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石油機械防噴器工作原理及技術

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石油機械防噴器工作原理及技術

發布日期:2018-04-18 作者: 點擊:

石油機械

深水鉆井是勘探開發的龍頭.而深水石油機械防噴器組是保證鉆井作業安全最關鍵的設備。深水鉆井過程中石油機械防噴器安裝在高壓井口頭上.當井內油、氣,水的壓力超過鉆井液形成的液柱壓力時,可將井口封閉以防止井噴。從鉆桿內壓入重泥漿時.可替換出受氣侵的泥漿,增加井內液柱壓力,以壓住高壓油氣。深水石油機械防噴器組及控制系統集機械、電子、液壓等多項技術于一體,技術含量高,產品附加值高。目前深水石油機械防噴器組及其控制系統的生產制造技術主要被少數外國公司所壟斷。

同時,石油機械防噴器的操作不當或者失效將導致嚴重井噴事故,201 0年4月,英國BP公司租用的深水地平線號鉆井平臺在墨西哥灣Macondo區塊作業時發生井噴失控事故的主要原因是由于在石油機械防噴器閘板間存在一段鉆桿,導致剪切閘板(BSR)未能完全關閉和密封。

近幾年,國內開展了不少關于深水石油機械防噴器方面的研究。截止目前,并未發現有文獻對石油機械防噴器組配置的關鍵因素進行比鞍詳細分析。本文在介紹石油機械防噴器組基本配置方法的基礎上,開展石油機械防噴器配置關鍵因素分析.重點研究閘板數量與類型、石油機械防噴器感度、壓力等級、節流壓井管線.蓄能器能力以及輔助控制系統等的影響分析。相關參數與結論可為我國深水石油機械防噴器組的設計與應用提供參考。

深水石油機械防噴器組將全封和半封兩種功能合為一體,具有結構簡單,易操作,耐壓高等特點,其作用是在發生井噴或者井涌時控制井口壓力,在臺風等緊急情況下懸掛鉆柱、關閉井口,保證人員、設備安全,避免海洋環境污染和油氣資源破壞。

深水石油機械防噴器按功能分為閘板石油機械防噴器。萬能(環形)石油機械防噴器和旋轉石油機械防噴器。閘板石油機械防噴器包括閘板全封式和半封式,全封式石油機械防噴器可以封住整個井口,半封式封住有鉆桿存在時的井口環形斷面;萬能石油機械防噴器可在緊急情況下啟動,可處理任何尺寸的鉆具和空井;旋轉石油機械防噴器可實現邊噴邊鉆作業。環形石油機械防噴器分為單環形石油機械防噴器和雙環形石油機械防噴器.其中分別裝有一個環形膠芯和兩個環形膠芯。閘板石油機械防噴器分為單閘板石油機械防噴器、雙閘板石油機械防噴器、三閘板石油機械防噴器,分別裝有一副、兩副和三副閘板,以密封不同管柱或空井。深水石油機械防噴器系統由表面控制系統,多路調制控制器連接電纜,連接軟管以及水下部分組成,其中水下部分包括深水石油機械防噴器組(~般是由環形石油機械防噴器和閘板石油機械防噴器組合而成),蓄能器,水下控制箱等。

閘板石油機械防噴器主要由殼體、油缸.活塞、和閘板總成組成.安裝時使用螺栓將石油機械防噴器底部的法蘭與井口的套管頭法蘭連接在一起。閘板石油機械防噴器閘板總成有四種類型:盲板(全封閘板)、管子閘板、可變徑芯子閘板和剪切閘板。石油機械防噴器的殼體是通用的,目前液壓控制的閘板石油機械防噴器是國內外廣泛采用的類型,其優點是:開關動作迅速,操作輕便省力,使用安全可靠,維修保養容易。當發生并噴或者井涌時,高壓動力液進入左右的液缸關閉腔,推動活塞帶動著閘板軸及閘板總成沿閘板室內導向筋限定的軌道分別向井口中心移動,實現封井。同理要實現石油機械防噴器的開啟,需要將高壓動力液引入左右液缸開啟腔。

石油機械防噴器控制系統由平臺發出控制信號,信號通過電纜傳遞到水下電磁閥操作其動作,從而打開相應的液壓控制閥,將蓄能器中的高壓動力液導入相應的石油機械防噴器關閉腔,使之在幾秒鐘之內關閉。控系系統在緊急情況下能將外部石油機械防噴器組與井口及時脫開,有效控制水下井口連接器、事故安全閥等,實現對水下石油機械防噴器組和地面設備準確.迅速的操作和控制。該系統主要由液壓動力裝置、主控制板.鉆臺控制板、遙控扳、液壓管線絞盤,絞盤控制板.應急電池直流黽源.控制盒.地面及水下儲能器組和若干梭閥組成。

石油機械防噴器產品主要有兩種控制形式一液壓控制和電液控制。液壓控制系統成本低,工作可靠,防爆性能好,技術相對成熟,但響應時間比較長,目前多適用近距離和淺水鉆井石油機械防噴器控制。電液控制采用電源及電氣控制元件和電傳感元件,先導控制時間短,從而縮短了石油機械防噴器開、關所需的時間,適合于遠距離控制。

隨著水深的增加,對石油機械防噴器組的要求也越來越高,石油機械防噴器高度變化會對下部結構造成影響.特別是在無導向繩作業的情況下,這就要保證與下部結構保留足夠大的間隙。

目前,一些大型國際石油公司在深水作業中多采用聲納應急控制系統,主要包括地面聲納控制系統.水下聲納控制盒,備用電池和儲能器,通過地面聲納遙控裝置及水下聲納控制系統來實現對石油機械防噴器應急功能的控制。

完井工程與石油機械防噴器已經成為深水鉆井安全保障的重要技術手段,也是石油工業走向深水的的基礎。


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