防噴器作為現(xiàn)代鉆井作業(yè)中重要的井控裝置之一，當(dāng)井內(nèi)有鉆具或其它管材時，能封閉套管與鉆具之間的環(huán)形空間;當(dāng)井內(nèi)無鉆具時，能全封閉井口，在封閉情況下，可通過殼體旁側(cè)出口所連接的管匯，進行鉆井液循環(huán)、節(jié)流放噴、壓井作業(yè)。在特殊情況下，可切斷鉆具，達到封井的目的。它的可靠性對預(yù)防和控制井涌、溢流、井噴事故起著至關(guān)重要的作用，而在防噴器油路試驗當(dāng)中，壓力下降是衡量防噴器開關(guān)可靠性的一個重要指標(biāo)。
在大量防噴器油路試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計和現(xiàn)場監(jiān)理工作的基礎(chǔ)上，對防噴器油路試驗中有可能造成壓力下降的問題進行統(tǒng)計并加以分析，可為現(xiàn)場操作、檢驗、設(shè)計人員提供一定的參考指導(dǎo)作用。
標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)
防噴器是控制井涌的最初始的器具，當(dāng)井筒內(nèi)的液柱壓力小于地層壓力時，地層中的油、氣、水會在壓差作用下進入井筒并形成溢流或井涌，嚴(yán)重時甚至可能發(fā)生井噴和其它井下復(fù)雜事故，此時防噴器需快速及時地關(guān)閉防噴器組密封井口，防止事故進一步惡化。按照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY5052-84《液壓防噴器》規(guī)定，我國液壓防噴器最大工作壓力分為五級，即14MPa、21MPa、35MPa、70MPa、105MPa，也可分為閘板防噴器、環(huán)形防噴器和旋轉(zhuǎn)防噴器，據(jù)API R53《鉆井用防噴設(shè)備系統(tǒng)的推薦作法》中12.3.3 蓄能器的響應(yīng)時間規(guī)定，閘板防噴器的關(guān)井動作應(yīng)在30"內(nèi)完成，環(huán)形防噴器的關(guān)井響應(yīng)時間不應(yīng)超過45"。據(jù)API 16A《鉆井通道設(shè)備規(guī)范》7.5.8.6.3.1中總則要求：每臺裝配好的防噴器和液壓接頭的液壓操作系統(tǒng)都應(yīng)進行試驗。防噴器組的效能與現(xiàn)場的人生安全和油氣開發(fā)的經(jīng)濟效益息息相關(guān)，每臺防噴器在出廠之前都必須進行油路試驗，防噴器組在投入使用之前或使用一定年限后也必須經(jīng)過測試，目的是為了發(fā)現(xiàn)防噴器油路中存在的缺陷，防止現(xiàn)場使用時由于密封發(fā)生的意外情況，最大限度地保證安全生產(chǎn)，避免經(jīng)濟損失。
SY/T5053.1《地面防噴器及控制裝置防噴器》已被GB/T 20174《石油和天然氣工業(yè)鉆井和采油設(shè)備鉆通設(shè)備》所取代，在新標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20174中沒有明確油路的壓降值，只是在8.5.8.6.4中規(guī)定“驗收準(zhǔn)則應(yīng)為無滲漏”。而實際工作中發(fā)現(xiàn)防噴器在進行液壓控制系統(tǒng)試驗過程中都有壓力下降，有時儀表顯示有壓降，卻找不到滲漏點。
某廠2008年生產(chǎn)203臺FZ18-35單閘板防噴器，隨機抽取其中63臺FZ18-35單閘板防噴器的油路試驗數(shù)據(jù)，統(tǒng)計結(jié)果如表1和圖1～圖4所示 。
從圖1可以看出壓降范圍在0.8~1.0MPa的防噴器總臺次在75臺，從圖2、圖3、圖4也可以看出壓降范圍0.8~1.0MPa在總的壓降分布中占的比例相對較大，其次是1.0~1.2MPa，壓降范圍0.4~0.6MPa分布較少。
問題分析
液壓油在液壓傳動系統(tǒng)中作中間介質(zhì)，起傳遞和轉(zhuǎn)換能量的作用，同時還起著液壓系統(tǒng)內(nèi)各部間件的潤滑、防腐蝕、冷卻、沖洗等作用。但若從外觀檢查未發(fā)現(xiàn)液壓油漏失時，究竟是什么原因引起了壓力下降呢?經(jīng)過大量的實際工作，在排除防噴器本體無缺陷的情況下，將可能引起壓降的原因總結(jié)如下：
首先，工裝存在問題。實際作業(yè)過程中液壓油的滲漏是不連續(xù)的，一般遠程觀察，是不容易檢查出來的，所以現(xiàn)在多數(shù)廠家都在管線上加了截至閥，以減少滲漏的發(fā)生。
其次，空氣對液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的危害，不少文獻資料也多有論述，但在工程實踐中往往被人們所忽視。液壓控制系統(tǒng)在交變壓力下工作時，廠家長期使用液壓油，未進行更換，油液中摻入空氣是不可避免的。當(dāng)油壓低于空氣分離壓時，油液中溶解的空氣易分離出來，形成大量氣泡;甚至當(dāng)油壓低于飽和蒸氣壓時，油液大量汽化，使油液中產(chǎn)生更多的氣泡。這種摻混有氣泡的油液，稱為氣泡油。氣泡的產(chǎn)生使油液中形成氣穴，給液壓控制系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害，降低其使用壽命。
氣泡油的形成主要有三種：油液中摻混空氣。該過程主要是空氣通過油箱和泵的吸入管摻入油內(nèi)，以球狀氣泡的形式懸浮于油液中，使油液成為氣泡油;油液溶解空氣。溫度一定時，氣體在油液中的溶解度與油液的壓力成正比;而當(dāng)壓力一定時，氣體的溶解度與油液的溫度成反比。因此，隨著壓力升高，溶解于油液的氣體體積越大;溫度越高，溶解于油液的氣體體積越小;油液汽化。由于液壓控制系統(tǒng)所需油液工作量并非恒定，而泵的流量一般確定在系統(tǒng)所需最大流量以下，因此，當(dāng)控制系統(tǒng)的活塞運動速度達到某一值時，所需工作流量恰好等于泵的額定流量，而此時，活塞的運動速度仍然增大，所需的油液工作流量超過泵的流量，從而使活塞后腔的油壓急劇降低甚至達到負值，液壓控制系統(tǒng)的油液大量汽化，產(chǎn)生嚴(yán)重的氣泡油現(xiàn)象。
在防噴器密封試驗過程中，液壓油是由常壓到高壓逐漸增長的過程，通過上面的敘述，如果油路中混入空氣的話，在有限的空間里，在高壓的作用下，空氣在油液的溶解度就會成倍的增加，油液氣化的程度也增加導(dǎo)致壓力下降，因此在外觀雖然沒有發(fā)現(xiàn)油液滲漏，但仍會有壓力的降低。
再次，機械雜質(zhì)對防噴器液缸本體的傷害。在強壓作用下，缺陷就暴露了。液壓油由于長時間的使用，所以很容易造成污染，液壓油中可能產(chǎn)生機械雜質(zhì)的原因有：外來帶入的：經(jīng)過油箱呼吸孔把大氣中的塵埃帶入;運輸、儲存過程中混入的;液壓系統(tǒng)元件內(nèi)存在的;工作過程中產(chǎn)生的：通過運動部件磨損產(chǎn)生的金屬顆粒、粉末;液壓油化學(xué)變化產(chǎn)生的油泥、沉淀等;密封、墊片與液壓油不相適應(yīng)產(chǎn)生的;機加工過程中，油道相交處殘留的金屬鐵屑顆粒。
液壓油循環(huán)過程中，參雜的機械雜質(zhì)可能造成活塞上的密封橡膠和液缸內(nèi)表面劃傷，從而影響了密封性能。在強壓的作用下，打開腔中的油，就有可能通過活塞上的缺陷進入關(guān)閉腔，出現(xiàn)內(nèi)滲，引起壓力的下降。
最后，還有一種可能是由于在液缸中，各方向傳導(dǎo)的壓力都是相等的，液缸由于受到強壓的作用，可能引起彈性變形，徑向尺寸的擴大，使原本活塞和液缸之間設(shè)計的配合尺寸，忽然變大，油液由打開腔進入了關(guān)閉腔，形成內(nèi)漏，造成壓力下降。
建議
總之，在實際工作中可以解決以上問題的措施主要有：成品油儲運過程中一定要防塵、防水。在裝配過程中要盡量排盡油路中的空氣，減少氣泡油的產(chǎn)生;對油路中的鐵屑，要先用高壓氣吹去，然后再用類似于通徑規(guī)的鋼絲刷來打掃，使殘留在里面的鐵屑減少，避免對液缸和活塞的損傷;對液缸在壓力作用下會有一定的變形，檢驗人員可以在做完試驗后，測量一下，來幫助設(shè)計人員更好的設(shè)計液缸和活塞之間的配合尺寸;加強對工人裝配技術(shù)的培訓(xùn);定期更換液壓油。
因此，在實際中液控油路、油缸的強度試驗必然有壓降，在必要的情況下也可對防噴器殼體做輔助檢測，確保本體無缺陷。而試驗過程中壓降范圍多大才算合格，這將是一個長期關(guān)注和討論的話題。
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