井控万能BOP②ppt课件.ppt
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1、万能防喷器,梁 树 臣,目前在海上使用的万能防喷器生产厂家主要有三家(即SHAFFER 、HYDRIL 和CAMERON公司)。这三家公司的产品分别代表了常用的几种万能防喷器结构。按胶芯形状和结构来分,可分为球形胶芯、锥形胶芯和组合形胶芯三种万能防喷器。 万能防喷器:也叫多效能防喷器、环形防喷器或球形防喷器。,万能防喷器类型,-球形防喷器-环形防喷器国外厂家类型特点:SHAFFER (雪夫尔)球形胶芯HYDRIL (海德里耳)锥形胶芯CAMERON (卡麦隆)组合胶芯 国产万能防喷器多为仿造SHAFFER 、HYDRIL的产品 。,类型,(按胶芯形状 分),锥型胶芯环形防喷器,球型胶芯环形防喷
2、器,组合胶芯环形防喷器,万能防喷器的作用: 它的作用是具有承压高、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、电缆及钢丝绳等,也可全封闭井口。 万能防喷器必须配备液压控制系统方能使用。通常它与闸板防喷器配套使用,也可单独使用。它可在使用减压阀或缓冲瓶控制的情况下,能通过18无细扣对焊钻杆接头,强行起下钻具。 主要结构由:壳体、顶盖、胶芯、活塞。 胶芯密封特点:适用范围广、压井助封、承压高寿命长等。 通经尺寸:7-1/1629-1/2 额定工作压力:500 psi10000 psi,双胶芯万能防喷器,万能防喷器,万能结构.AVI,环形防喷器动画.exe,旋转防喷器
3、,静态工作压力:5000psi动态工作压力:2500psi通径:11,旋转防喷器工作原理,旋转防喷器.avi,29-1/2“500分流器,万能BOP的工作原理: 万能BOP由液压控制系统操制。关闭时,高压油从壳体下进油口进入活塞下部关闭腔,推动活塞上行,活塞顶面挤压胶芯,由于顶盖的限制,胶芯不能上行,只能被挤向中心,储备在胶芯支撑筋之间的橡胶因支撑筋相互靠拢而被挤向井口中心,直至抱紧钻具或全封闭井口,打开井口时,操纵液压系统三位四通阀,使高压油从壳体上进油口进入活塞上部的开启腔,推动活塞下行,同时关闭腔油泄压,胶芯本身弹性力作用逐渐复位,打开井口。,万能防喷器开关动态演示,万能开关.avi,3
4、535环型剖.avi,SHAFFER,万能防喷器正常控制液压为: 4.28.4MPa(6001200psi)最大控制液压为: 10.5MPa(1500psi)。,万能防喷器,球形防喷器,环形防喷器,SHAFFER球形胶芯万能BOP,楔块式连接,法兰螺栓式连接, SHAFFER万能BOP壳体结构特点1、壳体与顶盖为铸造,材料为30CrMo。2、顶盖呈半球形。3、壳体较矮,但径向尺寸大。4、硬度不高于Rc22(HB197),符合NACE标准,适用于H2S场合。壳体与顶盖的连接连接方式有两种1、法兰螺栓连接。2、楔形块连接。,Shaffer 13-5/8”5M万能BOP结构图,法 兰 螺 栓 连 接
5、,顶盖,球胶芯,液缸盖,活塞,壳体,SHAFFER,万能防喷器拆装图,壳体,顶盖,胶芯,缸盖,活塞,Shaffer 13-5/8”10M万能BOP结构图,楔形块连接,顶盖,球胶芯,壳体,活塞,缸盖,开腔油口,关腔油口,密封结构及特性,密封原理,顶盖与液缸盖之间密封形式,防磨环,SHAFFER 球型胶芯的结构特点:1、胶芯呈半球形。它是由1220块沿半球面呈辐射状配置的弓形支承筋与橡胶硫化而成,支承筋用合金钢铸造。封井时,液控压力推动活塞向上运动,迫使胶芯沿球面向上、向心运动,支承筋相互靠拢,将橡胶挤向井口中心,实现封井的目的。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
6、板阻止橡胶上翻,这样使橡胶处于完全受挤压状态,可承受较大挤压力,而不至撕裂。3、漏斗效应。球形胶芯从自由状态到封闭状态,各横断面直径的缩小是不相等的,上部缩小值大,下部缩小值少。4、橡胶储备量大。球形胶芯的橡胶储量比其它胶芯都大。5、井压助封。6 、更换胶芯容易。 7、摩擦力大,开关所需油量较大。,球胶芯受力运动情况,关闭时球胶芯运动的方向,SHAFFER球形胶芯,红色为橡胶储量,现场胶芯可(切割法)更换,雪夫尔(SHAFFER)胶芯适用条件,13-5/85M 球胶芯支承筋为14块,21-1/42M 球胶芯支承筋为18块,天然橡胶,丁青橡胶,活塞与缸体密封,活塞与支撑筒密封,活塞与液缸盖密封,
7、HYDRIL万能BOP的型号分为:GK型、GL型、GX型、MSP型等壳体结构特点: HYDRIL(锥形胶芯)万能防喷器的外壳(壳体与顶盖)均为合金钢铸造成型,并经热处理,制造较易,成本较低。其外径小于其他类型的防喷器,但高度较高。1、强度计算采用三维有限元素应力分析方法;符合API设计规范;2、壳体用合金结构钢(4130)铸造,热处理后表面硬度小于Rc2, 适合于H2S环境使用;3、顶盖内腔顶部装有可拆卸的耐磨环板,保护顶盖,便于更换;4、顶盖上开有活塞行程测检孔,以测量胶芯寿命;5、出厂前对壳体进行声发射试验,以检查隐蔽的裂纹及其它缺。 并按API规定进行水压强度试验,压力为1.5-2倍的工
8、作压力。,HYDRIL(海德里耳)壳体与顶盖的连接 有两种连接形式1、大丝扣(大螺纹)连接 扣型为矩形扣,连接拆装快,按标准扣型(装)正扣、(拆)反口用“推磨”方式即可拆装。 缺点:一旦粘扣,拆卸困难。所以检修安装时一定要检查仔细,涂以足够干净的丝扣油。2、爪块(楔块)连接 由爪块、爪块螺杆、套筒螺栓及密封等组成,每台20件,沿环状配置。拆顶盖时需分别将20个爪块螺杆用六方扳手固定好,将套筒螺栓拧出四圈使爪块从顶盖锯齿槽中退出,卸掉顶盖上的定位螺钉,即可吊起顶盖。回装顶盖按反程序进行,拧紧套筒螺栓的扭矩为300400磅英尺。,HYDRILGK,万能拆装示意图,卡块盖,螺纹盖,HYDRIL MS
9、P 21-1/42M万能BOP分解图,大螺纹式,HYDRIL13-5/8”5M万能BOP(大螺纹)结构图,防磨衬板,GK型,锥型胶芯,顶盖,开启油腔,活塞,关闭油腔,壳体,HYDRIL21-1/4”2M万能BOP,MSP型,HYDRIL MSP 21-1/42M万能BOP分解图,卡块式,锥型胶芯的结构特点1、胶芯外侧呈圆锥形,锥面母线与胶芯轴线夹角为2025。胶芯由12-30块(成偶数)铸钢支承筋与橡胶硫化而成,支承筋沿圆环呈径向辐射状配置,橡胶硫化在支承筋腹板的四周。胶芯外形形像南瓜,故有“南瓜胶芯”之称。2、井压助封。封井时,活塞在液控压力推动下向上运动,推挤胶芯,胶芯向心收缩,支乘筋相互
10、靠拢,支乘筋之间的橡胶被挤向井口,形成初步密封。作用在活塞下端面上的井内压力也推动活塞上行,使胶芯封闭得更紧密,从而提高了胶芯的密封性能。3、储胶量大。胶芯各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容积大的多。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。万能防喷器在工作中,胶芯不断磨损,需要靠增加活塞行程,多挤出储备橡胶来填补,当活塞行程达最大值(即活塞走到上顶点),或者胶芯支承筋的上、下两端分别靠紧时,说明胶芯的储备橡胶已使用完,即使增大液控压力,胶芯也不能可靠密封。因此,可以通过测量活塞行程来测量胶芯寿命。5、更换胶芯容易。当井内有无钻具时,只
11、要打开顶盖都可更换。,HYDRIL锥形胶芯,红色为橡胶储量,现场胶芯可(切割法)更换,HYDRIL,更换安 装 示 意 图,海德里:(HYDRIL)胶芯适用条件,13-5/85M 球胶芯支撑筋为16块,21-1/42M 球胶芯支撑筋为22块,29-1/20.5M 球胶芯支撑筋为30块,CAMERON(卡麦隆)D型万能BOP壳体结构特点: 卡麦隆D型万能防喷器的壳体及顶盖,用优质合金钢锻造而成,强度高,韧性塑性好,重量轻,外形尺寸小,顶盖受力好,无应力集中部位。 壳体和顶盖按API规范进行强度试压,试验压力为工作压力的两倍。 壳体硬度不大于Rc22(HB197),符合NACE规范,适用于H2S场
12、。,D型万能BOP壳体与顶盖的连接 采用快松盖连接方式。顶盖顶部外缘有四个均布的螺孔,在螺孔内镶装一个内外均有螺纹的螺母套(保护顶盖),四颗锁紧螺钉拧入螺母套,其头部嵌入驱动环的凹槽内。拧动锁紧螺钉,就能带动驱动环向上或向下运动。开口锁紧环外部开有锯齿,与壳体上的下部凸台相对应,要锁紧快松盖,需顺时针对拧四个锁紧螺钉,带动驱动环向下,驱动环下端凸台的斜面迫使开口锁紧环涨开,开口锁紧环的锯齿嵌入壳体的锯齿槽内,使顶盖与壳体锁紧。要打开快松盖,可按上述相反程序操作。当驱动环上升,使其下端凸台进入开口锁紧环的凹槽,开口锁紧环在自身弹力作用下复位,从壳体锯齿槽中退出,即可取出顶盖。,Cameron13
13、-5/8”5M万能BOP结构图,D型,Cameron D 13-5/8”5M万能BOP部件分解图,CAMERON组合形胶芯,黑色为橡胶储量,CAMERON(卡麦隆)组合胶芯的结构特点 组合胶芯由外胶套和内胶芯组成。外侧为双锥面的外胶套,用橡胶硫化而成。内胶芯是由橡胶和多块的钢支承筋一起硫化而成。1、内胶芯支承筋的上顶板及下底板始终分别靠拢,形成上、下两个法兰状环板,保证封井过程中橡胶不能从上、下挤出,提高内胶芯寿命。2、变形量较大的外胶套全部由橡胶制成,它始终处于顶盖、推盘、内胶芯的包围之中,不易损坏。一般更换34个内胶芯才更换一个外胶套。3、内胶芯变形量小,开关用油量少,是SHAFFER的1
14、/3左右。4、井内有钻具时,不能用切割法更换胶芯。5、在使用中这种胶芯的密封性能并不理想。,半开 启(半关闭) 示 意 图,SHAFFER,关 闭 示 意 图,SHAFFER,无钻具封闭示意图,SHAFFER,开到最大内径示意图,HYDRIL,封闭钻具示意图,HYDRIL,封闭方钻杆示意图,HYDRIL,封闭裸眼示意图,HYDRIL,封闭钻具起下钻时的胶芯关闭情况,同时可观察胶芯移动情况,表面均匀为合格。,HYDRIL,关闭油路上安装缓冲瓶,关 闭 时 起 钻 示 意 图,SHAFFER,关 闭 时 下 钻示意图,SHAFFER,漏斗效应,目前平台配备的分流器种类有:,HYDRIL MSP 2
15、9-1/2500psi,Vetco Gray 49-1/2500psi,规格型号,分流器装置,分流器装置,1.用途: 该产品主要用于钻井过程中浅层段的井控,当钻遇浅油气层发生井涌时,关井回压可能造成薄弱地层破裂,这时使用分流器系统使带压井内流体按规定的路线输送到安全地点,同时密封井口,保证钻井操作人员和设备的安全。,2.主要技术参数:公称通径:749.5 mm(29 1/2)额定工作压力:3.5 MPa(500psi)强度试验压力:5.3 MPa(700psi )额定液控工作压力:16MPa推荐液控压力:10.5MPa关闭一次所需油量:238L密封范围:127mm-749.5mm,3.结构特点
16、壳体与顶盖采用卡块联接方式,装卸方便,结构紧凑,承载能力强。油缸为单作用式,关闭动作由液压实现,打开动作利用活塞自重及胶芯回弹实现。,万能防喷器用于强行起下钻时的技术要求 在钻井过程中,钻井工艺有时需要从封闭了的井口,即承受了井压的防喷器中起下钻具,现介绍的各种类型万能防喷器能很好地满足这一钻井工艺要求。一、对防喷器液压控制系统的要求: 当钻杆接头进入封闭状态的万能防喷器胶芯时,胶芯被撑开,并迫使活塞下行,使关闭腔的液控压力会急剧升高。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,胶芯又要缩拢,使关闭腔压力急剧下降,胶芯便失去了密封性能。可以看出,在起
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