CN212716527U - 紧急关井防喷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种紧急关井防喷系统，包括由各相应气缸驱动的放喷液转阀、环形液转阀和半封液转阀，气源控制阀的A口与压缩空气总管相连，压缩空气总管分别与放喷气控阀一、环形气控阀和半封气控阀的P口相连；放喷气控阀一的A口与放喷梭阀一及双压阀一的左入口相连，放喷梭阀一的中间出口与放喷气缸的上腔气口相连；环形气控阀的A口与双压阀一的右入口相连，双压阀一的中间出口与快速放气阀一的P口相连，快速放气阀一的A口与环形梭阀的左入口相连，环形梭阀的中间出口与环形气缸的上腔气口相连；半封气控阀的A口与半封梭阀的左入口相连，半封梭阀的出口与半封气缸的上腔气口相连。在井喷事故发生时，控制时间短且不容易发生误操作。

Description

紧急关井防喷系统

技术领域

本实用新型涉及一种石油钻井安全装置，尤其涉及一种紧急关井防喷系统，用于石油钻井过程中发生溢流、井涌、井喷事故时的紧急关井，属于石油钻井防喷技术领域。

背景技术

井口防喷器包括全封闸板、半封闸板和环形防喷器等，用于钻井、采油等作业过程中关闭井口，防止井喷事故发生，是油田常用的防止井喷的安全密封井口装置。全封闸板、半封闸板和环形防喷器自下而上安装在井口四通的上方，环形防喷器顶部连接有向上延伸的防溢管。井口四通的右侧连接有放喷管汇，放喷管汇的出口连接有节流管汇，节流管汇的入口处设有放喷平板阀。

全封闸板主要用于井内没有钻具时控制井口。半封闸板主要用于井内有钻具时的关井，关井的前提是井内钻具的尺寸必须与半封一致。环形防喷器功用是当井内有钻具时，能用胶芯封闭钻具与井口之间的环形空间；遇严重溢流或井喷时，可以配合半封闸板实现软关井。石油钻井过程中如发生溢流、井涌、井喷事故，需要迅速关闭井口防喷器时，根据现场实际情况有硬关井和软关井两种方式。

硬关井是指在放喷平板阀处于关闭状态下直接关闭井口防喷器。硬关井的关井动作少，所以关井快；但硬关井时，液流通道突然关闭，使液流速度急剧变化，将引起流体动能的迅速变化而产生"水击效应"，容易导致全封闸板和半封闸板密封面的损坏。特别是高速油气冲向井口时，突然关井，会使井口装置、套管和地层所承受的压力急剧增加，可能会超过井口装置的额定工作压力、套管抗内压强度和地层的破裂压力。因此硬关井只有在特殊情况下使用，或者溢流早期发生时使用。

软关井是指先打开放喷平板阀，再关闭井口防喷器，再关闭放喷平板阀，软关井能防止过大的"水击效应"，保护井口防喷器，操作起来比较安全，但关井动作多，速度慢。例如井下有钻具时，先打开放喷平板阀，再关闭环形防喷器，接着关闭半封闸板，最后再关闭放喷平板阀。其中环形防喷器不允许长期关井使用，长期关井必须依靠半封闸板，环形防喷器先于半封闸板关闭，可避免半封闸板的密封件在关井时受到高速液流的冲刷，有利于保护半封闸板。

井口防喷器受控于液压系统，其中全封闸板受控于全封三位四通液转阀，半封闸板受控于半封三位四通液转阀，环形防喷器受控于环形三位四通液转阀，放喷平板阀受控于放喷三位四通液转阀。

关井一般有两个控制点：一个控制点是在距离井口25m的远程控制台，在井下有钻具的情况下硬关井的控制方式为手动直接操作半封三位四通液转阀，将远程装置上的液压油送至半封闸板实施关井。在井下有钻具的情况下软关井的控制方式是先操作放喷三位四通液转阀，打开放喷平板阀；再操作环形三位四通液转阀，关闭环形防喷器；接着操作半封三位四通液转阀，关闭半封闸板，完成井口关闭。

另一个控制点是在钻台面的司钻控制台，由于钻台面人为干扰因素多，为确保安全防止误操作，在司钻控制台上设计为二级操作，即先打开气源总换向阀，再操控控制井口防喷器的三位四通气转阀，各三位四通气转阀控制相应的气缸，各气缸驱动三位四通液转阀的手柄完成井口防喷器的操作。

硬关井操作时，先开气源，再开半封三位四通气转阀，压缩空气通过半封气缸驱动半封三位四通液转阀的手柄，半封闸板可在3~5秒后关闭。

软关井操作时，第一步左手开气源的三位四通气转阀并且保持住，第二步右手开放喷三位四通气转阀，放喷气缸驱动放喷三位四通液转阀的手柄，打开放喷平板阀；第三步操作环形三位四通气转阀，环形气缸驱动环形三位四通液转阀的手柄，关闭环形防喷器；第四步操作半封三位四通气转阀，半封气缸驱动半封三位四通液转阀的手柄，关闭半封防喷器，以上过程必须两只手共同操作才能完成。

当溢流、井涌、井喷这些事故发生时，尤其是浅层的溢流、井涌、井喷一般具有突发的特性。对此，在司钻房内的司钻一要迅速发出指令集结人员；二要根据施工工况做好关井准备；三要将操作台交给副手，跑出司钻房（司钻控制台体积大一般布置在近司钻控制房外）到司钻控制台完成软关井或硬关井操作。以上处置当人员心理素质稍差和熟练程度欠缺，极易发生误判、误操作的情况，造成关井失败。

综上所述，现有防喷器紧急关井控制的处置程序复杂，易发生误判误操作；从发生到完成控制，实际用于控制的时间窗口较短，易丧失控制先机。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种紧急关井防喷系统，当溢流、井涌、井喷事故发生时，司钻不需要离开司钻房的操作台，即可完成井口控制，控制时间短，易掌握控制先机，且不容易发生误操作。

为解决以上技术问题，本实用新型的一种紧急关井防喷系统，包括控制放喷平板阀的放喷液转阀Y1、控制环形防喷器的环形液转阀Y2、控制半封闸板的半封液转阀Y3和控制全封闸板的全封液转阀Y4，放喷液转阀的操作手柄与放喷气缸T1的活塞杆相连，环形液转阀的操作手柄与环形气缸T2的活塞杆相连，半封液转阀的操作手柄与半封气缸T3的活塞杆相连，全封液转阀的操作手柄与全封气缸T4的活塞杆相连，气源管G1与气源控制阀Q0的P口相连，气源控制阀Q0的A口与压缩空气总管G2相连，压缩空气总管G2分别与放喷气控阀一Q1、环形气控阀Q2和半封气控阀Q3的P口相连；放喷气控阀一Q1的A口与放喷梭阀一S1及双压阀一A1的左入口相连，放喷梭阀一S1的中间出口与放喷气缸T1的上腔气口相连；环形气控阀Q2的A口与双压阀一A1的右入口相连，双压阀一A1的中间出口与快速放气阀一F1的P口相连，快速放气阀一F1的A口与环形梭阀S2的左入口相连，环形梭阀S2的中间出口与环形气缸T2的上腔气口相连；半封气控阀Q3的A口与半封梭阀S3的左入口相连，半封梭阀S3的中间出口与半封气缸 T3的上腔气口相连。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：井下有钻具软关井时，先打开气源控制阀Q0，使气源管G1中的压缩空气进入压缩空气总管G2，然后放喷气控阀一Q1和环形气控阀Q2同时打开，压缩空气经放放喷气控阀一Q1和放喷梭阀一S1进入放喷气缸T1的上腔，放喷气缸T1驱动放喷液转阀Y1切换工位，使放喷平板阀7打开；同时压缩空气进入双压阀一A1的左侧，从环形气控阀Q2的A口流出的压缩空气进入双压阀一A1的右侧，双压阀一A1的A口导通，压缩空气从快速放气阀一F1的P口到A口，再经环形梭阀S2进入环形气缸T2的上腔，环形气缸T2驱动环形液转阀Y2切换工位，使环形防喷器4关闭。该系统确保环形防喷器4关闭时，放喷平板阀7处于打开状态；如果放喷平板阀7未打开，则环形防喷器4不能打开。控制结束后，环形气缸T2回路的空气可以经快速放气阀一F1的P口到O口排出，保证该回路的复位。环形气控阀Q2打开后，半封气控阀Q3延时10-25秒后打开，压缩空气经半封梭阀S3进入半封气缸T3的上腔，半封气缸T3驱动半封液转阀Y3切换工位，使半封闸板2晚于环形防喷器4关闭，严格实现软关井，有利于保护井口防喷器，确保井场安全。

作为本实用新型的进一步改进，放喷液转阀(Y1)、环形液转阀(Y2)和半封液转阀(Y3)均为三位四通液转阀，气源控制阀(Q0)、放喷气控阀一(Q1)和半封气控阀(Q3)均为两位三通阀。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。

图1为井口防喷装置的安装结构示意图。

图2为本实用新型紧急关井防喷系统实施例一的原理图。

图3为本实用新型紧急关井防喷系统实施例二的原理图。

图中：1.井口四通；2.半封闸板；3.全封闸板；4.环形防喷器；5.防溢管；6. 放喷管汇；7.放喷平板阀；G1.气源管；G2.压缩空气总管；Q0.气源控制阀；Q1.放喷气控阀一；Q2.环形气控阀；Q3.半封气控阀；Q4.全封气控阀；Q5.放喷气控阀二；A1.双压阀一；A2.双压阀二；F1.快速放气阀一；F2.快速放气阀二；S1.放喷梭阀一；S2.环形梭阀；S3.半封梭阀；S4.全封梭阀；S5.放喷梭阀二；T1.放喷气缸； T2.环形气缸； T3.半封气缸；T4.全封气缸；Y1.放喷液转阀；Y2.环形液转阀；Y3.半封液转阀；Y4.全封液转阀。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型的紧急关井防喷系统包括控制放喷平板阀的放喷液转阀Y1、控制环形防喷器的环形液转阀Y2和控制半封闸板的半封液转阀Y3，放喷液转阀的操作手柄与放喷气缸T1的活塞杆相连，环形液转阀的操作手柄与环形气缸T2的活塞杆相连，半封液转阀的操作手柄与半封气缸T3的活塞杆相连。

气源管G1与气源控制阀Q0的P口相连，气源控制阀Q0的A口与压缩空气总管G2相连，压缩空气总管G2分别与放喷气控阀一Q1、环形气控阀Q2和半封气控阀Q3的P口相连；放喷气控阀一Q1的A口与放喷梭阀一S1及双压阀一A1的左入口相连，放喷梭阀一S1的中间出口与放喷气缸T1的上腔气口相连；环形气控阀Q2的A口与双压阀一A1的右入口相连，双压阀一A1的中间出口与快速放气阀一F1的P口相连，快速放气阀一F1的A口与环形梭阀S2的左入口相连，环形梭阀S2的中间出口与环形气缸T2的上腔气口相连；半封气控阀Q3的A口与半封梭阀S3的左入口相连，半封梭阀S3的中间出口与半封气缸 T3的上腔气口相连。

井下有钻具软关井时，先打开气源控制阀Q0，使气源管G1中的压缩空气进入压缩空气总管G2，然后放喷气控阀一Q1和环形气控阀Q2同时打开，压缩空气经放放喷气控阀一Q1和放喷梭阀一S1进入放喷气缸T1的上腔，放喷气缸T1驱动放喷液转阀Y1切换工位，使放喷平板阀7打开；同时压缩空气进入双压阀一A1的左侧，从环形气控阀Q2的A口流出的压缩空气进入双压阀一A1的右侧，双压阀一A1的A口导通，压缩空气从快速放气阀一F1的P口到A口，再经环形梭阀S2进入环形气缸T2的上腔，环形气缸T2驱动环形液转阀Y2切换工位，使环形防喷器4关闭。该系统确保环形防喷器4关闭时，放喷平板阀7处于打开状态；如果放喷平板阀7未打开，则环形防喷器4不能打开。

控制结束后，环形气缸T2回路的空气可以经快速放气阀一F1的P口到O口排出，保证该回路的复位。环形气控阀Q2打开后，半封气控阀Q3延时10-25秒后打开，压缩空气经半封梭阀S3进入半封气缸T3的上腔，半封气缸T3驱动半封液转阀Y3切换工位，使半封闸板2晚于环形防喷器4关闭，严格实现软关井，有利于保护井口防喷器，确保井场安全。

紧急关井防喷系统还包括控制全封闸板的全封液转阀Y4，全封液转阀的操作手柄与全封气缸T4的活塞杆相连。压缩空气总管G2还与全封气控阀Q4的P口相连，全封气控阀Q4的A口与全封梭阀S4的左入口相连，全封梭阀S4的中间出口与全封气缸 T4的上腔气口相连。

井下无钻具时，如果刚发生溢流迹象，可以打开全封气控阀Q4，压缩空气经全封梭阀S4的左侧到其A口，进入全封气缸T4的上腔，全封气缸T4驱动全封液转阀Y4切换工位，使全封闸板3关闭。也可以先打开放喷平板阀7，再关闭全封闸板3，实现软关井。

如图3所示，压缩空气总管G2还与放喷气控阀二Q5的P口相连，放喷气控阀二Q5的A口与双压阀二A2的右入口相连，双压阀二A2的左入口与全封气控阀Q4的A口相连，双压阀一A1的中间出口与快速放气阀二F2的P口相连，快速放气阀二F2的A口与全封梭阀S4的左入口相连。

全封气控阀Q4与放喷气控阀一Q1及放喷气控阀二Q5同时打开，压缩空气依次经放喷气控阀一Q1、喷梭阀二S5、放喷梭阀一S1进入放喷气缸T1的上腔，放喷气缸T1驱动放喷液转阀Y1切换工位，使放喷平板阀7打开。同时压缩空气经全封气控阀Q4进入双压阀二A2的左侧，经放喷气控阀二Q5进入双压阀二A2的右侧，将双压阀二A2打开，双压阀二A2 A口的导通，压缩空气从快速放气阀二F2的P口到A口，再经全封梭阀S4进入全封气缸T4的上腔，全封气缸T4驱动全封液转阀Y4切换工位，使全封闸板3关闭。如此可确保全封闸板3关闭时，放喷平板阀7处于打开状态；如果放喷平板阀7未打开，则全封闸板3不能打开。控制结束后，全封气缸T4 回路的压缩空气可以经快速放气阀二F2的P口到O口排出，保证该回路的复位。

放喷液转阀Y1、环形液转阀Y2、半封液转阀Y3和全封液转阀Y4均为三位四通液转阀，气源控制阀Q0、放喷气控阀一Q1、半封气控阀Q3、全封气控阀Q4和放喷气控阀二Q5均为两位三通阀。

以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

Claims (2)

1.一种紧急关井防喷系统，包括控制放喷平板阀的放喷液转阀(Y1)、控制环形防喷器的环形液转阀(Y2)和控制半封闸板的半封液转阀(Y3)，放喷液转阀的操作手柄与放喷气缸(T1)的活塞杆相连，环形液转阀的操作手柄与环形气缸(T2)的活塞杆相连，半封液转阀的操作手柄与半封气缸(T3)的活塞杆相连，其特征在于：气源管(G1)与气源控制阀(Q0)的P口相连，气源控制阀(Q0)的A口与压缩空气总管(G2)相连，压缩空气总管(G2)分别与放喷气控阀一(Q1)、环形气控阀(Q2)和半封气控阀(Q3)的P口相连；放喷气控阀一(Q1)的A口与放喷梭阀一(S1)及双压阀一(A1)的左入口相连，放喷梭阀一(S1)的中间出口与放喷气缸(T1)的上腔气口相连；环形气控阀(Q2)的A口与双压阀一(A1)的右入口相连，双压阀一(A1)的中间出口与快速放气阀一(F1)的P口相连，快速放气阀一(F1)的A口与环形梭阀(S2)的左入口相连，环形梭阀(S2)的中间出口与环形气缸(T2)的上腔气口相连；半封气控阀(Q3)的A口与半封梭阀(S3)的左入口相连，半封梭阀(S3)的中间出口与半封气缸 (T3)的上腔气口相连。

2.根据权利要求1所述的紧急关井防喷系统，其特征在于：放喷液转阀(Y1)、环形液转阀(Y2)和半封液转阀(Y3)均为三位四通液转阀，气源控制阀(Q0)、放喷气控阀一(Q1)和半封气控阀(Q3)均为两位三通阀。

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