第三章闸板防喷器【谷风教育】

1、第三章 闸板防喷器,一、闸板防喷器的作用 二、闸板防喷器的类型 三、闸板防喷器的结构 四、闸板防喷器的工作原理 五、闸板防喷器密封原理及密封有效措施 六、闸板防喷器主要部件的结构特点 （壳体、闸板、活塞杆密封结构、侧门、锁紧装置） 七、闸板防喷器的基本关井、开井操作 八、闸板防喷器的正确使用与管理,1,参考资料#,4 代替四通壳体上有侧孔，可连接管线代替节流管汇循环钻井液节流防喷和压井。,一、闸板防喷器的作用,2 封 环 空 井内有钻具时，配用相应尺寸的半封闸板（管子闸板）封闭环形空间。,1 封 零井内无钻具用全封闸板（盲板）封闭井口。,3 剪切钻具井内有钻具又需全封井口时，可用剪切闸板迅速剪

2、切钻具全封井口。,2,参考资料#,旁侧孔图,3,参考资料#,4,参考资料#,二、闸板防喷器的类型,类型,按闸板付数分,双闸板防喷器,三闸板防喷器,按闸板功用分,全封闸板防喷器,单闸板防喷器,半封闸板防喷器,剪切闸板防喷器,变径闸板防喷器,5,参考资料#,单闸板防喷器,6,参考资料#,双闸板防喷器,7,参考资料#,8,参考资料#,全封闸板,9,参考资料#,半封闸板,10,参考资料#,变径闸板,11,参考资料#,剪切闸板,12,参考资料#,三、剪切闸板操作参数 1、液控关闭压力14MPa，最大为21MPa； 2、可剪切5，S-135级，壁厚9.19mm的钻杆，剪切液控关闭压力14MPa； 3、可密

3、封最大工作压力105 MPa。,13,参考资料#,三、闸板防喷器的结构,结构：由壳体、侧门、油缸、活塞、活塞杆、锁紧轴、缸盖、闸板等组成。,14,参考资料#,闸板防喷器的结构图,15,参考资料#,双闸板防喷器的结构图,16,参考资料#,闸板防喷器的结构图,17,参考资料#,18,参考资料#,19,参考资料#,四、闸板防喷器的工作原理,关井过程： 液压油经关闭油口壳体油路铰链座侧门油路 液压油缸油路缸盖油路关闭腔推动活塞与闸板-关井,20,参考资料#,开井过程： 液压油经开启油口壳体油路铰链座侧门油路开启腔 推动活塞闸板离开井眼中心闸板缩入闸板室开井,21,参考资料#,五、闸板防喷器密封原理及其

4、特点 1、四个密封位置： 闸板的密封原理：是在外力作用下，闸板胶皮被挤压变形起密封作用。 闸板防喷器要达到全封闭井口，必须要以下密封同时起作用，即： 顶密封：闸板顶部与壳体内顶面的密封； 前密封：闸板前部与钻具的密封； 侧密封：壳体与侧门间的密封； 轴密封：活塞杆与侧门间的密封;,22,参考资料#,2）开启时：液压油经壳体开启油口壳体油路铰链座侧门油路液缸开启腔。,23,参考资料#,闸板上部与壳体之间密封,24,参考资料#,闸板前部与钻具之间密封,25,参考资料#,26,参考资料#,壳体与侧门之间的密封图,27,参考资料#,活塞杆与侧门间的密封（双向密封）,28,参考资料#,3、活塞杆密封结构

5、特点,活塞杆密封是双向密封，防止井内介质和油缸油液互相窜漏，起保护液压油免受污染和漏失，减少泵及阀件磨损等作用。 密封分为两组，中间由一间隔铜套将其分开。利用密封元件实现的密封称为一次密封。 部分闸板防喷器设有二次密封装置。,29,参考资料#,加注二次密封脂的操作步骤是： 卸掉二次密封孔口的六角堵头，用适当工具顺时针转动注入螺钉，强制棒状塑料密封脂通过单流阀，经间隔铜套径向孔进入密封面。 注意！注入量不宜过多，止漏即可。否则，会增加活塞杆的磨损及开关闸板的阻力。,30,参考资料#,活塞杆二次密封装置：,二次密封装置的作用是： 活塞杆密封失效时，井内介质或液压油会从泄流孔中流出，此时，就可以利用

6、二次密封装置注入塑料密封脂（二次密封脂）让其进入密封面，形成强制密封。,31,参考资料#,活塞杆处的二次密封装置,32,参考资料#,闸板防喷器的四处密封：,双向密封位置,33,参考资料#,2、为了有效密封采取的措施：,井压助封,浮动式闸板密封,自动清砂,自动对中,34,参考资料#,措施1：浮动式闸板密封,闸板总成与壳体的闸板室有一定的间隙，允许闸板在闸板室内上下浮动。 闸板这种浮动特点，既保证了密封可靠，减少橡胶磨损，延长胶芯使用寿命，又减少了闸板移动时的摩擦力。,35,参考资料#,浮动式闸板密封,对于压块与闸板体分成两体的闸板总成，关闭后继续施加压力，压块与闸板体间的橡胶被挤向上突起，在闸板

7、室顶部的凸面形成密封，当开启闸板时，闸板顶部密封橡胶离开克体内上凸面，闸板回到闸板室内。,36,参考资料#,措施2：井压助封,在井内有压力时，能从封闭的闸板背部和下部产生一种助封推力，助长前部和顶部密封。 井内介质压力愈大，助封力愈大。,37,参考资料#,措施3：自动清砂,闸板的底部有两条向井眼倾斜的清砂槽 闸板开关动作时，遗留在此的泥沙被闸板排入槽中滑落井内。防止堵塞，减少阻力与磨损。,38,参考资料#,39,参考资料#,措施4：自动对中,闸板的前端具有相互突出的导向块，又插入对面闸板的凹槽内，导向块斜面能迫使钻具在闸板关闭的过程中移向井眼中心，保证闸板与钻具间密封可靠。,40,参考资料#,

8、六、闸板防喷器主要部件的结构特点,1、壳体特点： 主要承压件，采用高强度、高韧性合金钢锻造成型。保证防喷器使用安全可靠。 壳体闸板腔采用长圆形，减少集中应力,41,参考资料#,2、闸板结构特点 闸板是闸板防喷器的核心部件，闸板有半封闸板、全封闸板、变径闸板、剪切闸板。,单面半封闸板：,双面半封闸板：,42,参考资料#,半封闸板,43,参考资料#,整体式剪切闸板,44,参考资料#,剪切闸板的结构特点和用途：,剪切闸板用途：井、修井或试油等作业过程中遇到紧急情况时，关闭剪切闸板可切断井内管柱，强行封井 装配在防喷器中使用，当在钻，在正常情况下也可以当作防喷器的普通全封闸板使用。,剪切闸板结构特点：

9、 剪切闸板分为上闸板和下闸板，关闭时两部合拢将钻杆剪断，继续关闭实现密封； 均采用V形刀刃，降低实际剪切关闭压力，增大剪切应力，提高剪切能力。,45,参考资料#,剪切示意,46,参考资料#,47,参考资料#,剪切后的钻杆断口,48,参考资料#,4、闸板防喷器侧门,侧门作用 ： 封闭闸板室 2. 传递液压油 3. 安装双向密封 4. 拆换闸板,49,参考资料#,传递液压油,50,参考资料#,闸板防喷器侧门类型,类型：,1. 平直移动式,2. 旋开式,承重与液路合一式铰链,承重与液路分开式铰链,51,参考资料#,2FZ3535,52,参考资料#,平移式侧们打开状态：,53,参考资料#,闸板防喷器侧

10、门开关守则 侧门不应同时打开. 旋动侧门时,液控压力油应处于卸压状态. 更换完防喷器密封部件，试压合格后方能使用。,54,参考资料#,拆换闸板的操作顺序：,1. 卸 压蓄能器上该换向阀手柄置于中位。,3. 液压关井使闸板从侧门腔内伸出。,2. 开侧门拆下侧门紧固螺栓,旋开侧门。,4. 拆旧换新注意装正、装平。,5. 液压开井使闸板缩入侧门腔。,6. 卸 压蓄能器上该换向阀手柄置于中位。,7. 关侧门旋闭侧门，上紧螺栓。,8. 试 压根据防喷器额定压力进行试压。,55,参考资料#,5、闸板锁紧装置,闸板防喷器 机械锁紧装置,自动锁紧装置,手动锁紧装置,56,参考资料#,闸板防喷器自动锁紧装置,自

11、动锁紧装置利用液压完成的机械锁紧装置。适用于无法进行人工操作的环境。,操作特点闸板BOP利用液压实现关井后，随即在液控油压作用下自动完成闸板锁紧动作；闸板BOP利用液压开井时，在液控油压作用下首先自动完成闸板解锁动作，然后再实现液压开井。,缺点：不能手动关井，液控失效情况下无法进行关井动作。,57,参考资料#,5、闸板手动锁紧装置,手动锁紧装置功用 手动锁紧装置类型 手动锁紧装置组成 手动锁紧装置的结构、特点 手动锁紧的判断方法 手动锁紧装置操作方法,58,参考资料#,手动锁紧装置的功用：,2. 手动操作实现关井在液控系统发生故障后，仍可人工操作实现闸板BOP关井动作。,1. 保证长期可靠地封

12、井 BOP液压关井后，用机械方法将闸板固定住，然后将液控压力油的高压卸掉，以免长期憋压损坏油路；防止开井失控误操作。,59,参考资料#,手动机械锁紧装置组成,万向节 手轮,活塞杆 锁紧轴 油缸,操纵杆,60,参考资料#,-,-,锁紧轴随动 结构（螺杆式),61,参考资料#,花键轴套结 构(花键轴式),手动锁紧装置类型,62,参考资料#,简易锁紧结构(简易式),63,参考资料#,机械锁紧装置状态判断,改良简易式 锁紧结构状态示意,解锁时丝扣外露，易生锈、损坏。手动关井费力。,64,参考资料#,65,参考资料#,机械锁紧装置状态判断,未锁紧状态,锁紧状态,花键轴套结构的锁紧状态,手动操作时，花键轴

13、只旋转不做轴向移动，是否锁紧不易判断，需挂牌标明。,66,参考资料#,机械锁紧装置状态判断,锁紧轴随动结构状态示意,未锁紧状态,锁紧状态,丝扣不外露，不生锈、损坏。,67,参考资料#,68,参考资料#,69,参考资料#,70,参考资料#,71,参考资料#,72,参考资料#,73,参考资料#,74,参考资料#,锁紧轴随动结构：,关井 解锁,锁紧,75,参考资料#,手动锁紧与解锁的操作要领,顺旋,到位,回旋,逆旋,到位,回旋,锁紧,解锁,76,参考资料#,77,参考资料#,78,参考资料#,五、闸板防喷器的基本关井、开井操作 （司钻控制台上） 1、液压关井 （1）液压关井- 在钻台上操作空气换向阀

14、 进行关井动作。 （2）手动锁紧- 顺时针旋转操作杆手轮， 到位后回旋两手轮1/41/2圈。,79,参考资料#,五、闸板防喷器的基本关井、开井操作 （司钻控制台上） 2、 液压开井 （1） 手动解锁- 逆时针旋转操作杆手轮 到位后回旋两手轮1/41/2圈。 （2）液压开井- 在钻台上操作空气换向阀 进行开井动作。,80,参考资料#,闸板防喷器的关井步骤,1. 液压关井,正常情况（远程控制台上）,2. 手动锁紧,81,参考资料#,闸板防喷器的手动关井步骤,1. 液控换向手柄关井置于关位(沟通油路),特殊情况（液控失效）,2. 手动关井,82,参考资料#,闸板防喷器的开井步骤,1. 手动解锁,2.

15、 液压开井,83,参考资料#,液压开井图,84,参考资料#,卸液控油压图,85,参考资料#,六、闸板防喷器的正确使用及管理 1、井喷时可用闸板防喷器封闭空井或与闸板尺寸相同的钻具。需长时间关井时，应手动锁紧闸板，并挂牌标明开关后锁紧情况，以免误操作。锁紧或解锁手轮均不得强行板紧，扳到位后回1/4-1/2圈。 2、使用中所装的闸板规格，在现场至少有一付备用件，一旦所装闸板损坏，能及时更换。 3、严禁用打开闸板防喷器的方法来泄井内压力。每次打开闸板前，应检查手动锁紧装置是否解锁到底；打开后要检查是否全开(闸板总成后退到体内)，不得停留在中间位置，以防钻具碰坏闸板。 4、打开和关闭侧门时应先泄掉控制

16、管汇压力，以防损坏铰链的“O”形圈，打开侧门换闸板，要注意用液压开关闸板时，避免蹩坏闸板、闸板轴或铰链。不许同时打开两个侧门。,86,参考资料#,5、有二次密封装置的闸板防喷器，只有在活塞杆密封 处严重漏失时，才使用二次密封装置注入密封脂。注入 量不宜过多，止漏即可，以免损坏活塞杆，一有可能就 立即更换活塞杆密封，不可长久依赖二次密封装置。 6、若闸板在正常压力下打不开时，可在认真分析原因 的基础上处理，对“库美”及仿库美型控制系统，可打 开管汇旁通阀，直接用蓄能器的21MPa压力来控制，若 仍打不开，则还可用气液泵直接打压至36.5MPa控制， 但这须将蓄能器进出油截止阀关闭后，才允许升至3

17、6.5MPa。 7、当井内有钻具时，严禁关闭全封闸板。特殊情况时，可用剪切闸板在剪断井内钻具的同时，封闭井口。,87,参考资料#,8、进入目的层后，每天应开关管子闸板一次，检查开关是否灵活。并检查手动锁紧装置是否开关灵活。 9、配装有环形防喷器的井口防喷器组,在发生井喷紧急关井时必须按以下顺序操作: 首先,利用环形防喷器封井。其目的是一次封井成功并防止闸板防喷器封井时发生刺漏。 然后,再用闸板防喷器封井。其的是充分利用闸板防喷器适于长期封井的特点。 最后，及时打开环形防喷器。其目的是避免环形防喷器长期封井作业。,88,参考资料#,六 复习题 1、闸板防喷器有何作用? 2、闸板防喷器由哪些主要部

18、件组成?按闸板室的数量可分为几类? 3、简述闸板防喷器的工作原理。 4、闸板防喷器必须保持哪几处密封才能处于全封闭状态? 5、长期关井是用环形防喷器，还是用闸板防喷器?为什么? 6、手动关井和开井怎样操作? 7、闸板总成的结构有几种? 各种闸板总成的结构特点是什么? 8、闸板锁紧轴有几种?其原理是什么? 9、换闸板应怎样操作?,89,参考资料#,1、 ( ) 闸板防喷器可用以长期封井，环形防喷器也允许长期关井作业。 2、( ) 选择防喷器压力等级时，考虑套管最小抗内压强度、套管鞋破裂压力即可。 3、（ ）手动锁紧装置既能实现手动关井，又能实现手动开井。 4、（ ）在进行手动关井时，应先将远程控

19、制台相应换向阀手柄搬至关位。 5、（ ）闸板总成与壳体放置闸板的体腔有一定间隙,允许闸板在壳体腔内上下浮动。 6、（ ）闸板防喷器无论是关闭锁紧或解锁，都必须把手轮旋到底，不得中途停在一个位置。,90,参考资料#,7、（ ）剪切闸板不能用于剪切方钻杆. 8、（ ）套压不超过7Mpa情况下，用环形防喷器进行不压井起下钻作用时，应使用18度斜坡接头的钻具，起下钻速度不得大于0.2m/s。 9、（ ）旋转闸板防喷器的侧门时，储能器装置上控制该防喷器的换向阀应处于关位。 10、（ ）手动锁紧操作是：顺旋、到位、回旋； 手动解锁操作是：逆旋、到位、回旋。 11、( )闸板防喷器主要有壳体、侧门、油缸、活塞与活塞杆、锁紧轴、端盖、顶盖等部件组成。 12、( )对于半封闸板防喷器，所用半封闭板尺寸与井内钻具尺寸必须一致。,91,参考资料#,13、( )对于半封闸板防喷器，所用半封闭板尺寸与井内钻具尺寸必须一致。 14、( )液压防喷器的胶芯或闸板使用中磨损、老化变质，可在现场条件下及时进行拆换。 15、( )每次开井后必须检查环形防喷器是否全开，以防挂坏胶芯。 16、( )5半封闸板对5钻具才能实现封井，否则不能有效密封。 17、( )活塞杆的二次密封装置在启