CN113482567B - 一种用于井喷事故的抢险系统及其抢险方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于钻井设备技术领域，具体涉及一种用于井喷事故的抢险系统及其抢险方法。一种用于井喷事故的抢险系统，包括底部固定装置、方箱封堵装置和钻杆锁紧装置；方箱封堵装置固定在底部固定装置上，钻杆锁紧装置位于方箱封堵装置上方。所述底部固定装置包括结构相同的左底板和右底板，方箱封堵装置包括上箱体、下箱体和排气机构；上箱体位于下箱体之上，排气机构安装在下箱体的侧部。本发明提出的用于井喷事故的抢险系统，其可以有效对事故井进行压井，消除对自然环境和人们的生命财产安全产生的威胁。

Description

一种用于井喷事故的抢险系统及其抢险方法

技术领域

本发明属于钻井装备技术领域，具体涉及一种用于井喷事故的抢险系统及其抢险方法。

背景技术

对于地热能的钻探开发过程中，有可能会发生高温高压液体及水蒸汽喷出井口的井喷事故，发生井喷的原因是对钻开的地层压力情况不清或预计不准，使用的钻井液密度不足以平衡地层压力，导致地层流体大量涌入井筒，再加上地面控制系统失灵无法有效控制。

井喷现象非常危险，通常会从井口喷出高温、高压的液体、蒸汽，对自然环境和人们的生命财产安全产生极大的威胁。对于常见的抢险方法是将密度大的钻井液从钻杆或者钻杆与套管的环空注入井内，以增加压力，止住井喷继续发生。

但是当高温液体、蒸汽从井口喷出，无有效井控装备或井控装置失效时，无法完成井口操作，从而无法实现压井。井内即使有钻具，但压力很大且井内钻具较少较轻时，会将钻具喷出井口或者顶在钻机动力头上，无法注入高密度钻井液，造成井喷无法控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于井喷事故的抢险系统，其可以在无井控设备或简易井控设备失效的情况下，对井喷事故进行抢险，消除对自然环境和人们的生命财产安全产生极大的威胁。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种用于井喷事故的抢险系统，其特殊之处在于：

包括底部固定装置、方箱封堵装置和钻杆锁紧装置；

方箱封堵装置固定在底部固定装置上，钻杆锁紧装置位于方箱封堵装置上方；

所述底部固定装置包括结构相同的左底板和右底板，并分别开有与导管(或表层套管)直径相同的第一半圆孔，将二者合并后焊接于导管(或表套)上，底部加焊斜拉筋固定。前后两侧设有“L”型板，“L”型板上设有螺孔，螺孔内设有螺栓；左底板和右底板的第一半圆孔对接成第一圆孔；

方箱封堵装置包括上箱体、下箱体和排气机构；上箱体位于下箱体之上，排气机构安装在下箱体的侧部；

下箱体包括两个结构相同的下半箱体，上箱体包括两个结构相同的上半箱体；

所述下半箱体为一侧面开口的箱体，包括上底板、下底板、两个侧板和中板，两个侧板的一端分别和中板的两侧分别连接，下底板开设第二半圆孔，中板上开设排气孔，排气孔与排气机构相连；上底板开设第三半圆孔；两个下半箱体通过两个侧板的端面对接成为下箱体，两个侧板的端面设有通孔，通孔内设置螺栓，两个下半箱体下底板的第二半圆孔合成第二圆孔；所述下底板前后两侧超出箱体向外延展形成卡边，两个卡边分别卡在底部固定装置的“L”型板内；

上底板上设有第一闸板、第一移动机构和第一滑轨，所述第一闸板上设有第四半圆孔，第一移动机构的端部与第一闸板铰接，第一移动机构带动第一闸板沿第一滑轨移动；所述第一闸板连接有两根细长杆，细长杆的一端与第一闸板连接，另一端伸出上半箱体的中板，在细长杆上施加力，通过细长杆带动第一闸板沿第一滑轨移动；两个下半箱上第一闸板上的第四半圆孔对接形成第四圆孔；

所述上半箱体为一无底、侧面开口的箱体，包括顶板、两个侧板和中板，两个侧板和中板与下半箱体的上底板可拆卸连接，顶板上设有第二闸板、第二移动机构和第二滑轨，所述第二闸板上设有第五半圆孔，第二移动机构的端部与第二闸板铰接，第二移动机构带动第二闸板沿第二滑轨移动；两个上半箱体通过两个侧板的端面对接成为上箱体，两个侧板的端面设有通孔，通孔内设置螺栓，两个第二闸板上的第五半圆孔对接形成第五圆孔；

排气机构包括排气管道、弯头，弯头设置在排气管道的端部，排气管道上设有阀门，弯头出口朝上，弯头的下方设有排水孔；

钻杆锁紧装置包括上、下两层“口”字型安装架和约束机构，上、下两层“口”字型安装架之间通过四根连接柱固定；前排和后排两根连接柱之间分别设有滑杆，

约束机构包括两个结构相同的约束件，约束件包括中部的弧形约束体，弧形约束体向两侧延伸形成固定段，固定段上设有两个通孔，分别为第一通孔和第二通孔，所述第一通孔靠近弧形约束体，第二通孔远离弧形约束体，两根滑杆分别穿过约束件两端的第一通孔，约束件可以沿着滑杆移动；两个约束件对应的第二通孔通过螺栓连接。

进一步地，上述弯头为直角弯头，直角弯头包括进口段和出口段，进口段与排气管道连接，出口段垂直设置，排水孔设置在直角弯头进口段的的管壁上，且方向朝下。

进一步地，上述排气机构的数量为两个，分别设置在两个下半箱体的侧面。

进一步地，上述排气管道的端部与下半箱体的中板连接。

进一步地，上述排气机构上的阀门为涡轮蝶阀。

进一步地，上述钻杆锁紧装置中的滑杆与连接柱之间为可拆卸连接。

进一步地，上述滑杆包括一光滑杆，光滑杆的一端设有外六角挡块，另一端设有螺纹段，螺纹端上配合有螺母；所述连接柱上设有通孔，光滑杆穿过通孔，外六角挡块与螺母将滑杆固定在连接柱上。

进一步地，上述第一移动机构和第二移动机构为液压缸或者气压缸。

进一步地，上述上半箱体通过其两个侧板和中板与下半箱体的上底板通过螺栓连接。

进一步地，上述底部固定装置左底板和右底板对接形成的第一圆孔的孔径等于或小于第二圆孔的孔径。

另外，本发明还提出一种基于上述用于井喷事故的抢险系统的抢险方法，用于井喷事故，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)将底部固定装置的左底板和右底板分别焊接在导管上、套管的环切位置以下，左底板和右底板的第一半圆孔分别与导管接触，左底板和右底板底部焊加强筋与导管加强固定；

2)环切套管，保证钻井平台到环切位置的高度满足用于井喷事故的抢险系统的安装；

3)将下半箱体分别固定在底部固定装置的左底板和右底板上；将下底板的卡边滑入底部固定装置的“L”型板内，两个下半箱体的侧板的端面通过螺栓进行固定，对接成下半箱，拧紧“L”型板上的螺栓，使螺栓压紧下底板的卡边，从而对下箱体进行固定；

4)提起切掉的套管，进行竖切剖开并去掉；

5)安装排气机构

将排气管道的端部与下半箱体的中板连接，排气管道的长度要确保安全距离，并在未端出口处加将阀门和出口朝上的弯头，排水孔朝下，阀门打开；

6)封堵环空，实现引流侧喷

启动第一移动机构，使两个第一闸板对接，将套管33中的一级钻杆抱紧，此时钻杆和套管环空中的高压蒸汽进入下箱体并从两侧的排气机构排除，高压蒸汽从弯头的出口段出口朝上喷出，高压蒸汽内的液体从排水孔朝下流出，避免液体回灌到井筒和下箱体内；

7)安装上箱体和钻杆锁紧装置

将上半箱体分别固定在下半箱体上；在钻井平台下底面安装钻杆锁紧装置，钻杆锁紧装置位于方箱封堵装置正上方；

8)预备一根二级钻杆，一端接旋塞阀，另一端接转换接头，钻杆侧壁割孔，孔呈螺旋形分布；

9)下放钻具坐吊卡，用钻杆锁紧装置约束件对钻杆进行锁紧，防止钻杆上窜，卸开动力头，用动力头将预备的二级钻杆通过转换接头连接至一级钻杆上；

10)打开两个第一闸板，松开钻杆锁紧装置约束件，下放钻杆至坐吊卡位置；关闭第二闸板，关闭旋塞阀，止钻杆内喷，钻杆锁紧装置换适应二级钻杆的约束件；

11)钻杆锁紧装置约束件锁紧二级钻杆，卸开动力头，接箭型止回阀，再接动力头，打开旋塞阀；

12)下钻

12.1)打开第二闸板，松开钻杆锁紧装置约束件，下放第一根二级钻杆至钻台面，关闭第二闸板，钻杆锁紧装置约束件锁紧二级钻杆；

12.2)再预备第二根二级钻杆，钻杆侧壁割孔；接钻杆，打开第二闸板，松开钻杆锁紧装置约束件，下放钻具至钻台面，关闭第二闸板，钻杆锁紧装置约束件锁紧二级钻杆，其上部接第二只箭型止回阀，

12.3)接钻杆，打开第二闸板，松开钻杆锁紧装置约束件，下放钻具至钻台面，关闭第二闸板，钻杆锁紧装置约束件锁紧二级钻杆，

13)重复步骤12.3)，下钻至目标深度；

14)配置合适的高温泥浆；从钻杆内注入，进行压井；

15)待井口不返浆压井成功，开始起钻；

16)起钻完开始拆卸方箱封堵装置，安装井口装置。

本发明的优点：

1)本发明提出的用于井喷事故的抢险系统，其可以有效对事故井进行压井，井眼状态恢复正常，消除对自然环境和人们的生命财产安全产生的威胁；

2)本发明安装简单，使用方便，保证施工人员在下钻和安装钻具过程的安全；

3)本发明方箱封堵装置结构巧妙，其上箱体和下箱体均由两部分对接组成，即使在无法从动力头上钻杆卸掉的情况下，仍可以在施工现场的套管33上进行安装，从而进行侧方放喷，为工人接钻杆提供安全环境；

4)本发明中的方箱封堵装置在进行固定时，将下半箱体中下底板的卡边滑入底部固定装置的“L”型板内，拧紧“L”型板上的螺栓，使螺栓压紧下底板的卡边，从而对下箱体进行固定，这种安装和固定方式，有高压高温蒸汽喷出的情况下，有效降低二者的对准和固定难度，缩短安装时间；

5)方箱封堵装置包括上箱体、下箱体，上箱体和下箱体上分别设有闸板，两个闸板的尺寸分别对应不同型号的钻杆，可以有效对钻杆和套管33环空的高温高压蒸汽进行封堵；钻杆和套管环空的高温高压蒸汽从方箱封堵装置两侧的排气机构侧喷，为钻台上工人施工创造环境；

6)本发明中排气机构弯头的出口段出口朝上，排水孔朝下，高温高压蒸汽从出口段垂直朝上喷出，将能量向上空释放，避免伤及周围人畜及农作物，高温高压蒸汽中的冷凝水或附带水依靠自重从排水孔朝下流出，避免水回流到方箱封堵装置或井内引起二次灾害；

7)本发明中钻杆锁紧装置，利用其约束件对钻杆进行固定，防止卸下动力头时，钻杆上窜威胁工人安全；

8)本发明中钻杆锁紧装置中的约束件可以沿着滑杆滑动，两个约束件通过螺栓连接，方便锁紧和松开钻杆；

9)本发明中钻杆锁紧装置中的滑杆通过外六角挡块、螺母固定在连接柱上，方便更换不同尺寸的约束件，以应对不同型号的钻杆。

附图说明

图1是本发明用于井喷事故的抢险系统中底部固定装置和方箱封堵装置立体结构图；

图2是图1的剖视图；

图3是图1中下半箱体的立体图；

图4是图3中下半箱体的另一个方向视图；

图5是图1中上半箱体的立体结构图；

图6是本发明钻杆锁紧装置的正视图；

图7是本发明钻杆锁紧装置的右视图；

图8是本发明钻杆锁紧装置的俯视图；

图9是本发明排气机构的结构示意图。

其中：1-左底板；2-右底板；3-“L”型板；4-第一半圆孔；5-第一移动机构；6-上底板；7-下底板；8-下半箱体；9-上半箱体；10-第二半圆孔；11、第三半圆孔；12、第一闸板；13、细长杆；14、第一滑轨；15、第四半圆孔；16、顶板；17、第二闸板；18、第二移动机构；19、第二滑轨；20、第五半圆孔；21、排气管道；22、弯头；23、阀门；24、排水孔；25、“口”字型安装架；26、连接柱；27、滑杆；28、约束件；29、弧形约束体；30、固定段；31、进口段；32、出口段；33、套管33；34、钻杆。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

参见图1-图9，一种用于井喷事故的抢险系统，包括底部固定装置、方箱封堵装置和钻杆34锁紧装置；方箱封堵装置固定在底部固定装置上，钻杆34锁紧装置位于方箱封堵装置上方。

参见图1和图2，所述底部固定装置由结构相同的左底板1和右底板2组成，左底板1的右侧开设有第一半圆孔4，前后两侧设有“L”型板3，“L”型板3的上表面设有螺孔，螺孔内设有螺栓；左底板1和右底板2的第一半圆孔4对接成第一圆孔。第一圆孔的大小和导管(或表层套管)直径相同。

方箱封堵装置包括上箱体、下箱体和排气机构；上箱体位于下箱体之上，排气机构安装在下箱体的侧部。

参见图1，具体地，所述下箱体由两个结构相同的下半箱体8对接而成，上箱体由两个结构相同的上半箱体9对接而成。

参见图2-图4，所述下半箱体8为一侧面开口的箱体，包括上底板6、下底板7、两个侧板和中板，两个侧板的一端分别和中板的两侧分别连接，下底板7开设第二半圆孔10，中板上开设排气孔，排气孔与排气机构相连，排气孔上可以安装法兰，方便连接。上底板6开设第三半圆孔11；两个下半箱体8通过两个侧板的端面对接成为下箱体，两个侧板的端面设有通孔，通孔内设置螺栓，两个下半箱体8下底板7的第二半圆孔10合成第二圆孔，第二圆孔的直径等于套管33直径；所述下底板7前后两侧超出箱体向外延展形成卡边，两个卡边分别卡在底部固定装置的“L”型板3内，“L”型板3的上表面设有螺栓拧紧后，可压紧卡边，从而对下半箱体8进行固定。两个卡边可从“L”型板3的最外端滑入，直到第二半圆孔10与套管33接触，再将两个侧板的端面通过螺栓进行连接固定；然后固定，固定时无需再进行对准，直接拧紧“L”型板3的上表面设有螺栓即可。

所述上底板6上设有自动开关闸板装置和手动开关闸板装置。自动开关闸板装置第一闸板12、第一移动机构5和第一滑轨14，所述第一闸板12上设有第四半圆孔15，第一移动机构5的端部与第一闸板12铰接，第一移动机构5带动第一闸板12沿第一滑轨14移动，第一移动机构5安装在上底板6上，且位于上半箱体9的内部。手动开关闸板装置包括两根细长杆13，细长杆13的一端与第一闸板12连接，另一端伸出上半箱体9的中板，在细长杆13上施加力，通过细长杆13带动第一闸板12沿第一滑轨14移动。两个下半箱上第一闸板12上的第四半圆孔15对接形成第四圆孔；第四圆孔的直径与钻杆34的直径相对应。在第一移动机构5失效无法打开或关闭第一闸板12的情况下，通过人工拉动或推动细长杆13来实现第一闸板12的打开或关闭。

参见图1、图2和图5，所述上半箱体9为一无底、侧面开口的箱体，包括顶板16、两个侧板和中板，两个侧板和中板与下半箱体8的上底板6通过螺栓进行连接，顶板16上设有第二闸板17、第二移动机构18和第二滑轨19，所述第二闸板17上设有第五半圆孔20，第二移动机构18的端部与第二闸板17铰接，第二移动机构18带动第二闸板17沿第二滑轨19移动；两个上半箱体9通过两个侧板的端面对接成为上箱体，两个侧板的端面设有通孔，通孔内设置螺栓，两个第二闸板17上的第五半圆孔20对接形成第五圆孔，第五圆孔的尺寸与钻杆34的尺寸相对应。顶板16上设有第六半圆孔，两个顶板16的第六半圆孔对接成为第六圆孔，第六圆孔的直接要小于第二圆孔的直径。

在钻井过程中，越往下的钻杆34直径越小，为适应不同尺寸的钻杆34，本发明设计了上箱体和下箱体，上箱体和下箱体中的两道闸板分别对不同尺寸的钻杆34进行封堵，原则上方箱封堵装置可以设计多道闸板对应多种钻杆34，但是井口的空间有限，本发明优选两道闸板。

参见图9，排气机构包括排气管道21、弯头22，弯头22设置在排气管道21的端部，排气管道21上设有阀门23，弯头22出口朝上，弯头22的下方设有排水孔24。

作为本发明的一个优选实施例，所述排气机构的数量为两个，分别设置在两个下半箱体8的侧面。所述排气管道21的端部与下半箱体8的中板连接。

作为本发明的一个优选实施例，所述弯头22为直角弯头22，直角弯头22包括进口段31和出口段32，进口段31与排气管道21连接，出口段32垂直设置，排水孔24设置在直角弯头22进口段31的管壁上，且方向朝下。本发明中排气机构弯头的出口段出口朝上，排水孔朝下，高温高压蒸汽从出口段垂直朝上喷出，将能量超上空释放，避免伤及周围人畜及农作物，高温高压蒸汽中的冷凝水或附带水依靠自重从排水孔朝下流出，避免水回流到方箱封堵装置引起二次灾害。

参见图6-图8，所述钻杆34锁紧装置包括上、下两层“口”字型安装架25和约束机构，“口”字型安装架25为四根横梁首尾相接而成。上、下两层“口”字型安装架25之间通过四根连接柱26固定；前排和后排两根连接柱26之间分别设有滑杆27。

约束机构包括两个结构相同的约束件28，约束件28包括中部的弧形约束体29，弧形约束体29向两侧延伸形成固定段30，固定段30上设有两个通孔，分别为第一通孔和第二通孔，所述第一通孔靠近弧形约束体29，第二通孔远离弧形约束体29，两根滑杆27分别穿过约束件28两端的第一通孔，约束件28可以沿着滑杆27移动；两个约束件28对应的第二通孔通过螺栓连接。

作为本发明的一个优选实施例，所述钻杆34锁紧装置中的滑杆27与连接柱26之间为可拆卸连接。

具体地，所述滑杆27可以包括一根光滑杆27，光滑杆27的一端设有外六角挡块33，另一端设有螺纹段，螺纹端上配合有螺母；所述连接柱26上设有通孔，光滑杆27穿过通孔，外六角挡块33与螺母将滑杆27固定在连接柱26上。

作为本发明的一个优选实施例，所述第一移动机构5和第二移动机构18为液压缸或者气压缸。

作为本发明的一个优选实施例，上半箱体9通过其两个侧板和中板与下半箱体8的上底板6通过螺栓连接；

作为本发明的一个优选实施例，底部固定装置左底板1和右底板2对接形成的第一圆孔的孔径等于或小于第二圆孔的孔径。

一种基于上述用于井喷事故的抢险系统的抢险方法，包括以下步骤：

1)将底部固定装置的左底板1和右底板2分别焊接在导管(或表层套管)上，左底板1和右底板2的第一半圆孔4分别与导管(或表层套管)接触，同时在左底板1和右底板2底部焊加强筋，与导管(或表层套管)加强固定；

2)先将套管33固定，防止因井内压力过大而上冲，然后再环切套管33(套管33高出地表，但是位于钻井平台之下)，保证钻井平台到环切位置的距离满足用于井喷事故的抢险系统的安装；

3)抢装下箱体

将下半箱体8分别固定在底部固定装置的左底板1和右底板2上；将下底板7的卡边滑入底部固定装置的“L”型板3内，两个下半箱体8的侧板的端面通过螺栓进行固定，对接成下半箱，拧紧“L”型板3上的螺栓，使螺栓压紧下底板7的卡边，从而对下箱体进行固定；

4)安装排气机构

将排气管道21、弯头22、阀门23预装好，然后将排气管道21的端部与下半箱体8的中板上法兰连接，确保弯头22的出口段32出口朝上，排水孔24朝下，阀门23打开；

5)提起切掉的套管33，启动第一移动机构5，使两个第一闸板12对接，进行竖切套管33并去掉；

6)封堵环空，实现侧喷

第一移动机构5打开两个第一闸板12，下放钻具至钻台面，然后关闭两个第一闸板12，将套管33中的一级钻杆抱紧，此时钻杆和套管33环空中的高压蒸汽进入下箱体并从两侧的排气机构排除，高压蒸汽从弯头22的出口段32出口朝上喷出，高压蒸汽内的液体从排水孔24朝下流出，避免液体回灌到井筒和下箱体内引起二次灾害；

7)安装上箱体和钻杆锁紧装置

将上半箱体9分别固定在下半箱体8上；在钻井平台下底面安装钻杆锁紧装置，钻杆锁紧装置位于方箱封堵装置正上方；

8)预备一根二级钻杆，一端接旋塞阀，另一端接转换接头，钻杆侧壁割孔，孔呈螺旋形分布；

9)钻具坐吊卡，用钻杆锁紧装置约束件28对钻杆进行锁紧，防止钻杆上窜，卸开动力头，用动力头将预备的二级钻杆通过转换接头连接至一级钻杆上；

10)打开两个第一闸板12，松开钻杆锁紧装置约束件28，下放钻杆至坐吊卡位置；关闭第二闸板17，关闭旋塞阀，钻杆止喷，钻杆锁紧装置换适应二级钻杆的约束件28；

11)钻杆锁紧装置约束件28锁紧二级钻杆，卸开动力头，接箭型止回阀，再接动力头，打开旋塞阀；

12)下钻

12.1)打开第二闸板17，松开钻杆锁紧装置约束件28，下放第一根二级钻杆至钻台面，关闭第二闸板17，钻杆锁紧装置约束件28锁紧二级钻杆；

12.2)再预备第二根二级钻杆，钻杆侧壁割孔；接钻杆，打开第二闸板17，松开钻杆锁紧装置约束件28，下放钻具至钻台面，关闭第二闸板17，钻杆锁紧装置约束件28锁紧二级钻杆，其上部接第二只箭型止回阀，

12.3)接钻杆，打开第二闸板17，松开钻杆锁紧装置约束件28，下放钻具至钻台面，关闭第二闸板17，钻杆锁紧装置约束件28锁紧二级钻杆，

13)重复步骤12.3)，下钻至目标深度；

14)压井

14.1)根据测算的井口压力，初步设计泥浆密度、粘度，配制100方抗高温泥浆；

14.2)提前准备好两台泵车，并连接好相关管线、供浆管线和供浆泵；

14.3)从钻杆内注入，进行压井；

15)待井口不返浆压井成功，开始起钻；

16)安装井口装置

起钻完开始拆卸方箱封堵装置，安装井口装置。

实施例

中国中部某地热井，井口未安装井控设备，在钻探过程中，井口发生窜汽，未能及时有效地进行压井，造成井喷，从井口的套管33和钻杆环空喷出高压高温蒸汽，附带液体，喷射高度达十几米，工人已无法进行正常作业，试从环空投入铅球进行封堵，被喷出，进口套管33温度达155℃。为将本口井从窜汽状态下恢复到原始平衡状态，防止次生事故，遂采用本发明用于井喷事故的抢险系统进行抢险。

其井喷抢险方法具体步骤如下：

1、关闭环空

1.1、在340mm套管33离地面1.6米处的导管(或表层套管)上开始焊接左底板1和右底板2，搭建放置方箱封堵装置的平台，焊好后再在下面加焊90度的角铁加固。

1.2、将下半箱体8吊入，两个卡边可从“L”型板3的最外端滑入，并预留出割340mm套管33的空间。

1.3、在钻台底板下面加焊防止340mm套管33晃动的两个固定支架，防止340mm套管33因压力过大产生上窜飞出，或产生摆动造成整个施工界面窜汽无法施工。

1.4、在340mm套管33距钻台底面1米处上先焊4个吊耳，用导链向下固定好340mm套管33，避免上冲。然后在340套管33上距环切位置1米加焊4个吊耳和4个大于445的支脚，目的是防止340mm套管33上窜到动力头上，同时如果不上窜，可以用吊耳把它吊起来(可用导链拉)。

1.5、准备割340mm套管33，由于340mm导管一旦割开会因喷射水柱散喷造成工作面水、汽而影响施工的困难，把前期需要做好的工作尽量一次性完成，该提前焊、切、安装等工作尽量在割管前全部完成。

1.6、全部准备工作完成后，在未割管之前试安装方箱。

1.7、现场组织压风机、消防车到位。然后开始环切340mm套管33，必须保证340mm套管33环切全部切断，建议用环切机器完成，然后两个卡边可从“L”型板3的最外端滑入，直到第二半圆孔10与套管33接触，再将两个侧板的端面通过螺栓进行连接固定；然后固定，固定时无需再进行对准，直接拧紧“L”型板3的上表面设有螺栓即可。

1.8、安装固定好后，开始接左右两侧排气机构，排气机构一定要平直接出底座以外最少5米，并用地锚固定。

1.9、用导链缓慢将340mm套管33抽出方箱以上，关第一闸板12，环空止喷。纵切340mm套管33，将其从井口去掉。

1.10、再开第一闸板12下放钻具至钻台面，再关闭第一闸板12。

1.11、关井实现后再在下半箱上加装方箱封堵装置的上箱体、钻杆锁紧装置等。

1.12、上提、下放调试好夹持效果后，钻具坐吊卡，卸开动力头，抢修钻机、127mm钻杆割10mm孔，孔呈螺旋型分布(上部留半根不割孔)、方瓦、卡瓦加装防冲装置等。

2、关闭钻具水眼。

2.1、在127mm钻杆上端母扣接旋塞(打开状态)，下部公扣接127转89的转换接头，然后用动力头接好127mm钻杆上提(打开动力头后所有回水闸门，保证水汽能顺利排出)。

2.2、在钻台上加焊“U”对扣装置(高度1.5米，最后口径130mm)，并将对扣装置调整至对扣位置，127mm钻杆上预先拴好对扣绳套，可用钻台卷扬提升装置帮助对扣，但要提前装好滑轮。

2.3、将钻杆拉至对接位置，下放动力头对扣、上扣。

2.4、松开钻杆锁紧装置、开第一闸板12，下放钻具到坐吊卡位置，关闭第二闸板17，坐吊卡，关闭旋塞，钻杆内止喷。

2.5、钻台下搭好工作台，打开钻杆锁紧装置中的滑杆27，换装127钻具的约束件，并约束件死卡钻杆，防止钻具上窜，再卸动力头接箭型止回阀，接动力头。

2.6、开旋塞，如因遇压打不开，可0.5MPa逐级打压，直到旋塞打开。

3、下钻(必须先确认钻杆锁紧装置是否松开，然后才能下放钻具)

3.1、打开第二闸板17，下放第一根127钻杆至钻台面，关闭第二闸板17。

3.2、确认钻杆锁紧装置卡紧后，卸开动力头，然后再进行接钻杆操作。

3.3、下第二根割孔钻杆，在其上部接第二只箭型，先开钻杆锁紧装置(以下简称死卡)，人员撤离，再开第二闸板17(以下简称闸板)，下放钻具至钻台面，关闸板、坐吊卡、卡死卡，最后经确认无误后再卸开动力头(即要保证钻具不上窜，同时也要保证钻具不落井)。

3.4、利用闸板开关下钻，开闸板前钻台上下沟通好，保证开闸板时钻台人员离开井口。确认关闭闸板后人员再到井口工作。

3.5、下钻最少至1000米，根据闸板密封情况尽量多下钻具。

4压井

4.1、根据测算的井口压力，初步设计泥浆密度为1.20g/cm3，粘度40-50秒，配制100方抗高温泥浆。

4.2、提前准备好两台泵车，并连接好相关管线、供浆管线和供浆泵。

4.3、下钻完成后先用清水循环降温2小时以上，放喷管线头要挖好泥浆坑，做好回收泥浆工作，防止环境污染。派专人负责观察放喷管线返出情况，不返汽、不返水要第一时间汇报。

4.4、然后倒闸门换注泥浆，两台泵车和泥浆泵一起泵入重浆压井。泵车注入量每分钟1-1.2方，泥浆泵每分钟1方，直至放喷管线不返水后，再注入5方，开闸板观察井口返出情况。

4.5、井口不返浆压井成功，开始起钻。

4.6、起钻按钻杆体积灌好泥浆，发现少灌或井口返浆，及时停止起钻，泥浆外溢，立即下钻重新用重浆循环压井。如果井漏，及时补充清浆，保证液面在井口。

5安装井口(根据完井情况再定)

5.1、起钻完开始拆卸井口装置，卸剩余半截340mm套管33，一定不能损坏套管33母接箍和丝扣。

5.2、安装底法兰，注意保护钢圈槽绝对不能碰伤。钢圈涂抹黄油后放入钢圈槽，然后安装好闸门。

本发明用于井喷事故的抢险系统及其抢险方法特别适用于地热能钻采井的井喷事故抢险，当然也可用于油井、气井。

以上所述仅为本发明的优选实施案例而已，并不用于限制本发明，本领域的技术人员其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行调节，或者对其中部分技术特征进行等同替换。所以，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用于井喷事故的抢险系统，其特征在于：

包括底部固定装置、方箱封堵装置和钻杆锁紧装置；

方箱封堵装置固定在底部固定装置上，钻杆锁紧装置位于方箱封堵装置上方；

所述底部固定装置包括结构相同的左底板(1)和右底板(2)，左底板(1)的右侧开设有第一半圆孔，右底板(2)的左侧开设有第一半圆孔，左底板(1)和右底板(2)的前后两侧均设有“L”型板(3)，“L”型板(3)上设有螺孔，螺孔内设有螺栓；左底板(1)和右底板(2)的第一半圆孔对接成第一圆孔；

方箱封堵装置包括上箱体、下箱体和排气机构；上箱体位于下箱体之上，排气机构安装在下箱体的侧部；

下箱体包括两个结构相同的下半箱体(8)，上箱体包括两个结构相同的上半箱体(9)；

所述下半箱体(8)为一侧面开口的箱体，包括上底板(6)、下底板(7)、两个侧板和中板，两个侧板的一端分别和中板的两侧分别连接，下底板(7)开设第二半圆孔(10)，中板上开设排气孔，排气孔与排气机构相连；上底板(6)开设第三半圆孔(11)；两个下半箱体(8)通过两个侧板的端面对接成为下箱体，两个侧板的端面设有通孔，通孔内设置螺栓，两个下半箱体(8)下底板(7)的第二半圆孔(10)合成第二圆孔；所述下底板(7)前后两侧超出箱体向外延展形成卡边，两个卡边分别卡在底部固定装置的“L”型板(3)内；

上底板(6)上设有第一闸板(12)、第一移动机构(5)和第一滑轨(14)，所述第一闸板(12)上设有第四半圆孔(15)，第一移动机构(5)的端部与第一闸板(12)铰接，第一移动机构(5)带动第一闸板(12)沿第一滑轨(14)移动；所述第一闸板(12)连接有两根细长杆(13)，细长杆(13)的一端与第一闸板(12)连接，另一端伸出上半箱体的中板，在细长杆(13)上施加力，通过细长杆(13)带动第一闸板(12)沿第一滑轨(14)移动；两个下半箱体上第一闸板(12)上的第四半圆孔(15)对接形成第四圆孔；

所述上半箱体(9)为一无底、侧面开口的箱体，包括顶板(16)、两个侧板和中板，两个侧板和中板与下半箱体(8)的上底板(6)可拆卸连接，顶板(16)上设有第二闸板(17)、第二移动机构(18)和第二滑轨(19)，所述第二闸板(17)上设有第五半圆孔(20)，第二移动机构(18)的端部与第二闸板(17)铰接，第二移动机构(18)带动第二闸板(17)沿第二滑轨(19)移动；两个上半箱体(9)通过两个侧板的端面对接成为上箱体，两个侧板的端面设有通孔，通孔内设置螺栓，两个第二闸板(17)上的第五半圆孔(20)对接形成第五圆孔；

排气机构包括排气管道(21)和弯头(22)，弯头(22)设置在排气管道(21)的端部，排气管道(21)上设有阀门(23)，弯头(22)出口朝上，弯头(22)的下方设有排水孔(24)；

钻杆锁紧装置包括上、下两层“口”字型安装架(25)和约束机构，上、下两层“口”字型安装架(25)之间通过四根连接柱(26)固定；前排和后排两根连接柱(26)之间分别设有滑杆(27)，

约束机构包括两个结构相同的约束件(28)，约束件(28)包括中部的弧形约束体(29)，弧形约束体(29)向两侧延伸形成固定段(30)，固定段(30)上设有两个通孔，分别为第一通孔和第二通孔，所述第一通孔靠近弧形约束体(29)，第二通孔远离弧形约束体(29)，两根滑杆(27)分别穿过约束件(28)两端的第一通孔，约束件(28)可以沿着滑杆(27)移动；两个约束件(28)对应的第二通孔通过螺栓连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于井喷事故的抢险系统，其特征在于：

所述弯头(22)为直角弯头，直角弯头包括进口段(31)和出口段(32)，进口段(31)与排气管道(21)连接，出口段(32)垂直设置，排水孔(24)设置在直角弯头进口段(31)的管壁上，且方向朝下。

3.根据权利要求2所述的一种用于井喷事故的抢险系统，其特征在于：

所述排气机构的数量为两个，分别设置在两个下半箱体(8)的侧面。

4.根据权利要求3所述的一种用于井喷事故的抢险系统，其特征在于：

所述排气管道(21)的端部与下半箱体(8)的中板连接。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种用于井喷事故的抢险系统，其特征在于：

所述钻杆锁紧装置中的滑杆(27)与连接柱(26)之间为可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于井喷事故的抢险系统，其特征在于：

所述滑杆(27)包括一光滑杆，光滑杆的一端设有外六角挡块(33)，另一端设有螺纹段，螺纹端上配合有螺母；所述连接柱(26)上设有通孔，光滑杆穿过通孔，外六角挡块(33)与螺母将滑杆(27)固定在连接柱(26)上。

7.根据权利要求1-4任一所述的一种用于井喷事故的抢险系统，其特征在于：

所述第一移动机构(5)和第二移动机构(18)为液压缸或者气压缸。

8.根据权利要求1所述的一种用于井喷事故的抢险系统，其特征在于：

上半箱体(9)通过其两个侧板和中板与下半箱体(8)的上底板(6)通过螺栓连接。

9.根据权利要求1所述的一种用于井喷事故的抢险系统，其特征在于：

底部固定装置的左底板(1)和右底板(2)对接形成的第一圆孔的孔径等于第二圆孔的孔径。

10.一种基于权利要求1所述的用于井喷事故的抢险系统的抢险方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将底部固定装置的左底板(1)和右底板(2)分别焊接在导管上，左底板(1)和右底板(2)的第一半圆孔(4)分别与导管接触，左底板(1)和右底板(2)底部焊加强筋与导管加强固定；

2)环切套管(33)，保证钻井平台到环切位置的距离满足用于井喷事故的抢险系统的安装；

3)将下半箱体(8)分别固定在底部固定装置的左底板(1)和右底板(2)上；将下底板(7)的卡边滑入底部固定装置的“L”型板(3)内，两个下半箱体(8)的侧板的端面通过螺栓进行固定，对接成下箱体，拧紧“L”型板(3)上的螺栓，使螺栓压紧下底板(7)的卡边，从而对下箱体进行固定；

4)安装排气机构

将排气管道(21)的端部与下半箱体(8)的中板连接，排气管道(21)末端接阀门(23)和弯头(22)，确保弯头(22)的出口段(32)出口朝上，排水孔(24)朝下，阀门(23)打开；

5)提起切掉的套管(33)，关闭两个第一闸板(12)，进行竖切套管(33)并去掉；

6)封堵环空，实现侧喷

第一移动机构(5)打开两个第一闸板(12)，下放钻具至钻台面，然后关闭两个第一闸板(12)，将套管(33)中的一级钻杆抱紧，此时钻杆和套管(33)环空中的高压蒸汽进入下箱体并从两侧的排气机构排除，高压蒸汽从弯头(22)的出口段(32)出口朝上喷出，高压蒸汽内的液体从排水孔(24)朝下流出，避免液体回灌到井筒和下箱体内；

7)安装上箱体和钻杆锁紧装置

将上半箱体(9)分别固定在下半箱体(8)上；在钻井平台下底面安装钻杆锁紧装置，钻杆锁紧装置位于方箱封堵装置正上方；

8)预备一根二级钻杆，一端接旋塞阀，另一端接转换接头，钻杆侧壁割孔，孔呈螺旋形分布；

9)钻具坐吊卡，用钻杆锁紧装置约束件(28)对钻杆进行锁紧，防止钻杆上窜，卸开动力头，用动力头将预备的二级钻杆通过转换接头连接至一级钻杆上；

10)打开两个第一闸板(12)，松开钻杆锁紧装置约束件(28)，下放钻杆至坐吊卡位置；关闭第二闸板(17)，关闭旋塞阀，钻杆止喷，钻杆锁紧装置换适应二级钻杆的约束件(28)；

11)钻杆锁紧装置约束件(28)锁紧二级钻杆，卸开动力头，接箭型止回阀，再接动力头，打开旋塞阀；

12)下钻

12.1)打开第二闸板(17)，松开钻杆锁紧装置约束件(28)，下放第一根二级钻杆至钻台面，关闭第二闸板(17)，钻杆锁紧装置约束件(28)锁紧二级钻杆；

12.2)再预备第二根二级钻杆，钻杆侧壁割孔；接钻杆，打开第二闸板(17)，松开钻杆锁紧装置约束件(28)，下放钻具至钻台面，关闭第二闸板(17)，钻杆锁紧装置约束件(28)锁紧二级钻杆，其上部接第二只箭型止回阀，

12.3)接钻杆，打开第二闸板(17)，松开钻杆锁紧装置约束件(28)，下放钻具至钻台面，关闭第二闸板(17)，钻杆锁紧装置约束件(28)锁紧二级钻杆，

13)重复步骤12.3)，下钻至目标深度；

14)配置合适的高温泥浆；从钻杆内注入，进行压井；

15)待井口不返浆压井成功，开始起钻；

16)起钻完开始拆卸方箱封堵装置，安装井口装置。

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