第二章 环形防喷器

第二章环形防喷器环形防喷器：俗称多效能防喷器、万能防喷器等。优点：承压高、密封可靠、操作方便、开关迅速适用于：密封各种形状和不同尺寸的管柱，也可全封闭井口。环形防喷器通常与闸板防喷器配套使用，也可单独使用。一、环形防喷器的作用二、环形防喷器的类型三、球形胶芯环形防喷器四、锥形胶芯环形防喷器五、组合胶芯环形防喷器六、三种环形防喷器的比较七、常用环形防喷器的技术规范范八、环形防喷器的使用注意事项第二章环形防喷器一、环形防喷器的作用1、当井内有钻具、油管或套管时，能用一种胶芯封闭各种不同尺寸的环形空间。2、在进行钻进、取芯、测井等作业中发生井涌时，能封闭方钻杆、取芯工具、电缆及钢丝绳等与井筒所形成的环形空间。3、当井内无钻具时，能全封闭井口。4、在使用调压阀或缓冲蓄能器控制的情况下，能通过18°坡度对焊钻杆接头。强行起下钻具。环形防喷器关闭强行起下钻应注意的问题?①应使用具有18。坡度的对焊钻杆接头；②适当降低控制油压；③井内压力不超过7MPa；④作业时起下钻速度不宜过快（不得大于0.2m/s)思考：闸板防喷器关闭强行起下钻应该注意问题？类型（根据胶芯形状）锥型胶芯环形防喷器球型胶芯环形防喷器组合胶芯环形防喷器二、环形防喷器的类型图2—3组合型环型防喷器图2—2球形环型防喷器图2—1锥形环型防喷器球型胶芯环形防喷器图锥型胶芯环形防喷器图组合胶芯环形防喷器图三、球形胶心环形防喷器1、结构结构组成：壳体、顶盖、胶芯活塞四大件组成。（10~14块）2、工作原理关井动作：液压油进入油缸的关闭腔，推动活塞上行，胶芯也上行，在半球型顶盖的限制作用下，胶芯只能向心收缩，挤出橡胶，封住井口。开井动作：液压油进入油缸的开启腔，推动活塞下行，胶芯也下行，活塞对胶芯的挤压力消除，胶芯在自身弹力的作用下，恢复原状，把井打开。②不易翻胶：在封井状态，井压使胶芯中部橡胶上翻，而支撑在球面上的支撑筋阻止上翻，使橡胶处于安全受压状态，可承受较大的压力而不至于撕裂。③橡胶储备量大：这种胶芯的橡胶储量比其它类型的胶芯大得多，在封井起下钻具被磨损的同时，有较多的备用橡胶可随之挤出补充，特别适于海洋浮式钻井船上由于海浪冲击而引起钻具和胶芯频繁摩擦的场合使用。3、球型胶芯环形防喷器的结构特点胶芯特点：¤胶芯呈半球状¤储胶量大¤更换胶芯容易¤制造困难，成本高¤工作后自动恢复原状¤摩擦力小开关所需油量较大¤漏斗效应¤井压助封井压助封井压助封井口高压流体作用在活塞下部环槽里，有助于推动活塞向上移动，迫使胶芯向中心收拢从而助长了胶芯的封井作用。漏斗效应4、活塞结构特点：径向距离大扶正效果较差易偏磨、拉缸高度较低5、密封的结构特点：活动密封处共分三个部位ü活塞外径密封部位(在活塞外径上)封隔油缸开、关两腔；ü活塞内径密封部位(在壳体上)，封隔井压与关闭腔。ü支承圈密封部位(在支承圈内径上)，封隔井压与开启腔。这些密封圈由U形圈夹O型胶条和双唇形密封圈组成。6、壳体结构特点：壳体与顶盖均为合金钢铸造成型。环形防喷器的壳体与顶盖连接有三种形式：大丝扣连接、法兰螺栓连接、爪块连接。四、锥形胶芯环形防喷器1、结构组成：壳体、顶盖、支撑筒、胶芯活塞五大件组成。锥形胶芯环形防喷器结构图2、锥形胶芯环形防喷器工作原理关井动作：液压油—关闭腔—活塞上行—胶芯上行，在顶盖的限制下,胶芯向中心挤压、收缩—封住井口开井动作：液压油----开启腔---活塞下行----胶芯下行（活塞对胶芯挤压力消除）胶芯在自身弹力的作用下，恢复原状，-----把井打开。3、胶芯结构特点：◆锥形胶芯◆储胶量大（多次封井）◆工作后自动恢复原状◆胶芯更换容易（井场或车间）无钻具时直接更换有钻具时切割更换◆井压助封锥形胶芯：（12~30块）更换胶芯图井压助封4、活塞特点：◆密封段长◆扶正效果好◆不易偏磨、拉缸◆高度较高5、密封部件四处密封：防尘圈和壳体之间活塞上部和防尘圈˜上下油腔之间˜活塞下部和壳体密封部位6、壳体的结构特点：壳体与顶盖均为合金钢铸造成型。锥形胶芯环形防喷器的壳体与顶盖连接有三种形式：螺栓连接、丝扣连接、爪块连接。五、组合胶芯环形防喷器组合胶芯特点：◆内、外两层胶芯◆结构复杂◆新胶芯封零不理想◆整体体积小、重量轻◆不能用切割法换胶芯(有钻具时)◆内胶芯变形小，操控油量◆纯橡胶外胶芯磨损小、寿命长开封环空封零内胶芯变形状况组合胶芯结构工作原理关闭组合胶芯环型防喷器时，操作换向阀使控制系统的高压油进入关闭腔，推动活塞和推盘上行，从外胶芯的底部向上挤压外胶芯。在顶盖的限制下，迫使外胶芯产生径向变形，同时挤压内胶芯向井眼中心运动，支撑筋相互靠拢，将其间的橡胶挤向井口中心，实现密封钻具或全封井口。打开时，操作其换向阀使控制系统的高压油进入开启腔，推动活塞和推盘下行，外胶芯和内胶芯在自身橡胶弹性力作用下复位，将井口打开。六、几种环形防喷器的比较：机械结构简单简单复杂封零效果好好新芯不理想用后效果好现场胶芯更换无钻具直接更换有钻具切割更换无钻具直接更换有钻具切割更换无钻具直接更换有钻具无法更换胶芯寿命短长长开关一次需油量的比值2中等3最多1最少外形特征径向小、高度高径向大、高度低径向、高度均小重量轻稍重特轻防喷器类型国产环形防喷器的技术规范型号公称通径mm(in)最大工作压力MPa关井时耗S液控油压MPa外形尺寸mm外径高度FH23-35230(9)3530≤10.5Φ9001090FH28-35280(11)3530≤10.5Φ10001205FH35-21346(13⅝)2130≤10.5Φ10501117常用锥形胶芯防喷器技术规范国产环形防喷器的技术规范型号公称通径mm(in)最大工作压力MPa关井时耗S液控油压MPa外形尺寸mm外径高度FH28-35280(11)3530≤10.5Φ11381056FH35-35346(13⅝)3530≤10.5Φ12701165常用球形胶芯防喷器技术规范八、环形防喷器的使用注意事项1、在井内有钻具时发生井喷，可先用环形防喷器控制井口，但尽量不长时间封井，一则胶芯易过早损坏，二则无锁紧装置。非特殊情况，不用它封闭空井(仅球形类胶芯可封空井)。2、用环形防喷器进行不压井起下钻作业，必须使用带18°斜坡的钻具，过接头时起、下钻速度要慢。3、环形防喷器处于关闭状态时，允许上下活动钻具，不许旋转和悬挂钻具；4、严禁用打开环形防喷器的办法来泄井内压力，以防刺坏胶芯。但允许钻井液有少量的渗漏，而起到延长胶芯使用寿命的目的；5、每次开井后必须检查是否全开，以防挂坏胶芯；6、进入目的层时，要求环形防喷器做到开关灵活、密封良好。起下钻具一次，要试开关环形防喷器一次，检查封闭效果，发现胶芯失效，立即更换；7、固井、堵漏等作业后，要将内腔冲洗干净，保持开关灵活橡胶件的存放a．先使用存放时间长的橡胶件。b．橡胶件尽可能放在光线暗的地方。橡胶件不能存放在阳光直照的户外。橡胶件在室内应远离窗户和天窗，避免光照。人工光源应控制在最小量。c．存放地方尽可能凉爽。要求恒温在27度，橡胶件不能存放在加热器，蒸汽管道，辐射器，或其他高温设备附近。d．橡胶件应远离电动机，开关，或其他高压电源设备。高压电源设备产生臭氧对橡胶件有影响。e．橡胶件应尽量在自由状态存放。f．保持存放地方干燥。（无水、油，无酸、碱环境）g．如果橡胶件必须长时间存放，则可考虑放在密封环境中。常见故障判断及排除防喷器封闭不严:①新胶芯，可多活动几次；旧胶芯，若支撑筋已靠拢仍封闭不严，则橡胶消耗过度需更换新的。②旧胶芯严重磨损、有脱块，影响使用的，及时更换。③打开过程中长时间未关闭使用，杂物沉积于胶芯沟槽及其它部位，造成封闭不严。及时清洗、活动胶芯。常见故障判断及排除防喷器关闭后打不开：长期关井或固井后胶芯下残留水泥浆凝固造成。清洗。防喷器开关不灵活：①连接液压管线前，用压缩空气吹扫，将接头清洗干净。②油路有漏失，防喷器长时间不活动，污物堵塞。复习内容1、环形防喷器由哪些主要部件组成?2、环形防喷器的工作原理是什么?3、环形防喷器有何作用?4、各类环形防喷器的外形尺寸有何特点?5、环形防喷器按胶芯分为哪几类?其壳体与顶盖连接方式有几种?6、使用环形防喷器主要应注意什么?1、（）当井内有钻具时，环形防喷器无法更换胶芯。2、()由于井压助封作用，环形防喷器在关井后可以将液控油压卸掉。3、（）FH35-35环形防喷器公称通径346mm（13⅝〞）4、（）用环形防喷器关井后，可允许小心上下活动钻具，但不能旋转钻具。5、()环形防喷器在封井状态下，井口压力不高时，可以用微开胶芯的办法6、()环形防喷器的上油腔输入高压油，下油腔通油箱，胶芯立即动作关井。7、()球形胶芯环形防喷器封井时，“漏斗效应”可增加胶芯密封的可靠性。8、()环形防喷器在封闭井内平台阶钻杆情况下，根据需要可强行起下钻。9、环形防喷器的胶芯应放置在干燥常温的暗室内，环境温度要求在（）。A.-20℃—-10℃B.-10-0℃C.15℃-27℃D.30℃-4010、对环形防喷器进行全封闭试验，试验压力等于防喷器最大工作压力（）。A、20％B、30％C、40％D、50％11、球形胶芯环形防喷器胶芯呈（）A、圆台状B、圆球状C、半球状D、锥形12、环形防喷器试压时，井口压力规定为环形放喷器最大工作压力的（）A、60%B、70%C、80%13、环形防喷器正常关井油压不允许超过（)Mpa.A、8.4B、10.5C、15D、2114、环形防喷器开启时，高压油从壳体上部油口进入活塞()开启腔，推动活塞下行实现开井。A、上部B、下部C、中部D、侧面