第三章 井口装置

第三节井口装置一、钢丝试井防喷装置在进行自喷井的机械式压力计和温度计测试或其他用钢丝下井的工具串施工时，例如高压物性取样，探液面等，作为压力的缓冲区和仪器通过井口的过渡区。

结构见图2－66。

（一）防喷管1.普通防喷管（1）结构（图2－66）（2）特点普通防喷管连接在自喷井采油树上方，清蜡闸门以上。

下端的螺纹10一般采用普通油管锥扣螺纹10一般采用普通油管锥扣螺纹。

平台2为一用角钢纹板制作的平台，供井口操作员站立在上面工作。

与防喷管结合部位有用卡箍和螺栓固定的，也有用插销固定的。

防喷管8常用普通油管或外加油管制作，材料为无缝钢管，长度可根据需要选用，一般制成2.0m或2.5m。

另外配备0.5m和1.0m的短节来作为加长调节。

绷绳环7用来固定拉向地面的绷绳，防止防喷管被拉倒。

特别在不使用地滑轮时，绷绳更为重要。

2.由壬连接的防喷管（1）结构（图2－67）（2）特点这种防喷管结构上的特点是：不用借助专门的工具即可连接、拆卸，密封性好。

由壬盖与由壬头之间，采用梯形螺纹。

必要时可以用一个专门的钩搬手，插入销孔6，压紧由壬，增加两节之间的稳定性。

搬运时加盖护盖。

防喷管在具体制作上又有几种不同形式。

见图2－68。

图中a类为较轻型的一种结构，价格也较便宜，防喷管体采用一般油管，两端用油管扣与由壬头和由壬密封头连接。

用磁粉探伤检查并进行水压试验。

b类为焊接结构，壁厚较a类为大，由壬结构相同。

对焊缝进行X射线探伤检查，并进行磁粉检验和水压试验。

c类为梯形扣连接，连接部位采用金属接触和胶圈双重密封，检验方法同a类。

d类为重型结构，防喷管与由壬头、由壬密封头及放空接头均做成一体，不论从耐压太刚性性能看，均较前几种要好。

以上几种结构根据生产公司的不同而又有所差异，例如有的由壬密封圈槽做在由壬头内壁上，如图2－69所示。

防喷管（包括由壬）在35MPa耐压范围时，公称直径，内径和外径的一般序列参见表2－16。

图2－66 钢丝试井防喷装置结构示意图图2－67 由壬连接防喷管典型结构图图2－68 不同结构的由壬连接防喷管图2－69 密封圈在内的壁的由壬在70MPa到140MPa，常做成1.0~2.5m之间。

第三章井口装置第一节概述井口装置是油气井最上部控制和调节油气生产的主要设备，包括套管头、油管头和采油(气)树三大部分，是悬挂井下油管柱、套管柱，密封油套管和两层套管之间的环形空间以控制油气井生产，回注(注蒸汽、注气、注水、酸化、压裂、注化学剂等)和安全生产的关键设备。

本章着重介绍采油树、阀门及辅助装置。

下图是井口装置结构：井口装置的作用1）连接井下的各层套管，密封各层套管环形空间，悬挂套管部分重量。

2）悬挂油管及下井工具，承挂井内的油管柱的重量，密封油套环形空间。

3）控制和调节油井生产。

4）保证各项井下作业施工，便于压井作业、起下作业等措施施工和进行测压、清蜡等油井正常生产管理。

5）录取油套压。

一、套管头套管头是在整个井口装置的最下端，是连接套管和各种井油管头的一种部件，用以悬挂技术套管和生产套管并确保密封各层套管间的环形空间，为安装防喷器和油管头等上部井口装置提供过渡连接，并通过套管头本体上的两个侧口，可以进行补挤水泥和注平衡液等作业。

1、型号表示方法套管头尺寸代号(包括连接套管和悬挂套管)是用套管外径的英寸值表示；本体间连接型式代号是用汉语拼音字母表示，F表示法兰连接，Q表示卡箍连接(图9-28)。

双级套管头表示方法见下图。

最大工作压力MPa上部悬挂套管尺寸代号，in中部悬挂套管尺寸代号，in下部悬挂套管尺寸代号，in连接套管尺寸代号，in本体连接型式代号套管头代号三级套管头表示方法2、结构型式分类套管头由本体、套管悬挂器和密封组件组成。

套管头按悬挂套管的层数分为单级套管头、双级套管头和三级套管头。

按本体间的连接形式分为卡箍式和法兰式。

按套管悬挂器的结构型式分为卡瓦式和螺纹式。

技本体的组合型式分为：a单体式：一个本体内装一个套管悬挂器。

单级套管头示意图1—油管头；2—套管头；3—套管悬挂器（卡瓦式）；4—悬挂套管；5—连接套管双级套管头示意图1—上部套管头；2—下部套管头；3—油管头；4—上部套管悬挂器（卡瓦式）；5—上部悬挂套管；6—下部套管悬挂器（卡瓦式）；7—下部悬挂套管；8—连接套管（表层套管）三级套管头示意图1—油管头；2一上部套管头；3—中部套管头；4—下部套骨头；5—上部套臂悬挂器(卡瓦式)；6—上部悬挂套管；7—中部套管悬挂器(卡瓦式)；8—中部悬挂套管；9—下部套管悬挂器(卡瓦式)；10—下部悬挂套管；11—表层套管b组合式：一个本体内装多个套管悬挂器。

石油与天然气钻井井控规定石油与天然气钻井井控规定第一章总则第一条：井控技术是保证石油天然气钻井作业安全的基础技术,做好井控工作, 既有利于发现和保护油气层,以可防止井喷和着火事故的发生.第二条：井喷失控是钻井工程中性质严重,损失巨大的灾难性事故.一但发生井喷失控,将使油气资源受到严重破坏,还易酿成火灾,造成人员伤亡,设备毁坏,油气井报废,自然环境污染,第三条：井控工作是一项要求严密的系统工程,涉及勘探,开发 ,钻井,技术监督,安全,环保,物资,装备,培训等部门,必须十分重视,各项工作必须有组织地协调进行.第四条：井控工作包括井控设计,井控装置,钻开油气前的准备工作,钻开油气层井控作业防火,防爆,防硫化氢安全措施,井喷失控的处理, 井控技术培训和井控管理制度等八个方面.第五条：本细则是为贯彻集团公司《石油与天然气钻井井控规定》而制定的，凡在新疆油田进行作业的相关单位都必须按此细则执行。

第六条：本细则井控设计、井控装置、钻开油（气）层前的准备工作、钻开油（气）层井控作业等部分，未全面考虑欠平衡钻井作业。

欠平衡钻井作业中的特殊井控技术和管理，由其钻井工程设计作详细规定。

第二章井控设计第七条：井控设计是钻井,地质工程设计中的重要组成部分,包括以下主要内容:一．满足井控安全的钻前工程及合理的井场布置。

参照执行Q/CNPC—XJ 0281—1999《钻井井场设备布置技术要求》规定的井场面积与设备布置。

二、钻井地质设计中应有：全井段的地层压力梯度，地层破裂压力梯度（预探井除外），注采井分层动态压力数据以及浅气层、邻近井资料；区域探井和重点探井设计时应安排地震测井（VSP）。

三、适合地层特性和满足井控要求的钻井液类型和密度，合理的加重钻井液、加重剂和其它处理剂储备。

（预探井或外甩井、无取芯和岩屑资料，可选用地面露头岩样分析，以获得钻井液设计的基础资料。

）四、合理的井身结构。

五、满足井控作业安全的各次开钻井控装备六、有针对性的井控技术措施。

钻井井控实施细则新版3-5章第三章井控装置的安装、试压和使用第十九条井控装置的安装（一）井口装置1.防溢管一律采用两半式法兰密封连接。

其直径应比所用套管加大一级，管内不应有台肩。

2.防喷器每次安装完毕后，应校正井口、转盘、天车中心线，其偏差不大于10mm。

用直径16mm钢丝绳和正反螺丝在井架底座的对角线上固定绷紧。

3.具有手动锁紧机构的闸板防喷器应安装手动操作杆，靠手轮端应支撑牢固，操作杆中心线与锁紧轴之间的夹角不大于30°，挂牌标明开、关方向和圈数。

手轮离地高度超过2m，其下方应安装操作台。

4.安装完后，绘制井口装置示意图，图中应标注各半封闸板和剪切闸板距转盘面的距离。

5.远程控制台（1）安装在面对井架大门左侧、距井口不少于25m的专用活动房内，距放喷管线应有1m以上距离，10m范围内不应堆放易燃、易爆、腐蚀物品。

（2）控制管汇安放并固定在管排架内，管排架与放喷管线应有一定的距离，车辆跨越处应装过桥盖板，不应在管排架上堆放杂物和以其作为电焊接地线或在其上进行焊割作业。

（3）总气源应与司钻控制台气源分开连接，并配置气源排水分离器，不应强行弯曲和压折气管束，气源压力保持在0.65MPa～1.00MPa。

（4）电源应从总配电板处直接引出，用单独的开关控制，并有标识。

（5）非工作状态下，液压油油面距油箱顶面200mm；工作状态下，液压油油面距油箱底面不小于200mm。

气囊充氮压力7.0MPa±0.7MPa。

（6）蓄能器压力17.5MPa～21.0MPa，环形防喷器压力8.5MPa～10.5MPa，管汇压力10.5MPa±1.0MPa，并始终处于工作压力状态。

（7）各控制阀的操作手柄应处于与控制对象工作状态相一致的位置。

控制剪切闸板的三位四通阀应安装防误操作的防护罩和定位销，控制全封闸板的三位四通阀应安装防误操作的防护罩。

（8）半封闸板防喷器的控制液路上均应安装防提安全装置，其气路与防碰天车气路并联。

完井工程课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解完井工程的基本概念、工艺流程及重要性；2. 掌握完井工程中井筒、井身结构及井口装置的设计原理；3. 了解完井工程涉及的钻井液、固井、射孔等关键技术及其作用；4. 掌握完井工程中常见问题及解决方法。

技能目标：1. 能够运用所学知识分析完井工程中的实际问题，提出合理的解决方案；2. 能够独立完成井筒、井身结构及井口装置的设计；3. 能够运用钻井液、固井、射孔等技术进行完井施工；4. 能够通过查阅资料、实地考察等方式，了解完井工程领域的新技术、新方法。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对完井工程领域的兴趣，激发学生探索精神；2. 增强学生的团队合作意识，培养沟通、协作能力；3. 培养学生严谨、负责的工作态度，提高学生的工程素养；4. 增强学生对我国石油工业的认识，激发学生的爱国情怀。

课程性质：本课程为专业核心课程，旨在帮助学生掌握完井工程的基本理论、方法和技术，培养学生解决实际问题的能力。

学生特点：学生具备一定的石油工程基础知识，对完井工程有一定了解，但缺乏系统学习和实践经验。

教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和创新能力。

通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为我国石油工业培养高素质的技术人才。

二、教学内容1. 完井工程概述：介绍完井工程的基本概念、发展历程、重要作用及未来发展趋势。

教材章节：第一章 完井工程概述内容：完井工程定义、历史与发展、完井工程在石油开发中的地位与作用。

2. 井筒与井身结构设计：讲解井筒、井身结构的设计原理及方法。

教材章节：第二章 井筒与井身结构设计内容：井筒结构、井身结构设计原理、设计方法、常见问题及解决措施。

3. 井口装置及其设计：介绍井口装置的组成、工作原理及设计方法。

教材章节：第三章 井口装置及其设计内容：井口装置的组成、工作原理、设计原则及方法。

4. 钻井液与固井技术：讲解钻井液、固井技术及其在完井工程中的应用。

CH3 自喷与气举采油重点难点：●井口装置的组成和作用●自喷井的四个流动过程●井筒气液两相流动●启动压力采油方法分类自喷气举人工举升泵举升采油方式§1 自喷井井口装置井口装置一、自喷井井口流程典型井口流程自喷井的井口流程：油气在井口所通过的那套管路和设备，控制、调节油、气产量和把产出的油、气进行集输。

井口流程的作用：◆控制和调节油井的产量；◆录取油井的动态资料；◆对油井产物和井口设备进行加热保温。

二、自喷井的井口装置1 套管头作用➢悬挂技术套管和油层套管的重量；➢密封套管环形空间；➢为其它装置提供过渡连接；➢提供侧向作业通道；2 油管头作用➢悬挂井内油管柱；➢密封油管与油层套管间的环形空间；➢为采油树提供过渡连接；➢通过油管头四通体上的两个侧口（接套管闸门）完成注平衡液及洗井等作业。

3 采油树型号表示方法采油树：KYS 最大工作压力/公称直径-工厂代号-设计次数采气树：KQS 最大工作压力/ 公称直径-工厂代号-设计次数。

分类：KY25/65DQ，KYS25/65SC和KYS15/62C作用➢控制和调节油井的生产；➢引导从井中喷出的油气进入出油管线。

组成及作用➢总闸门➢生产闸门➢清蜡闸门➢节流阀节流阀针形阀固定式可调式油嘴采气采油§2 自喷采油一、自喷井的四个流动过程图2－6 自喷井的四种流动过程1－地层渗流；2－井筒垂直管流；3－嘴流；4－地面管线流动四个过程的共同特点1 四种流动过程同处于一个动力系统中➢井底压力➢井底压力对产量的影响➢井底压力的作用➢油管压力➢油管压力的关系2 四种流动过程存在的能量供给与消耗能量的大小主要表现为压力的高低，能量的消耗主要表现为压力的损失➢地层渗流：能量来源，压力损失，流态，10%～15％➢垂直管流:能量来源，压力损失，流态，30％～80％。

➢嘴流：5％～30％➢出油管线流动：能量来源，压力损失，5％～10％地面管线油嘴井筒地层p p p p p ∆+∆+∆+∆=∆二、油井流入动态流入动态曲线：油井产量与井底流动压力的关系曲线，也称IPR曲线，指示曲线。

海上采油生产工艺目录第一章井身结构 (1)一、井身结构 (1)二、下套管、注水泥 (2)第二章自喷采油 (3)一、井口装置 (3)二、采油树 (4)三、井口安全控制设备 (5)四、井下流动控制工具 (7)五、自喷采油原理 (9)六、嘴流规律 (12)七、自喷井的分层开采 (13)八、自喷井的管理与分析 (17)第三章气举采油 (22)一、气举采油原理 (22)二、气举启动压力 (23)三、气举阀 (24)四、气举井的技术管理 (26)第四章电潜泵采油 (31)一、地面配套流程 (31)二、电潜泵系统组成及作用 (31)三、电潜泵采油测压装置 (37)四、电潜泵管柱及测试 (40)五、电潜泵采油的发展趋势 (44)914.4毫米(36")井眼x119米660.4毫米(26")井眼x335米444.5毫米(17-1/2")井眼D S T 2:2433.0-2448.0mD S T 1:2521.0-2532.0m212.7毫米(8-1/2")井眼 311.2毫米(12-1/4")井眼 井井身结构图第一章 井身结构一、井身结构1、各层套管的功用1）隔水套管（导管）用于隔离海水以及为下一层钻井提供导向作用.下入深度取决于第一层较坚硬岩层所在的位置，通常为2～40m 2）表层套管为了能控制溢流、井喷等紧急情况，需要安装井口防喷装置。

这些装置就安在表层套管上。

井喷关井时的巨大向上裁荷就由表层套管承担了。

它是一段较长的无缝管。

它的功用是：A ）安装井口，承担井喷关井时的向上载荷；B ）承担以后几层套管的部分重量；C ）加固地表松软土层、流砂层等，保证钻井工作顺利进行；D ）封隔地层破裂压力小的地层，防止井喷压井时压裂地层，3）技术套管亦称中间套管，是为了保证钻井工作的顺利进行而下的。

其功用是：A）按可能使用的最大泥浆密度考虑，保护有可能被压裂的地层。

B）封隔漏、塌、喷地层。

附件1石油与天然气钻井井控规定中国石油天然气集团公司二OO六年五月十九日目录• 第一章总则•第二章井控设计•第三章井控装置的安装、试压、使用和管理•第四章钻开油气层前的准备和检查验收•第五章油气层钻井过程中的井控作业•第六章防火、防爆、防硫化氢措施和井喷失控的处理•第七章井控技术培训•第八章井控管理•第九章附则附录：1. 井口装置组合图2. 关井操作程序3. 顶驱钻机关井操作程序4. 防喷演习记录表格式5. 坐岗记录表格式6. 钻开油气层检查验收证书格式7. 集团公司钻井井喷失控事故信息收集表第一章总则第一条为了深入贯彻《安全生产法》、《环境保护法》，进一步推进集团公司井控工作科学化、规范化，提高集团公司井控管理水平，有效预防井喷、井喷失控、井喷着火事故的发生，保证人民生命财产安全，保护环境和油气资源不受破坏，特制定本规定。

第二条各油气田应高度重视井控工作，认真贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，高度树立“以人为本”的理念，坚持“井控、环保，联防联治”的原则，严格细致，常抓不懈。

•• 第三条井控工作是一项系统工程，油气田（管理局或勘探局、油气田公司）的勘探开发、钻井工程、质量安全环保、物资装备和教育培训等部门必须高度重视。

•• 第四条井控工作包括井控设计、井控装备、钻井及完井过程中的井控作业、井控技术培训以及井控管理等。

第五条本规定适用于陆上石油与天然气井钻井。

第二章井控设计第六条井控设计是钻井地质和钻井工程设计的重要组成部分，各油田地质、工程设计部门要严格按照井控设计的有关要求进行井控设计。

第七条地质设计书中应明确所提供井位符合以下条件：油气井井口距离高压线及其它永久性设施不小于75m；距民宅不小于100m；距铁路、高速公路不小于200m；距学校、医院、油库、河流、水库、人口密集及高危场所等不小于500m。

若安全距离不能满足上述规定，由油（气）田公司与管理（勘探）局主管部门组织相关单位进行安全评估、环境评估，按其评估意见处置。

第三章井控装置的安装、试压和使用第十九条井控装置的安装（一）井口装置1.防溢管一律采用两半式法兰密封连接。

其直径应比所用套管加大一级，管内不应有台肩。

2.防喷器每次安装完毕后，应校正井口、转盘、天车中心线，其偏差不大于10mm。

用直径16mm钢丝绳和正反螺丝在井架底座的对角线上固定绷紧。

3.具有手动锁紧机构的闸板防喷器应安装手动操作杆，靠手轮端应支撑牢固，操作杆中心线与锁紧轴之间的夹角不大于30°，挂牌标明开、关方向和圈数。

手轮离地高度超过2m，其下方应安装操作台。

4.安装完后，绘制井口装置示意图，图中应标注各半封闸板和剪切闸板距转盘面的距离。

5.远程控制台（1）安装在面对井架大门左侧、距井口不少于25m的专用活动房内，距放喷管线应有1m以上距离，10m范围内不应堆放易燃、易爆、腐蚀物品。

（2）控制管汇安放并固定在管排架内，管排架与放喷管线应有一定的距离，车辆跨越处应装过桥盖板，不应在管排架上堆放杂物和以其作为电焊接地线或在其上进行焊割作业。

（3）总气源应与司钻控制台气源分开连接，并配置气源排水分离器，不应强行弯曲和压折气管束，气源压力保持在0.65MPa～1.00MPa。

（4）电源应从总配电板处直接引出，用单独的开关控制，并有标识。

（5）非工作状态下，液压油油面距油箱顶面200mm；工作状态下，液压油油面距油箱底面不小于200mm。

气囊充氮压力7.0MPa±0.7MPa。

（6）蓄能器压力17.5MPa～21.0MPa，环形防喷器压力8.5MPa～10.5MPa，管汇压力10.5MPa±1.0MPa，并始终处于工作压力状态。

（7）各控制阀的操作手柄应处于与控制对象工作状态相一致的位置。

控制剪切闸板的三位四通阀应安装防误操作的防护罩和定位销，控制全封闸板的三位四通阀应安装防误操作的防护罩。

（8）半封闸板防喷器的控制液路上均应安装防提安全装置，其气路与防碰天车气路并联。