閘板防噴器密封失效原因及對策分析

周四祥(中石化華東石油工程有限公司六普鉆井分公司 江蘇 泰州225300)

前言

在封閉情況下，利用殼體旁側(cè)出口或者下部四通所連接的管線，才能進行節(jié)流放噴、鉆井液循環(huán)、壓井等作業(yè)。作為二級井控的重要設(shè)備，閘板防噴器能夠為壓井提供良好的保證，使井內(nèi)壓力達到相互平衡的目的，但要發(fā)揮這一功效，需要保證閘板防噴器密封的可靠性，不能出現(xiàn)密封失效的現(xiàn)象，否則，會導(dǎo)致井噴等惡劣現(xiàn)象[1]。但閘板防噴器密封易出現(xiàn)失效現(xiàn)象，下面具體分析影響密封效果的相關(guān)因素。

一、閘板防噴器主要密封的部位

閘板防噴器的密封部位主要是兩個部位：一級密封部位、二級密封部位。其中，一級密封部位指的是關(guān)井后直接承受井內(nèi)壓力的部位，要使閘板防噴器處于全封閉井口的效果，以下四處的密封必須同時起作用。分別為閘板防噴器殼體和側(cè)門的密封、側(cè)門腔和閘板軸的密封、鉆具和閘板前部的密封、殼體內(nèi)頂面和閘板頂部的密封。二級密封部位指的是不與井內(nèi)壓力直接接觸的部位，包括關(guān)兩缸和液缸內(nèi)開間的密封、液缸和閘板軸間的密封、鉸鏈內(nèi)油道的密封、缸蓋和液缸間的密封。

二、閘板防噴器密封失效的主要原因

1.影響閘板防噴器殼體和側(cè)門密封的因素

在殼體和側(cè)門的接合面上一般會裝上密封圈(也有一些閘板防噴器是端蓋與殼體間的密封)，位于側(cè)門的緊固螺栓起到壓緊密封圈的作用，以防止油氣的泄漏。通常情況下，井口的壓力比較高，在側(cè)門密封圈中裝有金屬物，而若井口壓力比較低的情況，則會使用“O”型純橡膠的密封圈。分析這一密封部位出現(xiàn)密封失效的原因主要有以下幾點因素：⑴側(cè)門和殼體平面的粗糙度；⑵密封圈的質(zhì)量影響，包括密封圈表面的粗糙程度、受夾織物的強度大小影響；⑶閘板防噴器和密封圈高抗塑性的配套精確尺寸影響；⑷側(cè)門槽與殼體槽的平行度影響。除了以上因素之外，若側(cè)門密封圈長期處于高壓下或長期在野外使用，也可能會出現(xiàn)塑性變形情況，導(dǎo)致密封失效。

2.影響側(cè)門腔和閘板軸密封的因素

為預(yù)防高壓下出現(xiàn)油氣與液缸串漏現(xiàn)象，在側(cè)門腔和閘板軸之間的環(huán)形空間內(nèi)，設(shè)有密封圈組。該部位影響密封效果的主要因素有閘板軸的圓度、加工精度、垂直度、形位公差、粗糙度、配套密封圈組的質(zhì)量和尺寸大小等。一旦以上因素未達到標準使用要求，則會影響密封效果，造成密封失效。

3.影響鉆具和閘板前部密封效果的因素

這一部位的密封主要是依靠閘板前部的在膠芯，在手動或液壓推力的作用下將管柱抱緊而實現(xiàn)密封的。分析造成這一部位密封失效的主要影響因素是：閘板總成開關(guān)不到位、閘板膠芯質(zhì)量問題。若鉆具造成閘板膠芯前端撕裂或嚴重磨損時，高壓井內(nèi)的氣液會出現(xiàn)泄漏而導(dǎo)致封井失效[2]。閘板總成開關(guān)不到位，膠芯無法與鉆具抱緊也會造成密封失效。

4.影響殼體內(nèi)頂面和閘板頂部密封的因素

在閘板的平面設(shè)有頂封膠芯，在井內(nèi)高壓的作用下，頂封膠芯緊壓殼體內(nèi)的頂面，從而形成密封面。因此，影響這一部位密封效果的因素主要有：殼體內(nèi)頂面的粗糙度和平面度、頂封膠芯的質(zhì)量。若閘板防噴器的殼體內(nèi)部受到泥漿、油污、地層沙等污染，會影響殼體的平整度和粗糙度，從而易造成密封失效。另外，頂封膠芯一般在恒溫室內(nèi)保存不能超過兩年，一旦超過這個期限或保存不當，就會影響密封膠芯質(zhì)量，造成密封失效。

以上主要是對一級密封部位影響密封效果相關(guān)因素的分析，除這些主要因素之外，二級密封部位若出現(xiàn)問題，也會造成閘板防噴器密封失效，如鉸鏈座密封失效、液缸開啟、鎖緊軸密封失效、關(guān)閉腔互相竄漏等。

三、防止閘板防噴器密封失效的對策分析

1.從源頭上控制閘板防噴器的質(zhì)量

閘板防噴器的生產(chǎn)和設(shè)計應(yīng)由業(yè)內(nèi)公認技術(shù)水平較高的廠商完成。在呈交指定單位進行設(shè)計時，要求其在遵循相關(guān)的設(shè)計標準之外，還應(yīng)結(jié)合實際情況以及信息反饋進行設(shè)計改進。注意控制好設(shè)計的尺寸、配合精度、表面粗糙度等，尤其重視閘板軸的密封組件設(shè)計。進行二次密封脂注入孔設(shè)計時，保證二次密封脂能在滲漏的緊急情況下能及時擠入密封件位置。除此之外，在設(shè)計閘板軸密封觀察孔時，保證發(fā)生密封件滲漏時能透過肉眼就能觀察到密封失效的方向[3]。

2.嚴格按照規(guī)范的操作規(guī)程進行操作

為避免出現(xiàn)密封失效的情況，應(yīng)嚴格按照規(guī)范的操作規(guī)程進行操作。并做到用前認真檢查、使用過程正確無誤、用后維護保養(yǎng)。使用前應(yīng)認真檢查相關(guān)器件的狀態(tài)、質(zhì)量。在此過程中，檢驗人員必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，擁有過硬的專業(yè)技能，同時必須配備專業(yè)的儀器、工具，以能夠?qū)Ξa(chǎn)品做出正確判斷。檢查無誤后，才能按規(guī)程進行操作。另外，應(yīng)在空調(diào)房內(nèi)設(shè)置適當?shù)臏囟却娣琶芊饧瑢τ诮饘偌t應(yīng)作防銹處理后再保存，而對于超期的密封件則作廢處理。與其他裝備一樣，閘板防噴器也應(yīng)建立使用檔案，認真記錄好修理、回廠檢修、更換、試壓等相關(guān)內(nèi)容。同時，注重閘板防噴器的現(xiàn)場使用管理工作，做到正確使用和維護。例如，當井內(nèi)有管柱時，避免出現(xiàn)關(guān)閉全封閘板的情況。在試驗關(guān)閉管子閘板時，最大液控壓力應(yīng)低于3Wa等。現(xiàn)場使用閘板防噴器時，指派專人負責(zé)，落實責(zé)任制，以提高工作人員的責(zé)任意識。每次完成作業(yè)后都要求進行全面的檢查和清理，以便及時發(fā)現(xiàn)和更換損壞了的器件。

小結(jié)

綜上所述，影響閘板防噴器密封效果的因素眾多，為避免閘板防噴器密封失效的情況，使用單位和操作人員應(yīng)引起高度重視，努力消除密封失效的不利因素，保證閘板防噴器能夠安全、可靠使用，從而確保井控工作的安全。

[1]伍斌，趙海湖等.閘板防噴器密封失效原因及措施[J].中國化工貿(mào)易,2013(01)：69.

[2]任毅，龐然.閘板防噴器密封失效原因及對策分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)(下半月),2011,30(01)：111-112.

[3]唐洋，耿海濤等.閘板防噴器密封原理與失效分析[J].潤滑與密封，2013(02):91-94.