呂海龍，韓書祥，范曉賢，笈 業(yè)

（勝利油田勝機(jī)石油裝備有限公司，山東東營(yíng)257067） ＊

手動(dòng)快換閘板防噴器研制與應(yīng)用

呂海龍，韓書祥，范曉賢，笈 業(yè)

（勝利油田勝機(jī)石油裝備有限公司，山東東營(yíng)257067）＊

手動(dòng)雙閘板防噴器是修井過(guò)程中使用的一種重要設(shè)備，其殼體和側(cè)門的連接多為螺栓連接并采用端面密封，側(cè)門重，現(xiàn)場(chǎng)拆卸、安裝螺栓費(fèi)力，更換閘板困難，輔助生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大。為此研制出一種手動(dòng)快換閘板防噴器，其殼體和側(cè)門采用T形掛鉤連接，側(cè)門密封采用外圓密封，側(cè)門質(zhì)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(fù)合管柱

隨著石油工業(yè)的發(fā)展，深井和復(fù)雜井的數(shù)量越來(lái)越多，復(fù)合管柱的油井比例大幅度上升。根據(jù)采油工藝的要求，油管管柱由2～3種規(guī)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(yè)時(shí)多采用雙閘板防噴器，而且需要現(xiàn)場(chǎng)更換閘板以適應(yīng)不同直徑管柱的需要。目前，修井用閘板防噴器殼體和側(cè)門的連接多為4或8條螺栓的連接方式，且側(cè)門密封多為端面密封，此結(jié)構(gòu)形式的連接和密封有諸多不足之處。例如：拆卸側(cè)門螺栓更換閘板費(fèi)時(shí)費(fèi)力；側(cè)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(dǎo)致殼體的高度增加，不利于修井作業(yè)［1－5］。為此，勝利油田勝機(jī)石油裝備有限公司研制出2SFZ（K）18－21型和2SFZ（K）18－35型手動(dòng)快換雙閘板防噴器（已獲國(guó)家實(shí)用新型專利，專利號(hào)：200920031002.1），解決了常規(guī)防噴器在使用、維修過(guò)程中的不足。

1 技術(shù)分析

1.1 結(jié)構(gòu)

手動(dòng)快換閘板防噴器主要由殼體、閘板總成、閘板軸、長(zhǎng)圓形側(cè)門、T形擋板、鎖緊軸、軸承盒等組成。2SFZ（K）18－35型手動(dòng)快換閘板防噴器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 2SFZ（K）18－35型手動(dòng)快換閘板防噴器結(jié)構(gòu)

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(dāng)井內(nèi)有油管管柱時(shí)，用專用扳手順時(shí)針旋轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)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(yè)中需要更換閘板總成時(shí)，在殼體上卸下T形擋板固定螺釘，從殼體的T形槽內(nèi)抽出2塊T形擋板，用手抱住軸承盒總成，拔出側(cè)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(cè)門插入到殼體的長(zhǎng)圓形腔內(nèi)，將T形擋板插入到殼體的T形槽內(nèi)，然后安裝擋板螺釘固定T形擋板，實(shí)現(xiàn)快速更換閘板。

1.3 創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1.3.1 新型側(cè)門結(jié)構(gòu)

側(cè)門一端為長(zhǎng)圓盤形結(jié)構(gòu)（如圖2），另一端為圓筒形結(jié)構(gòu)。長(zhǎng)圓盤端裝入殼體內(nèi)，長(zhǎng)圓盤外周上有O形圈密封槽，槽內(nèi)裝有O形密封圈，與殼體內(nèi)腔配合實(shí)現(xiàn)密封。由于側(cè)門與殼體之間由長(zhǎng)圓盤外周的O形圈密封，改變了原有防噴器側(cè)門端面密封的結(jié)構(gòu)型式，從而使密封結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)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(duì)開式，開合部分為半圓形并與側(cè)門圓筒部分相配合，側(cè)門長(zhǎng)圓盤部分裝入殼體后，殼體上有T形槽，側(cè)門由T形擋板固定在殼體上，改變了由螺栓固定側(cè)門的結(jié)構(gòu)，省去了螺栓及裝、拆螺栓帶來(lái)的麻煩，使更換閘板快捷、方便、省力。

圖2 長(zhǎng)圓形側(cè)門結(jié)構(gòu)

圖3 T形擋板結(jié)構(gòu)

1.4 主要技術(shù)參數(shù)

公稱通徑 ?180mm

額定工作壓力 35MPa

強(qiáng)度試驗(yàn)壓力 52MPa

工作溫度 －29～121℃

關(guān)閉閘板旋轉(zhuǎn)圈數(shù) 15圈

閘板規(guī)格 2″、2″、3″、全封

密封墊環(huán) R46

1.5 性能特點(diǎn)

1） 現(xiàn)場(chǎng)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(cè)門、閘板總成、閘板軸、軸承盒總成的質(zhì)量?jī)H為普通防噴器的2／5，使現(xiàn)場(chǎng)更換閘板快捷，大幅降低了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短修井作業(yè)輔助時(shí)間，提高了工作效率。

2） 側(cè)門密封可靠。側(cè)門密封采用外圓密封，O形圈和殼體間有適當(dāng)?shù)倪^(guò)盈量，將O形圈普通圓形密封原理應(yīng)用到長(zhǎng)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(zhǎng)使用壽命。側(cè)門和殼體采用擋板連接，擋板具有很高的強(qiáng)度和剛度，不會(huì)發(fā)生剪切、變形等情況，與普通防噴器相比，避免了殼體、側(cè)門螺栓上螺紋易損壞等缺點(diǎn)，可延長(zhǎng)防噴器的使用壽命。

4） 降低了整體高度，有利于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。由于側(cè)門密封采用外圓密封，側(cè)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(xiàn)場(chǎng)操作帶來(lái)很大的方便。

2 試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)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(yán)格按照API Spec 16A和GB／T20174標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行每一項(xiàng)出廠試驗(yàn)。以2SFZ（K）18－35型快換閘板防噴器為例進(jìn)行密封試驗(yàn)，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(wú)滲漏，高壓壓降為0.2MPa［8］，均滿足標(biāo)準(zhǔn)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(yè)區(qū)進(jìn)行多次修井作業(yè)，閘板更換方便、省時(shí)、省力，受到用戶好評(píng)。目前，該產(chǎn)品已投入批量生產(chǎn)，產(chǎn)品銷往新疆等油田。

3 結(jié)論

1） 快換閘板防噴器實(shí)用性強(qiáng)，更換閘板簡(jiǎn)單快捷，勞動(dòng)強(qiáng)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(cè)門連接螺紋孔有嚴(yán)重?fù)p壞時(shí)，因無(wú)法修復(fù)而造成設(shè)備報(bào)廢。

3） 降低了防噴器整體高度，給現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)需要連接其他設(shè)備時(shí)留出高度空間，便于現(xiàn)場(chǎng)操作，具有很好的推廣應(yīng)用前景。

［1］ 姚胥源，武剛峰.CAE技術(shù)在防噴器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)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(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2011，40（1）：63－66.

［3］ 馬永剛，丁曉鵬，李國(guó)宏，等.石油鉆機(jī)用防噴器裝卸系統(tǒng)研制及應(yīng)用［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)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(jī)理分析［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2010，39（2）：16－18.

［5］ 劉 峰，綦耀光，戰(zhàn)傳香.灘海油田修井作業(yè)防噴器設(shè)計(jì)研究［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2009，38（3）：39－45.

［6］ 肖力彤，宋振華，鄭 泳，等.Cameron結(jié)構(gòu)的防噴器殼體有限元分析［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2010，39（2）：38－40.

［7］ 張寶生，陳家慶.可變徑閘板防噴器結(jié)構(gòu)研究［J］.北京石油化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2005（3）：56－60.

［8］ API Spec 16A，鉆通設(shè)備規(guī)范［S］.3版.2004.

R ＆D of Ram BOP with Manual Fast Changing Rams

LV Hai－long，HAN Shu－xiang，F(xiàn)AN 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(xiàng)目來(lái)源：國(guó)家實(shí)用新型專利（200920031002.1）

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