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1、内防喷工具使用经验分享,李 锋,塔里木油田分公司二一一年六月,内防喷工具出现的问题内防喷工具失效分析与技术改进正确使用内防喷工具内防喷工具管理,塔里木油田分公司吐孜1井井喷失控,该井是一起严重的内防喷工具使用不当造成的井喷失控,吐孜1井是吐孜勒克构造上的一口预探井，该井由第四勘探公司总包，60159队承钻。1999年11月22日用比重1.47钻进至井深2646.41米时，发生严重溢流；实施关井后，用比重1.50的泥浆压井时发生井漏。本着“先治漏再压井”的施工原则，采取正循环泵入堵漏泥浆堵漏，受钻头水眼影响，堵漏材料的浓度和体积受到限制，正循环堵漏失败；然后配制浓度为40%的从环空堵漏浆反挤堵漏
2、。反挤堵漏前，立压1.5-6.5MPa,套管压力6.2-6.5MPa，堵漏施工时，关闭方钻杆下旋塞，施工中无法观察立压变化。,一、发生经过,29日反挤堵漏压井后，开下旋塞，立压9MPa，套压4.3MPa10分钟后立压升至14MPa,抢关下旋塞未成功,立压上升至24MPa将一号泵保险凡尔销子蹩断,强大的气流冲出造成着火，焰高520m。,一、发生经过,事故直接原因：在不了解钻杆内压力的情况下，贸然打开方钻杆下旋塞。在带压情况下，方钻杆下旋塞又无法关闭。抢险经过：1、关闭方钻杆下旋塞，发现已经刺坏。2、关方钻杆上旋塞，液压扳手680kg.m的扭矩无法关闭。3、反循环压井，由于无法控制钻杆回压失败。4
3、、采用剪切闸板剪断5“钻杆，然后注水泥封井。,二、原因分析及抢险经过,下旋塞编号：9709012，97年9月出厂产品,图中，该下旋塞开关内六方孔呈明显损伤痕迹，不能有效地传递扭矩。,三、井喷时在用方钻杆旋塞解剖分析,分析认为，该下旋塞在吐孜1井发生钻具内井喷后，在开关工具有磨损和钻具内存在较高流动压力的条件下，进行强行关闭，旋塞没有关到位，造成高压气流刺坏下旋塞。,三、井喷时在用方钻杆旋塞解剖分析,后来在抢险中尽管最后将旋塞完全关闭，但球体、上阀座等已先期刺坏，已不能起到密封作用。,旋塞、球体、阀座,三、井喷时在用方钻杆旋塞解剖分析,上旋塞编号：9603017，是96年3月出厂产品。,三、井喷
4、时在用方钻杆旋塞解剖分析,图中，干固泥浆充填内腔，分析认为，该上旋塞长期处于大半开位置使用，旋塞球腔与钻具内泥浆窜通，泥浆中的固相沉积充填在球腔内，使旋塞几乎没有旋转空间，导致开关旋塞的摩擦阻力增大，在抢险过程中用680公斤米力矩关闭未成功，上旋塞开关的内六方孔已变成圆形，失去传递扭力的功能。,三、井喷时在用方钻杆旋塞解剖分析,迪那2-9溢流及地下井喷处理2006年9月16日,迪那2-9井教训,提前钻开目的层的井控风险地质卡层预测不准方钻杆旋塞打不开带来一系列问题由于旋塞打不开，造成被迫剪切钻具，给复杂处理增加了难度，导致最后封井弃井,在对现场井控装备检查过程中发现，许多井队对于内防喷工具台账
5、记录混乱、班组活动保养维护记录不清晰；备用内防喷工具放置区离井口太近，以至于在起下钻时泥浆会喷在内防喷工具上，长时间不清理会造成泥浆凝固，会严重影响使用性能。,内防喷工具使用中存在问题,1、现场对内防喷工具维护保养不到位,内腔严重锈蚀,塔里木油田内防喷工具管理规定对于如何正确使用内防喷工具已有详尽的说明，但现场依然存在不规范的动作：备用旋塞开关处于半开半关状态，极易进入泥浆凝固以至于备用旋塞活动不灵活；箭型回压阀的顶开装置未打开；顶开装置的顶开杆倒装。,2、现场人员对内防喷工具使用不正确,干裂的泥浆颗粒,内防喷工具使用中存在问题,如果现场存在上述情况，则会造成整个井口震荡幅度较大，钻具摆幅增大
6、，势必会加大方钻杆上部接头处的承受力，过早引起上旋塞产生交变应力疲劳发生刺漏。,3、现场钻机安装不正，井口偏斜幅度大,增加了 旋塞本体承受的交变应力,交变应力疲劳,内防喷工具使用中存在问题,个别井队钻井参数与邻井相差较大，在摸索阶段中持续时间较长，对内防喷工具使用方法没有充分了解，间接的缩短了其使用寿命；钻具组合对于浮阀起着至关重要的总用，如果安装浮阀部位形成一个瓶颈段，在钻进过程中交变应力就会集中在浮阀上，加快疲劳破坏。,4、钻井参数或钻井组合选择不合理,浮阀公接头断裂,哈15-2井 浮阀,内防喷工具使用中存在问题,内防喷工具出现的问题内防喷工具失效分析与技术改进正确使用内防喷工具内防喷工具
7、管理,内防喷工具失效情况分析,2010年6月1日至12月10日内防喷工具总共累计报废48只，其中非正常报废27只，占总报废比例为56.3%：22只为试压不合格，5只为内防喷工具部件损坏。,1、失效综述,2、失效汇总表,内防喷工具失效情况分析,失效原因统计,失效的分布情况,非正常失效内防喷工具主要为旋塞，占51.8%内防喷工具非正常失效主要原因为 内部部件被卡死，占41%,内防喷工具失效情况分析,旋塞阀主要失效形式,材质及性能方面管理及操作问题保养及维护问题,哈15-2旋塞刺漏,DN2-9球阀刺坏，内六方变形,克深7井旋塞本体断开,旋塞阀技术改进,在本体位置加向内球腔注油孔，减少泥浆进入该腔，防
8、止泥浆进入该腔引起腐蚀及泥浆固化后旋塞无法打开在球阀和与本体间添加橡胶，占据泥浆位置，防止泥浆固化后无法打开密封面及弹簧采用进口件，阀座密封面焊接特殊合金材料（HRC3740），球阀经镀铬和热处理（HRC4852）所有产品均在塔里木油田进行气密封检测，达到了国家标准,板式浮阀主要失效形式,弹簧材质及性能问题阀芯橡胶密封问题,哈7-4井弹簧失效,大北5井盘根密封失效,翻板式浮阀技术改进,采用加粗进口不锈钢弹簧丝，经2万多次开关试验，弹簧没有出现疲劳现象，其抗冲蚀和抗腐蚀能力也有很大提高阀盖上密封面焊镶硬质合金环，提高其抗冲蚀及抗腐蚀能力将阀体内孔密封环骨架改成具有一定锥度，进而改变泥浆喷射角度，
9、防止泥浆冲蚀弹簧和支架，提高浮阀使用寿命,1 阀芯体 2 密封圈 3 阀座 4 阀板 5 定位针，带定位针复位弹簧6 减震圈 7 销子 8 复位弹簧,箭型止回阀失效形式,在高密度泥浆钻井作业中，箭型阀接入钻具使用，阀芯容易冲蚀刺坏，因此箭型阀一般是在起下钻中发生溢流时使用而在氮气欠平衡钻井作业中，箭型阀接入钻具中使用，对于其密封性能提出更高要求,密封面及阀座均铺焊特殊合金层1.5mm，硬度分别为：大于HRC55及HRC3740，确保较高的抗冲击及抗腐蚀能力顶开装置螺纹上方加密封圈，防止泥浆进入螺纹，易于拆卸及保养维护所有密封圈均采用进口件，提高了其使用寿命为满足氮气欠平衡作业需要，产品均在塔里
10、木油田进行气密封检测，达到了国家标准,箭型止回阀技术改进,改变顶开装置的导流方向，提高箭型抢接时的安全性和可靠性,老式箭型及顶开装置,新式箭型及顶开装置,箭型止回阀技术改进,外置通道旋塞阀,试验结果,1）35MpPa外置通道旋塞阀进行了三次试验，在各种压差条件下均能顺利打开。2）70MpPa外置通道旋塞阀进行了十次试验，有八次能顺利打开，有二次未能打开。3）未能打开的原因可能是：由于泥浆粘度大、流动性差、泥浆中的固相物质容易沉淀，堵塞通道，不能有效的进行压力传递。说明外置通道旋塞阀的可靠性不稳定，还需进一步改进。,高压气井旋塞阀研究,测压式旋塞阀,技术方案：在旋塞阀的下端加装压力计，通过压力计
11、准确测量旋塞阀下端的压力值，在旋塞阀上端施加等值压力建立压力平衡。在零压差条件下，通过转动轴调节球形阀芯，安全快速的打开旋塞阀。,测压式方钻杆旋塞阀结构方案1阀体 2球形阀芯 3转动轴 4压力计,高压气井旋塞阀研究,测压式旋塞阀,本方案的关键是：方钻杆旋塞阀用压力传感器。基本要求：压力传感器外形尺寸完全满足安装在方钻杆旋塞阀下端管壁上的要求。压力传感器的安装方法完全满足管内高压密封和管柱振动防脱的要求。压力传感器的结构功能完全满足压力测量数据的传输要求。结构合理，成本低廉，安装方便，测量准确。,压力传感器结构、安装、实物,高压气井旋塞阀研究,内防喷工具出现的问题内防喷工具失效分析与技术改进正确
12、使用内防喷工具内防喷工具管理,正确选用：降低井控风险，保障安全作业 例如：对于利用泥浆钻井，可以选用性能稳定的浮阀；对于利用空气钻井，可以选用密封良好的箭型正确保养：提高内防喷工具寿命，减少更换频率、节约成本 例如：利用废柴油润滑阀腔，阻止泥浆颗粒凝固正确安装：减少应力集中，提高使用寿命 例如：在钻柱瓶颈段尽量勿装内防喷工具，改善内防喷工具工作环境,正确使用内防喷工具,旋塞旋塞在送井前，必须经过密封试压和带压开关试验。旋塞到井后，应进行外观检查、开关试验和试压检查。带压条件下的打开作业最佳工况应该是旋塞两端压力相等时打开旋塞，旋塞两端压力差越小，开启旋塞所需力矩越小，因此，在带压情况下，必须先
13、注平衡压，再用旋塞扳手打开旋塞钻具内发生井喷时的关闭作业随着旋塞的关闭所需扭矩增加，应采用专用工具实施强行关闭。如果无法完全关闭，应迅速打开旋塞，防止旋塞刺坏,正确使用内防喷工具,旋塞准确记录使用时间及受力状态，确定合理的使用时间使用中，防止旋塞处于半开和半关状态浮阀每次起钻后，对阀芯进行检查，发现损坏及时更换，浮阀本体寿命可达800h，而阀芯寿命只有300h左右，所以按1：3配套控压钻井时，旋塞+浮阀配套使用，安装在起钻至套管鞋相对位置处采用精细控压钻水平井时，在近钻头处使用双芯结构浮阀箭型下步钻井中需要堵漏作业，不宜选用箭型止回阀在高密度钻井液条件下使用之后，及时检查密封性能,正确使用内防
14、喷工具,正确使用内防喷工具,编写内防喷工作现场使用手册,方钻杆旋塞阀维修使用手册箭形止回阀维修使用手册投入式止回阀维修使用手册钻具浮阀维修使用手册,井控取证培训中，内防喷工具的使用、维护、管理作为专项培训在井控装备现场培训工作中，内防喷工具领用、使用、维修、维护、管理作为重点培训内容在油田举办的技能培训中，内防喷工具的配套、拆装、维护、保养作为重要考核内容之一,正确使用内防喷工具,内防喷工具出现的问题内防喷工具失效分析与技术改进正确使用内防喷工具内防喷工具管理,内防喷工具的管理,建立健全管理机制,塔里木油田内防喷工具管理组织机构,内防喷工具的管理,塔里木油田内防喷工具管理流程,建立健全管理机制
15、,内防喷工具的管理,建立健全管理机制,塔里木油田内防喷工具管理办法的历程,1999版 吐孜1井发生井喷后，塔里木油田公司意识到内防喷工具的关键性作用，由此塔里木油田公司初步建立了对内防喷工具的统一管理办法。采取甲方统一采购，乙方队伍从甲方购买的方式。2007版 迪那2-9井内防工具事故后，发现了原有内防喷工具的不足之处，由此油田公司完善了内防喷工具订货技术要求、试压检验规程、现场使用及维护规范、判废技术条件。采取甲方指定供货商，乙方自行购买的方式。2010版 大北202井控险情后，为了进一步的提高内防工具现场使用的可靠性。规范供货方式：甲方统一购买，无偿提供乙方使用；细化订货技术要求；完善检验
16、操作规程、使用维护管理规定、判废技术条件等。,内防喷工具的管理,编写、完善的塔里木油田内防喷工具管理办法,建立健全管理机制,内防喷工具的管理,完善订货技术条件,内防喷工具的管理,规范检验规程,内防喷工具的管理,规范内防喷工具领用程序,内防喷工具的管理,细化现场维护使用管理规定,内防喷工具的管理,明确修复、判废指标,内防喷工具的管理,建立塔里木油田常用内防喷工具技术参数表,链接：常用内防喷工具参数表,内防喷工具的管理,统一标准填写表格,内防喷工具的管理,统一标准填写表格,内防喷工具的管理,加强使用中的探伤检查,内防喷工具的管理,制定钻井现场内防喷工具选配原则,方钻杆上旋塞2只；各种规格的钻杆分别配套旋塞、箭形止回阀各1-2只；试油、井下作业的内防喷工具只配套3 1/2和2 7/8外加厚油 管扣旋塞各1-2只;各种规格的钻铤浮阀各2只，其中每只浮阀配套阀芯2只；工程设计中对内防喷工具的其他要求。,每口井开工前，按照工程设计并参照以下标准选配内防喷工具：,谢谢！,
