溢流过程中环形防喷器胶芯更换技术与实践探讨

董黎明 杨民进 杨利强

中石化胜利石油工程有限公司管具技术服务中心，山东 东营 257000

摘要：结合防喷器种类及其作用原理，分析了环形防喷器胶芯更换技术难点，实现了钻井溢流过程中环形防喷器胶芯的成功更换，填补了国内该项施工作业的空白，为处理溢流事件增添了一条有效的手段和宝贵的实践经验。

关键词：钻进施工；环形防喷器；胶芯；溢流

0前言

在钻井作业过程中，为防止地层流体侵入井内，应始终保持井内钻井液液柱压力略大于地层压力。但是在实际钻井作业时，常常因为各种因素的影响，使井内钻井液液柱压力小于地层压力，使井内压力平衡关系遭到破坏，而导致井喷溢流等的产生，造成人身伤亡，钻机损坏，油层损害等。因此，很有必要在钻井、作业井口安装一套用于油气井压力控制的井控设备，其中最重要的设备就是防喷器。

1防喷器种类及其作用原理

常见的防喷器主要是有两种：环形防喷器和闸板防喷器。环形防喷器是由于其封井元件—胶芯环状而得名，也被称为万能防喷器、多效能防喷器或球形防喷器。根据胶芯形状可分为：锥形环形防喷器、球形环形防喷器、筒形环形防喷器。环形防喷器功能包括：当井内有管柱时，能用一种胶芯封闭管柱与井口形成的环形空间；空井时能全封井口；在进行钻铣、磨套、测井及打捞井下落物的过程中，若发生溢流、井喷时，能封住方钻杆、电缆、钢丝绳以及处理事故的工具与井口所形成的空间；在减压调压阀或小型储能器配合下，能对18°对焊管柱接头进行强行起下作业；遇严重溢流或井喷时，用来配合闸板防喷器及节流管汇实现软关井。

2环形防喷器胶芯更换技术难点分析

在现场防喷器组安装中，环形防喷器一般都装在最顶端，其目的就是在处理突发井喷、溢流等事件时，能及时更换掉失效的环形胶芯，从而达到有效控制井口，并协助强行起下钻作业。但是，我国石油行业发展至今，仍未真正成功实现过作业现场更换环形胶芯，主要难点包括：切割后胶芯的密封性能难以保障、现场无更换胶芯施工作业平台，人员操作难度大等。所以，现场更换环形胶芯仅停留在理论阶段，未得到实践检验。

3溢流过程中环形防喷器胶芯更换技术实践

2020年11月，东部油区某井队在某水平井的施工作业中，钻至3683m发生溢流，井队根据应急预案程序迅速关井成功，关井套压39MPa，循环节流放喷。12h后，套压稳定在3-4MPa，由于关井时间较长，井队考虑将井下旋转导向设备提至套管内，但由于环形胶芯失效，无法实现带压起钻，随决定尝试现场更换环形防喷器球形胶芯。井控车间在车间内将新环形胶芯15°斜向切割后放入环形防喷器（见图1），静水压低、高压（2MPa、24MPa）试验通过，拆卸后送井。

图1 切割后的环形胶芯

作业现场，工作人员迅速搭建作业平台，按照实施预案快速施工。

图2 拆除旧胶芯

图3 安装新胶芯

图4 整体组装

在拆除旧胶芯、安装新胶芯，对环形防喷器组装完毕后（见图2-图4），将环形防喷器控制压力调至4MPa，进行第一次起钻尝试。起至第9柱，钻井液从井筒内涌上钻台，再次半封关井。将环形防喷器控制压力调整到6MPa后，打开环形防喷器活动胶芯后再次关闭，开半封闸板，环形成功封井，再次带压起钻，钻井液仍有较大返出。后将环形控制压力调整到8Mpa，共起钻14柱，钻头上提至技术套管内，带压起钻完成。

4结束语

该井现场更换环形胶芯的成功，填补了国内该项施工作业的空白，为处理溢流事件增添了一条有效的手段和宝贵的实践经验。