井口装置的组成及作用

① 井口装置是什么

井口装置是石油、天然气钻井中，安装在井口用于控制气、液（油、回水等）流体压力和答方向，悬挂套管、油管，并密封油管与套管及各层套管环形空间的装置。它一般由套管头、油管头、防喷器组、四通、旁通管件组成。
采油树、采气树也属于井口装置。

② 钻井防喷器的作用是什么

在石油天然气钻井施工中，为安全的钻过高压油、气层并避免发生钻井井喷失控事故，需要在钻井的井口上安装一套设备——钻井井控装置。当井筒内的压力小于地层压力时，井下地层中的油、气、水进入井筒并形成溢流或井涌，严重时可发生钻井井喷和着火事故。钻井井控装置的作用就是当井内出现溢流、井涌时可快速及时关闭井口，防止井喷事故的发生。钻井井控装置主要包括：防喷器、四通、远程控制台、司钻操作台、节流压井放喷管汇等。钻井井控装置必须满足钻井工艺的要求，安全可靠、操作方便，并能快速关闭和开启井口。既能在钻机的司钻操作台上控制，又可在远离井口的远程控制台上操作。装置要具有一定的耐压能力，可实现有控制的放喷、压井和进行起下钻具的操作。安装旋转防喷器后，还可在不压井的情况下进行钻进作业。

钻井防喷器

钻井防喷器一般可分为单闸板、双闸板、万能（环形）和旋转防喷器等几种。根据所钻地层和钻井工艺的要求，也可将几个防喷器组合同时使用。现有钻井防喷器的尺寸共15个规格，尺寸的选择取决于钻井设计中的套管尺寸，即钻井防喷器的公称通径尺寸，必须略大于再次下入套管接箍的外径。防喷器的压力从3.5～175兆帕共9个压力等级，选用的原则由关井时所承受的最大井口压力来决定。在海上使用钻井浮船和半潜式钻井平台钻井时，因钻井浮船和平台是在漂浮状态下工作的，钻井井口和海底井口之间会发生相对运动，必须装有可伸缩和弯曲的特殊部件，但这些部件因不能承受井喷关井或反循环作业时的高压，因此要将钻井防喷器安放在可伸缩和弯曲的部件之下，即要装在几十米至几百米深的海底，我们将它称之为海底井口装置。

③ 井口装置

1.井口安装

地热井井口装置及基础设备的设计、安装除了保证质量,满足用户利用需要外,还要保证整个系统的严格密闭,杜绝空气侵入,防止井管和泵管被腐蚀。因为当密封不严时,井口瞬时产生负压吸入空气,大量氧气驻留在井口至动静水位的井筒空间内,即使被人们判定为不具有腐蚀或轻微腐蚀的地热流体,由于存在溶解氧和温度较高等原因,实际生产中也具有一定的腐蚀性。井管腐蚀后会产生上部低温水混入、井孔变形,减少地热井的使用寿命;泵管锈蚀后,在机械震动力的作用下,大量的锈片脱落聚集沉淀至井底,堵塞滤水管网和局部地层,造成开采、回灌效果不佳。金属腐蚀严重时会发生井管和泵管断裂、地热井报废等后果。

图4-26 全地下式井泵房建筑示意图(单位:mm)

考虑到地热井井口应具备防腐、防垢、密封等功能,井口装置应选用具有抗地热流体腐蚀性的材料,结构设计应考虑井管的热胀冷缩,与井管的连接应采用填料密封套接,并应具有良好的密封性能,不宜采用井管与井口装置直接连接方式。地热井成井后井管留置在地面以上的高度以500～1000mm为宜,泵室部分的倾斜度不得超过1.5°,泵室管外应设置有保护套管,护套直径依井管直径确定,与井管之间的间距以10～20mm为宜,材质宜采用无缝套管,选料总长度应不小于1200mm,留置在地面以上的高度应不小于400mm(图4-28),安装时必须保证水平、牢固、密封。开采井的输水泵管或回灌井的回灌水管宜选用直径不小于φ150mm、符合API标准的全密封无缝钢管的石油套管或不锈钢管,同时进行严格的防腐、防垢处理。

图4-27 典型地热利用系统热力站房建筑示意图

针对图4-28开采井口装置需要说明的是:

1)本构件适用于自流与泵抽公用型井口,井口闭井压力小于1.5MPa;

2)井管应为无缝标准井管,本图以井管外径377mm为例;

3)构件安装适应保证系统安装工艺要求;

4)活动盲孔为水位监测孔,水位测量后应及时封住,防止大量空气进入地热管。

2.地热井提水设备

地热井提水设备选型原则及提水设备要求:地热井主要提水设备为井用耐热潜水电泵。选型原则是根据地热水的水质、水量、水温、动水位、静水位、井口出水压力要求等确定。其中水质决定泵的材质;其他几种参数则决定泵的参数。

3.除砂器

由于绝大多数的固体悬浮物质是由抽出的流动水体携带到地表的,因此在开采井井口需设置除砂设备,抽出流体经过除砂处理,方可保证地热流体中裹携的岩屑微粒、细砂颗粒或其他细小颗粒不被传输到循环系统管路和回灌井内。而且除砂器的设置也可在一定程度上减轻回灌系统过滤器的工作负担。

除砂器的选型、精度应根据地热井所揭露热储层岩性、流体质量来设计和确定。天津市地热利用系统中多采用旋流式除砂器,其井口除砂效率见表4-12。从表中数据可以分析得出,颗粒直径越小,单纯采用除砂器的效果就越差,特别是当粒径范围小于0.08mm时,除砂效果仅为15%。这表明采用旋流式除砂器除砂能力的极限是由于采用机械设备的原因,要想达到稳定、保证粒径范围要求,还应配备高精度的过滤装置。

图4-28 地热井标准井口装置基础设施图

表4-12 不同颗粒直径的除砂率

④ 钻井作业中需要在井口安装BOP,那BOP一般分类有哪几种作用原理和优缺点各是什么

防喷器是用于试油、修井、完井等作业过程中关闭井口，防止井喷事故发生版，将全封和半封两种权功能合为一体，具有结构简单，易操作，耐压高等特点，是油田常用的防止井喷的安全密封井口装置。
其类型分普通防喷器、万能防喷器和旋转防喷器。普通防喷器有闸板全封式的和半封式的，全封式防喷器可以封住整个井口；半封式封住有钻杆存在时的井口环形断面。万能防喷器是可以在紧急情况下启动，应付任何尺寸的钻具和空井；旋转防喷器是可以实现边喷边钻作业。在深井钻井中常是除两种普通防喷器外，再加上万能防喷器、旋转防喷器，使三种或四种组合地装于井口。[1] 环形防喷器Annular Blowout Preventer 环形防喷器通常装有闸板式防喷器的大型闸门，运作时会在管柱和井筒之间形成一个密封的环形空间，在井内咩有管柱的情况下，也能单独完成封井，但是使用几次就不行了，并且不允许长期关井使用。

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⑤ 简述钻井井口装置各部分的名称和作用；

陆上井口系统、闸阀、快速接头、泥线套管悬挂系统等。

⑥ 为什么说油井是油气从油层到地面的通道

人们为了取得地下水开凿了水井。水井实际是水从水层到地面的通道。石油和天然气埋藏在地下的油气层中，要把它开采出来，也需要在地面和地下油（气）层之间建立一条油气通道，称为油井。油井比水井复杂得多，主要由三部分组成，即井筒、完井结构和井口装置。

井筒是由多层同心钢管并经水泥固结后形成的。油井中下入的第一层管子叫导管，其作用是建立最初的钻井液循环通道，保护井口附近的地表层；油井中下入的第二层管子叫表层套管，一般为几十至几百米，其作用是封隔上部不稳定的松软地层和浅水层；油井中下入的第三层套管叫技术套管，它是钻井中途遇到高压油、气、水层、漏失层和坍塌层等复杂地层时，为保证钻井能钻到设计深度而下的套管；油井中下入的最内层套管叫油层套管，油层套管的下入深度取决于油层深度和完井结构。其作用是封隔油、气、水层，建立一条可供长期开采油、气的通道。以上各层套管都要用水泥与地层固结在一起，并与井口装置连接起来，形成永久性通道。正常采油生产时还要再下入油管，以便携带抽油泵、各种工具进入井内并通过它将油气导出。

井中下入钢管后，仅仅建成了井眼，但通道还不完善，还需要完井。完井是为满足各种不同性质油气层的开采需要而选择的油、气层与井底的连通方式和井底结构的作业。裸眼完井法是指在油层部位不下入套管，整个油层完全裸露，油层与地面通过油井直接连通，农村水井常用此方法。射孔完井法是目前油井完井中应用最多的一种方法，它是指用一种特殊的枪对准油、气层，射穿套管和水泥环并进入地层一定的深度，使油气通过射开的孔眼流入井筒，实现油层与井筒连通的完井作业方法。贯眼完井法是指钻穿油气层后，把带有孔眼的套管下到油气层部位，油气从地层经过孔眼流入井筒。砾石筛管完井法是在油层部位下入绕丝筛管，然后在筛管与井壁之间充填一定粒度的砾石，油气可经过筛管、穿过砾石层流入井筒。

井筒一旦和油气层连通后，就会处于高压状态，因此还必须有一套能控制和调节油气生产的设备，这套设备就叫做井口装置。它主要由套管头、油管头和采油树组成，其作用是控制油气的流动。

套管头位于整个采油树的最下端并把井内各层套管连接起来，使各层套管间的环形空间密封不漏；油管头是安装在套管头上面，其作用是悬挂井内的油管，并密封油管和油层套管之间的环形空间。目前，普遍采用顶丝阀悬挂法，即在套管四通上安装一个顶丝阀，顶丝阀内有一上大下小的锥形通道。油管悬挂器也是一个锥形体，上带密封圈，在全井筒油管重量的拉力下，油管悬挂器牢牢地坐在顶丝阀的座里。顶丝的作用是防止井内压力太高时将油管柱顶出。采油树，有人认为是一棵树。其实它是业内对井口装置约定俗成的称谓，最早因其形似圣诞树而得名。它由闸门、四通、油嘴等组成。其作用是通过开启或关闭闸门和调节油嘴的大小来调节油气井生产并与地面集油管线连接。

油井—油气从油层到地面的通道01

⑦ 到底采油树是什么是井口装置，还是包括磕头机

采油树实际上就是井口装置的主体部分，和抽油机（磕头机）是完全不同的两种采内油设备。
采油树主容要有三部分构成：1、套管头；2、油管头；3、采油树本体（生产闸门、总闸门、测试闸门、小四通等）。
采油树的主要作用是：1、悬挂油管。2、密封油管和套管间的环形空间。3、控制和调节油井（注水井）的生产。4、实现各种井下作业。
而抽油机的作用是“抽汲”。它通过电机提供的动力，利用“四连杆机构”将电机的旋转运动转变为驴头的上下往复运动，从而带动通过“光杆——抽油杆——深井泵”，将原油抽到地面上来。