手動快換閘板防噴器研制與應用

呂海龍，韓書祥，范曉賢，笈 業

（勝利油田勝機石油裝備有限公司，山東東營257067） ＊

手動快換閘板防噴器研制與應用

呂海龍，韓書祥，范曉賢，笈 業

（勝利油田勝機石油裝備有限公司，山東東營257067）＊

手動雙閘板防噴器是修井過程中使用的一種重要設備，其殼體和側門的連接多為螺栓連接并采用端面密封，側門重，現場拆卸、安裝螺栓費力，更換閘板困難，輔助生產時間長，勞動強度大。為此研制出一種手動快換閘板防噴器，其殼體和側門采用T形掛鉤連接，側門密封采用外圓密封，側門質量輕，拆卸、更換閘板方便、省力，密封安全可靠。

防噴器；快換閘板；T形擋板；復合管柱

隨著石油工業的發展，深井和復雜井的數量越來越多，復合管柱的油井比例大幅度上升。根據采油工藝的要求，油管管柱由2～3種規格的油管組成，即上部采用大直徑的油管，下部采用小直徑的油管，作業時多采用雙閘板防噴器，而且需要現場更換閘板以適應不同直徑管柱的需要。目前，修井用閘板防噴器殼體和側門的連接多為4或8條螺栓的連接方式，且側門密封多為端面密封，此結構形式的連接和密封有諸多不足之處。例如：拆卸側門螺栓更換閘板費時費力；側門螺栓拆卸頻率高，殼體和螺栓的螺紋容易損壞，降低防噴器的使用壽命；端面密封導致殼體的高度增加，不利于修井作業［1－5］。為此，勝利油田勝機石油裝備有限公司研制出2SFZ（K）18－21型和2SFZ（K）18－35型手動快換雙閘板防噴器（已獲國家實用新型專利，專利號：200920031002.1），解決了常規防噴器在使用、維修過程中的不足。

1 技術分析

1.1 結構

手動快換閘板防噴器主要由殼體、閘板總成、閘板軸、長圓形側門、T形擋板、鎖緊軸、軸承盒等組成。2SFZ（K）18－35型手動快換閘板防噴器結構如圖1所示。

圖1 2SFZ（K）18－35型手動快換閘板防噴器結構

1.2 工作原理

防噴器上腔裝有半封閘板總成，下腔裝有全封閘板總成，當井內有油管管柱時，用專用扳手順時針旋轉上腔鎖緊軸，鎖緊軸將閘板軸、閘板總成推向井口中心，致使膠芯前密封弧形部分與油管管柱、左右閘板膠芯前密封平面部分緊密接觸［6］；在井壓作用下，膠芯頂部橡膠與殼體頂部緊密接觸，從而實現密封管柱、封閉井口的功能［7］。下腔全封工作原理和半封類似。

修井作業中需要更換閘板總成時，在殼體上卸下T形擋板固定螺釘，從殼體的T形槽內抽出2塊T形擋板，用手抱住軸承盒總成，拔出側門、閘板軸、閘板總成，從閘板軸上卸下閘板總成，更換上新的、與管柱直徑相匹配的閘板后，將閘板總成、閘板軸、側門插入到殼體的長圓形腔內，將T形擋板插入到殼體的T形槽內，然后安裝擋板螺釘固定T形擋板，實現快速更換閘板。

1.3 創新設計

1.3.1 新型側門結構

側門一端為長圓盤形結構（如圖2），另一端為圓筒形結構。長圓盤端裝入殼體內，長圓盤外周上有O形圈密封槽，槽內裝有O形密封圈，與殼體內腔配合實現密封。由于側門與殼體之間由長圓盤外周的O形圈密封，改變了原有防噴器側門端面密封的結構型式，從而使密封結構更加簡單，密封可靠性大幅提高。

1.3.2 T形擋板

如圖3所示，T形擋板為對開式，開合部分為半圓形并與側門圓筒部分相配合，側門長圓盤部分裝入殼體后，殼體上有T形槽，側門由T形擋板固定在殼體上，改變了由螺栓固定側門的結構，省去了螺栓及裝、拆螺栓帶來的麻煩，使更換閘板快捷、方便、省力。

圖2 長圓形側門結構

圖3 T形擋板結構

1.4 主要技術參數

公稱通徑 ?180mm

額定工作壓力 35MPa

強度試驗壓力 52MPa

工作溫度 －29～121℃

關閉閘板旋轉圈數 15圈

閘板規格 2″、2″、3″、全封

密封墊環 R46

1.5 性能特點

1） 現場更換閘板方便。不需要拆卸、安裝螺栓，只需插入或拔出2塊T形擋板，并且防噴器側門、閘板總成、閘板軸、軸承盒總成的質量僅為普通防噴器的2／5，使現場更換閘板快捷，大幅降低了操作工人的勞動強度，縮短修井作業輔助時間，提高了工作效率。

2） 側門密封可靠。側門密封采用外圓密封，O形圈和殼體間有適當的過盈量，將O形圈普通圓形密封原理應用到長圓形上，與普通防噴器端面密封相比，密封可靠性大幅提高。

3） 減少易損件，延長使用壽命。側門和殼體采用擋板連接，擋板具有很高的強度和剛度，不會發生剪切、變形等情況，與普通防噴器相比，避免了殼體、側門螺栓上螺紋易損壞等缺點，可延長防噴器的使用壽命。

4） 降低了整體高度，有利于現場作業。由于側門密封采用外圓密封，側門和殼體采用T形擋板的連接形式，從而降低了防噴器整體高度，給現場操作帶來很大的方便。

2 試驗與現場應用

研制的2SFZ（K）18－21型和2SFZ（K）18－35型2種快換閘板防噴器，出廠前嚴格按照API Spec 16A和GB／T20174標準進行每一項出廠試驗。以2SFZ（K）18－35型快換閘板防噴器為例進行密封試驗，其半封壓力曲線如圖4所示。低壓1.4～2.1 MPa，保壓10min；高壓35MPa，保壓10min，均無滲漏，高壓壓降為0.2MPa［8］，均滿足標準要求。

圖4 2SFZ（K）18－35型快換閘板防噴器半封壓力曲線

快換閘板防噴器試制成功后，在河南油田春光作業區進行多次修井作業，閘板更換方便、省時、省力，受到用戶好評。目前，該產品已投入批量生產，產品銷往新疆等油田。

3 結論

1） 快換閘板防噴器實用性強，更換閘板簡單快捷，勞動強度低，工作效率高。

2） 易損件少，維修工作量小，避免了防噴器殼體與側門連接螺紋孔有嚴重損壞時，因無法修復而造成設備報廢。

3） 降低了防噴器整體高度，給現場作業需要連接其他設備時留出高度空間，便于現場操作，具有很好的推廣應用前景。

［1］ 姚胥源，武剛峰.CAE技術在防噴器結構設計中的應用［J］.石油礦場機械，2011，40（7）：60－63.

［2］ 孟慶榮，鄭傳周，翟桂新，等.2FZ54－35型雙閘板防噴器殼體優化設計［J］.石油礦場機械，2011，40（1）：63－66.

［3］ 馬永剛，丁曉鵬，李國宏，等.石油鉆機用防噴器裝卸系統研制及應用［J］.石油礦場機械，2010，39（12）：64－67.

［4］ 王錫洲，付玉坤，朱海燕，等.閘板防噴器膠芯密封及損壞機理分析［J］.石油礦場機械，2010，39（2）：16－18.

［5］ 劉 峰，綦耀光，戰傳香.灘海油田修井作業防噴器設計研究［J］.石油礦場機械，2009，38（3）：39－45.

［6］ 肖力彤，宋振華，鄭 泳，等.Cameron結構的防噴器殼體有限元分析［J］.石油礦場機械，2010，39（2）：38－40.

［7］ 張寶生，陳家慶.可變徑閘板防噴器結構研究［J］.北京石油化工學院學報，2005（3）：56－60.

［8］ API Spec 16A，鉆通設備規范［S］.3版.2004.

R ＆D of Ram BOP with Manual Fast Changing Rams

LV Hai－long，HAN Shu－xiang，FAN Xiao－xian，JI Ye
（Shengji Petroleum Equipment Co.，Ltd.，Shengli Oilfield，Dongying257067，China）

Manual double－ram BOP is the main equipment in well repairing operation.Its housing and side door are connected with bolts and face seal，thus it takes time and heavy labor for the heavy side door assemble and disassemble（bolting on and off），and ram changing.A new design manual fast changing ram is developed，its housing and side door using“T”hanging joint with out doom sealing for side door.The side door is light for easy assemble and disassemble，saving time and labor.

BOP；fast changing ram；“T”block plate；complex tube column

1001－3482（2012）03－0071－03

TE931.1

A

2011－09－13

項目來源：國家實用新型專利（200920031002.1）

呂海龍（1978－），男，內蒙古赤峰人，工程師，主要從事井控產品的研發工作，E－mail：lhl19998＠sina.com。