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井控设备概述 井控设备作为钻井工程的手段、已发展成一套完整的井控设备系统。井控设备为安全钻井提供了保障，保护了钻井人员、钻井设备以及油气井的生产安全。为此，钻井人员对井控设备必须具有一定的基础知识和正确而熟练的操作技能。使井控设备发挥应有的功能，确保钻井作业安全、优质与高速，使我国的石油与天然气工业获得更大的发展。,一、井控设备概述,什么叫井控装备？ 井控装备是指实施油气井压力控制技术所需的专用设备、仪表和工具的统称。,二、井控装备的功能,(1)预防井喷。保持井筒内泥浆静液柱压力始终略大于地层压力，防止井喷条件的形成。 (2)及时发现溢流。对油气井进行监测，以便尽早发现井喷预兆，尽早采取控制措施。,二、井控装备的功能,(3)迅速控制井喷。溢流、井涌、井喷发生后，迅速关井，实施压井作业，对油气井重新建立压力控制。 (4)处理复杂情况。在油气井失控的情况下，进行灭火抢险等作处理作业。,三、井控设备的组成,井控设备的组成,(1) 井口防喷器组。 (2) 控制装置。 (3) 节流与压井管汇。 (4) 钻具内防喷工具。,井控设备的组成,(5) 加重钻井液装置。 (6) 起钻灌泥浆装置。 (7) 钻井液气体分离器。 (8) 监测仪表。,井 口 防 喷 器 组,控制装置,节流管汇1,节流管汇2,压井管汇,钻具内的防喷工具,投入式止回阀,旋塞阀,箭型止回阀（1）,箭型止回阀（2）,加重钻井液装置,加重钻井液装置,起钻灌泥浆装置,液气分离器,液面标尺,液压防喷器的特点,关井动作迅速 操作方便 安全可靠 现场维修方便,四、液压防喷器的工作压力与公称通径,按中华人民共和国石油与天然气行业标准SY5053-91液压防喷器规定,我国液压防喷器的最大工作压力共分为5级。即14MPa、 21 MPa、 35 MPa、 70 MPa、105MPa 。,四、液压防喷器的工作压力与公称通径,我国液压防喷器常用的公称通径尺寸有： 180mm(71/16)、 230mm(9)、 280mm(11)、 346mm(135/8)、426mm(163/4)、476mm(183/4) 、 528mm(203/4)、540mm(211/4)、680mm( 263/4)。 其中现场常用的有230mm、280mm、346mm、540mm。,四、液压防喷器的参数相互搭配,最大工作压力与公称通径两个参数相互搭配所构成的液压防喷器，在SY505284液压防喷器中确定了28个品种的规格系列，见下表。,我国液压防喷器的系列,五、液压防喷器组合的选用,合理选用井控装置组合或配置是安全、顺利、高效钻井的重要环节。液压防喷器组合选择包括压力级别、通径尺寸、组合形式及控制系统的控制点数等。选择液压防喷器组合应考虑的因素主要有：井的类别、地层压力、套管尺寸、地层流体类型、人员技术状况、工艺技术要求、气候影响、交通条件、物资供应状况以及环境保护要求等。总之，应能实现平衡钻井，确保钻井安全和节省钻井费用。,六、液压防喷器的型号,我国液压防喷器的型号规定：型号的字头为 汉语拼音字母组成，公称通径的单位为厘米并取其圆整值，最大工作压力的单位以MPa表示。即:,六、液压防喷器的型号,单闸板防喷器 FZ公称通径最大工作压力 双闸板防喷器 2FZ 公称通径最大工作压力 三闸板防喷器 3FZ公称通径最大工作压力 环形防喷器 FH公称通径最大工作压力,第二章 环形防喷器,环形防喷器，是由于其封井元件胶芯呈环状而得名。封井时环形胶芯被迫向井眼中心积聚、环抱钻具。环形防喷器常与闸板防喷器配套使用。,环行防喷的功能,(1)当井内无钻具时，环形防喷器可用以全封井口（简称封零）。 (2) 当井内有钻具、套管、电缆时，环形防喷器可用以封闭井口的环形空间。 (3) 环形防喷器，在封闭具有18º坡度的对焊钻杆时，可进行起下钻作业（又称强行起下钻作）。,环形防喷器的类型,根据胶芯形状分为,锥形胶芯环形防喷器,球形胶芯环形防喷器,组合胶芯环形防喷器,环形防喷器的工作原理,当发现井涌需要封井时，从控制系统输来的高压油从壳体下油口进入活塞下部关闭腔推动活塞向上运动，迫使胶芯向心运动，支承筋相互靠拢，将其间的橡胶挤向井口中心，实现密封钻具，或全封闭井口。打开时，液控压力从壳体上油口进人活塞上部开启腔，推动活塞下行，胶芯在本身弹力作用下复位，将井口打开。,锥形胶芯环形防喷器的结构,液压动作 井压助封,锥形胶芯环形防喷器的结构,顶盖与壳体为丝扣连接,锥形胶芯环形防喷器的胶芯,球形胶芯环形防喷器的结构,液压动作 井压助封,球形胶芯环形防喷器的胶芯,组合形胶芯环形防喷器的结构,组合胶芯环形防喷器的胶芯由内外两层胶芯组成。内胶芯包含有只承筋，只承筋沿圆周切向配置，支承筋的上下端面彼此紧靠。,组合形胶芯环形防喷器的胶芯,组合形胶芯环形防喷器的工作原理,外胶芯纯属橡胶制件，无支承筋，而且橡胶较软。 封井时，活塞在油压作用下向上移动，依靠推盘推举外胶芯；外胶芯被迫向中心变形挤压内胶芯；内胶芯在外胶芯的包围挤压作用下向中心收拢变形，支承筋则转动相应角度并向中心平移；于是内胶芯的橡胶迅速向中心聚集，从而实现封井。 开井时，活塞向下移动，内外胶芯依靠自身弹性恢复开井状态。,环形防喷器的比较,现场常用锥形胶芯环行防喷器的技术规范,型号,公称通径 mm,最大工作压力 Mpa,关井时耗 s,液控油压 Mpa,FH23-35 FH28-35 FH35-21,230(9“) 280(11“) 346(135/8“ ),35 35 21,30 30 30,10.5 10.5 10.5,现场常用球形胶芯环行防喷器的技术规范,型号,公称通径 mm,最大工作压力 Mpa,关井时耗 s,液控油压 Mpa,FH28-35 FH35-35,280(11 “) 346(135/8“ ),35 35,30 30,10.5 10.5,环形防喷器更换胶芯,井内无钻具时，打开顶盖取出已磨损的胶芯，放入新胶芯，紧固好顶盖即可。由于上油腔有防尘圈封闭，尽管在现场条件下，油腔也不会遭受污染。,环形防喷器更换胶芯,井内有钻具时，可采用切割法更换胶芯、如图示。新胶芯虽有刀割切口，但只要切口规矩平整仍能有效的封井。为了便于在井场更换胶芯，在井口防喷器组中环行防喷器总是安装在上部。,使用环形防喷器强行起下钻,强行起下钻胶芯的工作状况比较恶劣，胶芯磨损严重，所以为使胶芯寿命延长，不致过早地损坏，必须依照下面程序进行操作： 1、先以10.5 MPa的关闭液压关闭防喷器。 2、逐渐减小关闭压力，直到有些轻微渗漏，然后进行起下钻 作业。 3、注意起下钻应使用带18º坡度接头的钻具，,使用环形防喷器强行起下钻,4、过接头时起下钻的速度不得大于0.2米/秒 5、若在起下钻时不允许有渗漏，那么液控关闭压力应调节到刚好满足密封为止。 6、当关闭压力达到10.5 MPa，胶芯仍漏失严重，说明该防喷器胶芯已严重损坏，应及时处理后在进行强行起下钻作业,使用环形防喷器强行起下钻,故障判断及排除方法,防喷器封闭不严 1）若新胶芯关不严，可多次活动解决。若支承筋靠拢仍 封闭不严则应更换胶芯。 2）对旧胶芯有严重磨损，脱块，已影响胶芯使用，应及时更换。 3）若打开过程中长时间未关闭使用胶芯，使杂物沉积于胶芯沟槽及其他部位，应清洗胶芯，并按规程活动胶芯。,故障判断及排除方法,防喷器关闭后打不开 这是由于长时间关闭后，胶芯产生永久性变形老化或是在用于固井后胶芯下有凝固水泥而造成。在这种情况下，只有清洗或更换胶芯。,故障判断及排除方法,防喷器开关不灵活 1）所有管线在连接前，应用压缩空气吹扫。接头要清洗干净。 2）油路有漏失，防喷器长时间不活动，有脏物堵塞等，均会影响开关的灵活性，所以必须按操作规程执行。,环形防喷器的合理使用,在现场不做封零实验。 在封井状态下不得转动钻具。 不许用微开环形防喷器的办法泄降套压。 在使用缓冲蓄能器的情况下，封井后能通过具有18º坡度的无细扣对焊钻杆强行起下钻作业。,环形防喷器的合理使用,液控油压不得超过10.5MPa。 不许长期封井作业。 胶芯、备件应妥善保管。,第三章 闸板防喷器,闸板防喷器的功用,1、当井内有钻具时，可用与钻具尺寸相应的半 封闸板封闭井口的环形空间。 2、当井内无钻具时，可用全封闸板全封井口。 3、当井内有钻具需将钻具剪断并全封井口时，可用剪切闸板，迅速剪切钻具全封井口。,闸板防喷器的功用,4、有些闸板防喷器的闸板允许承重，可用于悬挂钻具。 5、闸板防喷器的壳体上有侧孔，在侧孔上连接管线，可用以代替节流管汇，循环钻井液或放喷。,闸板防喷器的类型,根据所配置的闸板数量 分为： 1、单闸板防喷器 2、双闸板防喷器 3、三闸板防喷器,闸板防喷器的侧孔,闸板防喷器的类型,按闸板形状：,全 封,半 封,闸板防喷器的类型,按闸板作用：,剪 切,变 径,闸板防喷器的结构概况,液 动 锁 紧 式,闸板防喷器的结构概况,手 动 锁 紧 式,闸板防喷器的工作原理,液 压 动 作,闸板防喷器的“四处”密封,(1) 闸板前部与管子的密封。 (2) 闸板顶部与壳体的密封。 (3) 侧门与壳体的密封。 (4) 侧门腔与活塞杆间的密封。,闸板前部与管子的密封,闸 板 顶 部 与 壳 体 的 密 封,壳体与侧门之间的密封图,侧门腔与活塞杆间的密封,闸板防喷器闸板的特点,井压助封: 井液压力作用在闸板的底部，推举闸板，使闸板顶部与壳体凸缘贴紧。显然，井液压力愈高闸板顶部与壳体的密封效果愈好，这就是所谓井压对闸板顶部的助封作用。,闸板防喷器闸板的特点,井压助封: 在关井动作过程中，闸板前部有井压所形成的阻力，与此同时其后部也有井压所形成的。推力与阻力并不相等，如果不考虑关井过程中的各种摩擦素损耗，只要油缸活塞上受液压油的作用力超过等量井压，活塞就可以将闸板推向井眼中心。,闸板受油压推力与前进阻力的关系,如果设活塞截面积为A；活塞杆截面积为S；关井油压为p油；忽略锁紧轴的影响；那么活塞在关井油腔所受油压推力当为p油A。 则闸板受油压推力p油A与前进阻力p井S平衡表达式为 p油A= p井S p井 / p油= A /S 设 A /S= R （称为关闭压力比）；在结构上A 比S大的多，国产闸板防喷器其关闭压力比R为5-8 即 p井 / p油=6,闸板受油压推力与前进阻力的关系,当p井为14MPa时， p油为2.8MPa； 当p井为21MPa时， p油为4.2MPa； 当p井为35MPa时， p油为7.0MPa。 由此看来，闸板防喷器关井所需要的液控压力油与所对抗的井压并不相等而是成正比，关井所需要的液控压力油一般情况下都不超过10.5MPa。,闸板防喷器闸板的特点,自动清沙 闸板室底部有两条向井眼倾斜的清砂槽，当闸板开关动作时，遗留在闸板室底部的泥砂被闸板排入清砂槽并滑落井内。,闸板防喷器闸板的特点,自动对中,在使用半封闸板时，闸板压块的前方，制有突出的导向块与相应的凹槽，当闸板向井眼中心运动时，导向块迫使钻具居中，实现顺利关井。,闸板防喷器闸板的特点,闸板的浮动和自进式密封： 闸板总成与壳体放置闸板的体腔有一定的间隙，允许闸板在壳体腔内有上下浮动。平时闸板上部胶芯不接触顶部密封面。而在闸板关井时，闸板室底部高的支承筋和顶部密封面均一渐缓的斜坡，能保证在闸板到达密封部位之前，闸板与壳体之间有充分间隙。实现密封时闸板前端橡胶首先接触钻具，在活塞推力下，封紧钻具。,闸板防喷器的侧门,可 旋 开 式 侧 门,闸板防喷器的侧门,侧门紧固方式,闸板防喷器的侧门,平直移动式侧门,拆换闸板的操作顺序,1、使蓄能器装置上相应的换向阀手柄，从开位板到中位 。 2、拆下紧固螺栓，旋开侧门。 3、液压关井，使闸板从侧门腔中伸出。 4、拆下旧闸板，装上新闸板，新闸板装正、装平。 5、液压开井，使闸板缩回侧门腔内。 6、在蓄能器上操作，将相应换向阀手柄扳至中位。 7、旋闭侧门，上紧螺栓。 8、试压,开关侧门注意事项,侧门不应同时打开。 侧门没充分旋开或没紧固前，都不许进行液压动作。 旋动侧门时，液控压力油应处于卸压状态。 侧门打开后，液动伸缩闸板时、须挡住侧门。,侧门的旋开角度,闸板防喷器的机械锁紧装置,闸板防喷器机械锁紧装置的作用 1、当闸板防喷器液动关井后，采用机械的方法将闸板固定住，然后将压力油卸掉，以免长期关井蹩漏油管，并防止“开井失控”的误操作事故。 2、闸板防喷器关井时，一旦液控系统发生故障，可以手动操作实现闸板关井动作。,闸板防喷器的机械锁紧装置,液压关闭锁紧轴随动机构如图示,闸板防喷器的机械锁紧装置,花键轴套式结构（外观无法判断）,闸板防喷器的机械锁紧装置,简易锁紧装置,闸板防喷器的手动锁紧与解锁,液压关井后，手动顺时针方向同时旋转两个手轮，使锁紧轴从活塞内伸出，直到锁紧轴台肩紧贴止推轴承处的挡盘为止，这时手轮也被迫停止转动，再回旋手轮1/41/2圈。（顺旋，到位，回旋） 解锁方法相反（逆旋，到位，回旋 ）,闸板防喷器的关井操作步骤,液压关井，在远程控制台上操作；使蓄能器装置上控制该闸板防喷器的三位四通换向阀手柄扳到关位。 手动锁紧；顺时针旋转两操作杆手轮，到位后回旋1/41/2圈。 液控压力油卸压，在远程控制台上操作；使蓄能器装置上控制该闸板防喷器的三位四通换向阀手柄处于中位。,闸板防喷器的开井操作步骤,手动解锁；逆时针旋转两操作杆手轮，到位后回旋1/4 1/2圈。 液动开井，在远程控制台上操作；使蓄能器装置上控制该闸板防喷器的三位四通换向阀手柄处于开位。 液控压力油卸压；在远程控制台上操作；使蓄能器装置上控制该闸板防喷器的三位四通换向阀手柄处于中位。,闸板防喷器的手动关井,闸板防喷器关井时，一但液控失效，可采用手动关井。其操作步骤是： 首先将蓄能器装置上控制该闸板防喷器的三位四通换向阀手柄扳到关位。 手动关井；顺时针旋转两操作杆手轮，到位后回旋1/41/2圈。 操作蓄能器装置上三位四通换向阀手柄，使之处于中位,液控压力油卸压,中位（压力油卸压）； 开位（高压油进开井腔、低压油回油箱）,活塞杆的二次密封装置,活塞杆的二次密封装置，是为闸板防喷器活塞杆与侧门腔的一次密封失效后，采取紧急补救措施而设置的。,活塞杆的二次密封装置,活塞杆的二次密封使用注意事项 预先填放好二次密封脂，专用扳手妥善保管。 闸板防喷器投入工作时，应将观察孔处的螺堵卸下。 挤注二次密封脂不可过量，以不滴液为准。,闸板防喷器的合理使用,1、半封闸板的尺寸应与所封管子外径相对应。 2、井中有钻具时禁用全封闸板。 3、长期封井，应采用手动锁紧并将压力油卸压。 4、开井前，先解锁、后液动开井。 5、手动锁紧或解锁时，两手轮必须转够圈数。 6、液动开井后，要检查闸板是否全部打开。,闸板防喷器的合理使用,7、半封闸板封井后，不得转动钻具。 8、进入油气层后，每次起钻前，应开关检查一次。 9、半封闸板不准在空井时试关井。 10、防喷器封井后，应将观察孔处的螺堵卸下。 11、关井时，先关环形，后关闸板，再打开环形。,常见故障及处理方法,常见故障及处理方法,常见故障及处理方法,旋转防喷器,概述 旋转防喷器安装在井口防喷器组最上端，即；卸掉防溢管、换装以旋转防喷器。旋转防喷器可以封闭钻杆与方钻杆，并在所限定的井口压力条件下，允许钻具转动，实现带压钻井作业（边喷边钻）。,旋转防喷器的用途,旋转防喷器 在钻开油气层时，为防止钻井液柱压力过高而对油气层的污染，常采用降低钻井液密度的措施，使钻井液柱压力略低于地层压力，保持井底轻度溢流。这时井口必须安装旋转防喷器，使井口保持一定的回压边喷边钻，这就是欠平衡压力钻井。,WILLIAMS 7100,第四章 控制装置,控制装置的组成,控制装置的工作原理,油箱里的液压油经进油阀、滤清器后，进入电泵或气泵。电泵或气泵将液压油升压并输入蓄能器储存。 蓄能器由若干个钢瓶组成，钢瓶中预充7MPa的氮气。 当蓄能器钢瓶中的油压升至21MPa时，电泵或气泵停止运转。当蓄能器钢瓶中的油压过份低时，电泵或气泵自动启动，往钢瓶里补充压力油,液压能源的制备、储存与补充,压力油的调节与其流动方向的控制,(1)蓄能器钢瓶里的压力油进入控制管汇后，分成两路： 一路:经气动减压阀将油压降至10.5MPa，再输至控制环形防喷器的换向阀。 一路:经手动减压阀将油压降至10.5MPa，然后再经旁通阀输至控制闸板防喷器与液动平板阀的换向阀管汇中。,压力油的调节与其流动方向的控制,当10.5MPa的压力油推不动闸板关井时，可打开旁通阀，使蓄能器的高压油直接进入管汇，利用高压油推动闸板关井。 在配有氮气瓶组的装置中。当蓄能器里的油压严重不足时，可利用高压氮气驱动管路里剩余的存油、紧急实施防喷器关井动作。,压力油的调节与其流动方向的控制,控制系统的型号 据石油天燃气工业技术标准SY5053-84的规定,FK,控制对象数量(用数字表示),蓄能器组公称总容积，L；用数字表示,控制方式（无先导则空白） Q-气控；Y-液控；D-电控,防喷器液压控制系统名称,标牌,控制系统的类型,液控液型,气控液型,电控液型,根据换向阀的遥控式分,三种控制系统的比较,控制系统名称 适用场合 液控液型 陆地钻井 气控液型 陆地钻井 电控液型 海洋钻井 由于气控液型比液控液型的信号传输快，且安全、经济、无污染，故气控液型的控制系统得到广泛的应用。,控制装置的工作原理,气压遥控 (1)压缩空气经分水滤气器、油雾器后，再经气源总阀输至诸空气换向阀。 (2)空气换向阀控制蓄能器装置上二位气缸的动作。从而控制蓄能器装置上相应的换向阀手柄，间接控制井口防喷器的开关动作。,控制装置的工作原理,(3)控制环形防喷器开关的供油管路上装有气动减压阀。该阀由遥控装置或蓄能器装置上的调压阀调控。 (4)遥控装置上的四个压力表，其中三个表压是通过压力变送器后、显示蓄能器装置上的三个表压值,控制装置的工作原理,控制装置的工作原理,控制装置的工作原理,FKQ4005A控制装置,FKQ4005A控制装置型号说明,FK Q 400 5 A 第一次改进 控制对象数量：5个 蓄能器公称总容积：400L 遥控方式：气控 地面防喷器控制装置,控制装置主要部件,1、储能器 结构：蓄能器由若干个 钢瓶组成，每个钢瓶中装有胶囊，胶囊中充有7 MPa的氮气。 工作原理：利用储能器胶囊中氮气的压缩、膨胀来储存和释放能量的。,控制装置主要部件,工作原理： 电泵或气泵将7MPa以上的压力油输入钢瓶，当油压到达21MPa时，电泵或气泵停止工作。 当油压为21MPa时，氮气占钢瓶容积1/3。 钢瓶的数量，即控制装置的控制能力应与所控制的数量相匹配，即在停泵不补充油的情况下，仅靠蓄能器本身的有效排油量（油压由21MPa降至8.4MPa时所排出的油量）的2/3，即可满足全部控制对象各关闭一次的需要,控制装置主要部件,主要技术规范 单瓶公称容积 40升； 胶囊充氮 7 ± 0. 7MPa； 单瓶设计压力 32 MPa； 单瓶理论充油量（油压由7MPa升至21MPa)27升 单瓶理论有效排油量（油压由21 MPa降至8.4 MPa） 20升,控制装置主要部件,现场使用注意事项 钢瓶胶囊中只能充氮气； 充氮应使用专用工具； 应在钢瓶无油压的情况下充氮； 每月对氮气压力检查一次；,控制装置主要部件,充氮测量工具: 采用充氮测量工具可直接检测胶囊中氮气预充压力。具体方法是先打开泄压阀使蓄能器压力油流回油箱，关闭泄压阀，然后按图示方法接好充氮具，打开蓄能器顶端旋钮，即可读出氮气压力。,控制装置主要部件,无充氮工具时检测胶囊中氮气压力的方法： 采用往储能器里充油升压的方法检测胶囊中氮气法是打 开泄压阀使蓄能器压力油流回油箱，关闭泄压阀，启动电 泵往蓄能器钢瓶里充油。油压未达到氮气预压力时压力油 进不了钢瓶，蓄能器压力表升压很快，当油压超过氮气预 压力时压力油进入钢瓶，蓄能器压力表升压变慢。在往蓄 能器钢瓶里充油操作时，密切注视蓄能器压力表的压力变 化，压力表快速升压转入缓慢升压的压力转折点即胶囊预 充氮气的预压力。,控制装置主要部件,蓄能器钢瓶数的校核 在选用控制装置时应对蓄能器钢瓶数进行校核，以确保井控作业安全可靠，现举例如下： 设井口防喷器组为2FZ35-21与FH35-21的组合；控制装置为FKQ4005A。已知FH35-21关闭一次耗油74L；2FZ35-21关闭一次耗油13.3L×2；液动平板阀开启一次耗油3L。那么控制对象各关闭一次（液动阀开启一次）所需总油量应为 74L+13.3L×2+3L=103.6L,控制装置主要部件,根据蓄能器钢瓶数的设计与选配原则：在停泵不补油情况下，只靠蓄能器本身有效排油量的2/3即能满足井口全部控制对象各关闭一次的需要。因此，控制装置的总有效排油量应为； 103.6L×1.5=155.4L 已知单瓶实际有效排油量为17L。那么控制装置蓄能器的钢瓶数应为； 155.4L/ 17L10 于是钢瓶数量应为10。FKQ4005A的钢瓶数为10，因此FKQ4005A 控制装置是符合技术要求的。,控制装置主要部件,2、电泵 电泵用来提高液压油的压力，往蓄能器里输入与补充压力油。 电泵在控制装置中作为主泵使用,控制装置主要部件,结构与工作原理 电泵为三柱塞单作用、卧式、往复油泵。由三相异步防爆电机驱动，它的结构与钻井泵类似，其工作原理也相同。 电泵无缸套，柱塞即活塞。液力端有柱塞密封装置。柱塞与拉杆采用钢丝挡圈与联接螺帽的连接方式。 电泵的排量固定，是不可调节的。,控制装置主要部件,主要技术规范 不同厂家所生产的控制装置，其电泵的额定工作压力都是21MPa，但泵的排量与电机功率却不相同。FKQ4005A控制装置配备QB2150型电泵，其主要技术规范如下： 额定工作压力 21MPa 理论排量 25.7l/min 实际排量 24.42 l/min 每转排量 52.778 ml/r 电机功率 15kW,控制装置主要部件,现场使用注意事项 电源不应与井场电源混淆，应专线供电，以免在紧急情况下井场电源被切断而影响电泵正常工作。 电源电压应保持380V，电压过低将影响电泵的正常补油工作。 电泵往蓄能器里补充压力油时应卸压启动，即蓄能器油压应降至17.5 MPa以下，以保护电泵与电机。 控制装置投入工作时电泵的启停应由压力继电器控制，即电控箱旋钮应旋至自动位。压力继电器上限压力调定为21 MPa；下限压力调定为17.5 MPa。,控制装置主要部件,电机接线时应保证曲轴按逆时针方向旋转，即链条箱护罩上所标志的红色箭头旋向。其目的是使十字头得到较好的飞溅润滑。 曲轴箱、链条箱注入20号机油并经常检查油标高度，机油不足时应及时补充。半年换油一次。 柱塞密封装置中的密封圈应松紧适度。密封圈不应压得过紧，以有油微溢为宜。通常调节压紧螺帽，使该处每分钟滴油510滴。 拉杆与柱塞应正确连接。当钢丝挡圈折断须在现场拆换时，应保证拉杆与柱塞端部相互顶紧勿留间隙。否则将导致新换钢丝挡圈过早疲劳破坏。,控制装置主要部件,3、气泵 气泵用以向蓄能器里输入与补充压力油，但在控制装置中做为备用辅助。当电泵发生故障、停电或不许用电时启用气泵；当控制装置需要制备21MPa以上的高压油时启用气泵。,控制装置主要部件,结构与工作原理 气泵上部为气动马达，下部为抽油泵。气动马达由钻机气控系统制备的压缩空气驱动。抽油泵为单柱塞、立式、往复油泵。 油缸的工作特点是：间歇吸油，连续排油。 气泵的排油量与耗气量都不稳定，随排油压力高低而变化。当排油压力低时泵冲次增多；排油量增多；耗气量增多。当排油压力高时泵冲次减少；排油量减少；耗气量减少。 气泵往蓄能器里补油工作时，启动平稳，无需卸压启动。,控制装置主要部件,现场使用注意事项 气泵耗气量大，当钻机气源并不充裕时，不宜气泵长期工作。 气泵的油缸上方装有密封盘根，此盘跟压帽应调至松紧合适。 换气机构中的滑块易卡死。应保证空气的洁净与低含水量。 气路上装有油雾器，有少量的润滑油化为雾 状混入气流中，籍以润滑气缸与活塞组件。,控制装置主要部件,油杯中储存10号机油。 油杯中盛油不可过满，2/3即可。 气泵投入工作时，每天检查油面一次。 手调油杯顶部针型阀，以控制油雾器的喷油量。,控制装置主要部件,4、蓄能器装置换向阀 蓄能器装置上的换向阀用来控制压力油流入防喷器的关井油腔或开井油腔，使井口防喷器得以迅速关井或开井。,控制装置主要部件,结构与工作原理 该换向阀属于三位四通转阀。手柄联接二位气缸，既可手动换向又可在钻台遥控气动换向。 该阀装有止推轴承，手柄操作轻便灵活。阀盖上部装有由弹簧、钢球、定位板组成的定位机构，手柄转动到位后即被锁住实现定位。,控制装置主要部件,阀体装有3个阀座，阀座下面装有碟形弹簧使阀座与阀盘紧贴密封。压力油作用在阀座底部起油压助封作用。3个阀座的油口与回油口各自与管线连接。上方油口为P口，接压力油管路；下方油口为O口，接通油箱管路；左右A口与B口则连接通向防喷器的开、关油腔管路。阀盘有4个孔口但俩俩相通形成两条孔道。手柄有3个工作位置：中位、关位、开位。,控制装置主要部件,三位四通换向阀的管汇卸压过程 在三位四通换向阀手柄由关位或开位扳向中位过程中，阀盘孔口将相对阀座孔口转移，当阀盘孔口一部分已移离阀座孔口；而另一部分却仍与阀座孔口相通时，与阀座油口相连管路里的压力油就绕经阀盘孔口溢流回油箱，结果导致管路里的油压迅速降低。这就是闸板防喷器在关井，手动锁紧后，只需将三位四通换向阀手柄扳至中位就可使液控管路压力油卸压的缘故。,控制装置主要部件,控制装置投入工作时，三位四通换向阀的操纵应由司钻在钻台遥控，气动换向。但在遥控装置上操作只能使换向阀处于开位或关位而不能使之处于中位。欲使换向阀处于中位时，必须在蓄能器装置上手动操作。 现场使用注意事项 （1）操作时手柄应扳动到位。 （2）不能在手柄上加装其它锁紧装置。 （3）手柄下方连接的二位气缸其摆动轴处有黄油嘴；活塞杆盘根处有机油杯。设备投入使用时应每周压注黄油与机油一次）。,控制装置主要部件,5、 旁通阀 蓄能器装置上的旁通阀用来将蓄能器与闸板防喷器供油管路连通或切断。 当闸板防喷器使用10.5 MPa的正常油压无法推动闸板封井时，须打开旁通阀利用蓄能器里的高压油实现封井作业。,控制装置主要部件,结构与工作原理 旁通阀为二位二通转阀，其结构、工作原理与前述三位四通换向阀类似。手柄有两个工位，即开位与关位。手柄处于开位时两条油路相通；手柄处于关位时两油路切断，通常手柄处于关位。阀盖上有定位机构可锁住手柄，手柄下方连接二位气缸。该阀不与油箱相通，因此开关换位时蓄能器无液压损耗。,控制装置主要部件,6、减压阀,气动减压阀,手动减压阀,控制装置主要部件,减压阀用来将蓄能器的高压油降低为防喷器所需的合理油压。 当利用环形防喷器封井起下钻作业，减压阀起调节油压的作用，保证顺利通过接头并维持关井所需液控油压稳定。 闸板防喷器所需液控油压应调定为10.5 MPa。 环形防喷器所需液控油压通常调节为10.5 MPa。,手 动 减 压 阀 的 结 构,控制装置主要部件,手动减压阀的结构与工作原理 减压阀有3个油口，入口与蓄能器油路相接；出口与三位四通换向阀P口相接；溢流口与回油箱管路相接。高压油从入口流入称为一次油，减压后的压力油从出口输出称为二次油。,控制装置主要部件,手动减压阀的调节 顺时旋转手轮，压缩弹簧，迫使阀杆与阀板下移，入口打开，一次油从入口进入阀腔。 阀腔里的油压作用在阀板与阀杆上其合力等于油压作用在阀杆横截面上的上举力。上举力推动阀板与阀杆向上移动，压缩上部弹簧，直到阀板将入口关闭为止，此时油压上举力与弹簧下推力相平衡，阀腔中油压随即稳定。,控制装置主要部件,减压阀出口输出的二次油其油压与弹簧力相对应。防喷器开关动作用油时，随着二次油的消耗油压降低，弹簧将阀板推下，减压阀入口打开，一次油进入阀腔，阀腔内油压回升，阀板又向上移动，入口关闭，二次油压又趋稳定。在这期间溢流口始终关闭。 逆时旋转手轮，二次油压力将降低。此时弹簧力减弱，阀板上移，溢流口打开，阀腔压力油流回油箱，阀腔油压降低，阀板又向下移动将溢流口关闭，阀腔油压复又稳定，但二次油压业已降低。在这期间，一次油入口始终关闭。 二次油压力的调节范围为014 MPa。,控制装置主要部件,气 动 减 压 阀 的 结 构,控制装置主要部件,气动减压阀的结构与工作原理 气动减压阀的结构、工作原理与手动减压阀基本相同。所不同的只是手轮、弹簧由橡胶隔膜与压缩空气代替而已。气动减压阀只需输入0.2 MPa以下的压缩空气即可调节其二次油压。输入气压由蓄能器装置或遥控装置上的空气调节阀调节，调控路线由蓄能器装置上的三通旋塞确定。,控制装置主要部件,当用环形防喷器封井起下钻作业时，钻杆接头挤入胶芯迫使感减压阀的二次油压升高，因而阀板上移，溢流口打开，二次油压复又降低，阀板下移，溢流口关闭，二次油压得以保持原值不变。钻杆接头挤出胶芯时，减压阀的二次油压当即降低，阀板下移，入口打开，二次油压复又上升，阀板上移，入口关闭，二次油压恢复原值。如果没有减压阀的这种调节机能，环形防喷器是无法在封井条件下通过钻杆接头的。,控制装置主要部件,现场使用注意事项 调节手动减压阀时，顺时针旋转手轮二次油压调高；逆时针旋转手轮二次油压调低。 调节气动减压阀时，顺时针旋转空气调压阀手轮二次油压调高；逆时针旋转空气调压阀手轮二次油压调低。 带有气动减压阀的控制装置在投入工作时应将三通旋塞扳向上方，气动减压阀由遥控装置遥控。 闸板防喷器液控油路上的手动减压阀，二次油压调定为10.5 MPa， 调压丝杆用锁紧手柄锁住。环形防喷器液控油路上的手动或气动减压阀，二次油压调节为10.5 MPa，切勿过高。 减压阀调节时有滞后现象，二次油压不随手柄或气压的调节立即连续变化，而呈阶梯性跳跃。二次油压最大跳跃值可允许3 MPa。调压操作时应尽量轻缓，切勿操之过急。,控制装置主要部件,7、安全阀 安全阀用来防止液控油压过高，对设备进行安全保护。蓄能器装置上装设2个安全阀，即蓄能器安全阀与管汇安全阀。,控制装置主要部件,安全阀的结构与工作原理 安全阀属于溢流阀，其结构如图所示。安全阀进口与所保护的管路相接，出口则与回油箱管路相接。平时安全阀“常闭”，即进口与出口不通。一旦管路油压过高，钢球上移，进口与出口相通，压力油立即溢流回油箱，使管路油压不再升高。管路油压恢复正常时，钢球被弹簧压下，进口与出口切断。,控制装置主要部件,现场使用注意问题 设备经检修后，安全阀业已调定，井场使用时只需在试运转操作中校验其开启动作压力值即可。 国内各厂家所产控制装置的安全阀，所需调定的开启压力不同，在井场调试时应按各自的技术指标校验。安全阀开启压力指标参见下表。,控制装置主要部件,控制装置主要部件,8、压力继电器 压力继电器用来自动控制电泵的启动与停止以维持蓄能器的油压在适用范围内（17.521 MPa）。 蓄能器的油压达到上限值21MPa时，压力继电器自动切断电泵电源，电泵停止运转，蓄能器油压不再上升。蓄能器油压降至下限值17.5 MPa时，压力继电器自动接通电泵电源，电泵启动补油。,控制装置主要部件,电接点压力表型压力继电器共有3个指针，即液压针、上限针、下限针。指针心轴上装有可旋动的拨片，用小螺丝刀将拨片按下，拨动上限针至21 MPa刻度位置，然后再将下限针拨至17.5 MPa刻度位置。,压力继电器的使用与调节,控制装置主要部件,将电控箱上旋钮转至“自动”位置。这样，电泵就处于自动控制工况。当蓄能器油压达到21 MPa时，电接点压力表的液压针顺旋至21 MPa刻度位置，液压针与上限相重叠，电机主电路断开，电泵停止运转。当蓄能器油压降至17.5 MPa时，液压针逆旋至17.5 MPa 刻度位置，液压针与下限针重叠，电机主电路接通，电泵启动运转。,控制装置主要部件,通常，设备经检修后，电接点压力表的上下限指针业已调好，井场使用时无须再做调整。 控制装置停止使用时，电控箱旋钮应转至“停”位。当控制装置投入工作时电控箱旋钮应转至“自动”位置，使电泵处于自动控制工况。只是在设备试运转调试时或是在电接点压力表出现故障无法实施自动控制时，才将电控箱旋钮转至手动位置，电泵的启停由操作人员手动操作，此时蓄能器装置必须有人看管。,控制装置主要部件,9、压力继气器 压力继气器用来自动控制气泵的启停，使蓄能器保持21MPa油压。,控制装置主要部件,结构与工作原理 液压接头连接蓄能器油路，气接头下部连接气泵进气阀，气接头侧孔则连接气源。蓄能器油压作用在柱塞上，当油压作用力大于所调定的弹簧力时柱塞下移，柱塞端部密封圈即将气接头封闭切断气泵气源，气泵停止运行。当油压作用力减弱时柱塞上移，气接头打开气泵与气源接通，气泵启动运行。,控制装置主要部件,使用与调节 设备经检修后，压力继气器的弹簧业已调好，现场使用时一般无须再做调节。但在长期使用后其弹簧可能“疲劳”，弹力减弱，因而导致关闭油压有所降低，如遇这种情况可酌情调节。 调节方法是：用圆钢棒插入锁紧螺母圆孔中，旋开锁紧螺母。然后再将钢棒插入调压螺母圆孔中，顺时针旋转，调压螺母上移，弹簧压缩，张力增大，关闭油压升高；逆时针旋转，调压螺母下移，弹簧伸张，弹簧力减弱，关闭油压降低。 所调弹簧力是否正确，关闭油压是否21MPa须经气泵试运转，调试核准。最后上紧锁紧螺母。 压力继气器不同于压力继电器，无须调节下限油压，只需调定上限油压21MPa即可。气泵启动平稳、柔和、带负荷启动补油不会超载。,控制装置主要部件,气动压力变送器 气动压力变送器用来将蓄能器装置上的高压油压值转化为相应的低压气压值，然后低压气经管线输送到遥控装置上的气压表，以气压表指示油压值。这样既使司钻可以随时掌握蓄能器装置上的有关油压情况，同时又避免了将油压油引上钻台。,控制装置主要部件,结构与工作原理 气动压力变送器是国产自动化仪表，型号为QBY-32，其结构与工作原理如图所示。 变送器输入液压油并输入压力为0.14MPa的压缩空气（一次气），输出0.020.1MPa的压缩空气（二次气），二次气压与输入液压成相应比例关系。,控制装置主要部件,当弹簧管中输入液压油时，弹簧管自由端伸张变形对主杠杆下部产生转动力矩，使主杠杆上部向右微倾，顶针微退，挡板与喷嘴间的间隙减小，自放大器输入波纹管的气压增高，波纹管张力与调零弹簧张力对主杠杆所产生的转动力矩与弹簧管张力对主杠杆所产生的转动力矩相抗衡。结果，主杠杆趋于平衡，挡板与喷嘴间的间隙固定不变，波纹管中气压稳定，变送器输出二次气压稳定。,钻井队井控装备安全检查内容,1、防喷器组： 手动操作杆的安装与固定； 防喷器是否牢固绷紧； 各处联接是否牢固； 防喷器液路部分各处密封是否良好； 防喷器是否处在正确的开关位置； 防喷器的清洁（挡泥伞）。,钻井队井控装备安全检查内容,2、标准防喷管线及放喷管线： 联接和固定情况； 标准内防喷管线有无焊割； 各闸阀是否处在正确的开关位置； 管汇及管线畅通情况；,钻井队井控装备安全检查内容,3、节流、压井管汇： 各闸阀是否处在正确的开关位置（编号挂牌）； 各连接处是否牢固齐全（包括仪表、液、气路管线等）； 节流、压井管汇的畅通情况； 清洁。,钻井队井控装备安全检查内容,4、泥浆气体分离器： 仪表是否齐全完好，供气压力是否调节在0.4-0.6MPa值上； 检查液位机构浮筒是否存在； 二位五通阀与液位机构凸轮的保养情况； 动作液位机构旋转蝶阀能否正常开关； 分离器泥浆排出管是否与泥浆循环罐固定牢固； 安全阀的保养情况，排气口是否朝向井场外； 气体排出管的长度是否足够长，固定是否牢固； 设备清洁，包括检查排液蝶阀排出分离器内的液体；,钻井队井控装备安全检查内容,5、远程控制台及液、气压管线 蓄能器、管汇、环形压力是否符合规定； 电、气源是否畅通、电