Cameron式2FZ35-35型双闸板防喷器研制

采用 Ａ Ｐ Ｉ Ｓ ｅ ｃ ６ Ａ 法 兰 与 其 他 井 口 设 备 连 接； ｐ 关闭／打 开 闸 板 总 成 采 用 液 压 控 制 ； 闸 板 关 闭 后， 采 用手 动 锁 紧 闸 板 轴 来 实 现 防 喷 器 地 面 控 制 系 统 泄压 。
３ 关键零件优化设计
３． １ 有限元设计验证 壳体和侧门是该防喷器的重要零件 。 当防喷器 承受工作压力时 ， 壳 体 和 侧 门 直 接 承 受 压 力。按 照 实际工作状况 ， 采用 Ａ ｎ ｓ ｓ １ ２． ０ 分析软件对壳体和 ｙ 对其进行约束和加载 ， 分 侧门进行有限元受力分析 ， 析其变 形 和 应 力 最 大 点 ， 验证设计的合理性和安
①
） 吐哈油田公司 机械厂 ， 新疆 哈密 ８ ３． ３ ９ ０ ０ ９
摘要 ： 为满 足 中 海 油 用 户 的 要 求， 开发了 Ｃ ａ ｍ ｅ ｒ ｏ ｎ式２ Ｆ Ｚ ３ ５ ３ ５ 型 双 闸 板 防 喷 器。 该 防 喷 器 采 用 － 用液压控制关闭和打开闸板总成 ， 闸板关闭后采用手动锁 Ａ Ｐ Ｉ Ｓ ｅ ｃ ６ Ａ 法兰与其他井口设备连接 ， ｐ 紧闸板轴 ； 整体强度 、 液控油路和液缸强度及剪切 钻 杆和剪 切闸 板 密 封试 验、 变 １ ２ ７ ｍｍ（ ５ 英 寸） 径闸板试验 （ 封隔 和 管 柱） 和通径试验满足 Ａ ８ ８． ９ｍｍ（ ３ １ ２ ７ ｍｍ（ ５ 英 寸） Ｐ Ｉ Ｓ ｅ ｃ １ ６ Ａ 英寸 ） ｐ 推荐标准 。 现场使用表明 ， 具有安全可靠 、 开关迅速灵活 、 结构轻便 、 操作方便等特点 。 关键词 ： 双闸板防喷器 ； 结构 ； 安全 中图分类号 ： Ｔ Ｅ ９ ３ １． １ 文献标识码 ： Ｂ
Ｃ ｈ ｅ ｎ ｄ ｕ６ １ ０ ０ ５ １， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ； ２． Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ＆Ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｍ ｅ ｎ ｔ Ｃ ｏ ｒ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， Ｂ ｅ ｉ ｉ ｎ ０ ０ ０ ２ ８， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ； ｇ ｇ ｙ ｐ ｐ ｊ ｇ１
便、 操作方便等特点 。 闸板 防 喷 器 按 侧 门 开 关 方 式 的 不 同 ， 可分为旋 转侧门 式 和 直 线 运 动 侧 门 式 ２ 种 形 式 ， Ｃ ａ ｍ ｅ ｒ ｏ ｎ式 ２ Ｆ Ｚ ３ ５ ３ ５ 型双 闸 板 防 喷 器 的 结 构 形 式 属 于 后 者 。 － 当侧门开 、 关时 ， 侧门沿着位于固定在壳体上的 ２ 个 侧门开 、 关活塞杆做直线运动 。
２ ０ １ １年 第４ ０卷 第１ ０期 第８ ０页 （ ） 文章编号 ： １ ０ ０ １ ３ ４ ８ ２ ２ ０ １ １ １ ０ ０ ０ ８ ０ ０ ３ － － －
石 油 矿 场 机 械 Ｏ Ｉ Ｌ Ｆ Ｉ Ｅ Ｌ Ｄ Ｅ Ｕ Ｉ ＰＭＥ Ｎ Ｔ Ｑ
（ ） ： ２ ０ １ １， ４ ０ １ ０ ８ ０～８ ２
３． ３． １ Ｕ 形闸板
２ 主要技术参数
公称工作直径 额定工作压力 强度试验压力 液缸工作压力
［ １］
３ ４ ６． １ｍｍ （ １ ３ 英寸 ） ） ３ ４． ５ ＭＰ ａ（ ５ ０ ０ ０ｐ ｓ ｉ ） ５ １． ７ ５ ＭＰ ａ（ ７ ５ ０ ０ｐ ｓ ｉ ） ０． ５ ＭＰ ａ（ １ ５ ２ ０ｐ ｓ ｉ ≤１ 全封闭闸板总成 剪切闸板总成
３． ２ 技术难点及解决措施 ４ ） 以致其壳体 １ 由于该防 喷 器 工 作 压 力 很 大 ，
［］
闸板腔受力面积很 大 ， 设计要求壳体具有足够的强 度， 但又受到安装空间的限制 ， 因此选用了双法兰连 接的结 构 形 式 ， 既能满足强度要求又使连接更加 方便 。 ） 采用 ２ 为保证壳 体 和 侧 门 具 有 足 够 的 强 度 ， 对局部形状 Ａ ｎ ｓ ｓ １ ２． ０ 分析软件进行有 限 元 分 析 ， ｙ 使其结构更合理 。 进行优化设计 ， ） 对锻造 ３ 为使壳体 和 侧 门 具 有 可 靠 的 质 量 ， 设备和工艺 、 检测 手 段 、 机 加 工 工 艺、 热加工方法和 性能试验条件均严格要求 ， 确保其质量可靠 。 ３． ３ 结构比较及创新技术
２ ０ １ １ ０ ４ ０ ７ ① 收稿日期 ： － － ， 郑 泳（ 男， 湖北天门人 ， 工程师 ， 目前从事石油 １ ９ ８ ３ ２ ０ ０ ５ 年毕业于长江大学机械设计制造及其自动化专 业 ， 作者简介 ： －） ： 。 钻采设备的科研工作 ， Ｅ－ｍ ａ ｉ ｌｚ ２ ０ ０ １ １ ５ ２ ５＠１ ２ ６． ｃ ｏ ｍ ｙ
（ １． Ｃ ｈ ｅ ｎ ｄ ｕ Ｅ ｕ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ Ｍ ａ ｎ ｕ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ Ｂ ｒ ａ ｎ ｃ ｈ Ｃ ｏ ｍ ａ ｎ Ｂ ａ ｏ ｉ Ｏ ｉ ｌ ｉ ｅ ｌ ｄ Ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ Ｃ ｏ ｍ ａ ｎ ｇ ｑ ｐ ｆ ｇ ｐ ｙ， ｊ ｆ ｙ ｐ ｙ，
） 垂直挂在 １ Ｕ 形闸板体 后 部 为 马 鞍 形 门 槽 ， 。为了避免 活塞槽上 ， 不能横 向 移 动 （ 有少量间隙） 打开侧门时遇卡 ， Ｃ ａ ｍ ｅ ｒ ｏ ｎ 式 Ｕ 形闸板采用液压直 行打开 ； Ｓ ｈ ａ ｆ ｆ ｅ ｒ式 闸 板 防 喷 器 为 铰 链 连 接 的 旋 转 式 侧 门， 当 侧 门 下 垂 时， 极易造成闸板与闸板腔 干涉 。 ） 拆换胶芯很方便 。 装配时 ， ２ 为无螺钉连接 ， 将前部胶芯后面带有垂直销孔的 ２ 根硫化销插入闸 再将上部胶芯下面的２根硫化 板体对应的水平孔 ， 以确保盘根被锁定而不 销插入闸板体垂直 销 孔 中 ， 会被井内液流移位 ； Ｓ ｈ ａ ｆ ｆ ｅ ｒ式闸板防喷器闸板由于 连接螺钉垂直放置 ， 因此受很大剪力 ， 经常发生剪弯 或剪断现象 。 ） ３ 用 ２ 根导向杆支承闸板 。 在侧门关闭时对 准闸板腔室 ， 不会 损 坏 闸 板 、 活 塞 杆 和 密 封 件； 在闸 板离开闸板腔室后不会翻转跌落 。 ） ４ 优化 设 计 Ｕ 形 闸 板 胶 芯 结 构 。 有 限 元 分

Ｃ ａ ｍ ｅ ｒ ｏ ｎ式２ Ｆ Ｚ ３ ５ ３ ５ 型双闸板防喷器研制 －
郑 泳１， 肖力彤１， 崔 凯２， 唐秋林１， 刘 义１， 杨卫星３
（ 宝鸡石油机械有限责任公司 成都装备制造分公司 ， 成都 ６ 中石油技术开发公司 ， 北京 １ １． １ ０ ０ ５ １； ２． ０ ０ ０ ２ ８；
３． Ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ Ｐ ｌ ａ ｎ ｔ， Ｔ ｕ ｈ ａ Ｏ ｉ ｌ ｉ ｅ ｌ ｄ Ｃ ｏ ｍ ａ ｎ Ｈ ａ ｍ ｉ ８ ３ ９ ０ ０ ９， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ） ｙ ｆwenku.baidu.comｐ ｙ，
： ， Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｃ ＮＯＯ Ｃ， ｔ ｏ ｍ ｅ ｅ ｔ ｕ ｓ ｅ ｒ ｒ ｅ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｓ ｕ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ｆ ｕ ｌ ｌ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ｏ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ ｉ ｎ Ｃ ａ ｍ－ ｑ ｙ ｐ ｐ ｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｅ ｒ ｏ ｎ ｓ ｔ ｌ ｅ ２ Ｆ Ｚ ３ ５ ３ ５ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｒ ａ ｍ ｂ ｌ ｏ ｗ ｏ ｕ ｔ ｉ ｎ Ｃ Ｎ Ｐ Ｃ． Ｔ ｈ ｅ ｂ ｌ ｏ ｗ ｏ ｕ ｔ ｗ ｉ ｔ ｈ Ａ Ｐ Ｉ － － ｐ ｐ ｙ ， ６ Ａｗ ｅ ｌ ｌ ｈ ｅ ａ ｄ ｆ ｌ ａ ｎ ｅ ａ ｎ ｄ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｓ ｂ ｏ ｔ ｈ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｏ ｅ ｎ ｒ ａ ｍ ｗ ｉ ｔ ｈ ｈ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｏ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｓ Ｓ ｅ ｃ － ｇ ｐ ｙ ｐ ｐ ， ｓ ｅ ｍ ｂ ｌ ｒ ａ ｍ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｄ ｍ ａ ｎ ｕ ａ ｌ ｌ ｌ ｏ ｃ ｋ ｉ ｎ ｒ ａ ｍ ａ ｘ ｉ ｓ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ． Ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ Ａ Ｐ Ｉ Ｓ ｅ ｃ １ ６ Ａｒ ｅ ｃ ｏ ｍｍ ｅ ｎ ｄ ｅ ｄ ｙ ｙ ｇ ｇ ｐ ， ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｔ ｈ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｌ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｔ ｈ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｕ ｉ ｄ ｏ ｉ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｒ ｏ ａ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ａ ｎ ｋ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｔ ｈ， ｓ ｈ ｅ ａ ｒ ５ ″ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｅ ｇ ｑ ｇ ｐ ｐ ， ， ） ｓ ｈ ｅ ａ ｒ ｒ ａ ｍ ｓ ｅ ａ ｌ ｔ ｅ ｓ ｔ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｂ ｏ ｒ ｅ ｒ ａ ｍ ｔ ｅ ｓ ｔ（ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｄ ３ ″ａ ｎ ｄ ５ ″ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｔ ｈ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｐ ｐ ｐ ， ， ， ， ｓ ａ ｔ ｉ ｓ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ． Ｔ ｈ ｅ ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ａ ｔ ｓ ｉ ｔ ｅ ｉ ｔ ｈ ａ ｓ ａ ｓ ａ ｆ ｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｒ ａ ｉ ｄ ａ ｎ ｄ ｆ ｌ ｅ ｘ ｉ ｂ ｌ ｅ ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｙ ｐ ｇ ， ｌ ｉ ｈ ｔ ｗ ｅ ｉ ｈ ｔ ｅ ａ ｓ ｔ ｏ ｏ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ． ｇ ｇ ｙ ｐ ： ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｒ ａ ｍ Ｂ Ｏ Ｐ； ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ － ｙ ｙ 超深井 、 高压油气井的增加及平衡钻 随着深井 、 特别是在欠平衡钻井中 ， 井控设 井工艺的广泛采用 ， 备已成为及时发现和控制溢流 、 防止井喷 、 避免油气 资源浪费 、 保护 设 备 和 人 身 安 全 的 关 键 设 备 。 近 年 来， 钻井工艺对井控 设 备 的 研 制 和 使 用 要 求 越 来 越 高， 即具有安全可靠 、 开关迅速灵活 、 多功能 、 结构轻
Ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｃ ａ ｍ ｅ ｒ ｏ ｎ Ｓ ｔ ｌ ｅ ２ Ｆ Ｚ ３ ５ ３ ５Ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｒ ａ ｍ Ｂ Ｏ Ｐ － － ｐ ｙ
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３］ 。 全性 ［
１— 剪切闸板总成 ； ２— 剪切双液缸总成 ； ３— 普通液缸总成 ； ４— 变径闸板总成 ； ５— 壳体 图 １ Ｃ ａ ｍ ｅ ｒ ｏ ｎ式 ２ Ｆ Ｚ ３ ５ ３ ５ 双闸板防喷器结构 －
并且能够 该防喷器利用 液 压 打 开 和 关 闭 闸 板 ， 快速更换 闸 板 。 当 依 靠 闸 板 关 闭 压 力 来 关 闭 闸 板 时， 卸掉侧门螺栓 ， 关 闭 压 力 将 侧 门 打 开， 闸板移动 闸板与防喷器壳体脱开 ， 每个 到完全伸展的位置后 ， 闸板顶部都安装了 １ 个 带 孔 螺 栓 ， 以便将闸板从防 喷器中提出 。 反之 ， 当依靠闸板打开压力来打开闸 打开压力将 侧 门 关 闭 ， 闸 板 被 向 外 拉， 并在侧 板时 ， 门开始向防喷器壳 体 移 动 之 前 靠 近 侧 门 ， 以保证不 也不 会 与 井 中 的 管 柱 碰 撞 。 液 压 力 将 侧 挡住井孔 ， 门靠紧防喷器壳体 后 重 新 安 装 侧 门 螺 栓 ， 保持侧门 关闭 。
等： ０卷 第１ ０ 期 郑 泳 ， Ｃ ａ ｍ ｅ ｒ ｏ ｎ式 ２ Ｆ Ｚ ３ ５ ３ ５ 型双闸板防喷器研制 第４ －
·８ １·

１ 结构及工作原理
Ｃ ａ ｍ ｅ ｒ ｏ ｎ式２ Ｆ Ｚ ３ ５ ３ ５型 双 闸 板 防 喷 器 主 要 由 － 壳体 、 闸 板 总 成、 液 缸 总 成 ３ 大 部 分 组 成， 结构如 图 １。