旋塞、球体、阀座
三、井喷时在用方钻杆旋塞解剖分析
上旋塞编号：9603017，是96年3月出厂产品。
三、井喷时在用方钻杆旋塞解剖分析
图中，干固泥浆充填内腔， 分析认为，该上旋塞长期 处于大半开位置使用，旋 塞球腔与钻具内泥浆窜通， 泥浆中的固相沉积充填在 球腔内，使旋塞几乎没有 旋转空间，导致开关旋塞 的摩擦阻力增大，在抢险 过程中用680公斤·米力 矩关闭未成功，上旋塞开 关的内六方孔已变成圆形， 失去传递扭力的功能。
本着“先治漏再压井”的施工原则，采取正循环泵入堵 漏泥浆堵漏，受钻头水眼影响，堵漏材料的浓度和体积受到 限制，正循环堵漏失败；然后配制浓度为40%的从环空堵漏浆 反挤堵漏。 反挤堵漏前，立压1.5-6.5MPa,套管压力6.2-6.5MPa，堵 漏施工时，关闭方钻杆下旋塞，施工中无法观察立压变化。
一、发生经过
材质及性能方面 管理及操作问题
保养及维护问题
克深7井旋塞本体断开
旋塞阀技术改进
在本体位置加向内球腔注油孔，减少泥浆进入该腔，防止泥浆
进入该腔引起腐蚀及泥浆固化后旋塞无法打开
在球阀和与本体间添加橡胶，占据泥浆位置，防止泥浆固化后
无法打开
密封面及弹簧采用进口件，阀座密封面焊接特殊合金材料（
越小，开启旋塞所需力矩越小 ，因此，在带压情况下，必须先 注平衡压，再用旋塞扳手打开旋塞
钻具内发生井喷时的关闭作业
随着旋塞的关闭所需扭矩增加，应采用专用工具实施强行关闭。
如果无法完全关闭，应迅速打开旋塞，防止旋塞刺坏
正确使用内防喷工具
旋塞 准确记录使用时间及受力状态，确定合理的使用时间 使用中，防止旋塞处于半开和半关状态 浮阀 每次起钻后，对阀芯进行检查，发现损坏及时更换，浮阀本体
开 关 6 开 关 7
打 开
1-2
打 开
1-2
开
关 8 开 关 9 开 关 10 开
55
75 62 80 70 70 24
50
50 56 56 64 0 19
打 开
1-2
打 开
1-2
打 开
1-2
打 不 开
高压气井旋塞阀研究
测压式旋塞阀
测压式方钻杆旋塞阀结构方案 1－阀体 2—球形阀芯 3—转动轴 4—压力计
编写内防喷工作现场使用手册
《方钻杆旋塞阀维修使用手册》
《箭形止回阀维修使用手册》
《投入式止回阀维修使用手册》
《钻具浮阀维修使用手册》
正确使用内防喷工具
井控取证培训中，内防喷工具的使用、维护、管理
在对现场井控装备检查过程中发现，许 多井队对于内防喷工具台账记录混乱、班组 活动保养维护记录不清晰；备用内防喷工具 放置区离井口太近，以至于在起下钻时泥浆
会喷在内防喷工具上，长时间不清理会造成
泥浆凝固，会严重影响使用性能。
内腔严重锈蚀
内防喷工具使用中存在问题
2、现场人员对内防喷工具使用不正确
《塔里木油田内防喷工具管理规定》 对于如何正确使用内防喷工具已有详尽的 说明，但现场依然存在不规范的动作：备 用旋塞开关处于半开半关状态，极易进入 泥浆凝固以至于备用旋塞活动不灵活；箭 型回压阀的顶开装置未打开；顶开装置的 顶开杆倒装。
HRC37~40），球阀经镀铬和热处理（HRC48~52）
所有产品均在塔里木油田进行气密封检测，达到了国家标准
板式浮阀主要失效形式
哈7-4井弹簧失效
弹簧材质及性能问题
大北5井盘根密封失效
阀芯橡胶密封问题
翻板式浮阀技术改进
采用加粗进口不锈钢弹簧丝，经2万多次开关试验，弹簧没
有出现疲劳现象，其抗冲蚀和抗腐蚀能力也有很大提高
失效的分布情况
非正常失效内防喷工具主要
7%
4%
为旋塞，占51.8%
内防喷工具非正常失效主要
19% 22%
原因为
占41%
内部部件被卡死，
失效 原因 失效 数量
旋钮 卡死 11
阀芯卡 死 6
密封 失效 5
阀盖损 坏 2
本体刺 漏 1
试压不 合格 2
旋塞阀主要失效形式
哈15-2旋塞刺漏
DN2-9球阀刺坏，内六方变形
三、井喷时在用方钻杆旋塞解剖分析
分析认为，该下旋塞在
吐孜1井发生钻具内井
喷后，在开关工具有磨 损和钻具内存在较高流
动压力的条件下，进行
强行关闭，旋塞没有关 到位，造成高压气流刺 坏下旋塞。
三、井喷时在用方钻杆旋塞解剖分析
后来在抢险中尽管最后 将旋塞完全关闭，但球 体、上阀座等已先期刺 坏，已不能起到密封作 用。
寿命可达800h，而阀芯寿命只有300h左右，所以按1：3配套
控压钻井时，旋塞+浮阀配套使用，安装在起钻至套管鞋相对
位置处
采用精细控压钻水平井时，在近钻头处使用双芯结构浮阀 箭型 下步钻井中需要堵漏作业，不宜选用箭型止回阀 在高密度钻井液条件下使用之后，及时检查密封性能正确使 Nhomakorabea内防喷工具
试验结果
平衡时 间(mim) 序 号 针 阀 状 态 关 70MPa` 泵表压 (MPa) 70 管线表 压(MPa) 0 旋 钮 开 关 状 态 打 不 开 平衡时 间(min)
打 开
1-2
打 开
1-2
打 开
打 开
1-2
1）35MpPa外置通道旋塞阀进行了三次 试验，在各种压差条件下均能顺利打 开。 2）70MpPa外置通道旋塞阀进行了十次 试验，有八次能顺利打开，有二次未 能打开。 3）未能打开的原因可能是：由于泥浆 粘度大、流动性差、泥浆中的固相物 质容易沉淀，堵塞通道，不能有效的 进行压力传递。说明外置通道旋塞阀 的可靠性不稳定，还需进一步改进。
干裂的泥浆颗粒
内防喷工具使用中存在问题
3、现场钻机安装不正，井口偏斜幅度大,增加了 旋塞本体承受的交变应力
如果现场存在上述情况，则会造成整 个井口震荡幅度较大，钻具摆幅增大，
势必会加大方钻杆上部接头处的承受力，
过早引起上旋塞产生交变应力疲劳发生 刺漏。
交变应力疲劳
内防喷工具使用中存在问题
4、钻井参数或钻井组合选择不合理
2、失效汇总表
名 称 规格型号
6 5/8"-203mm-70MPa 5 1/2"-178mm-105MPa 5 1/4"-178mm-70MPa 下旋塞 5"-168mm-70MPa 3 1/2"-135mm-105MPa 3 1/2"-135mm-70MPa
失效数量
6 0 1 1 0 6
上旋塞
箭型止回阀
正确使用内防喷工具
内防喷工具管理
内防喷工具失效情况分析
1、失效综述
2010年6月1日至12月
16 14
10日内防喷工具总共累计
报废48只，其中非正常报 废27只，占总报废比例为 56.3%：22只为试压不合 格，5只为内防喷工具部件
12 10 8 6 4 2 0 旋塞 箭型 浮阀
损坏。
内防喷工具失效情况分析
5"-168mm-70MPa
3 1/2"-127mm-70MPa
1
4
5"-168mm-70MPa
浮阀 4 3/4"-121mm-70MPa 3 1/2"-127mm-70MPa
1
1 4
3 1/2"-127mm-35MPa
2
内防喷工具失效情况分析
失效原因统计
7% 41% 旋钮卡死 阀芯卡死 密封失效 阀盖损坏 本体漏 试压不合格
技术方案：在旋塞阀的下端加装压力计，通过压力计准确测量旋塞阀下 端的压力值，在旋塞阀上端施加等值压力建立压力平衡。在零压差条件 下，通过转动轴调节球形阀芯，安全快速的打开旋塞阀。
高压气井旋塞阀研究
测压式旋塞阀
压力传感器结构、安装、实物
本方案的关键是：方钻杆旋塞阀用压力传感器。基本要求： 压力传感器外形尺寸完全满足安装在方钻杆旋塞阀下端管壁上的 要求。 压力传感器的安装方法完全满足管内高压密封和管柱振动防脱的 要求。 压力传感器的结构功能完全满足压力测量数据的传输要求。 结构合理，成本低廉，安装方便，测量准确。
抢险经过 ： 1、关闭方钻杆下旋塞，发现已经刺坏。 2、关方钻杆上旋塞，液压扳手680kg.m的扭矩无法关闭。
3、反循环压井，由于无法控制钻杆回压失败。
4、采用剪切闸板剪断5“钻杆，然后注水泥封井。
三、井喷时在用方钻杆旋塞解剖分析
下旋塞编号：9709012，97年9月出厂产品
图中，该下旋塞开关内六方孔呈明显损伤痕迹， 不能有效地传递扭矩。
养维护
所有密封圈均采用进口件，提高了其使用寿命
为满足氮气欠平衡作业需要，产品均在塔里木油田进行气
密封检测，达到了国家标准
箭型止回阀技术改进
改变顶开装置的导流方向，提高箭型抢接时的安全性和可靠性
老式箭型及顶开装置
新式箭型及顶开装置
高压气井旋塞阀研究
外置通道旋塞阀
序 号 针 阀 状 态 关 开 1 关 开 关 2 开 关 3 开 18 15 7 35 3 3 35MpPa 泵表压 (MPa) 35 0 35 6 35 管线表 压(MPa) 0 1 0 0 2 1 0 打 开 开 关 1-2 3 开 关 1 4 开 关 5 20 40 28 70 45 70 17 17 24 24 40 40 12 30 10 10 7 20 3 3 打 开 开 1-2 关 28 12 24 0 旋 钮 开 关 状 态
阀盖上密封面焊镶硬质合金环，提高其抗冲蚀及抗腐蚀能力 将阀体内孔密封环骨架改成具有一定锥度，进而改变泥浆喷
射角度，防止泥浆冲蚀弹簧和支架，提高浮阀使用寿命