FZ闸板防喷器.docx

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FZ闸板防喷器

使用说明书

FZ35-105闸板防喷器

河北华北石油荣盛机械制造有限公司

1.用途

闸板防喷器是井控装置的关键部分，主要用途是在钻井、修井、试油等过程中控制井口压力，有效地防止井喷事故发生，实现安全施工。

具体可完成以下作业：

✧当井内有管柱时，配上相应管子闸板能封闭套管与管柱间环形空间；

✧当井内无管柱时，配上全封闸板可全封闭井口；

✧当处于紧急情况时，可用剪切闸板剪断井内管柱，并全封闭井口；

✧在封井情况下，通过与四通及壳体旁侧出口相连的压井、节流管汇进行泥浆循环、节流放喷、压井、洗井等特殊作业；

✧与节流、压井管汇配合使用，可有效地控制井底压力，实现近平衡压井作业。

2.技术参数

2.1.RS闸板防喷器型号说明

×××××——××

额定工作压力（MPa）

通径代号

产品代号

产品代号：

FZ—单闸板防喷器

2FZ—双闸板防喷器

3FZ—三闸板防喷器

通径代号见下表

表1

通径代号

通径规格

通径代号

通径规格

18

7

〃

48

18

〃

23

9〃

53

20

〃

28

11〃

54

21

〃

35

13

〃

68

26

〃

43

16

〃

76

30〃

额定工作压力：

共有六个等级，见下表

表2

14MPa（2,000psi），

21MPa（3,000psi）

35MPa（5,000psi）

70MPa（10,000psi）

105MPa（15,000psi）

140MPa（20,000psi）

2.金属材料的温度等级：

表3

温度等级代号

API代码

工作温度范围

T75

75

-59~121℃（-75~50ºF）

T20

20

-29~121℃（-20~250ºF）

T0

00

-18~121℃（0~250ºF）

3.接触井液的非金属密封件温度等级。

用两个字母组合来代表上限和下限，如下说明

下限（第一位）上限（第二位）

A15ºF（-26℃）A180ºF（82℃）

B0ºF（-17.8℃）B200ºF（93℃）

C10ºF（-12.2℃）C220ºF（104℃）

D20ºF（-6.7℃）D250ºF（121℃）

如AB代表-26℃~93℃的温度级别,具体的温度级别在密封件上有代码标记。

2.2.闸板防喷器的技术参数

闸板防喷器的技术参数见下表：

表4闸板防喷器技术参数

项目

单闸板防喷器

双闸板防喷器

型号

FZ35-105

2FZ35-105

重量

8,260Kg（18,360lb）

14,930Kg（33,180lb）

通径

346.1mm（135/8″）

静水压试验压力

157.5MPa（22,500psi）

额定工作压力

105MPa（15,000psi）

液控额定工作压力

21MPa（3,000psi）

推荐液控操作压力

8.4～10.5MPa（1,200～1,500psi）

开启一副闸板所需油量

37L

关闭一副闸板所需油量

42L

侧出口规格

29/16″-15,000psi

温度等级

T20（-29～121℃）

说明：

防喷器的设计、制造均按照APISpec16A规范。

防喷器内部接触井液的部位抗硫化氢应力腐蚀，满足NACEMR-0175要求。

表5可配备闸板规格

全封,23/8″,27/8″,31/2″,41/2″,5″,51/2″,65/8″,7″,75/8″,

95/8″,27/8″～5″变径,剪切闸板。

图1FZ35-105单闸板防喷器

图2防喷器侧门打开状态

图32FZ35-105双闸板防喷器

3.工作原理

3.1.

闸板开关动作原理

图4闸板开关和侧门开关液压油路图

当液控系统高压油进入左右液缸闸板关闭腔时，推动活塞带动闸板轴及左右闸板总成沿壳体闸板腔分别向井口中心移动，实现封井。

当高压油进入左右液缸闸板开启腔时，推动活塞带动闸板轴及左右闸板总成向离开井口中心方向运动，打开井口。

闸板开关由液控系统换向阀控制。

一般在3～5秒内即可完成开、关动作。

图5闸板防喷器结构图

3.2.井压密封原理

闸板防喷器要有四处密封起作用才能有效地密封井口，即：

闸板顶密封与壳体的密封；闸板前密封与管柱、壳体及前密封相互间的密封；壳体与侧门之间的密封；闸板轴与侧门间的密封。

闸板的密封过程分为两步：

一是在液压油作用下闸板轴推动闸板前密封胶芯挤压变形密封前部，顶密封胶芯与壳体间过盈压缩密封顶部，从而形成初始密封；二是在井内有压力时，井压从闸板后部推动闸板前密封进一步挤压变形，同时井压从下部推动闸板上浮贴紧壳体上密封面，从而形成可靠的密封，亦即井压助封作用。

4.主要零部件结构及特点

4.1.结构特点

✧壳体、侧门等主要承压件采用高强度、高韧性合金钢，严格控制材料的有害化学成分和非金属夹杂物，进行炉外精炼锻造成型，并经适当热处理，保证防喷器使用安全可靠。

壳体闸板腔采用长圆形，减少应力集中。

✧侧门开关和闸板开关均采用液压驱动，并且是同一油路。

侧门打开和关闭闸板是同一油路、同一操作；而侧门关闭和打开闸板是同一油路、同一操作。

✧闸板总成：

闸板采用长圆形整体式，其密封胶芯采用前密封和顶密封组装结构，前密封和顶密封可根据损坏情况不同单独更换，拆装简单省力。

图6管柱闸板

表6：

闸板总成零件表

序号

1

2

3

名称

闸板总成

闸板体

顶密封

前密封

数量

闸板规格

1

1

1

全封

RJ11187.26.01

RJ11187.26.01.03

RJ11187.06.01.01

RJ11187.06.01.02

23/8″

RJ11187.26.02

RJ11187.26.02.03

RJ11187.06.01.01

RJ11187.06.02.02

27/8″

RJ11187.26.03

RJ11187.26.03.03

RJ11187.06.01.01

RJ11187.06.03.02

31/2″

RJ11187.26.04

RJ11187.26.04.03

RJ11187.06.01.01

RJ11187.06.04.02

41/2″

RJ11187.26.05

RJ11187.26.05.03

RJ11187.06.01.01

RJ11187.06.05.02

5″

RJ11187.26.06

RJ11187.26.06.03

RJ11187.06.01.01

RJ11187.06.06.02

51/2″

RJ11187.26.07

RJ11187.26.07.03

RJ11187.06.01.01

RJ11187.06.07.02

65/8″

RJ11187.26.08

RJ11187.26.08.03

RJ11187.06.01.01

RJ11187.06.08.02

7″

RJ11187.26.09

RJ11187.26.09.03

RJ11187.06.01.01

RJ11187.06.09.02

75/8″

RJ11187.26.10

RJ11187.26.10.03

RJ11187.06.01.01

RJ11187.06.10.02

95/8″

RJ11187.26.11

RJ11187.26.11.03

RJ11187.06.01.01

RJ11187.06.11.02

4.2.剪切闸板

图7剪切闸板

表7剪切闸板零件明细表：

序号

件号

名称

数量

备注

1

RJ11187.06.01.01A

剪切闸板顶密封

2

与普通闸板的顶密封不同

2

RJ11187.10.05

剪切闸板刀体密封

1

3

RJ11187.10.03

剪切闸板上闸板体

1

4

RJ11187.10.01

剪切闸板侧密封I

2

5

RJ11187.10.02

剪切闸板侧密封II

2

6

RJ11187.10.04

剪切闸板下闸板体

1

剪切闸板由上下闸板体、顶密封、侧密封I、侧密封II和刀体密封组成。

刀体密封装在燕尾槽内，两侧挡有侧密封。

剪切闸板在防喷器内的安装与普通闸板相同，不需要改动防喷器的任何部位。

▲！

注意：

剪切闸板顶密封与普通闸板的顶密封不同，在安装时注意顶密封与前密封（或侧密封）的两角搭界处就可以明显看出。

普通闸板的顶密封与剪切闸板的侧密封的两角搭界处将发生干涉，而剪切闸板的顶密封与普通闸板的前密封不能完全搭界接。

剪切闸板操作参数：

✧液控关闭压力≥14MPa，最大为21MPa；

✧可剪切5″，G-105级，壁厚9.19mm的钻杆，剪切液控关闭压力≥14MPa；

✧可密封最大工作压力105MPa。

▲！

注意：

剪切闸板不具有抗硫化氢的能力，在有硫化氢的环境中慎用。

4.3.闸板轴密封机构

侧门与闸板轴之间采用双向密封，用W形组合密封圈密封井压，用Y形密封圈密封液控压力。

参见图8

表8：

闸板轴密封机构零件表

序号

件号

名称

数量

1

GB893-86

挡圈135

2

2

FZ897.1.15

支撑环

2

3

FZ897.1.12

W形密封圈A

8

4

FZ897.1.13

压圈A

2

5

GB1235-76

O形密封圈130×3.1

2

6

FZ897.1.14

支承密封套

1

7

GB1235-76

O形密封圈115×3.1

2

图8闸板轴密封结构

4.4.二次密封机构

闸板轴与侧门之间的密封装置分为两部分，一部分是密封井压，一部分是密封液控的油压，二次密封机构位于这两部分之间。

一般情况下，该处的密封是十分可靠的，因为有多重结构的密封圈，以及中间O形密封圈的辅助密封。

但有时由于长期没有检修或其它原因导致该处密封圈损坏，就会在封井时发生泄漏，这时就需要二次密封机构进行紧急处理。

在封井工况下，如果观察孔（在侧门的下部）有流体流出，这就表明密封圈已损坏，可以根据流体的性质判断是封井压、还是封油压的密封圈损坏。

此时应立即卸开上部的注脂孔的螺塞，用内六角扳手顺时针旋转孔的螺钉，将棒状的二次密封脂通过单向阀、支承密封套的径向孔注入到环隙中，实现密封补救。

闸板圈的二次密封装置使用注意事项：

✧为防止长期不用防喷器时二次发生固化失效，所以在防喷器出厂时不装二次密封脂棒，并且在平时防喷器不使用期间也不安装二次密封脂棒。

只是在上井前将其装入，并在完井检修时将其取出，将该处清洗干净。

✧将专用工具预先准备好，以防急需时措手不及。

✧防喷器在使用时应经常观察下部分的观察孔螺塞（其上有小孔）有无钻井液或油液流出。

✧密封圈失效后压注二次密封脂不可过量，以观察孔不再泄漏为准。

二次密封脂磨擦阻力大而且粘附有颗粒物质，当闸板轴回程时对闸板轴损伤较大。

表9：

二次密封机构零件表

序号

件号

名称

数量

1

RJ11148.12

NPT1丝堵

1

2

RJ11148.13

压紧螺塞

1

3

二次密封脂

1

4

RJ11148.14.00

单向阀

1

5

RJ11148.21

带孔丝堵ZG1/2″

1

图