節流壓井管匯功能分析及其在鉆井船中的應用

劉敏

摘 要：節流壓井管匯是石油鉆井工程的基礎作業工具。通過節流壓井管匯操作，不僅可以控制鉆井船內部流體流出井口，而且可以避免井口出現回壓情況，保證井底壓力始終在地層壓力以上。該文以節流壓井管匯為研究對象，對節流壓井管匯功能進行分析，簡單介紹了其在鉆井船中的規范應用。同時以從井控、壓井2個方面對節流壓井管匯的實際應用效果進行了具體闡述。

關鍵詞：節流管匯;壓井管匯;鉆井船

中圖分類號：TE951? ? ? 文獻標志碼：A

0 前言

節流管匯主要利用節流閥的泄壓及放噴閥的泄流作用，避免井場出現氣體濃度超標或發生火災;而壓井管匯可以在全封閘板全封井口階段，在井筒內部進行重泥漿的吊灌，并在井噴發生前期，投注適量清水或者滅火試劑，從而保證鉆井安全。因此，為了使井下作業安全穩定進行，對節流壓井管匯在鉆井船中的應用進行適當的分析非常有必要。

1 節流壓井管匯功能分析

1.1 節流管匯功能分析

節流管匯主要是通過節流閥的應用，控制節流閥開合程度，進而控制兩端壓差。其可以從井口防噴器下端與節流閥組進行聯合作業，實現良好的控制效果。

1.2 壓井管匯功能分析

壓井管匯主要包括固井泵、鉆井泵等模塊。在實際應用過程中，其可需要選擇井口鉆井四通位置，進行高壓管線、閘閥的聯合組裝。即在具體井控作業的過程中，利用BOP，向井內泵入壓力，促使壓井實現反向循環，進而保證井下閥門閉合后泥漿立管固定。

1.3 節流壓井管匯功能分析

為了便于生產、組裝、現場布設，在實際井下作業過程中，井下施工方常常將節流管匯、壓井管匯進行綜合布設。即將鉆井液通過壓井管匯、節流管匯、防噴器等模塊泵入井下，從而保證整體井下作業壓力的穩定平衡。節流壓井管匯在具體作業過程中主要依據的是API 16C要求，在大于1×104 psi壓力的井內，綜合利用4個CHOKE閥，對井下作業返回泥漿、油氣進行精確測量，保證及時發現井漏、液體堵塞等問題并解決。

2 節流壓井管匯在鉆井船的應用探微

2.1 節流壓井管匯在鉆井船中應用流程

以DSJ320-1型鉆井船節流壓井管匯為例，其主要包括鉆臺閘閥組、節流壓井傳感器、泵沖傳感器、液氣分離器和高壓管線等幾個模塊。在實際應用過程中，鉆井船閘閥組主要采用雙路壓井、節流的方式，通過4路串聯方式，地層壓力可直接通過鉆井四通、1路液動節流軟管，經緩沖管進入鉆井液凈化體系。在整個過程中，若地層壓力大于標準值，或者出現不可控的風險故障，則可以利用直接排泄閥門進行壓力的調控。最后在鉆井液進入液氣分離器后，其劃分為液態、氣態2種模式。其中氣態可以通過氣體井架直接放空;而液體則可通過液氣分離器底部U型管道，回流到鉆井凈化模塊內。

2.2 節流壓井管匯設備構成

節流壓井管匯設備主要包括鉆井船閘閥組、節流壓井控制器、氣液分離器幾個模塊。其中氣液分離器主要是安裝在鉆井船節流管匯端，其主要為傘形分散式分離模式。在其內部具有3個進液端口、1個U型沖洗管線，可有效地分離鉆井液中有害氣體。其標準作業壓力為5.0 MPa，實際作業壓力為4.2 MPa，最大鉆井液處理量及最大氣體處理量分別為195 m3/h、2662 m3/h，腐蝕裕度為2.8 mm。

鉆井船閘閥組主要為T型結構，其內部包括2套21/14in

×101.4 MPa單向閥、1套21/14in×101.4 MPa手動節流閥或液動節流閥、3套135 MPa防震壓力表、20套21/14in×101.4 MPa閘板閥等幾個模塊。其中放噴閥門主要在鉆井四通兩端，為壓井管線、節流管線連接樞紐。

節流壓井管匯控制器在實際應用中主要采用遠程控制液動節流閥開度、實時監測節流前后壓力及節流閥閥門開度、液壓計、手動加壓控制等方式。節流壓井管匯控制器主要在壓井船作業面位置，大多數為不銹鋼防腐蝕材質。

2.3 節流壓井管匯應用要點

首先，節流壓井管匯的應用必須按照API 16C《壓井與節流管匯規范》、GB《鋼制壓力容器使用規范》、SY/T5323《壓井與節流管匯應用規范》、NACE MR《油田材料抗硫化物應力腐蝕開裂規范》、《船級設入規范》等文件的相關規定。

其次，在節能壓井管匯應用前期，相關作業人員應對節能壓井管匯應用設備、管線進行全面評估，保證高風險井下作業節流壓井管匯具有應急處理風險故障的能力。同時整體鉆井船應具有較高的冗余性，保證后勤補給工具配置充足。再次，由于鉆井船允許可變荷載具有一定的約束性，其內部作業空間較狹窄，因此在實際節能壓井管匯系統模塊設置的過程中，應優先選擇輕質高效的系統模塊。為了避免鉆井船作業中的鉆井液對節能壓井管匯作業安全性的影響，可在節能壓井管匯關鍵設備位置進行防腐材料的均勻全面噴涂，如閘閥組、結構件、連接件等。

最后，在保證節能壓井管匯設備閘閥組與壓井船固定穩固連接的基礎上，可設置靈活性能較高的移動底座，從而為鉆井船在平臺縱深方向、平面方向的靈活移動提供依據。

3 節流壓井管匯在鉆井船中優化應用

3.1 節流壓井管匯在鉆井船中應用設計

一方面，在基礎架構設置過程中，主要是在相關設備連接之后，將節流管匯、壓井管匯布設成空間結構，并與控制柜組裝在一定框架內。

另一方面，為了保證節流壓井管匯在鉆井船中的合理應用，可進行配套遠程控制系統的設置。即利用PLC技術進行終端節流壓井管匯數據分析，并由液壓站對整個調節過程進行調控。如在起下鉆時，通過回注操作的自動啟動，可得到錄井信息、起下鉆參數，自動進行鉆井液補給注入體系的核算。將相關輸入傳輸到終端控制模塊，可有效地保證進入井筒流量與標準值一致。

3.2 節流壓井管匯現場試驗

選擇某井進行現場試驗，試驗井段水平段常2 318 m～2 514 m，

段長119 m，預測地層壓力系數為1.16～1.24。采用鉆具組合為φ213.3 mm鉆頭+φ168 mm 1.24°單彎動力鉆具+φ210 mm扶正器+φ125.7 mm無磁承壓鉆桿。現場試驗主要依據前期設計方案，將旋轉控制設備、自動節流設備、壓井設備、液氣分離器、數據分離系統、回壓泵正確連接。鉆井船節流壓井管匯在鉆井作業中，鉆井泵泵效為89 %，鉆井液密度最優控制值為1.34 g/ cm3，井口施加壓力為0.95 MPa，折算井底當量循環密度為1.38 g/ cm2，實際地層壓力為20.98 MPa。根據上述數據進行實驗得出在常規作業過程中，鉆井液排量為28.9 L/s，氣液分離效率為99.9 %，整體作業效果良好。

3.3 節流壓井管匯應用效果

鉆井船節流壓井管匯經出廠測試、聯合組裝完畢后，于2018年初交工。在2018年4月作業工地中，利用固定井泵進行壓力載荷測試，得出鉆井船節流壓井管匯內閥門壓力溫度，且整體井控功能良好。在2018年6月實際鉆井運行中，利用節流壓井管匯成功實施了一次井控作業，保障了鉆井船設備及人員的安全。

4 結語

綜上所述，為了滿足不同環境、井深及地層的要求，在實際的鉆井船節流壓井管匯應用過程中，可依據API規范及具體作業項目的要求，確定節流壓井管匯在鉆井船中標準參數。然后從基礎設備配置、作業結構、現場試驗等方面進行優化設置。結合數據管控平臺的應用，可有效提高節能壓井管匯在鉆井船中的應用效果，提高井下作業安全性。

參考文獻

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