防噴器基礎知識程瑞亮BasicKnowledgeofBOPAssociateProfessor1精選2021版課件第一部分防噴器原理及結構目錄第三部分閘板防噴器第四部分液壓防噴器控制系統第二部分環形防噴器第四部分液壓防噴器控制系統2精選2021版課件1-旋轉防噴器2-環形防噴器3-雙閘板5-單閘板4-四通123453精選2021版課件鉆具內的防噴工具4精選2021版課件5精選2021版課件6精選2021版課件7精選2021版課件8精選2021版課件井口安裝和固定9精選2021版課件10精選2021版課件11精選2021版課件12精選2021版課件13精選2021版課件14精選2021版課件循環罐液面監測裝置循環罐液面報警裝置監測裝置15精選2021版課件16精選2021版課件應急控制主體組合控制17精選2021版課件井控裝置試壓泵18精選2021版課件第一部分防噴器原理及結構一、概述：在鉆井作業過程中，為防止地層流體侵入井內，應始終保持井內鉆井液液柱壓力略大于地層壓力。但在實際鉆井作業時，常常因各種因素的影響使井內鉆井液液柱壓力小于地層壓力，使井內壓力平衡關系遭到破壞，而導致井噴的產生，結果造成人身傷亡，鉆機損壞，油層損害等。鉆井施工作業時，需要一定的技術、設備，實施監測控制，防止井噴產生。一旦發生井噴能及時準確控制井口，實施壓井作業，重新恢復對油氣井的壓力控制。有時井口設施損壞嚴重，油氣井失去壓力控制，需采取搶險作業。完成上述工作所使用的設備，通稱為井控設備。所謂的井控設備即用于實施油氣井壓力控制技術的一整套專用設備，儀表與工具的總稱。因此了解井控設備的性能，正確安裝維護，使井控設備發揮應有的功能，是搞好油氣井壓力控制的重要保證19精選2021版課件井控設備應具有下述功能1、預防井噴。鉆井作業中，保持井眼內鉆井液靜液柱壓力始終略大于地層壓力，防止井噴條件的形成。2、及時發現溢流。對油氣井進行監測，盡早發現井噴預兆，盡早采取控制措施。3、迅速控制井噴。溢流，井涌、井噴發生后迅速關井，實施壓井作業；重新建立井內壓力平衡控制。4、處理復雜情況。在油氣井失控的情況下，進行滅火搶險等處理作業

20精選2021版課件井控設備組成如下：設備、儀表與工具。如圖所示。1、井口防噴器組：環形防噴器、閘板防噴器、四通等；2、控制系統：儲能器裝置、遙控裝置、輔助遙控裝置；3、節流管匯、壓井管匯；4、鉆具內防噴工具：方鉆桿球閥、鉆桿回壓閥、投入式單向閥等；5、加重鉆井液裝置：重晶石粉混合漏斗裝置；重晶石粉氣動力下料裝置；6、起鉆灌注鉆井液裝置；7、鉆井液氣體分離器；8、監測儀表：鉆井液罐液面監測儀、甲烷、硫化氫等檢測器；9、特殊作業設備：不壓井起下鉆加壓裝置、清障、滅火設備等

21精選2021版課件22精選2021版課件井控作業基本流程正常鉆井作業時，鉆井泵將鉆井液從鉆井液罐吸入，經地面高壓管匯、立管、水龍帶、水龍頭、方鉆桿、鉆桿、鉆鋌、鉆頭循環到井底。攜帶巖屑沿環空上返，到井口后經防溢管鉆井液出口到振動篩、除氣器，除砂器，凈化后的鉆井液回流到鉆井液罐。發生溢流后關防噴器、關井，當進行壓井作業時，鉆井液泵將鉆井液從鉆井液罐吸入，經地面高壓管匯、立管、水龍帶、水龍頭、方鉆桿、鉆桿、鉆鋌、鉆頭到井底，替出井內侵入流體，經四通側孔至節流管匯，通過節流閥調控環空壓力。返出的鉆井液經回流管線引至鉆井液氣體分離器，清除侵入的氣體后，合格的鉆井液引至鉆井液罐，清除的氣體經排氣管線引至安全處燃燒，以防污染23精選2021版課件液壓防噴器特點：1、動作迅速環形防噴器的液動封井時間一般不大于30

秒閘板防噴器的液動封井時間為3—8

秒打開液動放噴閥的時間為

3

秒2、操作方便、安全可靠：井口防噴器的開、關均采用液壓操作（是液壓防噴器），氣壓或液壓控制3、現場維修方便：閘板防噴器的閘板壞了，環形防噴器的膠芯壞了，在現場都可以進行更換24精選2021版課件返回操作井控設備25精選2021版課件液壓防噴器參數公稱通徑額定工作壓力定義：防噴器內部上下通孔直徑，單位mm。

180mm、230mm、280mm、種類：

346mm、426mm、476mm、

528mm、540mm、680mm。定義：防噴器工作時能承受的最大井口壓力，單位MPa。種類：

14MPa、21MPa、35MPa、70MPa、

105MPa。

注：紅字數值為本油田常用。26精選2021版課件1985以前：KPY

□□-□□□

最大工作壓力，以kgf/cm2為單位。公稱通徑,以cm為單位并取圓整值。勘探用液壓防噴器的漢語拼音縮寫。缺點：無法區分防噴器的具體類型。27精選2021版課件1985以后：□□□

□□

-□□□

最大工作壓力,以MPa為單位。公稱通徑，以cm為單位圓整。防噴器型號代碼：

FZ-單閘板防噴器2FZ-雙閘板防噴器3FZ-三閘板防噴器

FH-環形防噴器國外代碼：R-RamRd-DoubleRamsRt-ThreeRamsA-AnnularS-Spool28精選2021版課件29精選2021版課件防噴器組合選擇選擇井口防噴器組合時，主要考慮因素：1、通徑大小公稱通徑應與套管頭下的套管尺寸相匹配。2、耐壓能力壓力等級應大于可能出現的預期井口最高壓力。3、類型和數量在空井、井內有鉆具、鉆具外徑不同等各種情況下迅速關井。30精選2021版課件BOP組合主要取決于最大井深Lmax和地層最大壓力pmax1)Lmax＜2000m,pmax＜14MPa①2FZ-S(on-land);②FZ-FZ-S(marine)2)Lmax:2000~4000m;pmax=14MPa③FH-FZ-S(on-land);④FZ-S-FZ(marine)3)Lmax:2000~4000m;pmax:21~35MPa⑤FH-2FZ-S(on-land);⑥FH-FZ-S-FZ(marine)4)Lmax:4000~7000m;pmax:70~105MPa⑦FH-FZ-2FZ-S(on-land);⑧FH-2FZ-S-FZ(marine31精選2021版課件14MPa井口防噴器組合形式S+FHS+FZ+FZFZ+S+FZS+FZ+FH32精選2021版課件21MPa、35MPa井口防噴器組合形式S+FZ+FZ+FHFZ+S+FZ+FH33精選2021版課件70MPa、105MPa井口防噴器組合形式套管四通+FZ+S+FZ+FZ+FH套管四通+S+FZ+FZ+FZ+FH套管四通+FZ+S+FZ+FZ+FH+旋轉BOP34精選2021版課件環形防噴器的作用1封零—井內無鉆具時全封井口。2封環空—井內有鉆具、套管、電纜等物時，封閉環形空間。3強行起下鉆—使用具有18o坡度接頭的鉆桿，配合減壓調節閥或緩沖儲能器。第二部分環形防噴器35精選2021版課件環形防噴器的類型球形膠芯防噴器組合膠芯防噴器錐形膠芯防噴器36精選2021版課件錐型膠芯環形防噴器的結構37精選2021版課件膠芯特點◆錐形膠芯◆儲膠量大◆自動恢復原狀◆膠芯更換容易無鉆具時直接更換有鉆具時切割更換錐形膠芯環形防噴器特點:38精選2021版課件活塞的特點井壓助封39精選2021版課件

液壓油進入油缸的關閉腔，推動活塞上行，活塞擠膠芯，在頂蓋的限制作用下，膠芯向心收縮，擠出橡膠，封住井口。關井(錐形膠芯)40精選2021版課件

液壓油進入油缸的開啟腔，推動活塞下行，活塞對膠芯的擠壓力消除，膠芯在自身彈力的作用下，恢復原狀，把井打開。同時下腔中的液壓油通過管線回油箱。開井(錐形膠芯）41精選2021版課件球型膠芯環形防噴器井控設備環形防噴器42精選2021版課件球型膠芯環形防噴器的結構43精選2021版課件

液壓油進入油缸的關閉腔，推動活塞上行，膠芯也上行，在頂蓋的限制作用下，膠芯只能向心收縮，擠出橡膠，封住井口關井（球型）井控設備環形防噴器返回44精選2021版課件

液壓油進入油缸的開啟腔，推動活塞下行，活塞對膠芯的擠壓力消除，膠芯在自身彈力的作用下，恢復原狀，把井打開。開井（球型）井控設備環形防噴器返回45精選2021版課件膠芯特點◆球形膠芯◆儲膠量大◆自動恢復原狀◆漏斗效應◆膠芯更換容易◆摩擦力小，操控油量大

46精選2021版課件

漏斗效應—關井時，膠芯沿頂蓋內腔自下而上，從外到內移動，造成膠芯上部集聚橡膠較多、中部較少、下部未擠向中心，形成倒置的漏斗狀空間。井內高壓作用于漏斗底部，加強井壓助封；漏斗形狀便于起下鉆時通過鉆桿接頭，減少膠芯的磨損。47精選2021版課件2.

活塞特點◆密封段短◆扶正效果較差◆易偏磨、拉缸◆高度較低

48精選2021版課件3.

井壓助封井口高壓流體作用在活塞下部環槽里，有助于推動活塞向上移動，迫使膠芯向中心收攏從而助長了膠芯的封井作用。49精選2021版課件組合膠芯環形防噴器50精選2021版課件組合膠芯結構開封環空封零內膠芯變形狀況51精選2021版課件工作原理關井：液壓油—關閉腔—活塞上行—推盤推舉外膠芯—外膠芯變形向中心擠壓內膠芯—內膠芯收攏變形—支撐筋轉動角度向中心平移—把井關閉。開井：液壓油—開啟腔—活塞下行—推盤回位—擠壓力消除—內、外膠芯靠自身彈性復位—把井打開。52精選2021版課件特點

◆內、外兩層膠芯

◆結構復雜

◆新膠芯封零不理想◆整體體積小、重量輕

◆不能用切割法換膠芯

◆內膠芯變形小，操控油量少◆純橡膠外膠芯磨損小、壽命長

53精選2021版課件環形防噴器的比較機械結構簡單簡單復雜封零效果好好新芯不理想用后效果好現場膠芯更換無鉆具直接更換有鉆具切割更換無鉆具直接更換有鉆具切割更換無鉆具直接更換有鉆具無法更換膠芯壽命短長長開關一次需油量的比值2中等3最多1最少外形特征徑向小、高度高徑向大、高度低徑向、高度均小重量輕稍重特輕防噴器類型54精選2021版課件國產環形防噴器的技術規范型號公稱通徑mm(in)最大工作壓力MPa關井時耗S液控油壓MPa外形尺寸mm外徑高度FH23-35230(9)35<30≤10.5Φ

9001090FH28-35280(11)35<30≤10.5Φ10001205FH35-21346(13?)21<30≤10.5Φ10501117常用錐形膠芯防噴器技術規范55精選2021版課件國產環形防噴器的技術規范型號公稱通徑mm(in)最大工作壓力MPa關井時耗S液控油壓MPa外形尺寸mm外徑高度FH28-35280(11)35<30≤10.5Φ11381056FH35-35346(13?)35<30≤10.5Φ12701165常用球形膠芯防噴器技術規范56精選2021版課件1、在現場不做封零的實驗,只按規定做封管子的實驗。3、關井狀態起下鉆作業,只能通過18。坡度的對焊鉆桿接頭2、液控油壓不能過大,最大不許超過15MPa。通常液控油壓在8.5--10.5MPa范圍內。4、不許用環形防噴器長期關井。5、在關井狀態下允許上下緩慢活動鉆具,不許轉動鉆具,不許用打開環形防噴器的辦法泄井內壓力。6、膠芯備件妥善保管，防止膠芯老化。如膠芯保管期很長,過了保質期，應報廢。環形防噴器使用時注意事項57精選2021版課件7、關井狀態起下鉆作業，只能通過有

18°坡度的對焊鉆桿接頭；同時使用減壓調壓閥或在環形防噴器關閉油路上安裝緩沖儲能器，以降低鉆具接頭通過膠芯時引起的波動壓力，延長膠芯的使用壽命8、膠芯備件放在27℃以下干燥暗室內妥善保管。遠離電弧設備，單個平放，防止老化。過了保質期應予報廢58精選2021版課件環形防噴器使用注意事項日常維護

現場安裝后，按標準進行現場試壓。

進入目的層后,每

對防噴器試開關一次。

對環形防噴器的試壓標準是

。

每次打開后，必須檢查是否全開，以防掛壞膠芯。

特殊作業后，及時清洗、保養內腔。

額定壓力的70%起下鉆一次59精選2021版課件常見故障的判斷及排除防噴器封閉不嚴①新膠芯，可多活動幾次；舊膠芯，若支撐筋已靠攏仍封閉不嚴，則橡膠消耗過度需更換新的。②舊膠芯嚴重磨損、有脫塊，影響使用的，及時更換。③打開過程中長時間未關閉使用，雜物沉積于膠芯溝槽及其它部位，造成封閉不嚴。及時清洗、活動膠芯。60精選2021版課件防噴器關閉后打不開

長期關井或固井后膠芯下殘留水泥漿凝固造成。清洗。防噴器開關不靈活①連接液壓管線前，用壓縮空氣吹掃，將接頭清洗干凈。②油路有漏失，防噴器長時間不活動，污物堵塞。61精選2021版課件4代替四通—殼體上有側孔，可連接管線代替節流管匯循環鉆井液或放噴。閘板防噴器的作用2封環空—井內有鉆具時，配用相應尺寸的半封閘板（管子閘板）封閉環形空間。1封零—井內無鉆具用全封閘板（盲板）封閉井口。3剪切鉆具—井內有鉆具又需全封井口時，可用剪切閘板迅速剪切鉆具全封井口。第三部分閘板防噴器62精選2021版課件單閘板雙閘板三閘板閘板防噴器的類型按閘板數量按閘板形狀類型全封閘板半封閘板剪切閘板變徑閘板63精選2021版課件單閘板防噴器64精選2021版課件雙閘板防噴器65精選2021版課件全封閘板防噴器66精選2021版課件半封閘板防噴器67精選2021版課件剪切閘板防噴器68精選2021版課件變徑閘板防噴器69精選2021版課件閘板防噴器的結構70精選2021版課件液壓油進入油缸的關閉腔,推動活塞向井口方向移動,活塞桿、及閘板也向井口方向移動，實現關井的目的。關井71精選2021版課件液壓油進入油缸的開啟腔，推動活塞向遠離井口的方向移動，活塞帶動活塞桿、閘板總成也向井口方向移動，實現開井的目的。開井72精選2021版課件旁側孔73精選2021版課件閘板防噴器的四處密封閘板前部與鉆具之間的密封閘板上部與殼體之間的密封殼體與側門之間的密封側門腔與活塞桿之間的密封74精選2021版課件閘板前部與鉆具之間的密封75精選2021版課件閘板上部與殼體之間的密封76精選2021版課件殼體與側門之間的密封77精選2021版課件側門腔與活塞桿之間的密封78精選2021版課件閘板防噴器的結構特點井壓助封1.井內壓力作用在閘板底部，推舉閘板，使閘板頂部與殼體凸緣貼緊，壓力越高效果越好。2.在關井過程中，井壓同時作用在閘板的前部、后部，后部的活塞桿截面上沒有井壓，但受活塞的推力，活塞截面比活塞桿截面大數倍，因此可用遠低于井壓的液控壓力容易地開關封井器。注：活塞截面積與活塞桿截面積之比稱為關閉壓力比79精選2021版課件

閘板防噴器的結構特點自動清砂

閘板室底部有兩條向井眼傾斜的清砂槽，閘板動作時，遺留在此的泥沙被閘板排入槽中滑落井內。防止堵塞，減少阻力與磨損。自動對中

閘板壓塊的前方制有突出的導向塊與相應的凹槽。閘板向中心運動時，導向塊迫使偏心的管子移向井眼中心，順利實現封井。關井后，導向塊進入另一壓塊的凹槽內。80精選2021版課件井壓助封81精選2021版課件自動清砂82精選2021版課件自動對中83精選2021版課件活塞桿的二次密封裝置84精選2021版課件活塞桿處的二次密封裝（外觀圖）85精選2021版課件86精選2021版課件1.可以翻面使2.閘板的浮動性好3.對不同尺寸的鉆具,只需更換橡膠密封半環和閘板壓塊,其余零件可通用互換雙面用閘板87精選2021版課件2.旋開式閘板防噴器的側門作用1.封閉閘板室2.傳遞液壓油3.安裝雙向密封1.平直移動式承重與液路合一式鉸鏈承重與液路分開式鉸鏈類型88精選2021版課件閘板防噴器的側門側門開關守則1.兩側門不能同時打開。2.側門未充分旋開或未用螺栓固緊前，不許進行液壓開關井動作。3.旋動側門時，液控壓力油應處于卸壓狀態。4.側門開關后，液動伸縮閘板時，應擋住側門以防止晃動。89精選2021版課件閘板防噴器的側門拆換閘板的操作順序1.卸壓—蓄能器上該換向閥手柄置于中位。2.開側門—拆下側門緊固螺栓,旋開側門。3.液壓關井—使閘板從側門腔內伸出。4.拆舊換新—注意裝正、裝平。5.液壓開井—使閘板縮入側門腔。6.關側門—旋閉側門，上緊螺栓。7.試壓—根據防噴器額定壓力進行試壓。90精選2021版課件閘板防噴器鎖緊裝置自動鎖緊裝置閘板防噴器機械鎖緊裝置手動鎖緊裝置91精選2021版課件閘板防噴器鎖緊裝置自動鎖緊裝置—利用液壓完成的機械鎖緊裝置。適用于無法進行人工操作的環境。操作特點—閘板BOP利用液壓實現關井后，隨即在液控油壓作用下自動完成閘板鎖緊動作；閘板BOP利用液壓開井時，在液控油壓作用下首先自動完成閘板解鎖動作，然后再實現液壓開井。缺點：不能手動關井，液控失效情況下無法進行關井動作。92精選2021版課件閘板防噴器鎖緊裝置手動機械鎖緊裝置組成萬向節手輪活塞桿鎖緊軸油缸93精選2021版課件閘板防噴器鎖緊裝置鎖緊軸隨動結構94精選2021版課件閘板防噴器鎖緊裝置半封閘板殼體活塞桿側門V型密封圈活塞固定螺帽絲杠花鍵套花鍵軸端蓋密封圈皮碗油缸彈性卡圈擋盤螺釘止推軸承花鍵軸套鎖緊結構95精選2021版課件閘板防噴器鎖緊裝置手動鎖緊順旋到位回旋?~?手動解鎖逆旋到位回旋?~?操作要領96精選2021版課件閘板防噴器鎖緊裝置閘板防噴器的關井步驟1.液壓關井正常情況2.手動鎖緊3.液控油泄壓97精選2021版課件閘板防噴器鎖緊裝置閘板防噴器的關井步驟1.液控換向手柄置于關位特殊情況（液控失效）2.手動關井3.液控換向手柄置于中位98精選2021版課件閘板防噴器鎖緊裝置閘板防噴器的開井步驟1.手動解鎖2.液壓開井3.液控油泄壓99精選2021版課件閘板防噴器鎖緊裝置機械鎖緊裝置狀態判斷鎖緊軸隨動結構狀態示意100精選2021版課件閘板防噴器的合理使用使用注意事項★半封閘板的尺寸應與所用鉆桿尺寸相對應；★井中有鉆具使時切忌用全封閘板封井；★長期封井應手動鎖緊，并將換向閥手柄扳向中位；101精選2021版課件閘板防噴器的合理使用★閘板防噴器未解鎖不許液壓開井；未液壓開井不許上提鉆具；★半封閘板封井后不能轉動鉆具；★閘板防噴器的手動鎖緊裝置只能關閉閘板，不能打開閘板。要打開唯一的辦法是：先解鎖，然后用液壓打開。102精選2021版課件閘板防噴器的合理使用日常維護★進入油氣層后，

應對FZ

試開關一次。卸下觀察孔絲堵。★長期關井應鎖緊，并掛牌標明。★試壓為FZ的額定工作壓力的

%★特殊作業后及時清洗保養內腔。★嚴禁用打開FZ的方法卸井內的壓力。100每起下一次鉆103精選2021版課件1.更換密封圈2.緊固該部位全部聯接螺栓3.清除臟物、修復損壞部位常見故障判斷及排除方法井內介質從殼體與側門連接處流出1.殼體與側門間密封損壞2.殼體與側門連接螺栓未上緊3.殼體與側門密封面有贓物或損壞104精選2021版課件倒換BOP本身的油路管線位置常見故障判斷及排除方法2.閘板移動方向與控制銘牌標志不符控制臺BOP連接油管接錯105精選2021版課件清洗閘板及側門常見故障判斷及排除方法3.液控系統正常，但閘板關不到位閘板接觸端有其它物質，或沙子、泥漿塊淤積106精選2021版課件更換損傷的活塞桿密封圈，修復損傷的活塞桿常見故障判斷及排除方法4.井內介質竄到油缸內，使油中含水氣活塞桿密封圈損環、活塞桿變形或表面拉傷107精選2021版課件更換密封圈、修復密封表面或更新部件常見故障判斷及排除方法5.BOP液壓部分穩不住壓BOP油缸、活塞、活塞桿密封圈損壞，密封表面損傷108精選2021版課件

修復密封表面，更換密封圈常見故障判斷及排除方法6.側門鉸鏈處漏油密封表面拉傷，密封圈損壞109精選2021版課件更換閘板密封膠芯，修復密封面常見故障判斷及排除方法7.閘板關閉后封不住壓閘板密封膠芯損壞、殼體閘板腔上部密封面損壞110精選2021版課件解鎖清除泥沙，加大控制壓力常見故障判斷及排除方法8.控制油路正常，用液壓打不開閘板未解鎖或閘板被泥沙卡住111精選2021版課件

防噴單根備用防噴單根的目的是在起下鉆鋌發生溢流時，可較快地實現關井，且在關井時將半封閘板關在距防噴單根公接頭附近，可以防止井內壓力上頂鉆具造成鉆鋌全部噴出井筒。因此，我個人觀點防噴單根的母扣端接方鉆桿旋塞，公扣端接與鉆鋌相配的轉換接頭（如塔式鉆具，則應備用相應的轉換接頭在鉆臺上），防噴單根應放在坡道上以便隨時可用112精選2021版課件剪切閘板是一種特殊結構的全封閘板，當井內有鉆桿時，關閉防噴器，可以剪斷鉆桿而全封井眼。為防止剪斷鉆桿落入井底，可在剪切閘板防噴器下面裝一個半封防噴器，在剪斷前先關半封