《井控装置》第三章-环形防喷器.pdfVIP

《井控设备》

第三章环形防喷器

环形防喷器，俗称多效能防喷器、万能防喷器或球形防喷器

等。它具有承压高、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，也可全封闭井口

一、环形防喷器的用途

环形防喷器通常与闸板防喷器配套使用，也可单独使用。它能完

成以下作业：

1)、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)、当井内无钻具时，能全封闭井口；

3)、在进行钻井、取芯、测井等作业中发生井涌时，能封闭方钻

杆、取芯工具、电缆及钢丝

绳等与井筒所形成的环形空间；

4)、在使用调压阀或缓冲蓄能器控制的情况下，能通过18°无细

扣对焊钻杆接头，强行起下钻具。

二、环形防喷器的结构和工作原理

环形防喷器主要由壳体、顶盖、胶芯及活塞四大件组成。

其工作原理是：

关闭时，高压油从壳体中部油口进入活塞下部关闭腔，推动活塞上

行，活塞推胶芯，由于顶盖的限制，胶芯不能上行，只能被挤向中心，

贮备在胶芯支承筋之间的橡胶因支承筋互相靠拢而被挤向井口中心，直

至抱紧钻具或全封闭井口，实现封井的目的。

当需要打开井口时，操作液压控制系统换向阀换向，使高压油从壳体

上油口进入活塞上部的开启腔，推动活塞下行；关闭腔油泄压，作用在

胶芯上的推挤力消除，胶芯在本身弹性力作用下逐渐复位，打开井口。

三、球形胶芯类环形防喷器

1、胶芯结构特点

1)、胶芯呈半球状。

2)、不易翻胶。在封井状态，井压使胶芯中部橡胶上翻，而支承筋的球面上顶

板阻止橡胶上翻，这样，使橡胶处于封闭的受挤压状态。因此，可承受巨大的挤

压力，而不致于撕裂；

3)、漏斗效应。球形胶芯从自由状态到封闭状态，各横断面的直径收缩是不相

等的，上部由于顶盖的限制缩小的数值大，下部缩小得小，因此，胶芯上部挤出

的橡胶多，下部少，而形成了倒置的漏斗状。这种橡胶的流向不仅提高了密封性

能，而且在关井起钻具时，钻具接头进入胶芯容易。

4)、橡胶贮备量大。球形胶芯的橡胶贮备量比其它胶芯大得多，在强行起下钻

具被磨损以后，有较多的备用橡胶可陆续挤出补充。在起下钻过程中不用换胶

芯。

5)、井压助封。

6)、摩擦力小，开关所需油量较大。活塞的上推力部分由支承筋承受，而支承

筋与顶盖之间是金属与金属接触，摩擦阻力小。但是，由于球形胶芯含胶量多，

变形大，故需较大的活塞上推力。在不提高液控力的前提下，只得增加活塞直

径。故这类防喷器外径较大，关闭一次所需液压油较多。与同规格的其它防喷器

比较，所需油量为锥形胶芯的两倍，组合胶芯的三倍；

7)、球形胶芯比锥形胶芯制造困难，成本高

2、活塞及密封的结构特点

1)、活塞的结构特点

(1)、活塞的径向断面呈“Z”字形。行程短、高度低、径向尺寸

大。故球形胶芯环形防喷器较其它类型防喷器高度低，横向尺寸

大，开关一次所需液压油多；

(2)、活塞高度低，扶正性能差。特别是封闭时，活塞处于上部位

置，上、下两支承筋扶正处距离更小，容易造成卡死、拉缸及偏磨

2)、密封结构特点

活动密封处共分三个部位：

(1)、活塞外径密封部位(在活塞外径上)

，封隔油缸开、关两腔；

(2)、活塞内径密封部位(在壳体上)，封隔

井压与关闭腔；

(3)、支承圈密封部位(在支承圈内径上)，

封隔井压与开启腔。这些密封圈由U形圈夹O

型胶条和双唇形密封圈组成。

3壳体结构特点

壳体与顶盖均为合金钢铸造成型。

壳体与顶盖的连接。目前环形防喷器的壳体与顶盖连

接有三种形式：大丝扣连接、法兰螺栓连接、爪块连接。

四、锥形胶芯类环形防喷器

1、胶芯结构特点

1)、胶芯外侧面呈园锥形，锥面母线与胶芯轴线夹角为20°-

２５°。胶芯由12-30块(成偶数)铸钢支承筋与橡胶硫化而

成，支承筋沿园环呈径向辐射状配置，橡胶硫化在支承筋腹板的四

周。

2)、井压助封。

3)、贮胶量大，胶芯筋板之间的橡胶均可挤向井口形成密封。其胶

量比需要封闭的空间面积大得多。因此，它可以封闭不同形状、不

同尺寸的钻具，也可以全封闭井口。

4)、寿命可测。胶芯磨损后，需要靠增加活塞行程，多挤出贮备橡

胶来填补。当