新型防喷器（精选7篇）
新型防喷器 篇1
一、控制箱结构组成及特点
该液控箱结构主要由蓄能器、压力表、直通单向阀、换向阀、球阀等组成。
各主要部件的功用如下:
1.蓄能器:用以储备足量的高压油, 为井口防喷器提供可靠油源。另外还具有稳定压力、降低噪声、补偿系统卸漏等功能。蓄能器型号为NXQ1-L10/31.5-H, 公称容积为10L、公称压力为31.5MPa.;蓄能器出口压力 (系统压力) 由操作面板上对应的系统压力表显示。
2.三位四通换向阀:三位四通换向阀属于手柄操纵式滑阀, 用于使蓄能器高压液压油流入防喷器油缸关闭腔 (或开启腔) , 实现关井 (或开井) 操作, 操作时, 只需扳动面板上的三位四通换向阀手柄, 便可迅速实现防喷器的开关动作。本液控箱为2个三位四通手动滑阀, 两阀的A、B口均连有压力表, 用于显示控制防喷器开关动作的压力油的压力值。每对防喷器控制输出口前端都设计有双液控单向阀, 可以在没有动力的情况下锁紧防喷器驱动油缸, 防止防喷器密封失效。
3.溢流阀:控制系统的最高工作压力, 顺时针旋转手轮, 系统压力升高, 逆时针旋转手轮, 系统压力降低, 本系统工作压力设定为14-16 MPa, 防喷器开关控制压力推荐在8.4-10.5 MPa。
4.直通单向阀:用来控制压力油单向流动, 防止倒流。
5.球阀:本液控箱有液压钳工作开关阀、蓄能器工作阀、系统泄荷阀三种球阀。
二、控制箱工作原理
控制箱是控制预先储存在蓄能器里的压力油的流动方向, 当需要开、关防喷器时, 来自蓄能器里的高压控制液通过管汇的三位四通换向阀被分配到各控制对象 (防喷器) 中, 只需扳动相应的三位四通阀手柄, 便可实现防喷器得以迅速开关动作。
三、控制箱功用
1.FK10-2B控制面板上有两个手动换向阀, 可分别控制两个被控对象:两台单闸板防喷器或一台双闸板防喷器。
2.FK10-2B的含义为:FK表示防喷器控制装置简称, 10表示——蓄能器容量10升, 2表示防喷器控制油口对数, B表示第2次改进。外形尺寸980 (高) ×750 (长) ×450 (宽)
3.在蓄能器充压14-16MPa后, 可以对一台防喷器连续开关一次。打开一付闸板需油量:2.9L;关闭一付闸板需油量:3.5L。
4.每对防喷器控制输出口前端都设计有双液控单向阀, 可以在没有动力的情况下锁紧防喷器驱动油缸, 防止防喷器密封失效。
5.修井机能提供给控制箱系统的最大压力16 MP a (控制箱直接与修井机上用来连接液压钳的进、出油口连接, 与液压钳共用一个液压源;连接接口规格:NPT1"内螺纹) 。
四、控制箱主要液压元件的选择配置
1.蓄能器:
已知蓄能器参数:充氮压力7 MPa;最低工作压力8.4MPa;最高工作压力10.5 MPa;执行件 (液压防喷器) 动作一次所示所需耗油量打开一付闸板需油量2.9L, 关闭一付闸板需油量3.5L。
2.手动换向阀:
换向阀为三位四通, 通经:16mm;最高工作压力:A、B、P油口35MPa, T口25MPa;流量300L/min, 型号选择4WMM146E。
3.溢流阀:
型号为DB20-2-50B/200, 流量500L/min, 工作压力≤31.5MPa。
4.管路:
系统内管线均采用输送流体用无缝钢管, 材料选用20号, 公称通径15mm, 壁厚3.5mm。
五、结论
该装置已在辽河油田推广应用, 效果良好, 主要体现在:
1.控制箱质量可靠、使用维护方便、体积小、重量轻、外形美观、适用强。
2.开关控制方便:只需把操作将控制箱上手柄扳到开 (关) 位置, 液压防喷器就能实现开 (关) , 实现远程控制。
3.控制箱借用修井机压力源及液压油, 不需要专用的三相电源或气源与控制箱配套。
4.能够保证液压防喷器实现开关动作迅速、安全可靠。
新型防喷器 篇2
关键词：防喷脱接器,不压井作业,内防喷工具
0 引言
目前在抽油泵采油井施工作业时所下的内防喷工具为帽型活门或滑套开关。
帽型活门为一次性防喷工具,仅在下管柱时可实现不压井不放喷作业,一旦油井进入正常生产,帽型活门被释放开后,便不具备二次防喷的作用;而滑套开关工艺复杂,二次作业时密封率低,往往达不到预期效果,待到二次施工作业时仍需进行压井处理,不仅破坏地层,而且污染地面环境。
为此,笔者同技术人员针对ф70mm以上抽油泵共同研制了FTJ-2型抽油泵防喷脱接器。
该工具经过多次试验和改良已经发展成为一项成熟的技术,目前在大庆油田采油三厂广泛推广应用,取得了良好的效果。该防喷脱接器具有结构简单、操作方便、功能多、密封性好的特点,同时具备一次作业不压井、对接、脱锁、二次作业不压井功能,很好地解决了油层保护和安全清洁生产的问题。
1.中心杆2.卡件3.弹簧A 4.限位套5.弹簧B 6.密封锁套7.工作筒8.对接爪
1 防喷脱接器技术分析
1.1 结构
FTJ-2型防喷脱接器主要由中心杆、工作筒和对接爪三个可拆部件组成,其中在中心杆上装有卡件、弹簧、限位套、锁套等组件(图1)。
图中所示状态为对接爪与中心杆对接后卡在工作筒内,形成密封工作状态。
1.2 工作原理
1.2.1 工具连接
将中心杆装入工作筒内,使卡件的卡爪卡在工作筒台阶上,将中心杆下接头与抽油泵活塞相连,装入抽油泵泵筒,将工作筒与泵筒相连,脱接器中心杆与工作筒随抽油泵下入油井内。然后将脱接器对接爪与抽油杆相连下入油管内。该工具在常规修井作业时不增加起下管柱的次数,不增加施工费用,可以改善修井作业施工环境,缩短工期。
1.2.2 一次作业实现防喷、对接功能
一次作业施工时,脱接器中心杆上的锁套卡在工作筒的密封台阶处,卡件的卡爪卡在工作筒内下台阶上,锁套与卡件共同压缩弹簧A、B。
使限位套突起顶住卡件的卡爪,起到悬挂抽油泵活塞的作用,锁套密封端在弹簧的推理力下与工作筒的密封台阶接触,起到密封油管防喷的作用。
抽油泵下到井底后,将脱接器对接爪与抽油杆相连下入油管内,对接爪与中心杆对接头对接,在抽油杆的重力下继续压缩锁套下行,压缩弹簧迫使限位套下行。
使卡件的卡爪与工作筒下台阶分离,打开油管内油流通道,实现正常抽油泵工作。
1.2.3 二次作业实现脱锁、防喷功能
需要二次作业检泵时,上提抽油杆,使脱卡器中心杆进入脱卡器工作筒内,锁套卡在工作筒的密封台阶处,继续上提抽油杆,卡件的卡爪卡在工作筒内下台阶上,压缩弹簧A、B。
使限位套突起顶住卡件的卡爪,对接爪与中心杆对接头分离,起出抽油杆。
中心杆悬挂抽油泵活塞并密封油流通道,实现二次不压井作业。
1.3 技术指标
1.4 技术特点
1.4.1 该防喷脱接器是在原有大泵脱接器的基础上改进而成,具有高强度承载能力,并成了100%对接、脱锁率,疲劳寿命可以达到700天以上。
1.4.2 该防喷脱接器增加了密封面,在一次作业以及二次检泵作业起出原井管柱时可以实现不压井作业。
同时由于采用硬密封,无橡胶元件,在井下长时间工作后仍然有较好的密封效果。
1.4.3 该防喷脱接器增加了卡件、卡台和限位套,采用机械悬挂抽油泵活塞,悬挂牢靠,在起下抽油泵的过程中不会发生悬挂不住的现象,同时对接后释放容易。
1.5 应用范围
该防喷脱接器适用于井内压力大,需要进行压井液压井作业施工下入泵径为φ70~95mm管式衬套泵、整筒泵的油井,具有防喷、对接、脱锁功能。
2 现场应用效果及评价
该防喷脱接器在结构上进行了较大的改进和创新,弥补了原脱接器不具有防喷的功能,而且可以实现二次作业施工防喷功能,密封效果好,是一种新型脱接器装置。
该工具曾先后在采油三厂多口抽油机井进行试验,在试验中摸索,在摸索中求进步。
在经历了三次改良后目前FTJ-2型防喷脱接器已经发展成为成型技术,有效地实现对接、脱锁、一次作业防喷、二次作业防喷功能,避免了修井作业中压井液污染地层和地面环境的问题,具有良好的推广应用前景。
3 结论
3.1 该防喷脱接器型号、规格齐全,可以满足φ70~95mm各种规格的管式衬套泵、整筒泵的施工需求。
3.2 该防喷脱接器结构新颖、合理、紧凑,一次作业、二次作业密封性好,防喷功能强。
防喷器电磁加热保温装置设计 篇3
为了避免在修井过程中发生井喷事故,修井作业时如果发生溢流,要求井控装置中的防喷器能够迅速关闭,防止事态进一步发展[1—3]。由于东北三大油田都处于开发中后期,采油注水井修井工作量很大,需要在寒冬季节继续进行施工。在白天修井施工中,起下油管等工作能保证地下水与地面装置中的水充分循环,不会造成井口设备冰冻[4]。晚上停止施工后,地面装置散热损失大,使防喷器中的水冻结,导致发生溢流时防喷器无法迅速关闭,造成井喷事故。为了保证防喷器内的水不冻结,本文设计了一套电磁加热保温装置,保证防喷器内的水长时间维持液体状态。
本设计采用电磁加热的方式为防喷器提供热源。电磁加热是利用电磁感应原理将电能转换成热能的加热器,由整流电路将50/60 Hz的交流电压变成直流电压,再经过控制电路将直流电压转换成频率为(20—40)kHz的高频电压,高速变化的电流流过线圈会产生高速变化的磁场,当磁场内的磁力线通过导磁又导电的防喷器时,会在防喷器本体内产生无数的小涡流,使金属材料本身自行高速发热,而此时电磁线圈本体并不发热,因此可见,该加热方式有别于电热管的加热方式,热效率更高,而且不存在高温加热部件,不会对施工人员造成烫伤,安全性更高。
由于电磁加热过程中电磁板本身不产生热量,是通过电磁感应使防喷器温度升高,因此为了确定防喷器的散热量,防喷器的表面温度与散热量的关系至关重要[5,6]。加热功率的确定既要考虑设备达到热稳定状态所需要的时间,确保冻结的防喷器迅速解冻,同时还要以待加热体的整体温度维持零摄氏度以上为目标,因此需要根据防喷器表面温度场的非稳态变化、确定系统达到稳态的时间,以及达到稳态后电磁加热装置的加热功率。为了保证电磁加热器加热量的有效利用,该装置在防喷器外面加设了绝热层(高纯硅酸铝),减小防喷器对环境的散热。
本文在对复杂外形结构(如图1所示)的待保温结构现场精确测绘的基础上,考虑防喷器表面的非稳态温度变化,利用传热学理论确定了装置的加热功率,设计了一套防喷器电磁加热保温系统。所设计制造的加热保温装置不仅升温迅速,加热保温效果好,而且安全、便捷、操作方便。
1 井口保温装置设计思路
为了减少热量损失,降低电力消耗,本装置在精确测绘的基础上,经过详细绘图设计了保温壳体,使保温壳体与防喷器紧密结合,尽量减少防喷器向外部环境散热。根据防喷器结构,设计防喷器保温加热装置如图2所示。同时,为了方便拆装和多次使用,设计了带有锁紧装置固定在防喷器上,使得装置性能牢靠。装置充分考虑防爆的因素,两块电磁加热板直接引线到控制柜,装置在现场不设接线端子,消除了接线打火的情况。为了避免防喷器温度过高,损坏密封元件,本套装置可以任意设置防喷器表面温度值,并利用热电偶监测防喷器表面温度,利用IGBT控制输出功率,从而实现随着室外温度的变化而调节的可视化温度监测,提升了冬季修井施工水平。装置的控制流程图如图2所示。
电磁加热保温装置设计主要分为以下几个步骤:待保温装置测绘、加热功率计算、保温装置设计及加工。其中加热功率计算需要准确的传热学理论知识,如果加热功率过小将导致防喷器里面的水无法解冻,起不到加热保温的效果;如果选择过大将使成本增加、能耗增大,同时功率过大造成的热惯性也给控温带来了难度。因此,本文将重点针对电磁加热的特点,对加热功率进行选择计算。
2 防喷器电磁加热装置的加热功率设计
本套电磁加热保温装置的主要目的有两个:保证防喷器不冻结,同时必要时要对冻结的防喷器快速解冻。因此防喷器电磁加热功率是根据油田实际需要的解冻时间为界定条件来进行计算的。加热功率主要包括以下几部分:防喷器通过保温壳体与外界环境的表面辐射、对流换热;防喷器本体温度升高需要的热能。加热功率的确定对于加热保温结构设计是一个关键环节,本文在考虑防喷器表面温度非稳态变化的情况下,考虑圆肋、环肋的散热损失,给出了防喷器表面温度变化规律的计算公式[7]:
由热力学第一定律:
式(2)中
式(1)、式(2)联立后可列出防喷器温度变化的非稳态数学模型,但由于工艺要求,防喷器两侧需要有液压装置裸露于室外,因此防喷器及保温壳体的散热量需要考虑肋的传热过程。当对防喷器快速解冻时,需要考虑防喷器内液体的相变吸热过程。根据修井现场的要求,本次设计将电磁加热保温装置的控制温度设定为20 ℃,加热功率选取10 kW。根据上述的分析过程,20 ℃后保持恒温的理论解如图所示,由图中可见,在20 ℃以前的瞬态加热过程中,当加热到0 ℃的相变过程时,温度保持在0 ℃不变,直到里面的冰全部融化成水后温度急剧上升。
根据上述原则设计了一套防喷器电磁加热保温装置,为了验证理论计算结果的可靠性及该套加热保温装置的使用效果,在辽河油田修井现场对其进行了现场试验,试验环境温度波动范围为-16℃—-20℃。试验过程中,在防喷器内部布置了四个有代表性温度测点,每隔大约5 min进行一次读数,直到数据稳定。测试结果显示,经历了38 min以后,防喷器的平均温度达到20 ℃左右,并逐渐保持稳定,既满足了修井队对于快速解冻的要求,而且能够保持防喷器不再结冰,保证了修井过程的安全施工。防喷器表面的测试温度随时间的变化情况与理论计算结果吻合较好,误差在8%以内,如图4所示。
3 结论
(1) 修井井口防喷器电磁加热保温装置的开发与应用,使修井冬季施工技术迈上一个新的台阶,在冬季修井施工现场应用,避免冬季施工井控设备的堵冻,提高修井施工成功率和工作效率,为提高修井设备使用质量提供了有效保证,进一步提升了辽河油田修井核心技术和市场竞争能力;
(2) 防喷器电磁加热保温装置设计过程中突破了技术关键,由于电磁加热装置是通过电磁感应原理直接对金属加热,避免了大量的热量损失源,同时也保证了保温加热过程既安全又环保;
(3) 利用温度场瞬态时域数学模型得到的防喷器表面温度数值解与现场实测数据吻合很好,其相对误差在8%以内。该装置升温迅速,试验过程中,在25 min以内就能够完全结冻,大大减少了等待作业时间。
参考文献
[1]谢永金,曹立明.新型不压井作业设备的研究.石油机械,2007;35(9):161—461
[2]张存有.油轮货油加热和保温过程传热机理研究.大连:大连海事大学,2007
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[4]石油天然气钻井井控编写组.石油天然气钻井井控.石油工业出版社,2008
[5]刘立君,谭英杰.带压作业装置井口保温系统设计.北京:科学技术与工程,2009;9(7):1867—1872
[6] Chen B C M.Cargo oil heating requirements for an FSO vessel conver-sion.Marine Technology,1996;33(1):58—68
环形防喷器声发射动态检测研究 篇4
关键词：环形防喷器,声发射动态检测
由于防喷器等井口装置在钻井中起着重要的作用, 加之环形防喷器的功能较为全面, 能适应井口的多种工况迅速封井, 所以应用得非常广泛。现主要对环形防喷器声发射检 测原理 、布点位置 、模拟试验 结果、及在实际工作状态下应用的研究。选用4台防喷器试验进行试验, 其中3台防喷器未检测出超标缺陷, 一台35-35FH防喷器出现了超标缺陷。
1 声发射检测原理
声发射 (ACOUSTIC EMISSION简称AE) 的原理是:受力构件的材料内部在损伤缺陷萌生、扩展过程中会释放塑性应变能, 应变能以应力波形式向外传播扩展, 这种现象即称声发射现象。声发射技术是将高灵敏度的声发射压电传感器安装在受力构件表面上, 并形成一定形式的传感器阵列, 实时接受和采集来自于材料缺陷的声发射信号, 进而通过对这些声发射信号的识别、判断和分析等过程, 对材料损伤缺陷进行检测研究, 对构件的完整性进行评定, 并为设备在使用工况下的寿命进行预测。
2 传感器布点方案
根据环形防喷器的结构, 其主要的受力部位在壳体, 当环形防喷器受压时, 壳体受到来自内部向外的压力, 除此之外, 顶盖会受到内部向上挤的压力。如图1所示。
环形防喷器材料分布不均匀, 内部有大量的零件, 用三维定位方法会出现定位不准, 噪声信号特别多的现象。因此, 我们采用二维定位方式, 重点布置传感器在壳体及顶盖部位, 每个部位采用4个传感器, 从8个传感器中选择相近的4个, 可以组成6个四方形, 对环形防喷器全方位检测。传感器布置如图2所示, 检测到的部位如图1及表1所示。
3 试验前校准
对35-35环形防喷器上的8个传感器进行定位校准试验, 环形防喷器的顶盖组传感器间距为720mm, 壳体组传感器间距为1000mm, 上下两组的传感器间距为600mm, 用铅笔芯折断作为模拟源, 每个传感器作2次测试, 并且在顶盖和壳体之间4个矩阵的中点也做2次测试, 测试到的模拟信号如表2所示。
从表2可以看出, 顶盖上的传感器矩阵1-2-3-4和壳体上的传感器矩阵5-6-7-8模拟定位效果很好, 显示的信号坐标和模拟源的实际坐标相差不大;而对于连接顶盖和壳体的4个矩阵1-2-5-6, 3-4-7-8, 1-4-5-8, 2-3-6-7传感器位置的模拟源形成的声发射信号坐标偏差大, 但在这4个矩阵中间打的模拟源定位却很准确。虽然中间的4个矩阵中传感器位置的定位偏差大, 但这些传感器在上下两组矩阵中的定位却很准确, 同时中间4个矩阵的中间位置定位也很准, 那么我们在检测环形防喷器时, 采用传感器重复组合、多个定位面综合观察试验数据的方式, 用上下两个矩阵分别观察顶盖和壳体部位的信号, 用中间4个矩阵重点观察顶盖和壳体间的信号, 这样才能令检测更准确、更全面。
4 工作状态下检测及安全性测评
通过两次打压, 第一次打压产生33个声发射信号, 第二产生13个, 两次打压中信号的集中区主要在1-2-3-4号传感器的顶盖, 而且有个集中区域两次打压都产生信号, 接下来我们主要针对这个区域的信号进行分析。
在表3中我们可以看到, 两次打压中这个范围内都产生了数个信号, 这些信号能量偏大, 计数量大, 而且具有重复性, 按照GB/T 18182的规定, 该声发射源属于中强度、强活性, 判为E级, 可以认定该防喷器顶盖坐标为 (580, 160) 的点, 周围60mm面积区域内的有严重的缺陷。为了进一步确定我们的判断, 我们采用超声波探伤对这个部位进行复检, 通过复检, 确认该部位存在一个裂纹。经过综合分析后, 该环形防喷器评定为E级, 不能继续使用。
5 结语
通过对声 发射在环 形防喷器 上的应用, 能够准确判断裂纹和缺陷发育规律和极限缺陷的发展过程。具有其他无损检测手段不能优势, 利用声发射检测技术正好弥补这些不足, 声发射检测只打磨布置传感器所需要的表面, 而且通过声发射传感器组成的矩阵可以同时检测很大面积的壳体承压能力, 这极大程度为检测节约了时间;无论是表面还是在壳体内部, 只要缺陷扩展, 声发射都能准确的识别, 并且只对风速、风沙、温度等周围检测环境有简单的要求。声发射检测技术在防喷器等井口装置检测中的应用将越来越广泛。
参考文献
[1]耿容生.声发射技术在航空工业中的应用-现状、困难及对策[C].中国第十届声发射学术研讨会论文集, 2004.
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[3]沈功田, 李邦宪, 王勇.声发射技术在压力容器检测方面的应用进展[C].中国第十届声发射学术研讨会论文集, 2004.
[5]耿荣生, 沈功田, 刘时风.声发射信号处理和分析技术[J].无损检测, 2002, 24 (1) :23-28.
闸板防喷器失效的事故树分析 篇5
闸板防喷器密封可靠、耐高压、可较长时间的关井;可配备关闭各种钻杆、套管、油管闸板,可配备关闭空井的闸板,可配备剪断钻杆的闸板,可配备在一定范围内变径的闸板。现在使用的闸板防喷器一般都是由液压控制其开关。闸板防喷器还具备在无控制油压时,紧急情况下可用手动操作关闭闸板,并在手动关闭的同时锁紧闸板;还可在液压关闭后手动锁紧闸板。一旦锁紧后,即使失去控制液压,仍能够可靠密封关井。由于具备上述多种功能和可靠性能,闸板防喷器是钻探油气井过程中必备的井控设备。在油气井正常作业时,安装在井口的闸板防喷器必须随时处于良好的待用状态;在发生溢流关井后,闸板防喷器必须处于良好的封井状态,保证二级井控压井工作正常进行,为压井工作提供有效保障,才能达到重建井内压力平衡的目的。
闸板防喷器主要由壳体、侧门、油缸、缸盖、活塞、活塞杆、锁紧轴、密封件、闸板等组成。其工作原理是利用液压推动活塞、活塞杆带动闸板关闭或打开,从而达到封闭套管与管柱之间的环形空间或者全封闭井口的目的。在封闭情况下,可通过下部四通或壳体旁侧出口所连接的管线,进行钻井液循环、节流放喷、压井等作业。在特殊的情况下,可切断钻具达到封井的目的。可悬挂钻具,可使用变径闸板可封闭一定范围的不同规格的管柱与套间的环空。
通过大量现场调查和资料表明闸板防喷器发生失效的主要形式为密封失效、闸板总成封不住压、闸板开关异常和其他一些综合原因。导致闸板防喷器发生失效的因素众多,一旦闸板防喷器失效,影响油井生产,重要的可能会造成井喷失控,造成财产损失和人员伤亡,因此十分必要对闸板防喷器进行可靠性分析,以找出其主要失效形式与薄弱环节,进而在闸板防喷器的生产、施工、运行中采取相应的措施以提高闸板防喷器的可靠性和使用寿命。
故障树分析法(FTA)是一种图形演绎法,是故障事件在一定条件下的逻辑推理方法,其理论基础是集合论、概率论、图论及数理统计。它把系统不希望出现的事件作为故障树的顶事件,用规定的逻辑符号自上而下分析导致顶事件发生的所有可能的直接因素及其相互间的逻辑关系,并由此逐步深入分析,直到找出事故的基本原因,即故障树的基本事件为止。故障树的分析包括定性分析和定量分析两部分,其最终目的不完全是为了得到顶事件的发生概率,更重要的是通过故障树分析找出系统的薄弱环节,提高系统的安全性和可靠性。故障树分析作为工程系统可靠性分析与评价的有效方法,为闸板防喷器失效分析提供了有效手段,该方法简明、灵活,适于工程中闸板防喷器的失效分析。
1 故障树的建立
故障树的建立是FTA法的关键,因为故障树建立的完善程度将直接影响定性分析和定量计算结果的准确性。
建立故障树,首先要选定一个顶事件。根据顶事件确定原则,选取“闸板防喷器失效”作为顶事件。顶事件确定后,寻找引起顶事件发生的最直接的、必要的、充分的原因。经仔细分析,引起顶事件发生的原因表现为密封失效、闸板总成封不住压、闸板开关异常和其他失效形式。这些情形只要其中之一出现,就会引起闸板防喷器失效。
2 故障树的定性分析
2.1 求故障树的最小割集
定性分析就是根据故障树的所有最小割集来确定顶事件发生的事故模式、原因及其对顶事件的影响程度,从而采取有效的防御对策和措施。凡是能导致顶事件发生的基本事件的集合称为割集。在系统没有其他割集发生的条件下,只有当割集中基本事件同时发生,顶事件才发生;割集中任一基本事件不发生,则顶事件不发生,这样的割集定义为最小割集。
研究最小割集就可发现系统的最薄弱环节,集中力量解决这些薄弱环节,就能提高系统的可靠性。经过计算得出此故障树的最小割集为:
经过计算的出该事故树结构重要度为:I(51)=I(52)=I(53)=I(54)>I(49)=I(19)=I(55)=I(45)=I(46)=I(47)=I(50)=I(48)>I(38)>I(12)=I(25)=I(20)=I(21)=I(22)=I(23)=I(24)=I(6)=I(5)=I(8)=I(10)=I(11)=I(41)=I(44)=I(29)=I(30)=I(13)=I(14)=I(2)=I(3)=I(1)=I(34)=I(39)=I(31)=I(26)=I(4)=I(27)=I(43)=I(7)=I(9)=I(40)=I(32)=I(33)=I(42)=I(28)>I(58)=I(59)=I(35)=I(16)=I(17)=I(18)=I(15)=I(36)=I(37)=I(56)=I(57)。
2.2 主要失效形式及改正措施
由上可知,一共有31个一阶最小割集,34个二阶最小割集。根据割集的阶数,以及底事件在割集中出现的次数,再结合现场事故记录得出了闸板防喷器主要有以下几种失效形式。
(1)腐蚀失效。防喷器工作环境恶劣,并常年与腐蚀介质接触,因而腐蚀失效导致的故障在防喷器中占了很大的比重。例如,防喷器壳体顶部密封失效,常常就是壳体密封面被腐蚀介质引起的点蚀造成的,此处密封是防喷器四大密封之一,它的实效直接导致封井失败。针对这种情形,对于腐蚀介质较重的场地,应采用抗腐蚀较强的材质,准备好备用零部件,定期检查防喷器被腐蚀的情况,以便失效发生时便于及时更换。
(2)闸板防喷器主要密封件的损坏。防喷器之所以能够封井是因为各处密封不失效,一旦密封失效那么防喷器也就失去了它的功能。对于这种情况,应该定期测试其橡胶件的疲劳强度,对于不合格的橡胶件及时更换。
(3)潜在损坏。这一类损坏主要是指由于原材料,加工方法等初始缺陷,以及在运输、储存、装卸不当造成零部件损坏未被查出造成的防喷器实效。对于这种情况,只有提高加工人员及质检人员的水平和责任心以及采取先进的手段才能解决。
(4)闸板总成损坏。此类一般为操作人员及安装人员失误造成的,比如:在没有完全打开的情况下启动钻具,造成撞坏闸板总成,顶坏活塞杆,选用的闸板尺寸与钻柱不符,在闸板被硬物卡住的时候仍然强行开关防喷器等。减少此类故障的唯一方法就是严格按照操作规章办事。
3 结论
(1)故障树分析法具有直观、简洁、明了的特点,让人迅速的找出事故的关键所在。
(2)建立了闸板防喷器故障树,该故障树共考虑了59个基本事件,有65个最小割集。这些最小割集定性地描述了防喷器零部件的薄弱地方。
(3)对故障树进一步分析确定了影响防喷器失效的主要因素即腐蚀失效、主要密封件的损坏、潜在损坏和闸板总成损坏,并提出了相应的改进措施,这对闸板防喷器的维护及设计提供了一定的帮助。
摘要：以闸板防喷器失效为顶事件建立事故树,通过对事故树的定性分析,得到了最小割集及结构重要度,确定了闸板防喷器主要失效形式为腐蚀失效、主要密封件的损坏、闸板总成损坏及潜在损坏,并提出相应的改善措施。
关键词：闸板防喷器,失效,事故树分析,最小割集
参考文献
[1]阎凤霞,董玉华,高惠临.故障树分析法在油气管线方面的应用[J].西安石油学院学报,2003,18(1):47-50.
[2]廖柯熹,姚安林,张淮鑫.天然气管线失效故障树分析[J].天然气工业,2001,21(2):94-96.
[3]陈浩,刘清友.石油套管故障树的建立及定性分析[J].石油矿场机械,2000,29(6):12-15.
[4]中国石油天然气总公司.石油安全工程(中级本上册)[M].北京:石油工业出版社,1991.
浅议防喷器作业现场的实用技术 篇6
1 防喷器安装前后检查
(1) 检查井口法兰或过度法兰和防喷器法兰的密封垫环槽、垫环是否清洁无损伤、无赃物, 检查法兰平面, 不允许有凸出点。
(2) 检查其它部件在吊卸过程中有无损伤, 如端盖、锁紧轴等。
(3) 防喷器闸板尺寸与所用的管柱尺寸是否一致。
(4) 四通或过度法兰与与防喷器之间钢圈槽要清洗干净, 包括组合防喷器之间钢圈槽。钢圈装平并用专用螺栓连接, 对角上紧, 符合螺栓上紧扭矩推荐值, 螺栓两端公扣均露出。
(5) 如用手控总成进行远距离控制, 手控总成在适当位置装支架支撑。
(6) 确保钻井作业机游动系统、转盘和井口三点呈一条垂线, 如防喷器组合需要, 可用16mm钢丝绳固定, 防喷器在单独使用时上部应加装保护法兰。
(7) 操作手动控制装置, 进行关闭和打开闸板作业, 检查灵活程度, 开关无卡阻, 轻便灵活方可使用。
(8) 检查与液动防喷器连接的阻燃管是否与防喷器的开关一致;以控制压力对每种闸板进行试开关动作各两次试验, 确保排除油路中的空气。
(9) 检查手动锁紧机构是否连接好, 手动杆操作闸板关闭是否灵活好用, 试完后将手轮左旋退回解锁, 用液压打开闸板。
2 防喷器的使用
(1) 针对任何防喷器都要按井控相应规定进行定期试压, 通常要求至少每次安装时以及井深接近已知高压油气层时应该试压。特别是“三高”井要根据工艺需求适时试压。
(2) 要对防喷器及其与之连接的井口进行全面的试压, 包括对闸板防喷器锁紧轴密封压力试验, 检查安装的连接部位和密封性能是否可靠, 并判断井口及连接部位的的承压能力, 合格后方可使用。
(3) 环形防喷器在现场不做封零试验, 但应按规定做封环空试验。
(4) 目前, 井口试压工具以F型皮碗试验器为主, 在进行井压实验时, 作用于环形空间 (舌部处) 的力, 加上下部悬挂的钻柱的重量, 不得超过上部钻杆的安全负荷能力, 否则会使钻杆疲劳拉伸损坏;试压时间一般以防喷器15—30min, 因为小的泄露, 短时间不易发现。
(5) 按有关井控规程条例执行试压后, 对各连接螺栓再一次紧固, 克服松防喷器使用、维护及保养要指定专人负责, 落实职责, 使用者要做到三懂四会.
当井内无管柱, 试验关闭管子闸板时, 最大液控压力不能超过3MPa以免损坏胶芯, 当井内有管柱时, 严禁关闭全封闸板。不允许用打开闸板的方法来泄压以免损坏胶芯;不允许在闸板关闭状态下旋转钻具, 闸板的开或关都应到位, 不得停止在中间位置, 每次打开闸板后要检查闸板是否处于全开位置, 以免井下工具与闸板互相磕碰损坏。长期关井后, 在开井以前应首先将闸板解锁, 然后再液压开井。未解锁不许液压开井;未液压开井不许上提管柱。绝不允许液控装置未修好情况下, 采取拆掉端盖、油缸, 用工具撬拉活塞的办法开井。防喷器处于“待命”工况时应卸下活塞杆二次密封装置观察孔螺塞。防喷器处于关井工况时, 应有专人负责注意观察孔是否有溢流现象。关井所需液控压力一般情况下都不超过10.5MPa, 只有当闸板严重砂阻或为淤泥严重粘结锈死时, 才需使用高于10.5MPa的液压油关井。
由于井下作业过程钻井液杂质多, 特别是井下大修作业施工, 在倒套磨铣钻作业时, 井下铁屑、合金、橡胶等杂质经常将阻碍闸板的开关, 只要用高压清水彻底清洗, 便可解除阻碍现象, 无需采用高压液控油进行开关井。利用环形防喷器进行不压井起下钻作业时, 必须使用18°台肩的钻杆接头。在环形防喷器液压控制系统关闭油路上, 配有单独的减压调压阀, 一般情况下控制压力应低于或等于10.5MPa, 改压力与井内压力及所封钻具尺寸有一定的比例关系, 钻具直径尺寸大或井内压力低, 则应将控制压力相应调低以延长胶芯的使用寿命。若能在该关闭油路上安装蓄能器, 关闭腔内的液压冲击就能得到更好的缓冲, 胶芯的使用寿命就能得到更大的提升。井涌时可先用环形防喷器封闭井口, 但尽量不用作长时间封闭, 一则胶芯容易过早损坏, 二则无锁紧装置, 非特殊情况, 不得用作封闭空井。
3 防喷器的维护与保养
防喷器每用完一次都要进行全面的检查和清理, 以防止个别的零件出现损坏。防喷器在安装、试压投入使用后, 其维护与保养工作便已开始, 由于钻井作业的连续性, 井内钻井液的各类杂质就会钻入闸板与壳体腔缝隙内, 长时间不活动闸板, 便会阻碍闸板移动, 甚至卡死闸板, 导致胶芯过早损坏。通常情况, 每工作日至少活动闸3—5次, 通过闸板腔的导向槽将杂质推入井内, 随洗井液出地面。闸板与闸板胶芯的更换, 根据井控装备应用的发展需求, 作业队现场必须具备更换闸板与闸板胶芯的技术能力。
摘要：防喷器是钻井作业中不可或缺的一种主体装备。它的安装、维护、使用及故障诊断是非常重要的、排除不当, 就会导致重大事故发生, 本文就防喷器在作业现场技术进行了有关的阐述。
关键词：防喷器,实用技术,作业现场,方法,使用
参考文献
[1]张立刚.防喷器控制装置三位四通转阀手柄位置分析石油矿场机械, 2013, (2)
稠油热采两用泵井口防喷器的应用 篇7
某企业采用向地层注入高温高压蒸汽的方式进行稠油的开采, 该企业绝大部分油井使用的抽油泵以管式泵为主, 生产工艺由注汽、焖井、自喷、抽油四个环节构成, 油井每进行一轮吞吐注汽, 必须进行一次转注和转抽作业, 使油井作业成本逐年攀升。为降低生产作业成本, 从2011年开始进行小规模推广应用注采两用泵技术试验, 使用注采两用泵, 油井在注汽、焖井、自喷不出油后, 不需要进行修井作业, 操作员工可直接进行挂泵启抽作业, 从而减少修井作业, 避免修井过程中压井液对油层的伤害, 减少热损失, 提高生产时率。为防止注蒸汽过程中发生井口盘根刺漏并进一步演变为井喷事故, 研制使用了注采两用泵井口防喷器。
二、防喷器的结构及安装
1.结构
注采两用泵井口防喷器主要由一级密封、一级密封压帽、二级密封、二级密封压帽4部分组成 (图1) 。
2.安装
在油井转入注汽生产过程中, 将原井口采油盘根盒压帽从光杆上部取下, 依次完成一级密封、一级密封压帽、二级密封的安装, 再装入二级密封压帽。
三、技术特点及参数
1.技术特点
注采两用泵井口防喷器在安装方式上采用与原井口盘根盒相同的安装方式, 在现场使用时操作规程不变, 作业风险不变, 安装时间在30~45min, 使用安全, 密封可靠。
1.二级密封压帽2.二级密封3.一级密封压帽4.一级密封5.原井口盘根盒
2.技术参数
注采两用泵井口防喷器总高度150mm、外径90mm、内径25mm、额定静压25MPa、耐温420℃。
四、模拟试验及现场应用
1.模拟密封试验
使用液压控制系统模拟油田注汽时的工作状态, 通过逐步升压观察渗漏情况, 具体试验情况见表1。
2.井口注汽密封试验
通过某油田井下井控装置试验检测中心检测合格后, 按照正常生产状态进行现场注汽密封试验, 注汽压力11.5MPa、温度320℃, 注汽周期15天, 注汽周期内密封无泄漏, 性能稳定。
3.现场应用情况
在2013年开始规模化应用以来, 累计使用注采两用泵防喷器2983井次, 实现井控安全无事故。
五、结论
第一, 注采两用泵井口防喷器的成功应用, 解决了稠油注汽生产过程中出现井口盘根刺漏及井喷的问题, 为企业实现井控安全提供了可靠保障。
第二, 井口防喷配套技术可以保障生产作业的顺利实施, 为油田同类生产企业提供了重要依据和借鉴。
第三, 现场规模化应用结果表明, 两用泵井口防喷器性能可靠、使用安全、操作方便、经济可行。
参考文献