FZ28-剪切闸板防喷器.doc

(2)FZ28-70剪切闸板防喷器 使用说明书剪切闸板防喷器河北华北石油荣盛机械制造有限公司地址：河北省.任丘市. Tel:ax: 0317-272318325目 录1.用途12.技术参数12.1.RS闸板防喷器型号说明12.2.闸板防喷器的技术参数33.工作原理43.1.闸板开关动作原理43.2.井压密封原理54.主要零部件结构及特点54.1.结构特点54.2.管柱闸板64.3.剪切闸板74.4.闸板轴密封机构94.5.二次密封机构104.6.锁紧轴密封机构124.7.闸板手动锁紧机构134.8.侧门密封圈135.产品零部件明细156.安装、使用及注意事项186.1.使用前的准备工作186.2.使用方法及注意事项207.维护与保养207.1.闸板及闸板密封胶芯的更换217.2.侧门铰链座217.3.液缸总成的修理与更换227.4.液缸总成的安装238.胶件的存放249.常见故障及处理方法251. 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。F28-70剪切闸板防喷器与普通的闸板防喷器相比，除可以正常安装使用普通管柱闸板以外，还可以安装使用剪切闸板。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 通径代号通径代号通径规格通径代号通径规格18748182395320281154213513682643167630额定工作压力：共有六个等级，见下表表 2 额定工作压力等级14MPa（2,000psi），21MPa(3,000psi)35MPa(5,000psi)70MPa(10,000psi)105MPa(15,000psi)140 MPa(20,000psi)2.金属材料的温度等级：表 3 金属材料的温度等级温度等级代号API代码工作温度范围T7575-59121(-75250 F)T2020-29121(-20250 F)T000-18121(0250 F)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） A 15F(-26) A 180F(82) B 0F(-17.8) B 200F(93)C 10F(-12.2) C 220F(104) D 20F(-6.7) D 250F(121) 如AB代表-2693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 F28-70剪切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FZ28-702FZ28-70上部联结型式栽丝法兰栽丝法兰下部联结型式法兰法兰法兰法兰重量4160Kg9245(lb)4445Kg9880(lb)7,500 Kg(16,670lb)7,790 Kg(17,310lb)高度H mm803104012331470通径279.4 mm (11)静水压试验压力105MPa (15,000psi)额定工作压力70 MPa (10,000psi)液控额定工作压力21 MPa（3,000psi）推荐液控操作压力8.410 .5MPa(1,2001,500psi)开启一副闸板所需油量30 L关闭一副闸板所需油量33 L侧出口规格3 1/16-10,000psi温度等级T20(-29121)说明：防喷器的设计、制造均按照API Spec 16A规范。防喷器内部接触井液的部位抗硫化氢应力腐蚀，满足NACE MR-01-75要求。表 5 可配备闸板规格全封,2 3/8,2 7/8,3 1/2,4 1/2,5,5 1/2, 6 5/8, 7，55 1/2变径，剪切闸板。图 1 FZ28-70剪切单闸板防喷器图 2 2FZ28-70剪切双闸板防喷器3. 工作原理3.1. 闸板开关动作原理图 3 闸板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35秒内即可完成开、关动作（但与液控系统状态、管线规格及距离有关）。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、高韧性合金钢铸造成型，并经适当热处理。出厂前按API 16A标准进行水压强度试验，保证在工作压力下使用安全可靠； 壳体闸板腔底部有高支承筋及朝井眼倾斜的沉砂斜面，能在闸板开关时自动清除泥砂，减小闸板运动摩擦阻力，还有利于井压对闸板的助封作用； 采用浮动式闸板密封，可减小闸板开关阻力，减少胶芯摩损，延长闸板使用寿命，还可防止壳体与闸板锈死在一起，易于拆卸； 液压油路均采用埋藏式结构，避免在安装、运输及使用过程中碰坏油道； 外部联接尺寸符合API 16A规范。4.2. 管柱闸板管柱闸板由闸板体、闸板夹持器、顶密封、前密封和闸板螺钉组成。图 4 管柱闸板表 6：闸板总成零件表FZ28-70及2FZ28-70闸板型式H型序号12345名称总成顶密封前密封闸板体闸板夹持器闸板螺钉 数量闸板规格11122全封C.S.ORJ11133.07.06.00RJ11133.07.01.05RJ11133.07.06.01RJ11133.07.06.02RJ11133.07.01.02RJ11133.07.01.042 3/8RJ11133.07.10.00RJ11133.07.01.05RJ11133.07.10.01RJ11133.07.10.02RJ11133.07.01.02RJ11133.07.01.042 7/8RJ11133.07.01.00RJ11133.07.01.05RJ11133.07.01.01RJ11133.07.01.03RJ11133.07.01.02RJ11133.07.01.043 1/2RJ11133.07.02.00RJ11133.07.01.05RJ11133.07.02.01RJ11133.07.02.03RJ11133.07.01.02RJ11133.07.01.044 1/2RJ11133.07.07.00RJ11133.07.01.05RJ11133.07.07.00RJ11133.07.07.02RJ11133.07.01.02RJ11133.07.01.045RJ11133.07.03.00RJ11133.07.01.05RJ11133.07.03.01RJ11133.07.03.02RJ11133.07.01.02RJ11133.07.01.045 1/2RJ11133.07.04.00RJ11133.07.01.05RJ11133.07.04.01RJ11133.07.04.02RJ11133.07.01.02RJ11133.07.01.046 5/8RJ11133.07.09.00RJ11133.07.01.05RJ11133.07.09.01RJ11133.07.09.02RJ11133.07.01.02RJ11133.07.01.047RJ11133.07.05.00RJ11133.07.01.05RJ11133.07.05.01.RJ11133.07.05.02RJ11133.07.01.02RJ11133.07.01.044.3. 剪切闸板图 5 剪切闸板(2)FZ28-70剪切闸板可以剪断井内管柱，全封闭井口，也可在井内无管柱时，当作全封闸板使用。该剪切闸板采用了整体式结构，由上、下闸板体和上、下闸板胶芯组成。剪切闸板在防喷器内的安装与普通闸板相同。表 7 剪切闸板零件明细表：序号零件件号/代号零件名称数量备注1RJ11174.10.01上闸板体12RJ11174.10.02上闸板胶芯1硫化件3RJ11174.10.03下闸板胶芯1硫化件4RJ11174.10.04下闸板体1(2)FZ28-70闸板防喷器剪切闸板的拆装说明： 上闸板：安装时先将上闸板胶芯的中间横条对入上闸板的横槽，向上转动装入闸板，在转动时用螺丝刀轻撬。拆闸板胶芯时，用螺丝刀将其先从半环槽中撬出，转动胶件，将其向下拉出。 下闸板：安装时将下闸板胶芯的两销对准闸板上的销孔，用手将其压入环槽即可；拆闸板胶芯时，用螺丝刀将其前端面向上撬起即可。参见图5。使用剪切闸板注意事项：1） 该剪切闸板可以当做普通的全封闸板使用，液控操作压力可以在8.410.5MPa(12001500psi)；2） 普通闸板与剪切闸板的安装位置可以互换，即普通闸板与剪切闸板可以安装在任何一个闸板腔内；3） 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70 MPa。！注意：当剪切闸板使用过后应及时检查刀体和密封件，当刀体刃口或上刀体密封有损坏时应及时予以更换。！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。4.4. 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7表 8：闸板轴密封机构零件表序号件号名称数量1孔用挡圈13522FZ897.1.15压环23FZ897.1.12W形密封圈74FZ897.1.13压圈25FZ897.1.14支承密封圈26O形密封圈1303.127O形密封圈1153.128RJ11133.11支撑环2注：表中数量为一个侧门所用的数量.图 6 闸板轴密封结构4.5. 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。闸板轴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密封脂发生固化失效，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1RJ11148.12NPT 1丝堵12RJ11148.13压紧螺塞13二次密封脂14RJ11148.14.00单向阀15RJ11148.21带孔丝堵ZG1/21图 7 二次密封结构4.6. 锁紧轴密封机构锁紧轴密封机构参见图8。图 8 锁紧轴密封机构表 10：锁紧轴密封机构零件表序号件 号名 称数 量1挡圈95挡圈9512F751.14.21止推轴套13F751.14.20W形密封圈34F751.14.19压圈15F751.14.18防尘圈座16F751.14.17防尘圈1注：表中数量为一个锁紧轴所用的数量4.7. 闸板手动锁紧机构参见产品结构图。闸板手动锁紧装置由锁紧轴、闸板轴、手控总成组成。手动锁紧装置是靠人力旋转手轮，带动锁紧轴旋转，锁紧闸板。其作用是需要长时间封井时，在液压关闭闸板后将闸板锁定在关闭位置，此时液压可泄掉。液压关闭闸板后进行手动锁紧时，向右旋转手轮，通过操纵杆带动锁紧轴旋转，由于锁紧轴台阶抵在缸盖上，不能后退，只能驱动闸板轴向井口中心运动，锁紧闸板。手动锁紧装置只能关闭闸板而不能打开闸板，若要打开已被手动锁紧的闸板，必须先使手动锁紧装置复位解锁，再用液压打开闸板，这是唯一方法，具体操作方法是：首先向左旋转手轮直至终点，再向回转1/81/4圈，以防温度变化时锁紧轴在解锁位置被卡住，然后用液压打开闸板。4.8. 侧门密封圈最新设计的F28-70闸板防喷器的侧门密封采用浮动式压力自封结构，见下图。 图 9 侧门密封圈及安装O形密封圈3与壳体表面形成密封，用于密封侧门和壳体之间的间隙；O形密封圈4用于密封侧门密封圈骨架和侧门密封圈槽的外侧；橡胶弹簧（由两件组成）的作用是使侧门密封圈与壳体之间形成压力接触，易于建立初始密封；这样就形成了完整的密封带。当侧门受压时，它与壳体的结合面间将产生间隙，侧门密封圈由于受压差的作用，始终紧贴在壳体表面上，从而补偿这个间隙。这样就形成可靠的密封。因此，这种结构的侧门密封不需要很大的侧门螺栓预紧力。！注意：侧门密封圈是有方向性的，应按照上图的方向安装，即2件橡胶弹簧应装在骨架端面有2个不连通的横槽的一面，而且这一面在侧门密封圈槽的槽底。表 11侧门密封圈总成零件明细表序号名称件号数量备注侧门密封圈（总成）RS11133.21.0011侧门密封圈骨架RS11133.21.0112橡胶弹簧RS11133.21.0323O形密封圈RS11133.21.0214O形密封圈RS11133.21.02 1与项目3相同5. 产品零部件明细参见产品结构图1、2和图10图 10 防喷器零部件装配关系图表 12 零部件明细表(2)FZ28-70闸板防喷器零件明细表序号名称数量零件编号1壳体（单）11A壳体（双）1RJ11174.042密封垫环1BX1543盲法兰1RJ11133.184螺柱8RJ11703.05.045螺母8RJ11704.056锥销2F9301.327闸板总成1见表68闸板轴2RJ11174.089侧门密封圈2RJ11133.0910闸板轴密封2组见表311二次密封2组见表912右侧门1RJ11174.0612A左侧门1RJ11174.0313侧门螺柱16RJ11133.0214液缸2RJ11174.0715活塞2RJ11172.1416活塞密封圈4RJ11148.1517螺钉4M82518右缸盖1RJ11174.0918A左缸盖1RJ11174.0219盖形螺母16RJ11172.0520液缸联结螺柱16RJ11174.0121锁紧轴密封2组见表1022锁紧轴2RJ11148.1923O 形密封圈4325724活塞锁帽2FZ897.1.1125O 形密封圈21105.726O 形密封圈826.53.5527油管2RJ11174.1128丝堵14RJ11148.3729O 形密封圈232.53.5530铰链座4RJ11133.1531定位销8RJ11160.0232螺钉8RJ11148.0533螺钉16M2010034O 形密封圈843.73.5535O 形密封圈243.73.5536螺钉8M164537油管座2F9301.30A38丝堵2F9301.2939手控总成2套F751.17.00注：表中数量为单闸板防喷器的数量。表 13 修理包明细序号名称数量零件编号备注10闸板轴密封：见表8W形密封圈7FZ897.1.12压圈2FZ897.1.13O形密封圈21303.1O形密封圈21153.121锁紧轴密封：见表10W形密封圈3F751.14.20压圈1F751.14.19防尘圈1F751.14.1716活塞密封圈2RJ11148.1523O 形密封圈2325725O 形密封圈11105.726O 形密封圈426.53.5529O 形密封圈132.53.5535O 形密封圈543.73.55包括序号34注：一个修理包为一个侧门总成所包含的密封件。6. 安装、使用及注意事项6.1. 使用前的准备工作闸板防喷器安装于井口之后，在使用前应注意检查以下各项工作，进行试运行认为无问题时方可使用。1） 检查防喷器是否安装正确：壳体吊装耳在上部；手动锁紧装置要装全，固定好，并在手轮处挂牌标明开关圈数；各处联接螺栓对角依次均匀上紧。2） 检查油路连接管线是否与防喷器所标示的开关一致。可由控制台以23MPa的控制压力对每种闸板试开关各两次，以排除油路中的空气，如闸板开关动作与控制台手柄指示不一致，应调整连接管线。3） 检查手动锁紧机构是否连接好，手动杆操纵闸板关闭是否灵活好用，并记下关井时手轮旋转圈数，在手轮上挂牌标明。试完后将手轮左旋退回解锁，用液压打开闸板。4） 对井口装置进行全面试压，试压标准应按有关井控规程条例执行。试压后对各连接螺栓再一次紧固，克服松紧不均现象，法兰螺栓的上紧力矩见表14或表15。5） 检查所装闸板芯子尺寸与井下钻具尺寸是否一致。6） 检查各放喷、压井、节流管汇是否联接好。7） 防喷器在进行地面检查试验时，应在防喷器内加满水，并且开关闸板活动一次，以排除闸板腔内闸板后部的空气。表 14螺柱、螺钉连接上紧扭矩推荐值（公制）螺柱、螺钉规格上紧扭矩Nm螺柱、螺钉规格上紧扭矩Nm螺柱、螺钉规格上紧扭矩NmM1280M3331292M5235505M16153M3631737M3837892M20266M3932272M64310885M22424M4232910M70314549M27643M4533654M76318957M303930M4834516M80321565表 15螺柱、螺钉联结上紧扭矩推荐值（英制）螺柱、螺钉规格上紧扭矩ftlb螺柱、螺钉规格上紧扭矩ftlb螺柱、螺钉规格上紧扭矩ftlb1/2-13UNC591 1/4-8UN9532-8UN40605/8-11UNC1131 3/8-8UN12812 1/4-8UN58213/4-10UNC1961 1/2-8UN16762 1/2-8UN80287/8-9UNC3131 5/8-8UN21462 3/4-8UN107311-8UN4741 3/4-8UN26953-8UN139821 1/8-8UN6861 7/8-8UN33313 1/4-8UN178306.2. 使用方法及注意事项1） 防喷器的使用要指定专人负责，落实职责，使用者要做到三懂四会（懂工作原理、懂性能、懂工艺流程；会操作、会维护、会保养、会排除故障）。2） 当井内无管柱，试验关闭管子闸板时，最大液控压力不能超过3MPa，以免损坏胶芯。当井内有管柱时，严禁关闭全封闸板。3） 需要长时间封井时，应用手动锁紧装置锁定闸板，并在控制台上挂牌说明，以防误操作。4） 进入目的层后，每天应开关闸板一次，检查开关是否灵活，手动锁紧是否好用。每次起钻完后还应做全封闸板开关试验，井内有管柱时严禁关闭全封闸板。5） 不允许用打开闸板的方法来泄压，以免损坏胶芯。每次打开闸板前应检查手动锁紧装置是否解锁。打开后要检查闸板是否处于全开位置（全部退回到壳体内），以免钻具损坏闸板。6） 注意保持液压油清洁。7） 防喷器用完后，应使闸板处于全开位置，以便检修。7. 维护与保养防喷器每服务完一口井都要进行全面的清理、检查，有损坏的零件及时更换，壳体的闸板腔和闸板总成在清洗干净后涂油防锈（建议涂敷合成复合铝基润滑脂），联接螺纹部分涂丝扣油。7.1. 闸板及闸板密封胶芯的更换闸板密封胶芯是防喷器能否起封井作用的关键件，一旦损坏，防喷器就起不了封井作用。因此必须保证完整无损，发现密封面损坏，必须及时更换。更换闸板及闸板密封胶芯的步骤如下：！注意应使手动锁紧装置处于解锁状态。1) 用液压油将闸板打开到全开位置2) 卸金属材料的温度等级将闸板总成从闸板轴尾部水平向外侧拉出。取出闸板总成时，注意保护侧门密封面、闸板和闸板轴，避免磕碰及擦伤；3) 更换闸板橡胶件，先向上撬出顶密封，然后向前卸掉前密封，更换新胶芯。装配顺序相应反顺序即可。7.2. 侧门铰链座侧门铰链座既是侧门的旋转轴，又是液压油的通道，当密封圈损坏时，就会发生漏油现象。此时，需拆开检查，具体步骤如下：1) 先保证侧门和壳体的紧固联接；2) 从铰链座上拧下两个定位销，然后卸掉四个联接螺柱；（注：定位销是分体结构，可用M8螺钉拨出）3) 将铰链座从侧门上取出，可轻轻打出，切忌用力过大以免伤害密封面。4) 安装时将配合面涂润滑油，轻轻打入侧门，注意定位孔位置，先装两个定位销，后上四个螺钉。5) 检查铰链座上“O”形圈，尽可能全部更换“O”形圈；检查密封面是否有拉伤痕迹，如有应修复。7.3. 液缸总成的修理与更换1) 如果闸板轴密封、活塞密封、锁紧轴密封如有损坏漏油，均应拆卸进行检修，具体步骤如下：若闸板没处于全开位置，则应先用液压将其打到全开位置，若侧门已处于打开状态，则应关闭侧门，并且至少应在铰链座对面拧一根侧门螺栓；液缸下面放置一干净油盆，防止拆卸中油流到地面；卸掉缸盖固定双头螺柱及螺帽，拧下缸盖与锁紧轴；将锁紧轴从缸盖中轻轻打出；取下液缸；松开活塞锁帽内的防松螺钉（序号17）；卸掉活塞锁帽，取下活塞；打开侧门，取下闸板，拨出闸板轴；卸掉挡圈，取出闸板轴，密封圈，同样方法取出缸盖内的锁紧轴密封圈。2) 液缸拆卸后的检查部位缸内壁液缸内表面产生纵向拉伤深痕时，即使更换新的活塞密封圈也不能防止漏油，应换新的液缸，同时检查活塞等相关件，找出拉伤原因并予以解决，如果伤痕是很浅的线状摩擦伤或点状伤痕，可用极细的砂纸和油石修正。闸板轴，锁紧轴密封面密封面有拉伤时，判断和处理方法同液缸。如果镀层剥落，将会产生严重漏失，必须