刘敏

摘 要：节流压井管汇是石油钻井工程的基础作业工具。通过节流压井管汇操作，不仅可以控制钻井船内部流体流出井口，而且可以避免井口出现回压情况，保证井底压力始终在地层压力以上。该文以节流压井管汇为研究对象，对节流压井管汇功能进行分析，简单介绍了其在钻井船中的规范应用。同时以从井控、压井2个方面对节流压井管汇的实际应用效果进行了具体阐述。

关键词：节流管汇;压井管汇;钻井船

中图分类号：TE951      文献标志码：A

0 前言

节流管汇主要利用节流阀的泄压及放喷阀的泄流作用，避免井场出现气体浓度超标或发生火灾;而压井管汇可以在全封闸板全封井口阶段，在井筒内部进行重泥浆的吊灌，并在井喷发生前期，投注适量清水或者灭火试剂，从而保证钻井安全。因此，为了使井下作业安全稳定进行，对节流压井管汇在钻井船中的应用进行适当的分析非常有必要。

1 节流压井管汇功能分析

1.1 节流管汇功能分析

節流管汇主要是通过节流阀的应用，控制节流阀开合程度，进而控制两端压差。其可以从井口防喷器下端与节流阀组进行联合作业，实现良好的控制效果。

1.2 压井管汇功能分析

压井管汇主要包括固井泵、钻井泵等模块。在实际应用过程中，其可需要选择井口钻井四通位置，进行高压管线、闸阀的联合组装。即在具体井控作业的过程中，利用BOP，向井内泵入压力，促使压井实现反向循环，进而保证井下阀门闭合后泥浆立管固定。

1.3 节流压井管汇功能分析

为了便于生产、组装、现场布设，在实际井下作业过程中，井下施工方常常将节流管汇、压井管汇进行综合布设。即将钻井液通过压井管汇、节流管汇、防喷器等模块泵入井下，从而保证整体井下作业压力的稳定平衡。节流压井管汇在具体作业过程中主要依据的是API 16C要求，在大于1×104 psi压力的井内，综合利用4个CHOKE阀，对井下作业返回泥浆、油气进行精确测量，保证及时发现井漏、液体堵塞等问题并解决。

2 节流压井管汇在钻井船的应用探微

2.1 节流压井管汇在钻井船中应用流程

以DSJ320-1型钻井船节流压井管汇为例，其主要包括钻台闸阀组、节流压井传感器、泵冲传感器、液气分离器和高压管线等几个模块。在实际应用过程中，钻井船闸阀组主要采用双路压井、节流的方式，通过4路串联方式，地层压力可直接通过钻井四通、1路液动节流软管，经缓冲管进入钻井液净化体系。在整个过程中，若地层压力大于标准值，或者出现不可控的风险故障，则可以利用直接排泄阀门进行压力的调控。最后在钻井液进入液气分离器后，其划分为液态、气态2种模式。其中气态可以通过气体井架直接放空;而液体则可通过液气分离器底部U型管道，回流到钻井净化模块内。

2.2 节流压井管汇设备构成

节流压井管汇设备主要包括钻井船闸阀组、节流压井控制器、气液分离器几个模块。其中气液分离器主要是安装在钻井船节流管汇端，其主要为伞形分散式分离模式。在其内部具有3个进液端口、1个U型冲洗管线，可有效地分离钻井液中有害气体。其标准作业压力为5.0 MPa，实际作业压力为4.2 MPa，最大钻井液处理量及最大气体处理量分别为195 m3/h、2662 m3/h，腐蚀裕度为2.8 mm。

钻井船闸阀组主要为T型结构，其内部包括2套21/14in

×101.4 MPa单向阀、1套21/14in×101.4 MPa手动节流阀或液动节流阀、3套135 MPa防震压力表、20套21/14in×101.4 MPa闸板阀等几个模块。其中放喷阀门主要在钻井四通两端，为压井管线、节流管线连接枢纽。

节流压井管汇控制器在实际应用中主要采用远程控制液动节流阀开度、实时监测节流前后压力及节流阀阀门开度、液压计、手动加压控制等方式。节流压井管汇控制器主要在压井船作业面位置，大多数为不锈钢防腐蚀材质。

2.3 节流压井管汇应用要点

首先，节流压井管汇的应用必须按照API 16C《压井与节流管汇规范》、GB《钢制压力容器使用规范》、SY/T5323《压井与节流管汇应用规范》、NACE MR《油田材料抗硫化物应力腐蚀开裂规范》、《船级设入规范》等文件的相关规定。

其次，在节能压井管汇应用前期，相关作业人员应对节能压井管汇应用设备、管线进行全面评估，保证高风险井下作业节流压井管汇具有应急处理风险故障的能力。同时整体钻井船应具有较高的冗余性，保证后勤补给工具配置充足。再次，由于钻井船允许可变荷载具有一定的约束性，其内部作业空间较狭窄，因此在实际节能压井管汇系统模块设置的过程中，应优先选择轻质高效的系统模块。为了避免钻井船作业中的钻井液对节能压井管汇作业安全性的影响，可在节能压井管汇关键设备位置进行防腐材料的均匀全面喷涂，如闸阀组、结构件、连接件等。

最后，在保证节能压井管汇设备闸阀组与压井船固定稳固连接的基础上，可设置灵活性能较高的移动底座，从而为钻井船在平台纵深方向、平面方向的灵活移动提供依据。

3 节流压井管汇在钻井船中优化应用

3.1 节流压井管汇在钻井船中应用设计

一方面，在基础架构设置过程中，主要是在相关设备连接之后，将节流管汇、压井管汇布设成空间结构，并与控制柜组装在一定框架内。

另一方面，为了保证节流压井管汇在钻井船中的合理应用，可进行配套远程控制系统的设置。即利用PLC技术进行终端节流压井管汇数据分析，并由液压站对整个调节过程进行调控。如在起下钻时，通过回注操作的自动启动，可得到录井信息、起下钻参数，自动进行钻井液补给注入体系的核算。将相关输入传输到终端控制模块，可有效地保证进入井筒流量与标准值一致。

3.2 节流压井管汇现场试验

选择某井进行现场试验，试验井段水平段常2 318 m～2 514 m，

段长119 m，预测地层压力系数为1.16～1.24。采用钻具组合为φ213.3 mm钻头+φ168 mm 1.24°单弯动力钻具+φ210 mm扶正器+φ125.7 mm无磁承压钻杆。现场试验主要依据前期设计方案，将旋转控制设备、自动节流设备、压井设备、液气分离器、数据分离系统、回压泵正确连接。钻井船节流压井管汇在钻井作业中，钻井泵泵效为89 %，钻井液密度最优控制值为1.34 g/ cm3，井口施加压力为0.95 MPa，折算井底当量循环密度为1.38 g/ cm2，实际地层压力为20.98 MPa。根据上述数据进行实验得出在常规作业过程中，钻井液排量为28.9 L/s，气液分离效率为99.9 %，整体作业效果良好。

3.3 节流压井管汇应用效果

钻井船节流压井管汇经出厂测试、联合组装完毕后，于2018年初交工。在2018年4月作业工地中，利用固定井泵进行压力载荷测试，得出钻井船节流压井管汇内阀门压力温度，且整体井控功能良好。在2018年6月实际钻井运行中，利用节流压井管汇成功实施了一次井控作业，保障了钻井船设备及人员的安全。

4 结语

综上所述，为了满足不同环境、井深及地层的要求，在实际的钻井船节流压井管汇应用过程中，可依据API规范及具体作业项目的要求，确定节流压井管汇在钻井船中标准参数。然后从基础设备配置、作业结构、现场试验等方面进行优化设置。结合数据管控平台的应用，可有效提高节能压井管汇在钻井船中的应用效果，提高井下作业安全性。

参考文献

[1]孙美凤，王红波.节流压井管汇功能分析及在钻井船的应用[J].化工设计通讯，2017，43（6）：237-238.

[2]曲庆亮，苏艳艳，王志超.自升式钻井平台高压泥浆管汇及节流压井管汇功能分析及设计优化[J].船舶工程，2016（s1）：57-59.

[3]魏可可，吴富生.深水钻井船高压管汇设计关键因素分析[J].石油矿场机械，2017，46（6）：32-35.