井口防喷器组固定方法探讨

赵凤凯(大庆钻探工程公司钻井一公司HSE监督站， 黑龙江 大庆 163411)

井口防喷器组固定方法探讨

赵凤凯(大庆钻探工程公司钻井一公司HSE监督站， 黑龙江 大庆 163411)

本文针对浅井、中深井、深井等不同井口防喷器组合，分析了钻具撞击井口防喷器引起的振摆对井口防喷器连接的影响，提出了不同压力级别井口防喷器组的固定方法。

防喷器组；振摆；固定

在钻井过程中，井内钻具在起下、旋转等操作中，不可避免地要经常与防喷器刮碰，这将导致井口防喷器组产生振摆。随钻具与防喷器重复式的刮碰，使防喷器组振摆力增大，而周期性振摆是导致井口防喷器组的连接螺栓松动的主要因素。因而对井口防喷器组进行有效的固定，削减吸收井口防喷器组的振摆力，是非常必要的。

1 现场井口防喷器组固定效果的分析

1.1 井口防喷器组振摆的成因及后果

因为多种因素的影响，井口防喷器组不可能完全与井口居中，大庆油田钻井井控细则中规定：防喷器主体安装平整，天车、转盘、井口中心的最大偏差不能超过10mm。由于井口防喷器组与井口存在偏差，在钻进、起下钻具过程中，井口防喷器组频繁受到钻具的撞击刮碰，周期性的撞击必然引起井口防喷器组的振摆晃动。钻井用防喷器的质量都很大，随压力级别、通径的增大，防喷器的质量也相应的增大，如华北荣盛公司生产的防喷器FH28—21重2950kg；FH28—35重4675kg；FH35—35重6745kg；FZ28—21重1890 kg； FZ28—35重2190 kg；FZ35—70重6445 kg；井口防喷器组中防喷器的数量随井口压力级别的升高而增多，座于所连接套管上的重力也相应增大。当井口防喷器组振摆晃动时，由于应力集中现象，在井口防喷器组底端与套管联接处受到非常大的振摆载荷；严重时，使井口套管强度降低，密封完整性受到破坏。周期性的振摆晃动也是导致井口防喷器间联接螺栓松动，破坏井口防喷器组连接密封完整性的主要原因。通过正反花篮螺栓和钢丝绳将井口防喷器组与井架底座绷紧固定，是保证井口防喷器组居中，防止井口防喷器组振摆晃动的有效手段。

1.2 井口防喷器组受力分析及固定对策

通过井口防喷器组所受外力分析看：可把井口防喷器组看作一受力杆件，该受力杆件的顶端为自由端，底端为限制端。施加在该杆件上所有外力，使该杆件失稳的作用力可分解为水平分力和垂直分力。防止该杆件失稳只需将其自由端水平、垂直两个方向限制固定；垂直方向的固定已由防喷器间联接螺栓完成，只要完成水平方向限制固定，就可保证该受力杆不失稳。即在井口防喷器组顶端通过正反花篮螺栓和钢丝绳与井架底座绷紧。

由上述分析结果得出：通过正反花篮螺栓和钢丝绳在井口防喷器组顶端与井架底座绷紧固定，是限止井口防喷器组振摆晃动所必须的；正反花篮螺栓和钢丝绳将井口防喷器组与井架底座绷紧固定方向与井口垂直可最大限止井口防喷器组振摆晃动(如图示)。现场实施时，综合考虑防喷器的维护保养、安装是否方便等因素，正反花篮螺栓和钢丝绳的绷紧固定方向可小角度上倾方向，下倾方向与井架底座固定。

2 井口防喷器组的固定方法

2.1 浅层开发井

该类型井的钻机井架底座高度有限，井口一般安装一个单闸板防喷器或一个双闸板防喷器，压力级别一般在14MPa内，井口组合常见为钻井四通+单闸板+防溢管；钻井四通+双闸板+防溢管。该类井口防喷器组的固定方法：在防喷器上端部与防溢管连接处对称拧入四个固定螺环通过钢丝绳、正反花篮螺栓按要求四角绷紧。

2.2 中深层开发井或探井

该类型井的建井周期相对深井较短，井口压力级别在35MPa内，一般安装一个单闸板防喷器或一个双闸板防喷器和环形闸板防喷器，井口组合常见为套管头+钻井四通+单闸板+环形防喷器+防溢管；套管头+钻井四通+双闸板+防溢管；套管头+钻井四通+双闸板+环形防喷器+防溢管。该类井口防喷器组的固定方法：在环形防喷器上端部与防溢管连接处对称拧入四个固定螺环通过钢丝绳、正反花篮螺栓按要求四角绷紧。缺点是当更换环型胶芯时，需拆下井口防喷器组的固定。

2.3 深层探井、欠平衡井

该类型井的钻机井架底座高度高、空间广阔，井口压力级别高，在35MPa以上，安装的防喷器数量与类型多。井口组合常见为套管头+钻井四通+双闸板+单闸板+环形防喷器+防溢管；套管头+单闸板+钻井四通+双闸板+环形防喷器+防溢管；套管头+钻井四通+双闸板+单闸板+环形防喷器+防溢管。

该类井口防喷器组的固定方法：由于该类型井的建井周期较长，环形防喷器或需更换胶芯或需上部与旋转防喷器连接，在环形防喷器上端部拧入固定螺环固定的方法影响胶芯的更换。可在环形防喷器壳体中部将两个与壳体直径一致的半圆固定环卡用螺栓在壳体中部卡紧；半圆固定环卡的端部加工出与钢丝绳、正反花篮螺栓的联接孔。通过钢丝绳、正反花篮螺栓按要求四角绷紧。

[1]孙振纯.井控设备[M].北京：石油工业出版社，1997-09.

[2]大庆石油管理局.大庆油田钻井井控实施细则[S].2010.

赵凤凯(1963-),1987年毕业于齐齐哈尔大学石油工程专业，现从事HSE钻井监督工作。