环形说明书1

上海神开石油化工设备有限公司（原上海第一石油机械厂）是制造石油装备和工具的专业公司；自1974年起生产各类防喷器，历史悠久，产品开发和制造能力雄厚；产品质量和试验设备齐全。生产的防喷器先后获得原国家经委、原机械工业部和中国石油天然气总公司颁发的“石油设备优秀科技成果奖”，“海上石油设备科技进步二等奖”，“防喷系统技术研究科学技术进步一等奖”。目前我公司生产的防喷器组己形成能适应陆上和海上石油钻井平台使用需要的产品系列。 我公司具备完整的质量，产品、制造符合API Spec 16A和国家标准，已取得API Spec Q1和ISO 9001质量认证证书并获得API Spec 16A产品会标使用许可证书。 1.概 述 1．1型号说明 我公司生产的环形防喷器的型号由5组大写英文字母或数字构成（其中有些可以省略） 说明如下： 底部连接法兰代号:当连接法兰与额定工作压力相同时省略； 表示额定工作压力:单位为MPa 通径代号 胶芯形式代号:锥形胶芯—Z；球形胶芯—省略 环形防喷器代号 举例: ? “FH35-35/70”表示:该环形防喷器为球形胶芯,通径为φ346.1mm，（13 5/8″）, 额定工作压力为35MPa,底部连接法兰额定工作压力为70 MPa. ? “FHZ54-14” 表示:该环形防喷器为锥形胶芯,通径为539.8mm(211/4″), 额定工作压14MPa,底部连接法兰额定工作压力为14MPa. 1．2 用 途 环形防喷器是井控装置的重要组成部分，主要用途是在钻井、修井、试油等作业中控制井口压力,有效地防止井喷事故发生,实现安全。环形防喷器必须配备防喷器液压控制装置方能使用，通常它与闸板防喷器配套使用，也可单独使用。它可完成以下作业: ? 当井内无钻具时,能全封闭井口 ? 在使用具有减压调压阀的液压控制装置或缓冲蓄能器控制的情况下，能通过18°台肩的钻杆接头,进行强行起下钻具作业。 ? 在进行钻井、取心、测井等作业过程中发生溢流或井喷时,能封闭方钻杆、取心工具、电缆及钢丝绳等与井筒所形成的环形空间； ? 当井内有钻具、油管或套管时,能用一种胶芯封闭各种不同尺寸的环形空间； 2.环形防喷器规格及主要技术参数 我公司生产环形防喷器的胶芯有球形和锥形二种形式;球形胶芯的顶盖与壳体连接形式为法兰和楔形块连接，锥形胶芯的顶盖与壳体连接形式为爪盘连接〈详见表1、图1、图2、图3 〉 ≤35MPa 顶盖与壳体为法兰连接(见图1) 球形 环形防喷器 ≥70MPa 胶芯形式 顶盖与壳体为楔形块连接 (见图2) 顶盖与壳体为爪盘连接(见图3) 锥形 1顶盖 2球形胶芯 3接合环 4活塞 5壳体 6密封件 图1  FH35-35/70环形防喷器 (顶盖与壳体为法兰连接) 1顶盖 2压紧环 3楔形块 4球形胶芯 5挡泥环 6密封件 7活塞 8壳体 、        图2  FH35-70/105环形防喷器(顶盖与壳体为楔形块连接 ) 1顶盖 2 防磨耗板 3锥形胶芯 4爪盘 5密封件 6活塞 7外部体套筒 8内部体套筒 9壳体 图3  FH54-14环形防喷器(顶盖与壳体为爪盘连接) 表1  环形防喷器规格及技术参数 型 号 FH18-35 FH28－35 FH28-35/70 通 径 mm(in) 179.4(7 1/16) 279.4 (11) 额定工作压力 MPa（psi） 35 (5000) 液控压力 MPa（psi） ≤10.5 (1500) 油缸开启腔容量 L 12.8 58 58 油缸关闭腔容量 L 18.8 72 72 顶盖与壳体连接形式 法 兰 法 兰 法 兰 密封胶芯形式 球 形 球形 球 形 顶部连接形式 顶部 栽 丝 螺栓 M36×3 M48×3 M48×3 垫环 R46 R54 R54 底部连接形式 底部 法兰 螺栓 M36×3 M48×3 M45×3 垫环 R46 R54 BX158 液控连接规格 Z1" ×2 净重量 kg 1572 4300 4423 重心 （下法兰中心为原点） 338 462 468 产品外形 尺寸mm A 737 1138 1138 H 790 1081 1096 装箱外形尺寸 （长X宽X高）mm 1380×940 ×1195 1500×1310 ×1640 1500×1310 ×1640 毛重 kg 1755 4560 4683             图4  球形胶芯环形防喷器外形尺寸图 续表1  环形防喷器规格及技术参数 型 号 FH35-35 FH35-35/70 FH35-70/105 FHZ54-14 通径 mm(in) 346.1 (13 5/8) 539.8 (21 1/4) 额定工作压力 MPa(Psi) 35(5000) 70(10000) 14（2000） 液控压力 MPa ≤10.5 油缸开启腔容量 L 71.3 71.3 124 72 油缸关闭腔容量 L 93.5 93.5 152 118 顶盖与壳体连接形式 法兰 法兰 楔形块 爪盘 密封胶芯形式 球形 球形 球形 锥形 顶部 连接 形式 顶 部 栽丝 螺 栓 M42×3 M42×3 M48×3 M42×3 垫 环 BX160 BX160 BX159 R73 底部连接 形式 底 部 法兰 螺 栓 M42×3 M48×3 M58×3 M42×3 垫 环 BX160 BX159 BX159 R73 液控连接规格 Z1" ×2 Z1"(2")×4 Z1"(1 1/2")×2 净重量 kg 6517 6843 14760 6780 重心 （下法兰中心为原点） 496 525 910 744 产品外形尺寸 mm A 1270 1270 1640 1516 H 1160 1227 1634 1337 装箱外形尺寸 （长X宽X高）mm 1560X1380 X1700 1620X1380 X1700 22002100 X2310   毛重 kg 6773 7138 16600                 注：上下连接法兰尺寸均符合API Spec 16A钻井通道设备规范 图5 锥形胶芯环形防喷器外形尺寸图 3．球形胶芯环形防喷器工作原理及主要结构特点 3.1工作原理 额定工作压力小于等于35MPa的环形防喷器，顶盖与壳体为法兰连接，主要由壳体、顶盖、活塞、胶芯、接合环、密封件等零部件构成。(见图1) 额定工作压力大于等于70MPa的环形防喷器，顶盖与壳体为楔形块连接的环形防喷器主要由壳体、顶盖、活塞、胶芯、挡泥环、楔形块、压紧圈、密封件等零部件构成。(见图2) 当发现井涌需要封井时，从液压控制装置输来的高压油从壳体下部油口进入活塞下部的关闭腔，推动活塞上行，活塞又推动呈半球状的密封胶芯上行，由于受半球形顶盖的限制，迫使胶芯在上行过程中沿着顶盖球面向上、向井口中心运动，直至支承筋间橡胶被挤出而抱紧钻具或全封闭井口，达到封井的目的。当高压油从壳体上部油口进入活塞上部的开启腔，推动活塞下行，作用在胶芯球面上的挤压力消除，胶芯在本身弹性力作用下逐渐复位，达到开井的目的。 3.2.3额定工作压力小于等于35MPa的环形防喷器，壳体与顶盖采用法兰螺栓连接（如图1），螺母采用盖形螺母，可防止螺母与螺栓锈死在一起，易于拆装。 3.2.2活塞的径向断面“Z”形，行程短，高度低，活塞大径圆柱面上装有二道耐磨环，壳体与活塞内径相配合的圆柱面上也装有一道耐磨环，它避免了活塞运动过程中与壳体的直接接触，保护壳体和活塞。耐磨环磨损以后，可以更换。 3.2.1壳体，顶盖，活塞，接合环等主要零件均采用优质合金结构钢铸造成型，且材料符合NACE MR-01-75规定，适用于酸性介质的工况要求，并经过特定的热处理，在产品制造过程中按API 16A规范进行静水压强度试验，保证在工作压力下使用安全可靠。 3.2产品结构特点 3.2.4环形防喷器的三个动密封部位采用唇形密封圈，具有压力自封性能，降低了密封圈的磨损，密封可靠，避免泄漏〈见图1、图2〉: 活塞外径密封部位：在活塞外径上,封隔油缸开关两腔压力； ? 活塞内径密封部位：在壳体上,封隔井压与关闭腔压力； ? 接合环密封部位：在接合环上,封隔井压与开启腔压力。 3.2.5额定工作压力大于等于70MPa的环形防喷器，壳体与顶盖采用12件楔形块连接（如FH35-70/105型见图2），楔形块连接强度大，壳体受力均匀，装拆方便。 3.2.6顶盖呈半球形，无应力集中现象。 3.3.1胶芯密封原理：环形防喷器的密封过程分为两步，一是活塞在液压油作用下推动胶芯向上运动，迫使胶芯沿球面向上、向井口中心运动，支承筋相互靠拢，将其间的橡胶挤向井口中心，从而形成初始密封；二是在井内有压力时，作用在活塞内腔上部环形面积上的井内压力进一步向上推动活塞，促使胶芯封闭更加紧密，从而形成可靠的密封，此称为井压助封作用。 3.3球形胶芯密封原理及结构特点： 3.3.2漏斗效应：环形胶芯从自由状态到封闭状态,各横断面直径的缩小是不相等的，上部缩小的数值大，下部缩小得少。因此，胶芯顶部挤出橡胶最多，底部最少，形成倒置漏斗状。这种橡胶的流向不仅可提高密封性能，而且使钻杆接头容易进入胶芯。在下钻时，因井压向上压缩胶芯，使免于受拉应力，从而提高了胶芯的使用寿命。 图6 球形胶芯外形图