风暴阀及固井资料.docx

六、水下释放胶塞（SSR）固井由于半潜式平台的井口位于海平面以下的泥线位置上，这就决定了其无法像自升式平台的陆地井口一样采用常规的双胶塞方法固井，钻杆胶塞式固井的主要原理就是通过钻台释放钻杆胶塞，以此作为一个激发机制，从而启动水下的套管胶塞，使其下行实现固井顶替。水下释放胶塞系统包括的装备主要有套管胶塞组（上下胶塞）及平衡阀、钻杆胶塞、钻杆水泥头等部件。其功能和作用为：一、钻杆胶塞及钻杆水泥头钻杆胶塞分为下胶塞（红色胶塞）以及上胶塞（黄色胶塞），其最大外径是胶塞上的刚性圈位置（如图12中的1、2位置），下胶塞最大外径为57mm，上胶塞为64mm。图12 钻杆胶塞钻杆胶塞要事先置放在钻杆水泥头内，并用挡销固定，释放钻杆胶塞前要进行循环泥浆并打入前置液，其主要通过图13中的1位置的通道流通，打完前置液之后通过旋转水泥头上上方的手轮30圈，退去挡销（如图13中的2位置），使钻杆胶塞下行，当其下行到套管胶塞处时将会堵塞住流动通道，造成憋压，当压力上升至一定值时将会剪切断套管胶塞上的销钉，从而使得胶塞得以下行，实现顶替功能。一般而言，当释放钻杆下胶塞之后进行顶替时，一定要控制泵注混合水的速度，避免因排量过大，造成剪切压力偏大，从而将套管上胶塞一并剪切，导致出现固井事故。图13 钻杆胶塞内部构造图14 钻杆水泥头内部构造示意图二、套管胶塞组及平衡阀图15 套管胶塞组套管胶塞组主要包括下胶塞（红色胶塞）以及上胶塞（黄色胶塞）两部分，胶塞内部为空心，主要依靠销钉将其固定住，其主要作用有两个：一是将水泥浆与前置液和顶替液隔开，避免水泥浆受到污染；二是可以刮去套管内的水泥浆，避免有残留。当套管环空之间的压力大于钻杆内的压力时，将有可能造成顶塞提前剪切，导致发生固井事故，因此需要在套管胶塞上方设置压力平衡阀这一特殊构件，当当平衡阀与套管环空之间的压力大于钻杆内的压力时，平衡阀上的孔会打开（如图15中的1位置），释放掉高压。（一）RTTS封隔器RTTS封隔器密封的是工具的外部环空位置，从外部观察，主要包括摩擦块、卡瓦总成、密封胶筒以及水力锚共四部分，如图3所示。封隔器下端为411扣型，可以连接5”钻杆，通过钻杆的自重以提供拉力使封隔器有效地坐封在套管壁上。图3 RTTS封隔器示意图其中，RTTS封隔器上各个主要部件的功能作用为：1、摩擦块：摩擦块上有“J”型槽，通过销钉与封隔器心轴相连接，解锁之后借助其摩擦力可以推动卡瓦片张开以咬住套管壁；2、卡瓦总成：用于咬紧套管壁，起到支撑封隔器，以及使上部的密封胶筒膨胀的作用；3、密封胶筒：为封隔器的密封部位，当卡瓦总成在摩擦块的推动下向外张开时，密封胶筒被上推的卡瓦受压而膨胀，从起到密封工具与套管环空的目的；4、水力锚：临时弃井过程中，井底有可能会出现压力升高现象，这在高温高压地区更为明显，为避免因封隔器以下的井筒内出现压力升高，将封隔器抬升而使密封失效，故而需要设置水力锚这一装置。当封隔器下端压力升高时，封隔器底部环空压力便会通过液压通道传递作用于水力锚活塞卡瓦，水力锚活塞卡瓦在胶筒上下压差的作用下被顶开后咬紧套管壁，产生一个锁紧力，防止了封隔器胶筒因受压减小而自动解封。（二）SSC风暴阀SSC风暴阀密封的是工具的内部与RTTS封隔器配合使用以保证工具内外空间均被密封，其主要部件包括回接短节、插入心管、滑套阀以及堵头等，如图4所示。图4 风暴阀元件元件组装时，是将滑套阀套入插入心管，然后再将整体装入堵头中，再与连接扣组合，即构成整个风暴阀工具。1、关闭阀门：通过上提回接短节，插入心管上移，使得滑套阀上的阀孔与堵头上的阀孔错开，从而关闭阀门；2、开启阀门：下压回接短节时，插入心管下移，滑套阀与堵头上的阀孔重新处于同一位置，从而开启阀门。（三）防台工具的送入1、通过SSC与RTTS上的连接扣将两者组合为一体；2、钻台上加接约10柱钻杆并送入井内，以给RTTS封隔器提供有效拉力，然后将防台工具组合加接在其上端，再将回收短节加接到SSC风暴阀上，不宜上得过紧，这是为了保证后面能够成功倒扣脱手，避免在送入钻杆上发生倒扣；3、使用光钻杆平稳缓慢地将RTTS以及SSC组合送至预定井深（预定深度应避开套管鞋位置），期间不能转动钻杆。送到预定井深以下1m左右之后，然后再重新上提1m，此时RTTS封隔器上摩擦块的销钉已经离开锁紧位置；4、正旋钻杆大约半圈左右，此时摩擦块上的销钉已经滑至J型槽的直槽位置上；5、缓慢下放管柱，封隔器上的卡瓦在摩擦块的推动下已经逐渐向外张开，同时也挤压密封胶筒，从而将封隔器坐挂与套管壁上，并实现有效密封；6、关闭防喷器，钻台在送入钻杆上接顶驱开泵，对RTTS封隔器与套管环空进行试压，1000psi/5min；7、试压完成之后，反旋送入钻杆22圈并上提，观察指重表变化情况，以确认SSC风暴阀与送入/回