防噴器在預防海洋石油污染中的作用

哈明達 李銀朋 王長進 鄭立輝

（東北石油大學秦皇島分校 河北秦皇島 066004）

社會的快速發(fā)展對石油需求量逐年增加，我國海洋石油開發(fā)的范圍和強度越來越大。即帶來了石油經(jīng)濟的發(fā)展，也產(chǎn)生了石油污染的風險。由于海上的特殊環(huán)境，治理石油污染的成本昂貴，環(huán)境恢復遲緩。井噴是危及海洋石油作業(yè)最嚴重的事故，不僅產(chǎn)生嚴重的石油污染，還會造成人員傷亡，處理也非常困難。防噴器就是防止井噴的最后一道防線。防噴器是在鉆井等作業(yè)時用來封閉井口防止流體從井中噴出的裝置。論文從防噴器在預防海洋石油污染中的作用出發(fā)，分析了防噴器的作用及未來發(fā)展趨勢，對預防海洋石油污染具有一定的借鑒意義。

1 防噴器分類及使用

1.1 防噴器分類

防噴器按結構和工作原理可分為閘板防噴器、環(huán)形防噴器和旋轉防噴器等。

閘板防噴器分為全封和半封兩種。全封封閉整個井口空間，其內(nèi)部裝有對稱的兩塊半圓形閘板，當關閉閘板時，倆個閘板組成圓形正好封住井筒；半封封閉井內(nèi)有鉆柱時的鉆柱與井筒之間的環(huán)形空間，其內(nèi)部裝有對稱的兩塊閘板，兩個閘板相對各有半圓形的缺口，當關閉閘板時，倆個閘板對稱的缺口組成圓形正好卡住鉆具密封環(huán)形空間。

環(huán)形防噴器又叫萬能防噴器，井筒中無鉆具或有任何尺寸鉆具，它都能關閉油井。環(huán)形防噴器封閉井口部件膠芯是環(huán)形的，封閉井口時膠芯在液壓力作用下縮小，由于橡膠的彈性變形，使其與鉆具表面接觸并密封，如果是空井則封死井口。

旋轉防噴器主要用在欠平衡鉆井中，允許地層流體進入井筒流出地面。

控制防噴器的開關通常有三種：液壓、氣液和電液。液壓控制工作最可靠,防噴能力強,由于流體阻力損失，這種控制方式僅在距離近和水淺的防噴器上使用。氣液控制使用壓縮空氣和氣動元件進行控制和壓力變送,安全性好,適合中距離的防噴器,缺點是空氣中的水在壓縮時析出，容易產(chǎn)生事故,不適合在水下鉆井。電液控制由電源、電傳感元件和電氣控制元件組成,信號傳輸速度快,防噴器開關時間短,適合遠距離防噴器控制。

1.2 防噴器的使用

正確的使用防噴器才能及時有效的防止井噴，下面就不同類型的防噴器使用條件及注意事項進行介紹：

1.2.1 閘板防噴器

①井筒中有管柱時，使用半封閘板防噴器關閉管柱與井筒之間的環(huán)空；②井中沒有鉆具時，用全封防噴器封井；③緊急情況下，使用全封/剪切閘板防噴器剪斷管柱封井；④在修井作業(yè)中，使用閘板防噴器進行不壓井起下鉆；⑤通過閘板防噴器的旁側通道，可以施行循環(huán)和阻流壓井作業(yè)。

1.2.2 環(huán)形防噴器

①井筒中有各種形狀和尺寸的鉆具時，可以封井；②井口空井時，可以封閉井口；③環(huán)形防噴器是關井時的一個應急裝置，不能通過它長時間關井，長期封井應用閘板防噴器。

1.2.3 旋轉防噴器

①欠平衡鉆井時,密封旋轉鉆具與井筒間的環(huán)空，防止井筒中的流體流到鉆臺，并且起分流作用；②配合液壓防噴器、鉆具止回閥、不壓井起下鉆加壓裝置，進行帶壓鉆進與不壓井起下鉆。

1.2.4 防噴器組

海上防噴器組由一個到兩個環(huán)形防噴器和幾個閘板防噴器組成，深海浮式鉆井平臺的防噴器組一般配置組成為：3個半封閘板防噴器和1個剪切閘板防噴器,推薦使用2套剪切閘板防噴器,下方的切斷鉆桿,上部的密封壓力。

2 海洋開發(fā)防噴器發(fā)展前景

隨著鉆井技術的發(fā)展，防噴器技術也應改進，對鉆井作業(yè)保駕護航。從預防海洋石油污染角度看防噴器的發(fā)展前景，在不久的將來，海洋開發(fā)方向主要是深水鉆井和天然氣水合物鉆井。深水鉆井成本更高、風險更大，要求防噴器具有更好的可靠性。在天然氣水合物鉆井中，防噴器需要考慮天然氣水合物的物理化學性質(zhì)。另外為了提高防噴器的工作可靠性，海洋鉆井通常使用的是防噴器組，對液壓控制系統(tǒng)的工作能力和響應時間提出了更高的要求。

3 結語

綜上所述防噴器在海洋鉆井中防止井噴、預防海洋石油污染上有重要的作用。防噴器的穩(wěn)定性和合理使用是其可靠工作的保證。正確的選擇防噴器可以降低井噴風險。使用新技術，開發(fā)更可靠的防噴器以提高防止井噴的能力。防噴器能否及時有效關閉油井，除了自身裝置可靠以外，還需要對井噴征兆的準確判斷。

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