浅析井控装备运维与故障管理

蒋凯　邢川航

摘要：井控装备是保障油气资源勘探开发作业安全的重要组成部分，切实保障井控装备的完整性和有效性具有十分重要的现实意义。本文主要是从井控装备的组成和功能出发，分析其在使用过程中的常见故障，探讨运维过程中的措施，以此保障井控装备的实效性。

关键词：井控;运维;故障

井控装备，是指实施油气井压力控制技术所需要的专用设备、管汇、专用工具、仪器及仪表。井控设备是对油气井实施压力控制，对溢流进行预防、监测、控制、处理的关键，是实现安全钻井的可靠保证，是钻井设备中必不可缺的装备系统。

1.井控装备系统组成[1]

（1）井口装置及控制系统，包括液压防喷器及控制系统、四通、套管头、法兰短节等;

（2）井控管汇，包括节流管汇、压井管汇、防喷器管汇和放喷管线等;

（3）钻柱内防喷工具，包括方钻杆上、下旋塞、钻具止回阀等;

（4）井控仪器仪表，包括综合录井仪、液面监测仪、溢流报警仪器等;

（5）钻井液净化、灌注装置，包括钻井液净化系统、除气装置、增加钻井液密度及自动灌注装置等;

（6）特殊的专用设备及工具，包括旋转头、自封头、不压井起下钻装置、清理障碍物专用工具及灭火设备等。

2.井控设备的功用

井控设备的型号和规格有很多，其主要功用有以下。

（1）及时发现溢流。钻井过程中，能够对地层压力、钻井参数、钻井液量进行实时监测，以便及时发现溢流显示，尽早采取控制措施;

（2）能够关闭井口。溢流发生后，操作井控设备实现迅速关井，及时密封钻具内孔和环空，防止发生井喷，并通过建立足够的井口回压，实现对地层压力的二次控制;

（3）井内流体可有控制地排放。实施排污或压井作业，在向井内泵入钻井液时能够维持足够的井底压力，同时从出口安全排出井内流体;

（4）进行正（反）注液。允许向钻杆内或环空泵入钻井液、压井液或其他流体;

（5）允许带压操作。必要时，在带压工况下能够将钻具强行下入井中或从井中起出钻具。

3.井控设备常见故障及处理检测方法

3.1 井控设备常见故障

井控设备表面外壳存在大面积碰伤和裂纹;防喷器侧平面、密封垫环槽、侧门平面、闸板室顶部密封面等关键部位存在不密封的缺陷。壳体垂直通孔柱面在任一半径方向的偏磨超过3厘米;闸板胶芯工作面存在众多缺陷，如：老化、形变、裂缝、磨损等。闸板与连接槽之间有裂纹，闸板宽度和盖板发生严重磨损，锁紧轴存在沟槽、弯曲等损坏，锁紧轴开关不够灵活。各类螺纹孔存在缺扣、乱扣现象。

3.2井控设备常见处理方法

井控设备常见故障的处理方法：可以通过多次活动的方式，关严胶芯，如果支撑筋已靠拢仍然关不严，应立即更换胶芯。可以采取清洗的方式去除沉积在胶芯沟槽及其他部位的杂物。油管漏失、防喷器开关不灵活，缝隙中充满油污时应该按操作规程对症处理。设备维护过程中一旦发现严重的损坏现象应该立即清洗或更换，如：胶芯产生永久变形老化或在用于固定后胶芯下有凝固水泥浆。

3.3井控设备常见检测方法

井控设备常用检测方法：常用的检测方法有两种，即磁粉检测和金属磁记忆检测。磁粉检测的基本原理是磁化的井控设备内部会有强烈的磁感应强度，磁力线密度增加，如果所检测材料中有缺陷或形变等问题，会导致其磁力线发生畸变，严重时会形成漏磁场。若被检测铁磁材料有裂纹时，磁力线通过裂纹时会分离，一部分直接穿过裂纹，其余部分被排挤出表面在进入构件，我们可以将磁粉撒在被检测裂纹的表面，在磁粉被漏磁吸附的过程中形成与缺陷形状相近的磁痕，进而确定裂缝的具体位置和大小。

金属磁记忆检测技术是一种对金属缺陷早期快速检测的方法，主要是应用磁记忆效应来完成，该技術弥补了传统无损检测的缺陷，可以准确诊断金属的微观缺陷和早期失效及损伤，能够很好的预防突发性疲劳损伤。

4.井控设备常用的保养维护措施

井控设备的维护保养方法和手段有很多，下面根据实际现场工作经验做以下介绍：

4.1橡胶制品的维护保养

橡胶制品的维护保养：橡胶产品在长时间风吹日晒后容易老化，保护不当更是加速老化进程，因此，对于橡胶设备应该制定一个合理的存放办法。如以下。

（1）储存温度15℃～28℃之间，离热源1米以上，相对湿度不应大于80%。

（2）所有橡胶设备在使用完都应该存放在干燥、没有强光照射的阴暗环境中，避免太阳直晒和使用具有紫外线的光源。

（3）橡胶制品之间要留有空隙，不能堆放在一起，不应被拉伸、压缩或使之产生其它形式的形变。

（4）应远离带有腐蚀性质的化学物品，如酸碱溶剂及油脂等液体、半固体材料。

（5）远离电动机、开关或其他高压带电设备，以防高压电源设备产生的臭氧对橡胶造成腐蚀。

（6）存储期间不应与金属材料，特别是铜和锰接触。

（7）清洗橡胶制品时可以用中性洗涤剂进行洗涤，然后晾干，禁止使用研磨剂及三氯乙烯、四氯化碳、烃类等溶剂清洗制品。

4.2防喷器的维护保养

防喷器的维护保养：现场经常使用的防喷器类型有以下几种：球型环形防喷器、锥型环形防喷器和组合型闸板防喷器。防喷器是防止井喷事故发生的关键设备之一，能封闭方钻杆、钻杆、取心工具、电缆、钢丝绳等工具与井筒所形成的环形空间。日常工作过程中，要对防喷器进行定期清洗并润滑，清洗连接螺栓并将黄油涂抹在连接处;清洗侧门密封面并将黄油进行涂抹;清洗闸板总成并吐沫黄油，清洗防喷器内部，清洗钢圈槽，将黄油涂抹在防喷器密封圈。此外，防喷器存放过程中，为了防止防喷器倾倒，防止泥土进入防喷器密封钢圈槽内，应该将防喷器放在专用支架上;为了防止方便维护保养，应将防喷器单独存放而不是整个堆放在一起;防喷器长时间放置时，为了

避免雨水引起腐蚀现象的发生，应将密封圈槽、连接螺栓等重要部件用防雨布包裹好。

闸板的维护保养：井控设备中决定防喷器具有封井作用的关键设备是闸板总成和闸板密封胶芯，所以，防喷器必须是在完整无损坏的情况下，才能起到很好的密封作用，一旦发现损坏，应立即更换。

4.3阀门的维护保养

阀门的保养与维护：阀门是井控设备的重要组成部分，阀门的日常维护工作应该从以下几方面入手，对管内部进行定期清洗，定期拆卸检查。用仪器仪表等检查设备进行校准。清洗阀门顶盖及表面的泥圬，对阀门进行定期喷防绣漆。对阀门的部件要经常检查其是否具有活动性，可适当添加润滑及密封脂。

井控设备是实现安全钻井的可靠保证，随着海上石油勘探开发的日趋增多，井喷事故的风险概率也逐渐上升。由于海上油气勘探开发具有自身的特点，在现行API标准、国家标准、油气钻采行标和海油企标的框架下，运用规范化思维，健全井控设备运行、维保和故障维修的管理体系，进一步保障井控设备的正常运行。

参考文献：

[1]龙芝辉 于文平.井控技术[M].石油工业出版社.

[2]王增年 毛建华.井控设备技术问答[M].中国石化出版社.