环形防喷器

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练习：判断是非


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环形防喷器胶芯易损坏，不易长期高压 封井。 √ 环形防喷器能封闭各种不同尺寸的钻具， 工具，甚至空井。 √ 可利用环形防喷器进行强行下钻作业。√
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环形防喷器关闭后打不开的原因




控制油管线接错，破裂或堵塞，滤清器 太脏。 储能器压力油耗尽，或司控台无足够的 压缩空气。 三位四通换向阀卡死或窜油，气控换向 阀操作时间太短（少于5秒）。 长期关井，胶芯产生永久性变形，胶芯 下有凝固水泥浆。

[SY/T6426-2005]规定：在关井套压不超过 14MPa情况下，允许以不大于0.2m/s的速度 上下活动钻具，但不准转动钻具或过钻具接 头
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六、环形防喷器使用安全技术要求
5、不许用微开环形防喷器的办法泄降套 压 6、每次打开后，必须检查胶芯是否全开， 以防挂坏胶芯。 7、防喷器的开、关应使用符合标准的液压 油，并注意保持其清洁。 8、推荐防喷器最大控制压力为10.5Mpa。
显然，井压愈高其助封作用愈大。
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四、球型胶心环形防喷器
4、漏斗效应


现象 胶心上部集聚 橡胶较多，中部较少， 下部橡胶并未挤向中 心。因此，整个胶心 在中心部位形成倒置 的漏斗状空间。 效果
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五、组合胶心环形防喷器简介

组成：其胶心由内外两层胶心组成。


内胶心：包含有支撑筋，支撑筋沿圆周切向配置， 支撑筋的上下端面彼此紧靠。 外胶心：属橡胶制件，无支撑筋，而且橡胶较软。
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一、环形防喷器的功用
3、环形防喷器在封闭具有18º 坡度接头的对焊钻
杆时（在减压调压阀的控制下），可强行起下 钻作业（又称不压井起下钻作业）。

[SY/T6426-2005]规定：在套压不超过7MPa情况下， 用环形防喷器进行不压井起下钻作业时，应使用 18º 斜坡接头的钻具，起下钻速度不得大于0.2m/s
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六、环形防喷器使用安全技术要求
9、使用环形防喷器强行起下钻时的注意事项： ①先以10.5Mpa的液控油压关闭防喷器。 ②逐渐减小关闭压力，直至有些轻微渗漏，然 后再进行强行起下钻作业。有微小的渗漏可 以润滑管柱与胶芯的接触面，防止胶芯温度 过高。当胶芯漏失量过大时，可适当增加液 控油压。注意在强行起下钻具时应使用 18°/35°台肩的对焊钻杆接头，但起下速 度要慢，过接头时要更慢（不大于0.2m/s）
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六、环形防喷器使用安全技术要求
9、使用环形防喷器强行起下钻时的注意事项： ③若强行起下钻具时不允许胶芯与钻杆之间有 渗漏 ，那么液控油压应调到刚好满足密封为 止。 ④当关闭压力达到10.5Mpa时，胶芯仍漏失严 重，说明该防喷器胶芯已严重损坏，应及时 处理后再进行封井起下钻作业。
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七、环形防喷器故障判断 与排除方法
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环 形 防 喷 器
主要内容


环形防喷器的功用 环形防喷器的类型 环形防喷器的结构与工作原理 环形防喷器的特点 环形防喷器使用安全技术要求 环形防喷器故障判断与排除方法
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一、环形防喷器的功用
1、当井内无钻具时，环形防喷器可以 全 封闭井口 (简称为封零)。
2、在钻进、取心、下套管、测井、完 井等作业过程中发生溢流或井喷时， 能有效封闭方钻杆、钻杆、钻杆接 头、钻铤、取心工具、套管、电缆、 油管等工具与井筒所形成的环形空 间（简称为封环空）。

想一想：组合胶芯能否用切割法更换胶芯？

封井时动作：

封井时，活塞在油压作用下向上移动，依靠推盘推 举外胶心→迫使其向中心变形挤压内胶心→使内胶 心向中心收拢变形→支撑筋转动相应角度并向中心 平移→内胶心的橡胶迅速向中心集聚→从而实现封 井。
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五、组合胶心环形防喷器简介
开井：开井时，活 塞向下移动，内外胶 心依靠自身弹性恢复 开井状态
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四、球型胶心环形防喷器
胶芯 顶盖
1、结构： 2、工作原理
关井动作 开井动作
壳体
活 塞
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四、球型胶心环形防喷器
思考：
通径相同，额定工作压力相同的球形防喷器与锥形 防喷器哪个外形尺寸高？哪个封一次井耗油量大？
3、井压助封
在关井动作和实现关井后，井口高压流体作用在活 塞上部的环槽里，形成上举力，有助于活塞推举胶 芯封井。
即：能封闭各种钻具、空井，必要时 可起下钻。

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二、环形防喷器的类型

目前，国内外所使用的环形防喷器按胶 心的结构形式不同，可分为三种类型：

锥形胶心环形防喷器 球形胶心环形防喷器 组合胶心环形防喷器——国内尚未研制
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三、锥形胶心环形防喷器
1、结构
顶盖
胶心 活塞
防尘圈 壳体
发兰螺栓连接
支承筒




环形防喷器的井压助封是怎么回事？单纯依靠井压能使环形 防喷器实现封井吗？ 环形防喷器为什么不能用以长期封井？ 分析环形防喷器关闭后打不开的原因。 分析环形防喷器封闭不严的原因。 你所使用的环形防喷器出现过哪些故障？你们是怎样处理的？
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练习：判断是非




环形防喷器的上油腔输进高压油，下油 腔通油箱，胶芯立即动作关井。 开 环形防喷器的常用液控油压，一般不超 过10.5MPa。 √ 环形防喷器在封井状态下允许钻具转动， 但转速应尽可能缓慢。×（不能转动） 在环形防喷器中，井压对球型胶芯的助 封作用较锥型胶芯好。 √（漏斗效应）
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封井强行起下钻时，只能通过有18º 坡度的 对 焊钻杆接头。

原因：当钻杆接头进入封闭状态的环形防喷器胶芯时，胶芯
被撑开，并迫使活塞下行，这时关闭腔的液控压力急剧升高。 这不仅会使胶芯很快拉坏，而且容易使液控系统因超压而损 坏。当钻杆接头从封闭的胶芯中拉出时，胶心还要缩拢抱紧 钻杆，使关闭腔压力急剧下降，胶心便失去了密封性能。可 以看出，在起下钻过程中，只要保持钻杆接头进出胶心时， 环形防喷器隔壁腔的液控压力不变或在小范围内波动，就可 消除上述两种弊端。为此，在环形防喷器的关闭油路上，设 置一个减压阀，该阀的出口压力（即环形防喷器的关闭压力） 根据需要可调节。调定以后，在起下钻过程中，可使液控关 闭压力基本保持不变，起下钻具可以顺利进行。 想一想：在封闭国产114.3mm钻杆时，是否可根据需要强行 起下钻作业？

防喷器封闭不严

若胶芯关不严--多次活动解决 支撑筋已靠拢仍封闭不严—更换胶芯

防喷器关闭后打不开—清洗或更换 防喷器开关不灵活

若液控管线漏失—立即更换 若防喷器长时间不活动，有赃物堵塞—立即 清除
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总结：本章学习了环形防喷器的功用及类型。认识了 锥型和球型胶心环形防喷器的结构及工作原理。了解 了胶心的结构及如何更换胶心。最后学习了如何合理 使用环形防喷器。 作业
大丝扣连接 爪块连接
2 开井动作 工 调试：通径小于476mm的环形防喷器，关 闭时间不应超过30s；通径等于或大于 作 476mm的环形防喷器，关闭时间不应超过 45s；使用后的胶芯能在30min内恢复原状。 原 理 关井动作
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三、锥形胶心环形防喷器
3、特点


结构简单可靠 锥形胶芯结构——胶芯不易翻胶

思考：

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安例:




井喷时间:1986年8月17日 井深:5306m 华北油田留古2井是吕汉浅山的一口探井,设计井深5500m,目的层 为古生界,由钻井二公司6021队施工.井深结构φ244.5mm套管 ×3459.46m+φ215.9mm井眼×5306m;井口装置DF-35型液压防 喷器; 井喷过程: 1986年8月7日21:00钻至井深5161m,泥浆出现水侵， 出水20m3，原泥浆密度1.66g/cm3,水侵后密度为1.55 g/cm3,8月 16号7:55钻至井深5306.35m又出现水侵,密度由1.54降到 1.51g/cm3.8:30关闭防喷器,套压为10.5MPa.16:30开始第一次压 井,泵入密度为1.85g/cm3泥浆90m3 ,停泵后套压为7MPa;第二次打 入密度1.72g/cm3的泥浆69m3 ,听泵后套压为8MPa.17日21:35防 喷器半封闸板刺坏,关环形防喷器,胶芯也刺漏,井口完全失去控制. 井喷原因;1:该井为深探井,缺乏可靠的地质资料,地层压力系数不 清,又没有随钻监测.2.雨季施工,土路较长,压井材料运输困难,延误 了压井作业施工.3.防喷器胶芯及下旋塞承受高温高压能力差,致使 井口失控.
三、锥形胶心环形防喷器
4、胶芯
环形防喷器的好坏关键 在于胶芯 更换胶芯方法
直接更换
切割法更换
思考：
•环形防喷器为什么总是装在井口防喷 器组的上部？
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三、锥形胶心环形防喷器


胶心备件应妥善保管：
胶心应放在终年常温在（27º 以下）干燥的暗室 内，切勿暴露在室外风吹、日晒、雨淋。 胶心应远离产生电弧的电器设备，如电机、电 焊机等以防臭氧腐蚀。 胶心应单个平放，不应压挤叠堆。严禁弯曲、 挤压和悬挂。 检查时，如发现有变脆、龟裂、弯曲、出现裂 纹者不再使用。

原因：①胶心易过早地损坏；②无锁紧装置。
[SY/T6426-2005]规定：环形防喷器不得长时间关井， 非特殊情况不允许用来封闭空井。
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六、环形防喷器使用安全技术要求
3、进入目的层后，每起下钻两次，要试 关防喷器一次以检查封井效果。如发现 胶芯失效或其它问题，应立即更换处理。 4、防喷器处于封井状态时，可慢速上下 活动钻具，但不允许转 动钻具。
注：封井时，外胶 心虽变形较大，但其 作用只是传递压力而 不移动。
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公称通径相同，最大工作压力相同的 三种环形防喷器的优劣对比表
锥形胶芯环形 防喷器 球形胶芯环形 防喷器 组合胶芯环形 防喷器
结构复杂程度 胶芯封零效果
简单 好
井内无钻具时胶芯易更换 井内有钻具时采用切割法
简单 好
井内无钻具时胶芯易更换 井内有钻具时采用切割法
复杂
初用时，效果差。 试封几次后，效果才好
现场更换胶芯 的方法
胶芯寿命
开关一次所需液 控油量的比值
井内无钻具时胶芯易更换 井内有钻具时不能换胶芯
寿命短
寿命长
3 所需液控油量最多
径向尺寸偏大，高度稍低
寿命长
1 所需液控油量最少
径向与高度尺寸均小
2
径向尺寸偏小，高度稍高
外形特征 重 造 量 价
轻 低
稍重 稍高
寿命可测

井压助封

锥形胶心环形防喷器在关井动作时以及实现关井后，井口高 压流体作用在活塞底部有助于推动活塞向上移动，迫使胶心 向中心收拢，从而助长了胶心的封井作用，这就是所谓井压 助封作用。

显然，井压愈高其助封作用愈大。
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三、锥形胶心环形防喷器

思考：

试图仅凭借井压而不依靠液控压力油 封井的作法对否？ 由于井压助封作用，环形防喷器在关 井后是否可以将液控油压卸掉？
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环形防喷器封闭不严的原因



新胶芯不易关闭（初次使用支撑筋未靠 拢）。 旧胶芯有严重磨损或脱块。 打钻过程中，长时间未关闭使用，致使 杂物沉积于胶芯沟槽内，或有水泥结块 顶着胶芯。 液控压力是否够？控制系统是否漏？
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现场故障



环形防喷器胶心在试压时刺漏——更换 环形防喷器不工作，油量不够，压力不 够——加油 顶盖与壳体处螺栓松动——上紧
特轻 高
六、环形防喷器使用安全技术要求
1、防喷器在现场安装后，应按标准进行现场试 压。
[SY/T6426-2005]规定：在井上安装好后，试验压力 在不超过套管抗内压强度80%的前提下，环形防喷 器封闭钻杆试验压力为额定工作压力的70%。
2、在井内有钻具发生井喷时，可先用环形防喷 器控制井口。但尽量不作长时间封井。