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第一节 井控设备概述
当井内有效液柱压力 pme 小于地层压力 pP 时 (pme<pP ), 地层流体进入井筒发生溢流; 若控制不当或不及时, 可能发生井喷。在钻井或完井过程中, 当地下油、 气、 水的压力大于钻井液柱压力时, 地层流体 (油、 气、 水) 无控制地从井筒中喷出地面的现象称为井喷。 井喷是一种恶性事故, 常造成地层能量的严重破坏, 有时还会导致火灾。
井控设备是指实施油气井压力控制技术的所有设备、专用工具和管汇。
一、井控设备的功用
1、预防井喷——保持井内泥浆静液柱压力略高于地层压力；
2、及时发现溢流——对上返泥浆量进行监测，及时发现溢流征兆；
3、迅速控制井喷——井喷一旦发生，迅速关井、并实施压井。
二、井控设备的组成
1、井口防喷器组——环形防喷器、闸板防喷器、四通等；
2、控制系统——远程控制台（储能器装置）、司钻控制台；
3、节流与压井管汇；
4、监测仪表——泥浆罐液面监测仪、有毒气体监测仪；
5、钻具内防喷工具——方钻杆球阀、钻杆回压凡尔、投入式单向阀等；
6、辅助设备——加重泥浆配制设备、液气分离设备。
三、液压防喷器的特点
防喷器是井控设备的核心组件。
最原始的防喷器是手动的，开关费力，关井耗时多，承受压力低，故障多，经常在需要关井时封不住井，造成井喷失控，因而已被淘汰，取而代之的是液压防喷器。
我国70年代初研制出液压防喷器，它具有以下特点：
1、关井动作迅速。闸板防喷器3—8秒内可关井；环形防喷器30秒内可以关井。
2、操作方便。用液压传动的方式迫使胶芯变形、闸板运动，操作省力、方便。
3、安全可靠。防喷器强度可靠；防喷器封井机能可靠，出厂前进行严格试压；防喷器的控制操作可靠，若司钻操作控制失灵，可以用远程控制台控制，若远程控制台控制也失灵，闸板防喷器还可以用手动关井。
4、现场维修方便。液压防喷器的胶芯和闸板是最关键元件，最易损坏，若发现损坏，可以及时拆换。
四、液压防喷器的主参数
液压防喷器的最重要的参数是最大工作压力和公称通径。
最大工作压力——封井时，防喷器能够承受的最大井口压力；
公称通径——防喷器上下垂直通孔直径。该尺寸表明防喷器可以通过的最大钻头直径。（注：公称通径是经过圆整的，实际通经与其有微小差异）
我国规定的防喷器最大工作压力和公称通径见下表。
公称通经 | 最大工作压力，MPa | |||||
mm | in | |||||
180 | 7 1/16 | 21 | 35 | 70 | （105） | |
230 | 9 | 21 | 35 | 70 | （105） | |
280 | 11 | 14 | 21 | 35 | 70 | （105） |
346 | 13 5/8 | 21 | 35 | 70 | （105） | |
426 | 16 3/4 | 14 | 21 | 35 | 70 | |
476 | 18 3/4 | 35 | 70 | |||
528 | 20 3/4 | 21 | ||||
540 | 21 1/4 | 14 | 35 | |||
680 | 26 3/4 | 14 | 21 | |||
五、液压防喷器的类型及型号
1、液压防喷器的类型
液压防喷器的类型有三大类：
1）闸板防喷器——有单、双、三闸板防喷器三种；
2）环形防喷器——有锥形胶芯、球形胶芯防喷器两种；
3）旋转防喷器——一种在封井的情况下允许钻具旋转钻进的特殊防喷器。
2、液压防喷器的型号
防喷器的型号要反映其类型、最大工作压力和公称通径。
我国规定的防喷器型号表示如下：
1）单闸板防喷器： FZ 公称通经—最大工作压力；
2）双闸板防喷器： 2FZ 公称通经—最大工作压力；
3）三闸板防喷器： 3FZ 公称通经—最大工作压力；
4）环形防喷器： FH 公称通经—最大工作压力。
例如： FZ 23—21，代表单闸板防喷器，公称通经为230mm，最大工作压力为 21MPa。
3、防喷器类型和数量的确定
为了提高关井的可靠性，井口所装防喷器的数量不止一个，以保证在井内有无钻具的情况下都可关井。
防喷器的使用原则为：
井内无钻具时，用全封闸板防喷器封井；
井内有钻具时，用半封闸板防喷器封井；
井内有不规则物体时，用环形防喷器封井；
在封井状态下又需要强行起下钻时，用环形防喷器封井。
很明显，在实际钻井过程中，以上四种情况均可能产生，理论上讲，各类防喷器均应有。但是，钻机底座的高度是有限的，防喷器的数量也不能太多。
根据规定，在各种压力等级情况下，防喷器的数量与类型组合如下：
1）压力等级为14MPa
a）一个环形防喷器； b）一个双闸板防喷器；
c）两个单闸板防喷器； d）一个单闸板防喷器与一个环形防喷器组合。
2）压力等级为21—35MPa
a） 一个双闸板防喷器与一个环形防喷器组合
b） 两个单闸板防喷器与一个环形防喷器组合
3）压力等级为70—105MPa
a） 一个双闸板防喷器、 一个单闸板防喷器与 一个环形防喷器组合
b） 一个三闸板防喷器与一个环形防喷器组合
c） 一个双闸板防喷器、 一个单闸板防喷器、一个环形防喷器、与一个旋转防喷器组合
放喷管汇放喷点火点
