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(shí)，能封閉套管與鉆具之間的環(huán)形空間;當(dāng)井內(nèi)無(wú)鉆具時(shí)，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(jìn)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(dá)到封井的目的。它的可靠性對(duì)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(yàn)當(dāng)中，壓力下降是衡量防噴器開關(guān)可靠性的一個(gè)重要指標(biāo)。
在大量防噴器油路試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工作的基礎(chǔ)上，對(duì)防噴器油路試驗(yàn)中有可能造成壓力下降的問題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并加以分析，可為現(xiàn)場(chǎng)操作、檢驗(yàn)、設(shè)計(jì)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(shí)，地層中的油、氣、水會(huì)在壓差作用下進(jìn)入井筒并形成溢流或井涌，嚴(yán)重時(shí)甚至可能發(fā)生井噴和其它井下復(fù)雜事故，此時(shí)防噴器需快速及時(shí)地關(guān)閉防噴器組密封井口，防止事故進(jìn)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(guó)液壓防噴器最大工作壓力分為五級(jí)，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(shí)間規(guī)定，閘板防噴器的關(guān)井動(dòng)作應(yīng)在30"內(nèi)完成，環(huán)形防噴器的關(guān)井響應(yīng)時(shí)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(tái)裝配好的防噴器和液壓接頭的液壓操作系統(tǒng)都應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)。防噴器組的效能與現(xiàn)場(chǎng)的人生安全和油氣開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益息息相關(guān)，每臺(tái)防噴器在出廠之前都必須進(jìn)行油路試驗(yàn)，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(cè)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(chǎng)使用時(shí)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(jì)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(yàn)收準(zhǔn)則應(yīng)為無(wú)滲漏”。而實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)防噴器在進(jìn)行液壓控制系統(tǒng)試驗(yàn)過程中都有壓力下降，有時(shí)儀表顯示有壓降，卻找不到滲漏點(diǎn)。
某廠2008年生產(chǎn)203臺(tái)FZ18-35單閘板防噴器，隨機(jī)抽取其中63臺(tái)FZ18-35單閘板防噴器的油路試驗(yàn)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)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(tái)次在75臺(tái)，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(duì)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(dòng)系統(tǒng)中作中間介質(zhì)，起傳遞和轉(zhuǎn)換能量的作用，同時(shí)還起著液壓系統(tǒng)內(nèi)各部間件的潤(rùn)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(shí)，究竟是什么原因引起了壓力下降呢?經(jīng)過大量的實(shí)際工作，在排除防噴器本體無(wú)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(shí)際作業(yè)過程中液壓油的滲漏是不連續(xù)的，一般遠(yuǎn)程觀察，是不容易檢查出來(lái)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(duì)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的危害，不少文獻(xiàn)資料也多有論述，但在工程實(shí)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(shí)，廠家長(zhǎng)期使用液壓油，未進(jìn)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(shí)，油液中溶解的空氣易分離出來(lái)，形成大量氣泡;甚至當(dāng)油壓低于飽和蒸氣壓時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(yùn)動(dòng)速度達(dá)到某一值時(shí)，所需工作流量恰好等于泵的額定流量，而此時(shí)，活塞的運(yùn)動(dòng)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(dá)到負(fù)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(yàn)過程中，液壓油是由常壓到高壓逐漸增長(zhǎng)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(huì)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(huì)有壓力的降低。
再次，機(jī)械雜質(zhì)對(duì)防噴器液缸本體的傷害。在強(qiáng)壓作用下，缺陷就暴露了。液壓油由于長(zhǎng)時(shí)間的使用，所以很容易造成污染，液壓油中可能產(chǎn)生機(jī)械雜質(zhì)的原因有：外來(lái)帶入的：經(jīng)過油箱呼吸孔把大氣中的塵埃帶入;運(yùn)輸、儲(chǔ)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(yùn)動(dòng)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(jī)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(jī)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(qiáng)壓的作用下，打開腔中的油，就有可能通過活塞上的缺陷進(jìn)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(qiáng)壓的作用，可能引起彈性變形，徑向尺寸的擴(kuò)大，使原本活塞和液缸之間設(shè)計(jì)的配合尺寸，忽然變大，油液由打開腔進(jìn)入了關(guān)閉腔，形成內(nèi)漏，造成壓力下降。
建議
總之，在實(shí)際工作中可以解決以上問題的措施主要有：成品油儲(chǔ)運(yùn)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(duì)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(lái)打掃，使殘留在里面的鐵屑減少，避免對(duì)液缸和活塞的損傷;對(duì)液缸在壓力作用下會(huì)有一定的變形，檢驗(yàn)人員可以在做完試驗(yàn)后，測(cè)量一下，來(lái)幫助設(shè)計(jì)人員更好的設(shè)計(jì)液缸和活塞之間的配合尺寸;加強(qiáng)對(duì)工人裝配技術(shù)的培訓(xùn);定期更換液壓油。
因此，在實(shí)際中液控油路、油缸的強(qiáng)度試驗(yàn)必然有壓降，在必要的情況下也可對(duì)防噴器殼體做輔助檢測(cè)，確保本體無(wú)缺陷。而試驗(yàn)過程中壓降范圍多大才算合格，這將是一個(gè)長(zhǎng)期關(guān)注和討論的話題。
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