1、井控设备知识COCOS SL L新疆技术学院新疆技术学院 胡万军胡万军 20092009年年4 4月月 一、井控设备概述一、井控设备概述二、万能防喷器二、万能防喷器三、闸板防喷器三、闸板防喷器四、控制系统装置四、控制系统装置五、防喷器选择五、防喷器选择六、六、防喷器连接规范防喷器连接规范-API连接连接七、防喷器的发展趋势七、防喷器的发展趋势一、井控设备概述一、井控设备概述井控设备概述 石油与天然气工业，经过几十年的创业与开拓，在钻井工艺技术上更是不断改进与革新并日趋科学化。 井控设备的发展更为突出，由单一的老式手动防喷器发展成一套完整的井控设备系统。井控设备为安全钻井提供了保障，保护了钻井人
2、员、钻井设备以及油气井的安全，使油气田的勘探与开发获得更好的效益。 一套设备的好坏与其服务质量可从四个方面来评估：1.设计；2.材料；3.加工制造；4.维护和使用。1.井控设备维护和使用井控设备维护和使用 当设备制造出来以后，维护和使用就成了设备好坏的关键因素。如果井控设备安装、维护、使用不当，那么这些设备就等于虚设，就有井喷、着火等重大事故隐患的威胁。 当前，由于对井控设备的安装、维护、使用不当而导致的大小事故，每年仍时有发生。 因此，钻井人员对井控设备必须具有一定的基础知识和正确而熟练的操作技能，使井控设备发挥应有的效能，确保钻井工程的安全、优质与高速度，使我国的石油与天然气工业获得更大的
3、发展。2.2.井控设备的功用井控设备的功用 在钻井过程中，为了防止地层流体侵入井内，总是使井筒内的钻井液静液柱压力略大于地层压力，这就是所谓对油气井的初级压力控制。 但在钻井作业中，常因各种因素的变化，使油气井的压力控制遭到破坏而导致井喷，这时就需要依靠井控设备实施压井作业，重新恢复对油气井的压力控制。 有时井口设施严重损坏，油气井失去压力控制，这时就需采取紧急抢救措施，对油气井抢救。因此，井控设备是实施油气井压力控制技术的一整套专用设备、仪表与工具。3.3.井控设备应具有以下功用：井控设备应具有以下功用： 1.预防井喷。保持井筒内泥浆静液柱压力始终略大于地层压力，防止井喷条件的形成。 2.及
4、时发现溢流。对油气井进行监测,以便尽早发现井喷预兆，尽早采取控制措施。 3.迅速控制井喷。溢流、井涌、井喷发生后，迅速关井，实施压井作业，对油气井重新建立压力控制。 4.处理复杂情况。在油气井失控的情况下，进行灭火抢险等处理作业。 显然,井控设备是对油气井实施压力控制，对事故进行预防、监测、控制、处理的关键手段；是实现安全钻井的可靠保证；是钻井设备中必不可少的重要系统装备。4.井控设备的组成井控设备的组成井控设备应包括以下设备、仪表与工具井控设备应包括以下设备、仪表与工具: : 压力控制设备，监视设备，固相控制设备压力控制设备，监视设备，固相控制设备1.井口防喷器组万能防喷器、闸板防喷器、四通
5、阀门组等；2.控制装置储能器机组、远程遥控装置；3.管汇阻流管汇、压井管汇；4.钻具内防喷器工具钻杆球阀、钻杆回压凡尔、投入式但向阀等；5.加重钻井液装置重晶石粉混合漏斗装置、重晶石粉气动下料装置；6.起钻灌注钻井液装置；7.钻井液油气分离器；8.监测仪表泥浆池液面监测仪、甲烷、硫化氢监测器。5.5.井口防喷器组井口防喷器组井口防喷器组井口防喷器组结构图结构图 从上到下： 万能BOP 双闸板BOP 单闸板BOP 钻井四通6.井口防喷器组现状井口防喷器组现状 防喷器经过80年的发展，目前已经发展成多种功能、规格标准系列产品。防喷器系统装备经历了三个技术发展阶段： 第一阶段为手动闸板防喷器， 第二
6、阶段为液动闸板防喷器和环形防喷器的组合， 第三阶段仍为液动防喷器，以高压、大通径、可变通径和不断完善的结构为其主要特征。 现在正开发完善第四代产品及井下防喷器。7.液压防喷器的特点液压防喷器的特点 防喷器是井控设备的核心组件。众所周知，防喷器质量的好坏直接影响油气井压力控制的成败，老式的手动防喷器由于手动开关费力；关井耗时多；耐压低；故障多；经常在紧急关井时封不住井而引起井喷失控，因此这种旧式手动防喷器皆以淘汰而以液压防喷器代替，液压防喷器有以下四个特点:1.关井动作迅速 万能防喷器利用液压能够在30s以内实现关井；闸板防喷器利用液压能够在38s以内实现关井。2.操作方便 液压防喷器利用液压油
7、以液压传动方式迫使胶芯和闸板等封井元件动作，而不是采用纯机械传动的方法，因此操作省力、简便。操作者只需在钻台或值班室的控制盘上扳动控制阀就能实现开关动作。液压防喷器的特点液压防喷器的特点3.安全可靠安全可靠液压防喷器的强度是可靠的，出厂前防喷器的壳体组件经液压防喷器的强度是可靠的，出厂前防喷器的壳体组件经过严格试压检验。过严格试压检验。液压防喷器的封井性能是可靠的，出厂前防喷器的胶芯或液压防喷器的封井性能是可靠的，出厂前防喷器的胶芯或闸板经过严格的密封性能试验。闸板经过严格的密封性能试验。液压防喷器的操作是可靠的，当司钻在钻台上操作失灵时，液压防喷器的操作是可靠的，当司钻在钻台上操作失灵时，可
8、迅速在储能器装置上操作，如果储能器装置装置液控失可迅速在储能器装置上操作，如果储能器装置装置液控失效，闸板防喷器还可以手动操作关井。效，闸板防喷器还可以手动操作关井。4.现场维修方便现场维修方便液压防喷器的胶芯或闸板是封井的密封元件，使用中易磨损液压防喷器的胶芯或闸板是封井的密封元件，使用中易磨损失效。当发现这些密封元件严重磨损失效。当发现这些密封元件严重磨损 后，在现场条件下可后，在现场条件下可以及时进行拆换。以及时进行拆换。8.防喷器的最大工作压力防喷器的最大工作压力 防喷器的最大工作压力是指防喷器安装在井口投入工作时所能承受的最大井口压力。最大工作压力是防喷器的强度指标。 按照国家石油天
9、然气行业标准 SY5052-84规定，防喷器的最大工作压力共分为5级，符合API规范，即: 2000psi (140公斤/厘米2、14MPa )； 3000psi (210公斤/厘米2、21MPa )； 5000psi (350公斤/厘米2、35MPa )； 10000psi (700公斤/厘米2、70MPa )； 15000psi (1050公斤/厘米2、105MPa )；APIAPI防喷设备压力等级分为六级防喷设备压力等级分为六级1、2000psi（2000磅/英寸2 ）-140公斤/厘米2 -14Mpa - 2M；2、 3000psi（3000磅/英寸2）-210公斤/厘米2 -21Mp
10、a - 3M；3、5000psi（5000磅/英寸2 ）-350公斤/厘米2 -35Mpa - 5M；4、10000psi（10000磅/英寸2 ）-700公斤/厘米2 -70Mpa - 10M；5、15000psi（15000磅/英寸2 ）-1050公斤/厘米2 -105Mpa-15M；6、 20000psi（20000磅/英寸2 ）-1400公斤/厘米2 -140Mpa-20M9.防喷器的公称通径尺寸防喷器的公称通径尺寸 防喷器的公称通径尺寸是指防喷器的上下垂直通孔直径。公称通径是防喷器的尺寸指标。 SY5052-84中规定，防喷器的公称通径共分为9种，即： 180mm (7-180mm
11、(7-1/16);1/16); 230mm (9-5/8); 230mm (9-5/8); 280mm (11); 280mm (11); 346mm (13- 346mm (13-5/8);5/8); 426mm (16- 426mm (16-3/4);3/4); 476mm (18-3/4);476mm (18-3/4); 528mm (20-3/4); 528mm (20-3/4); 540mm (21-1/4); 540mm (21-1/4); 680mm (26-3/4); 680mm (26-3/4);APIAPI按法兰通径尺寸可分为按法兰通径尺寸可分为1515级级21/16 29
12、/16 31/8 31/16 41/16 71/16 9 11 135/8 161/4 183/4 203/4 211/4 263/4 291/2二二.万能防喷器（又称环形防喷器）万能防喷器（又称环形防喷器）万能防喷器（又称环形防喷器）万能防喷器（又称环形防喷器）万能防喷器：万能防喷器： 也叫多效能防喷器、环形防喷器或球形防喷器等。 它的作用是具有承压高、密封可靠、操作方便、开关迅速等优点，特别适用于密封各种形状和不同尺寸的管柱、电缆及钢丝绳等，也可全封闭井口。 万能防喷器必须配备液压控制系统方能使用。通常它与闸板防喷器配套使用，也可单独使用。1.基本结构和工作原理基本结构和工作原理(1)基本
13、结构见图：壳体、顶盖、胶芯、活塞。(2）工作原理。 关井时，液压推动活塞向上运动，迫使密封胶芯封着管子外围。当施加液压使活塞下行运动时让密封胶芯回到原位置，防喷器就打开。球型万能球型万能BOPBOP结构图结构图2.万能防喷器万能防喷器工作特点：工作特点：工作特点：工作特点： 能够在不同尺寸钻柱的任何部件上关闭。 必要时能关闭空井。 能关闭试油抽子，测井或射孔的电缆及各种工具。 在使用减压调节阀或缓冲储能器控制下，它可在使用减压阀或缓冲瓶控制的情况下，能通过18无细扣对焊钻杆接头，能够强行上下活动钻具或强行起下钻柱，但不能旋转钻具。3.万能工作示意图万能工作示意图4.环形防喷器胶芯环形防喷器胶芯
14、 环形防喷器的主要部件是胶芯密封件（又称盘根单元）。国产胶芯是用丁睛橡胶硫化而成，使用温度为10100，适用于水基和油基钻井液环境。 国际上生产胶芯的厂家很多，不同类型要在不同条件下使用。如海德里公司和雪福尔公司的胶芯适用条件见表89和810。5.环形防喷器使用注意事项：环形防喷器使用注意事项： 关闭空井，只有在紧急情况下使用，否则将加速密封装置的损坏。 正常情况下，最大操作液压为10.5MPS（1500psi）。 在关闭防喷器后，强行起下钻控制关闭压力为3.54.2MPa（500600psi）。 6.万能防喷器类型万能防喷器类型-球形防喷器球形防喷器-环形防喷器环形防喷器国外厂家国外厂家:S
15、HAFFER (雪夫尔雪夫尔)球形胶芯球形胶芯HYDRIL (海德里耳海德里耳)锥形胶芯锥形胶芯CAMERON (卡麦隆卡麦隆)组合胶组合胶芯芯国产万能国产万能BOP为：为：球形和环形两种球形和环形两种球形胶芯防喷器球形胶芯防喷器SHAFFERSHAFFER球形胶芯万能球形胶芯万能BOPBOP楔块式连接楔块式连接法兰螺栓式连接法兰螺栓式连接楔块式连接内部结构楔块式连接内部结构三、闸板防喷器三、闸板防喷器闸板防喷器闸板防喷器是能承受高压、可靠性好的主要井控设备，是井控的安全保证。 1.闸板防喷器结构图闸板防喷器结构图2.闸板防喷器工作原理和特点闸板防喷器工作原理和特点（l）工作原理： 把处于收缩
16、位置的两个闸板通过液压控制同时向内推移，使它们卡紧在管柱外面而实现封闭井口。（2）工作特点：安装时不能上下倒置，因闸板芯只能承受向上的压力。芯轴有二次密封作用。闸板密封钻柱的橡胶有自封作用。特殊情况下，闸板关闭后，钻杆接头可坐在闸板上。3.闸板防喷器的主要功能闸板防喷器的主要功能其主要功能有： 井内有钻柱、油管和套管时，利用管子闸板防喷器封闭相应管子与井眼形成的环形空间，达到封井目的。 用盲板（全封）防喷器，井中无钻具时，可全封井眼。 在特殊情况下可用全封剪切闸板防喷器剪断钻具并达到全封井的目的。闸板防喷器的主要功能闸板防喷器的主要功能可变径芯子闸板防喷器，可以适用于几个不同尺寸的钻具，在整个
17、起钻柱过程中不必经常更换闸板芯，就可以达到封井目的。 必要的情况下，管子闸板防喷器可以悬挂钻柱。 通过防喷器壳体旁侧出口，可以进行循环和阻流压井作业。4.四种主要闸板结构四种主要闸板结构 防喷器壳体是通用的，闸板防喷器有四种主要闸板结构：盲板（全封闸板）、管子闸板、可变径管子闸板和剪切盲板。见图.5.操作闸板防喷器规则：操作闸板防喷器规则：管子闸板尺寸要适合正使用中的钻杆、套管和油管尺寸。液压控制开关压力10.5MPa（1500psi），不宜采用过高关闭压力（剪断钻杆时要高些），避免闸板上的弹性材料磨损增加，活动管子时液压应调到有少量钻井液从闸板漏出以减少摩擦增加润滑。 当钻杆在井眼中一般不要
18、关闭盲板和剪切闸板，否则将损坏钻杆。 用锁紧装置时，关闭闸板后将其锁住在关闭位置。 当环形防喷器不能用时，用闸板防喷器在压力下强行起下钻，必须使用两个防喷器，而且相隔距离必须容纳钻杆接头。四、控制系统装置四、控制系统装置库美控制装置库美控制装置储能器储能器储能器储能器各个部位的名称：各个部位的名称：司钻控制盘司钻控制盘减压溢流阀减压溢流阀油箱液位显示油箱液位显示旁通阀旁通阀电动液泵的控制开关电动液泵的控制开关储能器各个部位的名称储能器各个部位的名称：曲轴柱塞泵曲轴柱塞泵气动压力变送器气动压力变送器压力表及储能瓶压力表及储能瓶三位四通转阀三位四通转阀双作用活塞式气缸双作用活塞式气缸电动开关电动开
19、关气动油泵气动油泵液气开关液气开关储能器各个部位的名称：储能器各个部位的名称：曲轴柱塞泵的润滑油液位显示曲轴柱塞泵的润滑油液位显示储能瓶储能瓶1 1、储能器的学名为：地面防喷器控制装置、储能器的学名为：地面防喷器控制装置 储能器用于控制井口防喷器组的装置，防喷器控制系统（储能器）储能器用于控制井口防喷器组的装置，防喷器控制系统（储能器）是开关防喷器和液动放喷、压井阀门的装置。它既要提供足够压力是开关防喷器和液动放喷、压井阀门的装置。它既要提供足够压力和排量的液压油，还要在平时把这种液压能储存起来，一旦需要，和排量的液压油，还要在平时把这种液压能储存起来，一旦需要，通过控制阀件把液压油准确迅速地
20、输送给防喷器和液动阀的液缸，通过控制阀件把液压油准确迅速地输送给防喷器和液动阀的液缸，从而达到开关目的。从而达到开关目的。司钻控制台司钻控制台空气管缆空气管缆液控管线液控管线辅助控制台辅助控制台储能器储能器（控制（控制台）台）空气管缆空气管缆储能器储能器2.2.传统库美控制的次序：传统库美控制的次序：3.3.工作原理工作原理储存在储能器组中的压力油通过储能器隔离阀（高压球阀）、滤油器，再经减压溢流阀减压后，进入控制管汇，到各三位四通转阀进口。同时来自储能器组的压力油经滤油器进入控制环形BOP的减压溢流阀，减压后专供环形BOP使用。只需扳动相应的三位四通转阀手柄，便可实现“开”、“关”防喷器的操
21、作。 三位四通转阀的换向也可通过司钻控制台遥控完成。首先扳动司钻控制台上控制气源开关的气转阀至开位，同时操作其他三位四通气转阀进行换向，压缩空气经空气管缆而进入储能器（控制台），控制相应的气缸，带动换向手柄，使储能器的控制台上相应的三位四通转阀换向。工作原理的说明工作原理的说明在司钻控制台上气转阀换向的同时，压缩空气使显示气缸的活塞移动，司钻控制台上各气转阀的圆孔内显示出“开”或“关”的字样，表示各防喷器处于“开”或“关”的状态。注意：司钻控制台上的转阀为二级操作方式，即扳动各控制对象的转阀时，必须同时扳动气源开关转阀。因为控制系统空气管缆较长，扳动转阀必须保持3秒以上，以保证远程控制台上的转
22、阀换向到位。工作原理的说明工作原理的说明电动油泵的启、停控制电动油泵的启、停控制 将远控台上电控箱的主令开关旋至“自动”位置，整个装置便处于自动控制状态。若系统压力低于19MPa，压力控制器将自动启动电动油泵。到达21MPa时，压力控制器自动切断电源，使油泵停止供油。 将主令开关旋至“手动”时，按下启动按钮，电动油泵开始供油。到达21MPa时，应按下“停止”按钮。注意：液泵不会自动停机，应注意观察系统压力。工作原理的说明工作原理的说明气动油泵的控制 打开气源开关，关闭液气开关旁通阀，压缩空气进入液气开关，此时管汇压力若低于18.9MPa，液气开关将开启，压缩空气驱动油泵工作。达到21MPa时，
23、液气开关自动关闭，切断气路，气动油泵停止工作。 在需要使用高于21MPa的压力油时，只能由气动油泵供油。首先，关闭储能器隔离阀，使液压油不能进入储能器。然后，打开液气开关旁通阀，压缩空气直接驱动油泵工作。注意：确保管汇溢流阀工作正常，能在34.5MPa时全开溢流。高于21MPa时，必须关闭储能器隔离阀。工作原理的说明工作原理的说明操作防喷器动作操作防喷器动作 储能器中的压力油经过减压溢流阀减压后，到各三位四通转阀进油口。另一路通过减压溢流阀后专供环形防喷器使用。只需扳动相应的三位四通阀手柄，便可实现防喷器的开、关操作。 通过远控台操作时，一只手打开远控台上控制气源的气转阀至开位，另一只手同时操
24、作对应的三位四通气转阀控制防喷器的开、关操作。各气转阀上的圆孔内会显示“开”、“关”的字样，以表示防喷器的状态。注意：由于控制管线较长，扳动气转阀必须在3秒钟以上。工作原理的说明工作原理的说明调整压力调整压力 旋转减压溢流阀上端的手轮，可以将输出压力调节为设定压力。向下旋入为提高输出压力，向上旋出为降低输出压力。 4.储能器机组的有关额定值标准：储能器机组的有关额定值标准：1、压力表：、压力表：（1）万能压力表值：要求为（1250psi1500psi），实际使实际使用时在用时在 700900psi之间，之间，（2）管汇压力表值：1500psi（3）储能器压力表值：3000psi2、传感器气源压
25、力表值：15psi3、氮气瓶氮气压力值：1000+100psi4、压力开关值：压力开关值：（1）电泵压力2700psi时开始启动,2950psi时停止.可由机械师调整设定（2）气泵压力2500psi时开始启动,3000psi时停止.可由机械师调整设定阻流压井管汇阻流压井管汇专门的钻井四通专门的钻井四通旋转防喷器旋转防喷器传统型远控装置传统型远控装置阻流阀远控阻流阀远控新型电控型新型电控型BOPBOP远控面板装置远控面板装置水下防喷器和控制组合水下防喷器和控制组合井口套管头井口套管头五五. .防喷器选择防喷器选择防喷器的公称通径应与其套管头下的套管尺寸相匹配，以便防喷器的公称通径应与其套管头下的
26、套管尺寸相匹配，以便通过相应钻头与钻具，继续钻井作业。通过相应钻头与钻具，继续钻井作业。 海上的探井井口常规配置海上的探井井口常规配置 30以上隔水管以上隔水管(表层套管表层套管) 配备配备29-1/2防喷器防喷器(分分流器流器)。 20套管套管(技术套管技术套管) 配备配备21-1/2防喷器。防喷器。 13-5/8、9-5/8 套管套管(技术套管技术套管) 7套管套管(油气层套油气层套管管) 配备配备13-5/8防喷器。防喷器。1.1.公称通径的选择公称通径的选择防喷器的压力等级标志着防喷器的耐压能力。井口上所装配防喷器的压力等级标志着防喷器的耐压能力。井口上所装配的防喷器其压力等级应大于可
27、能出现的预期井口最高压力，的防喷器其压力等级应大于可能出现的预期井口最高压力，确保封井可靠，不致因耐压不够而导致井口失效。确保封井可靠，不致因耐压不够而导致井口失效。 对于生产油井，预期井口最高压力是以井喷时井筒内仍对于生产油井，预期井口最高压力是以井喷时井筒内仍留有一半钻井液液柱估算的，即：预期井口最高压力留有一半钻井液液柱估算的，即：预期井口最高压力 = 地层地层压力一半井深钻井液液柱压力压力一半井深钻井液液柱压力 对于探井、高压气井，预期井口最高压力是以井筒内已对于探井、高压气井，预期井口最高压力是以井筒内已无钻井液，井筒完全掏空的条件估算的，即：预期井口最高无钻井液，井筒完全掏空的条件
28、估算的，即：预期井口最高压力压力 = 预计地层压力预计地层压力 目前我国钻井平台配套的防喷器为目前我国钻井平台配套的防喷器为10000psi 15000psi2 2. .防喷器压力等级的选择防喷器压力等级的选择 在钻井作业中为适应各种情况迅速可靠地关井，井口所配防喷器通在钻井作业中为适应各种情况迅速可靠地关井，井口所配防喷器通常不止是一个。在井筒中有钻具时应采用与钻具尺寸相匹配的管子闸常不止是一个。在井筒中有钻具时应采用与钻具尺寸相匹配的管子闸板关井；板关井； 在井筒中无钻具时应采用全封闸板在井筒中无钻具时应采用全封闸板(剪切闸板剪切闸板)关井关井；在封井状态下进行强行起下钻作业应采用万能防喷
29、器。根据国家；在封井状态下进行强行起下钻作业应采用万能防喷器。根据国家石油与天然气钻井井控技术规定石油与天然气钻井井控技术规定，对于压力等级为，对于压力等级为2000psi 、3000psi(14MPa、21MPa) 的井口防喷器组有四种方案供选择的井口防喷器组有四种方案供选择:SASRSASSSS3 3. .防喷器类型与数量的选择防喷器类型与数量的选择5000psi (35MPa) 、10000psi (70MPa)、15000psi (105MPa)ARRSARRSARRSS旋转防喷器旋转防喷器有三种方案可供选择有三种方案可供选择: :六六.防喷器连接规范防喷器连接规范API连接1.API
30、1.API法兰连接规范法兰连接规范：API连接连接 根据根据API规范及其尺寸规定制造的法兰、卡箍和规范及其尺寸规定制造的法兰、卡箍和栽丝螺栓连接件栽丝螺栓连接件API法兰连接分法兰连接分6B和和6BX两种类型。两种类型。1、 6B型法兰：有盲板、整体、螺纹和焊颈式等几种形式。型法兰：有盲板、整体、螺纹和焊颈式等几种形式。 其额定工作压力有：其额定工作压力有： 2000psi、3000psi、5000psi（磅磅/英寸英寸2）三个等级。三个等级。 6B型法兰配用型法兰配用R型或型或RX型密封垫圈，型密封垫圈，并可互换并可互换。 2. 6BX型法兰：有盲板、整体和焊颈式三种形式。型法兰：有盲板、
31、整体和焊颈式三种形式。 其额定工作压力有其额定工作压力有2000psi、3000psi、5000psi、 10000psi、15000psi、20000psi 六个等级。六个等级。 6BX型法兰配用型法兰配用BX型密封垫环。型密封垫环。 2.2.密封垫环（钢圈）密封垫环（钢圈） API标准中规定：标准中规定： 6B型法兰使用型法兰使用R型或型或RX型钢圈，并可互换。型钢圈，并可互换。 6BX型法兰使用型法兰使用BX型钢圈，且不能与型钢圈，且不能与R型或型或RX型互换使用。型互换使用。 对卡箍型连接只能用对卡箍型连接只能用RX型钢圈，法兰环槽用深环槽。型钢圈，法兰环槽用深环槽。 RX型和型和BX
32、型钢圈具有压力增强密封（助封）作用，压力越高，密封越型钢圈具有压力增强密封（助封）作用，压力越高，密封越可靠。可靠。 R型和型和RX型钢圈允许重复使用；型钢圈允许重复使用；BX型钢圈型钢圈API不推荐重复使用。因为不推荐重复使用。因为BX型钢圈受钢性连接的限制，初次使用后，就不能再次保证连接法兰型钢圈受钢性连接的限制，初次使用后，就不能再次保证连接法兰之间的有限量的间隙，无法形成有效密封。之间的有限量的间隙，无法形成有效密封。135/ /8 83000psiR（RX）5713/8101/420205000psiBX16015/8121/2161610000psiBX15917/8171/420
33、2015000psiBX15921/4211/42020200001psiBX15931/830202016163 3/ /4 45000psiBX16217/8141/2161610000psiBX16217/8171/2242418183 3/ /4 45000psiBX1632171/2202010000psiBX16421/4221/2242415000psiBX1643263/42020压力等级压力等级尺寸尺寸螺栓数螺栓数量量螺栓规格（直径螺栓规格（直径长度）长度）钢圈型号钢圈型号法兰规格法兰规格3.3.部分部分APIAPI法兰、钢圈、螺栓对照表法兰、钢圈、螺栓对照表螺栓尺寸螺栓尺寸
34、推荐扭矩推荐扭矩磅磅/ /英尺英尺公斤公斤/ /米米3 3/ /4 4-10UN-10UN20020027.6527.657 7/ /8 8-9UN-9UN32532544.9344.931-8UN1-8UN47547565.6765.671 11 1/ /8 8-8UN-8UN60060082.5982.591 13 3/ /8 8-8UN-8UN12001200165.85165.851 11 1/ /2 2-8UN-8UN14001400193.56193.561 15 5/ /8 8-8UN-8UN17001700235.03235.031 13 3/ /4 4-8UN-8UN2040
35、2040282.04282.041 17 7/ /8 8-8UN-8UN32203220445.18445.182-8UN2-8UN38503850532.1532.13-8UN3-8UN1300018004.API4.API推荐推荐6BX6BX型法兰螺栓拧紧扭矩型法兰螺栓拧紧扭矩七七.防喷器的发展趋势防喷器的发展趋势 近几年来，随着石油钻采技术水平的不断提高近几年来，随着石油钻采技术水平的不断提高，国内外大力推广应用欠平衡压力钻井、小井眼钻，国内外大力推广应用欠平衡压力钻井、小井眼钻井、不压井作业等新技术新工艺；减少对环境的污井、不压井作业等新技术新工艺；减少对环境的污染、对油气资源的浪费；
36、对井控装备的性能指标和染、对油气资源的浪费；对井控装备的性能指标和技术水平提出了更高的要求。防喷器的设计、制造技术水平提出了更高的要求。防喷器的设计、制造水平正加快发展步伐来满足钻采新工艺的需求。水平正加快发展步伐来满足钻采新工艺的需求。国外防喷器经过国外防喷器经过8080年的发展，目前已经发展成多种功年的发展，目前已经发展成多种功能、规格标准系列产品。防喷器系统装备经历了三个技能、规格标准系列产品。防喷器系统装备经历了三个技术发展阶段术发展阶段: : 第一阶段为手动闸板防喷器，第二阶段为液动闸板防第一阶段为手动闸板防喷器，第二阶段为液动闸板防喷器和环形防喷器的组合，第三阶段仍为液动防喷器，喷
37、器和环形防喷器的组合，第三阶段仍为液动防喷器，以高压、大通径、可变通径和不断完善的结构为其主要以高压、大通径、可变通径和不断完善的结构为其主要特征。特征。现在正开发完善第四代产品及井下防喷器。现在正开发完善第四代产品及井下防喷器。 目前国外美国在防喷器研制的各方面都处于领先地位，目前国外美国在防喷器研制的各方面都处于领先地位，HydrilHydril、CameronCameron、WilliamsWilliams等公司防喷器的制造代表了当今世等公司防喷器的制造代表了当今世界最先进水平。主要表现在：产品标准日趋严格，美国石油学界最先进水平。主要表现在：产品标准日趋严格，美国石油学会于会于1999
38、1999年发布了年发布了API Spec 16AAPI Spec 16A钻井通道设备钻井通道设备第二版，对第二版，对防喷器的材料、设计、制造、试验、检测及质量控制等方面做防喷器的材料、设计、制造、试验、检测及质量控制等方面做了详细而严格的要求，特别是增加了橡胶密封件的高压低温性了详细而严格的要求，特别是增加了橡胶密封件的高压低温性能及试验方法的规定。防喷器品种规格齐全，已超出了能及试验方法的规定。防喷器品种规格齐全，已超出了API API Spec 16ASpec 16A规范所覆盖的范围，通径从规范所覆盖的范围，通径从65mm65mm到到762mm762mm（2 9/162 9/1630in3
39、0in），压力等级为），压力等级为3.53.5175MPa175MPa（50050025000psi25000psi）都一应俱）都一应俱全；闸板和环形两种防喷器二合一的产品也问世，双环形、三全；闸板和环形两种防喷器二合一的产品也问世，双环形、三闸板及作业用的四闸板也都有应用，适合于欠平衡钻井的旋转闸板及作业用的四闸板也都有应用，适合于欠平衡钻井的旋转防喷器现在已有多种规格，技术性能也越来越高。防喷器现在已有多种规格，技术性能也越来越高。国外 中国防喷器的研制工作始于中国防喷器的研制工作始于19641964年，经过年，经过4040多年的发展，多年的发展，目前国内防喷器主要生产厂有华北石油管理局第
40、二机械厂，目前国内防喷器主要生产厂有华北石油管理局第二机械厂，上海第一石油机械厂，宝鸡石油机械厂。生产的各种防喷器上海第一石油机械厂，宝鸡石油机械厂。生产的各种防喷器品种规格达品种规格达4040余种，通径从余种，通径从3 1/8in3 1/8in到到30in30in，压力级别从，压力级别从3.5MPa3.5MPa到到105MPa105MPa，逐渐形成了标准系列化产品。另外旋转防，逐渐形成了标准系列化产品。另外旋转防喷器、不压井防喷器等也在生产现场试验。几个防喷器主要喷器、不压井防喷器等也在生产现场试验。几个防喷器主要生产厂都取得了生产厂都取得了API Spec 16AAPI Spec 16A的
41、会标使用权。在产品设计、的会标使用权。在产品设计、高压铸钢件浇铸及热处理、大型复杂零件加工、检测及试验高压铸钢件浇铸及热处理、大型复杂零件加工、检测及试验技术等方面进行了大量的研究工作，积累了丰富的经验。技术等方面进行了大量的研究工作，积累了丰富的经验。 国内 我国在防喷器基础研究方面，开展了承压件的材料我国在防喷器基础研究方面，开展了承压件的材料研究、闸板防喷器可靠性分析设计、防喷器螺栓延迟断研究、闸板防喷器可靠性分析设计、防喷器螺栓延迟断裂研究、裂研究、105MPa105MPa防喷器密封胶芯技术攻关、闸板胶芯防防喷器密封胶芯技术攻关、闸板胶芯防硫技术攻关等工作。硫技术攻关等工作。 但到目前
42、为止，各生产厂家仅致力于产品规格系列但到目前为止，各生产厂家仅致力于产品规格系列化，在技术上没有大的突破，与国外先进水平相比有较化，在技术上没有大的突破，与国外先进水平相比有较大差距。大差距。随着油气勘探开发的深入，深井超深井钻采越来越多，严酷随着油气勘探开发的深入，深井超深井钻采越来越多，严酷的井下工况对防喷器性能提出更严格的要求；为满足现代石油的井下工况对防喷器性能提出更严格的要求；为满足现代石油钻采的需求，防喷器有以下几方面的发展趋势：钻采的需求，防喷器有以下几方面的发展趋势：1 1、防喷器品种规格多样化。用于陆上深井和海洋井的防喷器、防喷器品种规格多样化。用于陆上深井和海洋井的防喷器向
43、通径全系列、超高压发展，而井下作业用的防喷器则力求轻向通径全系列、超高压发展，而井下作业用的防喷器则力求轻型化、模块化。型化、模块化。2 2、防喷器操作的简单性、维修的方便快速性、自动化控制结、防喷器操作的简单性、维修的方便快速性、自动化控制结构是当今的研究热点。自动锁紧闸板结构、自动开关侧门结构构是当今的研究热点。自动锁紧闸板结构、自动开关侧门结构、自动更换闸板结构、快速连接结构等正在发展中。、自动更换闸板结构、快速连接结构等正在发展中。防喷器发展趋势防喷器发展趋势3 3、井下作业用闸板向多功能发展，有用于强行起下油管且、井下作业用闸板向多功能发展，有用于强行起下油管且寿命厂的防磨镶嵌式密封
44、闸板；用在剪切管柱时或当管柱承寿命厂的防磨镶嵌式密封闸板；用在剪切管柱时或当管柱承受向下或向上的重量以及扭曲力时的夹持密封闸板；可以剪受向下或向上的重量以及扭曲力时的夹持密封闸板；可以剪断一定规格范围的连续油管、加重杆和没有张紧的电线和编断一定规格范围的连续油管、加重杆和没有张紧的电线和编织电缆，并实现密封井口的新型油管剪切闸板；能够实现橡织电缆，并实现密封井口的新型油管剪切闸板；能够实现橡胶大范围均匀变形的变径闸板。胶大范围均匀变形的变径闸板。4 4、研究新的高强度耐腐蚀的抗硫化氢钢种，以突破、研究新的高强度耐腐蚀的抗硫化氢钢种，以突破NACE NACE MR01-75MR01-75标准中对
45、结构钢硬度值标准中对结构钢硬度值HRC22HRC22及相应强度值的限制，及相应强度值的限制，以缩小防喷器外形及重量并适应超高压防喷器生产的需要。以缩小防喷器外形及重量并适应超高压防喷器生产的需要。5 5、新型密封材料研究。针对有天施工作业中经常遇到的、新型密封材料研究。针对有天施工作业中经常遇到的高温、低温、硫化氢介质等苛刻工况，研究筛选不同材料高温、低温、硫化氢介质等苛刻工况，研究筛选不同材料配方体系。适用于超高压防喷器的密封材料。研制模拟实配方体系。适用于超高压防喷器的密封材料。研制模拟实际工况的试验装置，进行全面的工艺试验，优选性能优异际工况的试验装置，进行全面的工艺试验，优选性能优异、
46、价格适中的密封材料。、价格适中的密封材料。6 6、在设计上将广泛采用、在设计上将广泛采用CADCAD技术，运用弹塑性力学和断裂技术，运用弹塑性力学和断裂力学原理进行非线性结构分析和优化设计。力学原理进行非线性结构分析和优化设计。7 7、研究应用更先进的制造工艺技术。、研究应用更先进的制造工艺技术。8 8、研制超级剪切闸板。关键技术是试验选择高强度且抗、研制超级剪切闸板。关键技术是试验选择高强度且抗硫化氢的刀刃材料，优化刃口形状尺寸。尽管现行的工业硫化氢的刀刃材料，优化刃口形状尺寸。尽管现行的工业标准并不要求剪切闸板具有抗硫化氢的性能，但在实际应标准并不要求剪切闸板具有抗硫化氢的性能，但在实际应用中抗硫化氢的剪切闸板更能发挥其集剪切、全封于一体用中抗硫化氢的剪切闸板更能发挥其集剪切、全封于一体的功能。的功能。 9 9、超高压防喷器密封结构研究，从密封件及相关零件结、超高压防喷器密封结构研究，从密封件及相关零件结构上提高防喷器的密封可靠性。构上提高防喷器的密封可靠性。 Click to edit title style
