引言
以往传统的半潜式钻取平台没有完善的干预方式,未能有效解决井涌、井喷等一系列问题。近些年来，众多科技化元素在各行各业中得到广泛应用，与此同时，钻井作业也逐渐向着深水作业发展。而水下防喷器作为半潜式钻井平台当中的一种常用井控设备，在发生井喷井涌时能够对井内压力进行有效控制，以确保钻井作业的可靠性与安全性。一旦遭遇台风等极端天气现象，还能第一时间撤离，并确保人员和设施的安全。当前,中国国内关于防喷器进行了大量研发工作,但成效甚微。在研制防喷器时需要对活塞运动的行程和密封方式等因素加以充分考虑,目前有关硫化物对油气井的腐蚀性能研究还不彻底。所以,关于含氢硫基油气井环形防喷器的研发尚有待完善。同时,关于防喷器系统的研发也相对迟缓,现如今以电液控制器应用频率最快,其大部分是库美控制器。当前,防喷器的系统多是"开式系统",也就是发动机电控系统气、气控液、液控液。在其实际运行过程中，必须严格管控环形防喷器的关闭时间，一般环形防喷器的闭锁时间约为三十s,而闸板防喷器的关闭时间则仅三十秒左右。在进行海洋钻取作业时,由于平均水深的不断上升,控制软管直径和传输间距都显明显增加,此时遭遇波浪的撞击非常容易发生破坏,造成无法顺利传输遥控信息。基于这些问题,有关零点五潜式平台水下防喷器与系统的研制仍需要完善。
1半潜式平台水下防喷器的组成
1.1环形防喷器
根据胶芯的构造和形态,可将环形防喷器区分为圆柱形胶芯、球状胶芯和组合式胶芯,共三个类别。
环形防喷器的功能也同样不容忽视。当为空井时,可以关闭整个水井;当井非空井时可关闭整个环形空间。当封井时应当向井中多下钻具,并对钻具的坡度进行严格把握,以18°最为适宜。环形防喷器在实际应用时有着明显优越性,即既可以粘住身体不同部位,也可以关闭空井、电缆、各种井底工具等。在一般情况下,胶芯的抗腐蚀性能比较强。环形防喷器在进行测压工作时无需进行封零试验,只需要根据规范开展封管子测试工作。在进行海上的原油钻取作业时,一般应当严格地根据有关标准进行测压工作,通常规定的低压在300~500psi左右,并稳定在五min内;在进行高压试测时,一般应当根据额定重量或工作电压的百分之七十进行,也可根据套管最小抗内压强度的百分之七十进行,稳压15min。通常情况下，先开展低压试压，后开展高压试压，以上措施主要为了避免钻井液压过高。
1.2闸板防喷器
闸板防喷器在井控设备当中占据重要组成部分。根据闸板的材料数量可将其区分为三个类别,即单闸板、双闸板和三闸板防喷器;根据闸板的形态可将其区分为四个类别,即半封闸板防喷器、全封闸板防喷器、剪切闸板防喷器和变长度闸板防喷器。
在装设闸板及防喷装置时切勿倾倒,主要由于闸板虽具有双面承受压强的闸板功能,但实际上它仅能承受向上的压强。芯轴具备二次密封等功能;在闸板前面,作为保护钻柱的橡胶也具备了自封功能，将密封脂注入即可密封；闸板前面用于密封钻柱的橡胶具有自封功能，不仅能够自动清理砂槽，其维修与保养也极为便利。另外，闸板的密封性也极为关键，与是否可以顺利、安全关井密切相关。闸板防喷器地面试压工作时的主要介质是清液,低压必须在300~500psi间,并稳定5min,而高压则必须满足百分之一百的额定工作压力,并稳定15min。建议先设置好闸板防喷器以后再进行上测工作,若超过额定重量或运行电压的百分之七十以上,也可降低套管最小抗内压强度的百分之七十,从以上二者中选择最小值再进行上测。
1.3事故安全阀
通常情况下,事件安全性阀与闸板防喷器间形成完全封闭的空隙,从而形成泥浆循环管道,以确保安全钻井。这一装置往往采用液压操纵以放喷和软关井。液压操纵的正常气压和工作气压分别为一千五百psi和三千psi。事件安全性阀通过阀板完成了其打开和闭锁的功能。由于阀板与活塞杆相互连接,当出现有液压时,在活塞磨损的推动影响下,活塞杆产生运动,从而使阀板也产生了移动,阀板上的透气孔对中流体通过,从而使得事件阀被开启;在没有液压功能时,由于受自身弹簧受力的影响,阀板的盲板正好与流体通过相对应,从而使得事件安全性阀达到"闭锁"的工作状况。事故安全阀中的内外部阀门配合使用,其外阀门为水平直通道,而内阀门则为直角的流体管道。
1.4连接器
在研究连接器作业过程中,必须对隔水管接头和井口接头的型式加以综合考察。通常情况下,根据隔水管接头和井口接头的型式,分为H-C型、CAMEON70型、一旦遇到大风等不良的天气现象,脱开隔水管接头,直接利用隔水管,闸板防喷器可留在海底,即可以有效抑制井喷情况,又可为钻井液建立循环管道。在液压的驱动作用下,利用活塞磨损驱动循环道,将其斜面推挤锁块,同时将锁块与卡箍头锁紧,最终将两者相互连接,有需要时，在液压的推动作用下，活塞驱动循环，使其斜面推挤锁块，同时锁块将卡箍头锁紧，最终将两者相互连接，以确保井面的液压被顺利输送至内驱动。
2防喷器控制系统研究
一般情况下,防喷器系统由地面部分和水底部分二大部分所构成,其中前者主要包含了动力装置、主控制平台、司钻控制面板等几个部分,而后者则包含了水下储能器、遥控软管束、接线盒等。防喷器系统采用了电控空气、气控水、液控液等的技术特点,又能实现远程操作。从汽车储能装置上来说,主要分为浮子式和汽车气囊式二个类别,其中后者可预充的氮气压力超过7MPa,并同时能够通过气动泵、电动泵等为汽车供给更有效的控制液。起动水泵的过程是完全自主的,一般气动水泵在18MPa时起动,在20MPa时停机;而电动泵则在19MPa时起动,在21MPa时停止。
另外，储能器当中的控制液也必须严格按照相关要求，当一次液压系统关闭时,应当保证其剩余压力为8.3MPa。此外,当管理系统又一次封闭或打开整个液压管理系统时,除了必须确定其容积的百分之二十五外,,管理系统还必须分析阻流压井管汇,其最主要功能便是执行拦截式的循环系统,以保证井中的流体阻力能够顺畅排出井口，严格控制井口的回压，以确保井底压力位于地层压力之上，并使其持续维持，以避免出现溢流。当井口压力减小时，有利于实现分流。在开展循环处理时，应当泵入清水，以防起火，也可以注入灭火剂以实现井下灭火。
参考文献:
[1]邓成辉，邓文杨，张凯等.浅谈半潜式平台水下防喷器及控制系统[J].中国石油和化工标准与质量，2018,38（23）：101-102.
[2]陆广宋.半潜式钻井平台水下防喷器组侧门密封及失效机理分析[J].石化技术，2017,24（04）：28-30.
[3]耿艳东，王莎，王卫华等.海洋油气开发水下防喷器紧急备用控制系统研究[J].石油矿场机械，2016,45（02）：79-83.
[4]吴永良.水下放喷器控制系统故障分析及其处理——以萨哈林某井为例[J].海洋石油，2012（04）：83-87.
[5]刘向华.关于半潜式平台水下放喷器及控制系统的探讨[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2020（03）：168-169.
作者简介：史宗封（1990年5月-）男 ，本科，助理工程师，从事海洋石油开采工作。
