鉆井用自開自閉式組合閘門

1、安全技術(shù)鉆井用自開自閉式組合閘門 主題詞 石油鉆井 液力掌握系統(tǒng) 關(guān)聯(lián)閥 節(jié)流閥 主循環(huán) 泥漿 一、所屬領(lǐng)域 該項(xiàng)目屬于石油鉆井過程中的液力掌握系統(tǒng)，目的是保證野外石油鉆井工人的人身、井下及設(shè)備平安、減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。石油鉆井是一項(xiàng)投資大，工藝簡(jiǎn)單的風(fēng)險(xiǎn)性綜合工程。每鉆一口油井需要的投資，少則上百萬(wàn)，多則上千萬(wàn)。特殊是超高壓循環(huán)系統(tǒng)的工作壓力一般都在20MPa左右，由于傳統(tǒng)的液力掌握系統(tǒng)性能不完善，造成鉆井過程中循環(huán)系統(tǒng)事故屢有發(fā)生。不僅使人民生命和國(guó)家財(cái)產(chǎn)患病嚴(yán)峻損失，而且極大地影響了鉆井隊(duì)伍的穩(wěn)定和鉆井事業(yè)的進(jìn)展。因此，開展石油鉆井液力掌握系統(tǒng)的平安技術(shù)討論是鉆井行業(yè)亟待解決的重要課題。

2、 該項(xiàng)目主要有兩部分組成，一是泥漿的流向掌握部分;二是任意調(diào)整泥漿參于主循環(huán)流量大小的節(jié)流閥組成。項(xiàng)目的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：一是保證在任何條件下開泵，地面循環(huán)系統(tǒng)是暢通的，不發(fā)生蹩泵爆炸事故;二是任意調(diào)整參于主循環(huán)泥漿量多少，完全滿意井下狀況和設(shè)備條件的要求，避開井下事故和機(jī)械損壞;三是在特別狀況下不轉(zhuǎn)變泥漿泵額定排量直接開泵，省去傳統(tǒng)采納削減凡爾降低泥漿泵排量的方法，削減工人拆卸凡爾降低泵排量與開關(guān)閘門的勞動(dòng)強(qiáng)度;四是排解了因拆卸凡爾削減泥漿泵排量開泵造成壓力的波動(dòng)大，引起的高壓循環(huán)管匯震驚、水龍帶猛烈搖擺等擔(dān)心全因素，解決了影響鉆井設(shè)備壽命和危及人身平安的重大問題，本項(xiàng)目于1993

3、年7月10日獲得國(guó)家專利(專利號(hào)：ZL9221975 7.1)。1998年5月獲成功石油管理局平安技術(shù)攻關(guān)一等獎(jiǎng)。 二、立項(xiàng)背景 石油鉆井是石油勘探開發(fā)的先頭兵，石油人好講："鉆頭不到，油氣不冒'。目前我國(guó)有近千臺(tái)鉆機(jī)，每年要打上萬(wàn)口油井。但由于傳統(tǒng)的循環(huán)系統(tǒng)性能不完善，引發(fā)的蹩泵事故不計(jì)其數(shù)，造成的人員傷亡也是觸目驚心;由于液力掌握系統(tǒng)性能不能滿意井下要求，引起井下事故，甚至油井報(bào)廢的惡性事故，給國(guó)家財(cái)產(chǎn)造成的損失更是無法用數(shù)字計(jì)算。這些事故的發(fā)生不但給國(guó)家造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，而且使鉆井工人身心受到極大的損害。為解決這一難題，國(guó)內(nèi)外鉆井專家針對(duì)地面蹩泵問題，先后實(shí)行了很多技

4、術(shù)革新和平安措施，如自動(dòng)停泵裝置、保險(xiǎn)凡爾等等。這些改進(jìn)取得了肯定的效果，但這些方法和措施，往往只留意到了地面蹩泵與引起井下事故的局部細(xì)節(jié)，都沒有從根本上解決平安問題，因而近幾年事故仍時(shí)有發(fā)生。各油田多年的鉆井實(shí)踐證明：要杜絕地面蹩泵與開泵時(shí)引起的井下事故，僅靠制度和思想訓(xùn)練或?qū)嵭芯植科桨布夹g(shù)措施，是不能從根本上解決問題的，必需從整體考慮，解決引發(fā)事故的根源。因此，討論平安牢靠的鉆井液力掌握系統(tǒng)是近不及待的。三、討論內(nèi)容 (一)掌握系統(tǒng)作用 在鉆井過程中，為了保證鉆進(jìn)平安連續(xù)的進(jìn)行，必需把井眼中的巖屑準(zhǔn)時(shí)清除掉。循環(huán)泥漿就是為了清除巖屑保證井眼暢通等作用。作為循環(huán)系統(tǒng)的掌握中心液力掌握系統(tǒng)，它

5、起到單泵、雙泵和特種工況下參于主循環(huán)泥漿量大小的掌握。只有它的性能牢靠才能保證循環(huán)的平安進(jìn)行。 (二)項(xiàng)目方案的確定 通過多年的鉆井實(shí)踐和對(duì)鉆井事故案例的分析，我們找出了引發(fā)事故的緣由主要有二個(gè)。 第一，目前鉆井用液力掌握系統(tǒng)性能差，它主要由兩個(gè)高壓掌握閘門、兩個(gè)低壓掌握閘門和一個(gè)低壓備用掌握閘門組成。當(dāng)采納一臺(tái)泥漿泵高壓循環(huán)時(shí)，必需首先打開泥漿泵對(duì)應(yīng)出口的高壓掌握閘門和另一臺(tái)泥漿泵的低壓掌握閘門，同時(shí)關(guān)閉對(duì)應(yīng)的低壓掌握閘門和另一臺(tái)泥漿的高壓掌握閘門;當(dāng)換另一臺(tái)泥漿泵高壓循環(huán)時(shí)，將要重復(fù)上述操作;當(dāng)同時(shí)使用兩臺(tái)泥漿泵高壓循環(huán)時(shí)，必需同時(shí)打開兩高壓掌握閘門，關(guān)閉兩低壓閘門?？梢钥闯鲞@種液力掌握系

6、統(tǒng)全靠人力操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)勁，嚴(yán)峻影響鉆井施工;更嚴(yán)峻的是，在開關(guān)閘門時(shí)如稍有不慎把同一泵對(duì)應(yīng)的高壓與低壓掌握閘門全部誤關(guān)，將引起爆炸，爆炸時(shí)及易造成人員損害事故，同時(shí)鉆井施工將無法進(jìn)行。在國(guó)內(nèi)外石油鉆井中都發(fā)生過多起因開關(guān)閘門錯(cuò)誤而導(dǎo)致的重大事故。 其次，在泥漿循環(huán)系統(tǒng)中缺少掌握參于主循環(huán)泥漿量多少的裝置。在鉆井過程中，由于工序變化，常常需要小流量循環(huán)泥漿，而泥漿泵的額定排量往往大于特定工序排量要求。為了達(dá)到小流量循環(huán)的目的，傳統(tǒng)方法只有采納削減泥漿泵凡爾來減小泥漿泵的排量。削減泥漿泵的額定排量不但不能完全滿意特定工序的要求，而且使泥漿循環(huán)不能連續(xù)進(jìn)行。更重要的是泥漿泵削減凡爾后，造成泥漿泵偏載

7、運(yùn)行，間歇排出泥漿產(chǎn)生壓力波動(dòng)，使地面循環(huán)管匯嚴(yán)峻震驚，水龍帶大幅度猛烈搖擺。嚴(yán)峻威逼井下和現(xiàn)場(chǎng)工作人員的平安，以及鉆井設(shè)備壽命。本項(xiàng)目主要目的，第一解決液力掌握系統(tǒng)自動(dòng)化問題，徹底排降人為誤操作因素;其次供應(yīng)無級(jí)變量能掌握參于主循環(huán)泥漿量多少的掌握裝置。消退事故根源，給石油鉆井平安生產(chǎn)制造一個(gè)良好的環(huán)境。 為解決上述問題，成功油田把自開自閉式鉆井組合閘門作為重點(diǎn)平安科技攻關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行了立項(xiàng)，開展了鉆井循環(huán)掌握系統(tǒng)的討論。依據(jù)課題要求，先后設(shè)計(jì)制造了關(guān)聯(lián)閥與無級(jí)變量高壓掌握節(jié)流閥。經(jīng)過多次的試驗(yàn)改進(jìn)，把組合閘門與無級(jí)變量節(jié)流閥兩裝置有機(jī)的結(jié)合為一體，通過長(zhǎng)時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明，該項(xiàng)目完全達(dá)到了設(shè)計(jì)

8、要求，解決了鉆井中的擔(dān)心全問題。 (三)平安技術(shù)工作原理 1、結(jié)構(gòu) 液力掌握系統(tǒng)由以下部件組成，關(guān)聯(lián)閥、平板閘門、無級(jí)變量節(jié)流閥、連接管線和底座等組成。為了便于安裝使用，設(shè)計(jì)制造的液力掌握系統(tǒng)為一體結(jié)構(gòu)，可整體搬運(yùn)，整體安裝，整個(gè)液力掌握系統(tǒng)設(shè)有兩個(gè)泥漿入口，一個(gè)參于主循環(huán)大小的掌握口，一個(gè)高壓輸出口和一個(gè)低壓輸出口。當(dāng)使用時(shí)，在適當(dāng)?shù)奈恢梅牌椒€(wěn)，然后把進(jìn)出口與相應(yīng)的管匯連接好，整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到平、穩(wěn)、牢、密封即可使用。 關(guān)聯(lián)閥結(jié)構(gòu)，其總成為一組單向閥連體對(duì)稱結(jié)構(gòu)，由閥體、閥芯、閥座、密封蓋、密封蓋壓筒、泥漿進(jìn)口與泥漿出口構(gòu)成)。 無級(jí)變量節(jié)流閥結(jié)構(gòu)，它主要有閥體、法蘭、閥座、閥芯、芯桿、盤根、盤

9、根合、壓蓋及手輪等組成。 2、實(shí)施方法 在鉆井施工中，當(dāng)采納一臺(tái)泵循環(huán)時(shí)，泥漿泵排出泥漿進(jìn)入掌握系統(tǒng)后就會(huì)把對(duì)應(yīng)出口處的單向閥頂開，另一單向閥由于泥漿流淌方向相反而關(guān)聯(lián)自鎖自動(dòng)關(guān)閉，泥漿會(huì)按規(guī)定的線路參與循環(huán);當(dāng)同時(shí)使用兩臺(tái)泥漿泵時(shí)，兩單向閥會(huì)分別被兩泥漿泵排出的泥漿自動(dòng)打開，兩泥漿泵排出的泥漿同時(shí)參與循環(huán);當(dāng)一臺(tái)泵低壓循環(huán)，另一臺(tái)泵高壓循環(huán)時(shí)，可把低壓循環(huán)泵后端的閘門打開，進(jìn)行低壓循環(huán)，由于低壓循環(huán)的泥漿壓力低，泥漿泵排出的泥漿會(huì)全部從低壓端流出，而另一臺(tái)泵照常高壓循環(huán)，從而做到高壓循環(huán)時(shí)能夠自開自閉。保證單泵或雙泵在任意壓力下同時(shí)工作而互不干擾，保證不蹩泵發(fā)生爆炸事故。 當(dāng)特別工序狀況要小

10、流量循環(huán)時(shí)，可先打開無級(jí)變量節(jié)流閥，直接采納額定泥漿泵排量開泵，通過調(diào)整無級(jí)變量調(diào)整閥來掌握參于高壓主循環(huán)泥漿量的多少和泵壓，滿意井下要求。 (四)主要技術(shù)指標(biāo) 1、試驗(yàn)壓力 60Mpa 2、水力傳遞率大于 99% 3、開啟表壓小于 0.05Mpa 4、額定工作壓力 40Mpa 5、工作通徑 100mm 6、環(huán)境溫度 -3050 7、介質(zhì)溫度 0120 四、推廣應(yīng)用狀況 本項(xiàng)目于1993年7月10日獲得國(guó)家專利(專利號(hào)：ZL9221975 7.1)。1998年5月獲成功石油管理局平安技術(shù)攻關(guān)一等獎(jiǎng)。1996年產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化后，先后在成功、遼河、陜北等油田近50個(gè)鉆井隊(duì)推廣應(yīng)用，共打井450多口進(jìn)尺上百萬(wàn)米，通過應(yīng)用證明，該項(xiàng)目的性能完全達(dá)到了設(shè)計(jì)目的，滿意了鉆井施工的平安技術(shù)要求，平安率100%，是一項(xiàng)成熟的工業(yè)平安技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)使用結(jié)果證明該項(xiàng)目有以下優(yōu)點(diǎn)。 1、能有效防止因蹩泵造成的人身?yè)p害、設(shè)備損壞及井下事故的發(fā)生，在確保職工人身平安和國(guó)家財(cái)產(chǎn)平安方面的發(fā)揮著重要作用，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益。 2、改善了施工人員及設(shè)備的工作環(huán)境，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提