井控设备管理及使用.ppt
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1、井控设备设施管理及安全合理使用,井控设备综述:随着深井、超深井、高温高压井、欠平衡油气井的开发,特别是在日益受到重视的深水、超深水钻井作业中,对井控设备装置越来越受到国内外石油界的重视,并得到迅猛发展。目前的井控设备已经发展成多种功能、规格标准的系统设备,主要体现以高压、大通径、可变通径和不断完善的结构为其主要特征,包括控制系统、操作系统和检测系统更为安全、方便及人性化。井控设备为钻井人员、平台及油气井的安全提供了保障,保证了油气田开发工作的顺利进行。现在越来越多的石油公司认识到,为了保证各类复杂地层的勘探开发工作安全优质的顺利进行,必须把井控设备的管理及合理使用作为重点来抓。我们是从事海洋石
2、油勘探开发的专业公司,对井控设备应具备更高的认识及管理水平。,井控设备设施管理及安全合理使用,井控设备的组成:1.井口防喷器组万能防喷器、闸板防喷器、旋转防喷器、四通阀门组;挠性接头、球接头、连接器、隔水管、框架等;2.控制装置系统储能器机组、远程遥控装置等;3.管汇节流管汇、放喷管汇和压井管汇;4.钻具内防喷器工具钻杆球阀、钻杆回压凡尔、投入式单向阀等;5.加重钻井液装置;6.起钻灌注钻井液装置;7.钻井液油气分离器;8.监测仪表。,井控设备设施管理及安全合理使用,水上防喷器组现场安装图,水下井控装置,关于井控设备的应用:在钻修井过程中,为了防止地层流体侵入井内诱发溢流、井涌、井喷等事故,必
3、须保证井筒内的钻井液液柱压力略大于地层液体压力。但是由于井底各种因素的变化,使得油气井的压力控制常常遭到破坏而导致井喷,这时就需要使用井控设备实施压井作业,重新恢复油气井的压力平衡。井控设备就是实施油气井压力控制技术的一套专用设备、仪表与工具。,井控设备的作用如下:1.预防井喷。保持井筒内泥浆静液柱压力始终略大于地层压力,防止井喷条件的形成。2.及时发现溢流。对油气井进行监测,以便尽早发现井喷预兆,尽早采取控制措施。3.迅速控制井喷。溢流、井涌、井喷发生后,迅速关井,实施压井作业,对油气井重新建立压力控制。4.处理井下复杂情况。在油气井失控的情况下,进行灭火抢险等处理作业。显然,井控设备是对油
4、气井实施压力控制,对事故进行预防、监测、控制、处理的关键手段;是实现安全钻井的可靠保证;是钻井设备中必不可少的重要系统装备。,井控设备设施管理及安全合理使用,井控设备概述 一套井控设备的好坏可从四个方面来评估:1.设计;2.材质;3.加工制造工艺;4.管理、使用和维护。-,二者为设备好坏的关键因素,是缺一不可的。,工厂制造API规范实际需求,井控设备设施管理及安全合理使用,石油公司(现场),当合格的井控设备制造出来以后,现场的使用和维护就成了井控设备好坏的关键因素。如果井控设备的安装、使用和维护不当,那么这套井控设备就等于是虚设。就会受到井喷、着火等重大事故隐患的威胁。当前,由于劣质产品及井控
5、设备的安装、使用和维护不当而导致的井喷事故,每年仍时有发生。因此,要求我们对井控设备的基础知识必须有足够的了解和掌握、具有正确而熟练的操作技能,使井控设备发挥其应有的作用,确保钻井作业的安全、优质与高速,使我国的石油与天然气工业获得顺利的发展。,合理使用及维护的重要性:,井控设备设施管理及安全合理使用,必须全面系统地抓好五个环节:1.思想重视;2.严格管理;3.措施正确;4.技术培训;5.装备配套。,做好井控设备管理工作的原则:,井控设备设施管理及安全合理使用,发生井喷失控后的危害:,油、气井井喷失控是钻修井作业施工过程中的灾难性工程事故。在钻修井作业过程中,由于施工人员的疏忽、预防措施的不当
6、,补救工作的不及时,往往会造成严重的井喷或无控制井喷。严重的井喷或无控制井喷之后,轻者可导致油、气资源的浪费,造成环境的污染,地层压力的下降,生产能力的降低,重者可导致全井的报废或对整个油、气田的严重破坏及成套钻机(钻井平台)的烧毁。更严重的是会给人员带来惨痛的伤亡。,井 喷 失 控 案 例(P1023),近三十年来,我国虽然在井控方面取得了很大的成绩,也积累了丰富的经验;但还是由于客观或主观等原因,井喷失控事故还是屡有发生。据不完全统计,累计井喷失控271井;其中井喷失控着火的有81井;因井喷失控着火烧毁钻机的有61井/套。,井 喷 失 控 案 例,1999年7月13日凌晨3:50左右渤海四
7、号在PL1933井为Phillips服务期间发生浅层气溢出事故。1、根本原因:1)在渤海地区作业从未遇到过浅层气;2)在渤海地区作业人员没有浅层气的实践认识;3)在渤海地区作业人员没有进行过专门的浅层气安全培训。2、直接原因:1)钻头、扶正器泥包;2)起钻速度过快,造成抽吸现象。,1999年12月13日晚上22:15左右渤海九号在BZ2516井为中海石油(中国)有限公司服务期间发生井喷事故。1、根本原因:1)泥浆比重轻,井内液柱压力不能平衡地层压力;2)钻进速度过快,平均机械钻速达到130米/小时;a)岩屑不能及时返出;b)井眼不清洁;c)形成假泥浆比重;d)容易造成泥包钻头和扶正器。3)井下
8、情况复杂、没有处理好就开始起钻。2、直接原因:1)起钻前没有观察油气后效;2)钻具中没有装浮阀。,发生在渤海的井喷事故,井 喷 失 控 案 例,海面出现异常,隔水管周围喷出浅层气,发生在渤海的井喷事故,井 喷 失 控 案 例,大港油田“99”井喷事故,2007年9月9日13时30分左右,大港油田集团有限责任公司第二钻井工程公司20508队承钻的大港油田公司西608井在起钻过程中发生井喷失控着火事故,造成1人死亡,钻机及井场主要设备、设施烧毁。,井喷事故性质及原因:大港油田西60-8井井喷失控着火事故是由于钻井作业人员在实施短起下钻过程中,对井下情况判断错误、违章操作、处置不当造成的井喷失控责任
9、事故。事故井钻遇储层,在起钻前活动钻具和短起下时,由于循环压耗的丧失和钻柱上提的抽吸作用,致使地层气体侵入井筒并上窜;起出12柱钻杆后循环泥浆使得已进入井筒的气体快速上移膨胀,形成溢流;由于没有果断关井,致使溢流发展为井喷;正在运转的主柴油机或井口喷出的地层泥砂打击井架产生火花,引发喷出的气体着火;由于风向影响,远程控制台被火焰包围,失去了最后关井机会,致使井口敞喷失控、着火。在二层台上的井架工反应不及时,没有及时从井架撤离,失去了逃生有利时机,导致井架工从井架绷绳下滑落入火中丧生。,井 喷 失 控 案 例,井 喷 失 控 案 例,重庆“12.23”井喷事故,2003年12月23日22时,重庆
10、开县罗家16H井起钻过程中发生“井喷”失控造成硫化氢大量泄漏。,井喷事故造成:243人死亡 4000多人受伤 6万多人被疏散转移 9.3万多人受灾 数十万畜禽死亡,重庆“12.23”事故调查,一、违反SY/T5087要求(含硫油气井安全钻井推荐作法);1、未做地质设计和工程设计,对该井的出气量预测不足;2、将空气呼吸器借走,不能上前采取措施,控制井喷。二、违反钻井井控技术规程1、漏灌钻井液;2、录井员脱岗未能及时发现溢流预兆;3、去掉回压阀,是导致井喷失控的直接原因;4、起钻与钻井液循环时间严重不够;,VTS_01_1.VOB,VTS_01_2.VOB,井 喷 失 控 案 例,井喷现场抢险(重
11、装井口),井 喷 失 控 案 例,井 喷 失 控 案 例,国外海上平台井喷事故,井 喷 失 控 案 例,井喷时关盲板的实例,钻具未装安全阀的后果,井 喷 事 故,井喷14秒纪实.wmv,井喷.Mpg,井喷和失火.MPG,观看真实录象,井 喷 失 控 案 例,井喷失控案例原因总结,井喷事故发生的最终结论:均为责任事故。观各油气田发生井喷失控的实例,分析井喷失控的直接原因,大体可归纳为以下15个方面:1、起钻抽吸,造成诱喷。2、起钻不灌钻井液或没有灌满。3、不能及时准确地发现溢流。4、发现溢流后处理措施不当。5、井口不安装防喷器。6、井控设备的安装不符合规范要求。7、井控设备未按规范程序进行检试。
12、8、井身结构设计不合理。9、对浅层气的危害性缺乏足够的认识。10、地质设计未能提供准确的地层孔隙压力资料。11、空井时间过长,又无人观察井口。12、钻遇漏失层段发生井漏未能及时处理或处理措施不当。13、相邻注水井不停注或未减压。14、钻井液被污染、气侵,比重下降。15、思想麻痹,违章操作。,由于井控设备是钻井作业的关键设备,关于井控方面的标准规范、制度等,在国际、国家、行业、企业、公司现已逐步健全。建议:设备管理及技术人员对规范(法规)应有足够的掌握和了解。,API有关井控方面的标准API Spec 6A:井口设备和采油树设备规范。API Spec 16A:钻井通道设备规范。API Spec
13、16D:钻井控制设备控制系统规范。API Spec 16C:节流和压井系统规范。API Spec 6D:管线阀门规范API 6AF:组合载荷下API法兰承受能力的技术报告TR 6AF1:组合载荷下API法兰承受温度的技术报告TR 6AF2:组合载荷下API整体法兰承受温度的技术报告API 6AM:材料韧性,井 控 有 关 标 准,RP 6AR:井口和采油树设备修理及修造推荐做法 Spec 6FA:阀门耐火试验规范 Spec 6FB:端部连接耐火试验规范 Spec 6FC:带选择底座的阀门耐火试验规范 Spec 6FD:止回阀耐火试验规范。API Spec 16E:钻井设备控制系统设计制造规范。
14、API Spec 16R:海上隔水管连接器规范。API Spec 14A:水下安全阀规范。API Spec 5CT:套管和油管规范。,国家石油行业有关井控方面的标准SY/T64261999:钻井井控技术规范。SY/T6543.2:欠平衡井控设备配套要求。SY/T100062000:海上安全阀规范。SY/T66162005:含硫油气井井控装置配套、安装和使用SY/T53232004:节流和压井系统规范。SY/T59642003:钻井井控装置组合配套、安装调试与维护。SY/T52152005:钻具止回阀。Q/CNPC、Q/SY(中国石油天然气集团公司企业标准)Q/HS(中国海洋石油总公司企业标准)
15、Q/HS YF(中国海洋石油总公司-油服标准)例:Q/HY YF 048-2006水上防喷器检查维修规程,井 控 有 关 标 准,例:高温、高压井的井控设备配套 高温高压井定义:预计或实测井底温度大于150和井底压力大于68.9兆帕(10000磅英寸2)或地层孔隙压力梯度大于1.80克厘米3的井,称为高温高压井。对平台的井控能力(压力)要求:选定平台井控装置的额定工作压力,必须大于预测到的井口最大压力的 20%以上。最大井口压力是指井眼内钻井液被全部喷空而充满地层流体时的关井压力。井口头和套管的设计,也按此原则进行。对井控设备的要求:高温高压井是以异常高温、异常高压、重负荷、连续作业时间长为主
16、要特征,它要求井控设备能耐高温、耐高压、耐重负荷和耐持续工作的实际能力绝对保证满足作业全过程的需要,以确保整个作业的安全和顺利进行。,合理选择配套井控设备,井 控 技 术 概 述,在钻井(油气的钻探及开发)工程中,我们所面临的最大威胁,井喷,避免发生井喷事故的基础工作:1.熟练的井控技术重视、学习2.负责的设备管理合理使用和维护,利用各种手段、方法有效地控制地层压力的技术。,井控技术:,井 控 技 术 概 述,溢流,井涌,井喷,井喷失控,着火,井 控 技 术 概 述,井控的分级:按常规我们根据井涌的规模和采取的控制方法的不同,把井控作业分为三级:一级、二级、三级井控。,一级井控(也叫初级井控)
17、:就是仅用钻井液液柱压力就能平衡(控制)地层压力的控制。实际表现:没有地层流体浸入井内,井涌量为零。我们需要的正常钻修井作业。,井 控 技 术 概 述,二级井控:是指仅靠井内钻井液液柱压力不能控制住地层压力。实际表现:井内压力失去平衡,地层流体侵入井内,井下出现井涌,地面(井口)出现溢流。采取的措施:这时候要依靠关井(地面设备)建立的回压和井内液柱压力共同平衡地层压力,依靠井控技术排除被气侵的钻井液,处理掉溢流或井涌,恢复井内压力平衡,使之重新达到初级井控状态。,二级井控是目前培训钻井作业人员掌握井控技术的重点,也是防喷的重点。,井 控 技 术 概 述,三级井控:是指二级井控失败后,井涌量大,
18、且失去控制,发生了井喷。实际表现:井喷、井喷失控/着火。采取的措施:这时候就要根据当时的情况利用专门的设备和技术重新恢复对井的控制,使其达到二级井控状态,进一步恢复到初级井控状态。三级井控就是平常说的井喷抢险,可能需要灭火及重装井口设备等各种具体技术措施。,一般地说,在钻井时要力求使一口井经常处于初级井控状态,同时做好一切应急准备,一旦发生溢流、井涌、井喷能迅速地做出反应,加以解决,恢复正常钻井作业。,井 控 技 术 概 述,关井的关键1)关井要及时果断 一旦发生井涌,关井越迅速,井涌就越小。井涌越小,越容易控制,一般控制程序也越安全。2)关井不能超过最大极限套管压力 关井允许的最大套管压力是
19、在不破坏防喷设备、套管或地层条件下,一口井所能承受的最大压力。关井方法:1)软关井。2)硬关井。,井 控 技 术 概 述,队长、司钻、付钻、井架工、钻工,井控程序的岗位职责:,关井程序,不同工况下的关井程序:钻进作业时起下钻作业时空井时电测作业时下套管或尾管时,井 控 技 术 概 述,对溢流的及时控制-发现溢流后,能做到迅速按关井程序控制井口的优点:1)控制住井口,使井控工作处于主动,有利于安全压井。2)制止地层流体继续入井。3)可保持井内有较多的钻井液,减小关井压力。4)可以比较准确地确定地层压力。5)可以准确确定压井液的密度。,井 控 技 术 概 述,浅层气防喷作业,井 控 技 术 概 述
20、,浅层气的特性:1、埋藏深度很浅;2、到达井口的时间很短;3、地层薄弱且易漏;4、井控装置少;5、所造成的危害大。,浅层气防喷作业,井 控 技 术 概 述,井喷失控是钻井工程中性质严重、损失巨大的灾难性事故。井控技术是保证油气钻修井作业安全的基础技术。井控工作是一项技术要求严密的系统工程。近几年来新招员工较多,现场实际经验不足,应加大培训力度。注重新员工的井控综合培训,井 控 技 术 概 述,搞好井控工作必须严格履行的职责和义务:,1)正确合理的钻井设计书;2)合理的井控设备的选用、安装和维护保养;3)正确的选用关井和压井的方法;4)认真负责的人员培训;5)管理和技术人员的责任心。,井 控 技
21、 术 概 述,一线贯通:每个环节不能受阻,井控设备失效案例分析,闸板BOP壳体崩裂,井控设备失效案例分析,万能BOP壳体崩裂,井控设备失效案例分析,综合性问题,活塞拉伤,液缸盖拉伤,BOP通孔偏磨,井控设备失效案例分析,设备使用情况,由于误操作的原因使闸板损伤后造成闸板腔室的拉伤损坏,关在接头部位,剪切闸板为开下钻,设备使用情况,BOP组连接图,井口BOP组有关尺寸,做好每口井的尺寸确认,绘出结构、尺寸图。防止关井时损坏设备。,设备使用情况,设备回收情况,防止设备(万能)偏磨的措施,343,1、井口找正(转盘补芯-井口BOP)中心对中2、在万能BOP的顶上安装防磨钢圈,例:关于节流管汇的节流阀
22、,在井控工作中常常要实施压井作业,压井作业需借助于装有可调节流阀的专用管汇(节流管汇)。压井作业时,通过调节节流阀开度对井内流体产生一定的阻力,从而给井底适当的回压来平衡地层压力。因此,井控节流阀能否正常工作直接关系到压井的成败,是实现安全生产的重要设备。,zz1(SHAFFER),3(SWACO),2(楔形),配套、使用请注意:使用情况的跟踪、及时的检修保养、配件的储备,井控设备失效案例分析,Shaffer节流阀阀板阀座刺坏情况,阀座刺坏情况,平板阀阀座脆断情况,节流阀断裂,节流系统零部件失效示例,井控设备失效案例分析,井控设备失效案例分析,不论是什么结构形式的节流阀(阻流阀),在长时间的放
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