闸板防喷器橡胶件作用及防止密封失效措施

0 引言

闸板防喷器是钻探油气井过程中必备的井控设备之一。按其壳体内闸板室的数量可分为单闸板防喷器、双闸板防喷器和三闸板防喷器。闸板防喷器在发生溢流、井涌时具有以下用途：①当井内有钻具（或其它管材）时，能封闭套管与钻具之间的环形空间；②当内无钻具时，能全封闭井口；③在封闭情况下，可通过壳体旁侧出口内安装连接管汇，进行钻井液循环、节流放喷、压井作业；④在特殊情况下，通过使用剪切闸板剪断钻具，并达到封井的目的；⑤可悬挂钻具。

由于上述用途，要求在油、气井钻探过程中，闸板防喷器必须随时处于良好待用状态。而闸板防喷器的密封效果，起着至关重要的作用。一旦密封失效，防喷器失去了作用。

1 密封原理

闸板防喷器的密封由一级密封及二级密封组成。

一级密封是最关键的密封，是指防喷器关闭井口时与井内介质接触部位的密封。由以下四个密封部位组成：①闸板顶部与壳体内顶面的密封；②闸板前部与钻具的密封；③壳体与侧门之间的密封；④闸板轴（活塞杆）与侧门之间的密封。

二级密封，是不接触井内介质的密封。由以下四个密封部位组成①油缸与油缸盖密封；②活塞与油缸体之间的密封；③活塞杆与缸盖之间的密封；④铰链内油道密封。

2 密封的特点

2.1 闸板浮动密封 闸板总成与壳体的闸板室有一定的间隙，允许闸板在闸板室内上下浮动。当闸板缩回到全开位置时，闸板上橡胶件不接触闸板室顶部密封面。在闸板关闭时，闸板室底部高的支承筋和顶部密封面均有渐缓的斜坡，能保证在达到密封位置前，闸板与壳体间有充分间隙。实现密封时闸板前端橡胶件首先接触钻具，顶部橡胶件与密封突台面接触，从而完成全部密封。此时井压起到助封的作用。当闸板开启时，顶部密封橡胶脱离壳体凸台，缩回到闸板平面内，继续打开闸板，闸板沿支承筋斜面退至全开位置。闸板的这种浮动特点，即保证了密封可靠，减少橡胶磨损，延长胶芯使用寿命，又减少了闸板移动时的磨擦力。影响此处密封的因素：是顶部密封面的平面度、表面粗糙度、橡胶件的压缩量、橡胶件本身的质量。

2.2 闸板轴（活塞杆）密封 活塞杆与侧门之间的密封是双向的，防止井内介质和油缸液互相窜漏。密封由两部分组成，中间用间隔铜套隔开。影响此处密封的因素：侧门上轴孔与闸板轴的加工精度、粗糙度、形位公差同轴度、垂直度，橡胶件的形式及质量。

2.3 壳体与侧门密封 普遍采用的是在侧门上加工密封槽，槽内装夹织物或金属物的矩形橡胶密封圈，压力较低的也可用O型密封圈。影响此处密封的因素：壳体与侧门平面的尺寸精度、粗糙度、形位公差、橡胶件的质量。

2.4 其它处密封 多采用O型密封圈形式。影响密封的因素如：活塞与油缸体之间的密封、液缸与缸盖之间、活塞杆与缸盖之间的密封、铰链内油道各处加工尺寸、配合尺寸精度、粗糙度及橡胶件质量有关。

3 保证密封有效的措施

3.1 设计、制造、安装 设计时一定要考虑橡胶件的压缩量、尺寸精度、形位公差、表面粗糙度按标准手册确定，同时考虑使用的环境、条件，适当调整。在闸板轴与侧门之间的密封可考虑二次密封的实现。主要是二次密封注脂孔、观察孔应设计在合理的位置。其次是制造过程中，要保证各密封部位的尺寸精度、形位公差、表面粗糙度满足图纸的要求，并严格进行检验。安装时，要保证各密封部位、橡胶件、油道的清洁；保证二次密封注脂孔在关井时有渗漏紧急情况下，能注入密封脂（注意：二次密封仅是在关闭防喷器时的一种应急措施，一旦井涌排除，应立即清洗并更换橡胶件，不可长期依赖二次密封）。安装唇形密封圈时，唇边开口对着有压力的一方。

3.2 橡胶件生产厂过程控制 应严格遵守胶料的配方，对加入夹布、或钢丝的质量进行控制，同时对模具精度、表面粗糙度进行控制。保证橡胶件的物理性能、硬度、尺寸符合设计要求。

3.3 防喷器生产厂订货过程控制 明确橡胶件的性能，在订货（或本厂生产）时，一定要准确提出相关信息，做为橡胶件生产、检验的依据（不同压力、不同使用环境对橡胶件的性能要求是不一样的，特别是橡胶件上的标识不能忽视）。

3.4 橡胶件的保存 无论是防喷器生产制造单位还是使用单位都应注意橡胶件保存这一环节。①橡胶件应保存在干燥、光线较暗的室内。温度、湿度适宜（温度15～30℃、湿度不超过80%），避免靠近放热设备、避免阳光直射。②避免腐蚀性物质溅到橡胶件上。

③远离高压带电设备。④放置时不能挤压。⑤定期进行检验，如有变脆、龟裂、弯曲及裂纹，不能使用。⑥包装时不允许与其它金属件混装。⑦注意保存期，一般储存期为二年。

3.5 使用 ①每次打开闸板前，应检查锁紧装置是否解锁到底。打开后检查是否全开（闸板总成后退到闸板腔内），不得停留在中间位置，以防钻具碰坏闸板。②打开和关闭侧门时应先泄掉控制管汇压力，以防损坏铰链内的“O”形圈。③有二次密封装置的闸板防喷器，只有在活塞杆密封处严重漏失时，才使用二次密封装置注入密封脂。注入量不宜过多，止漏即可，以免损坏活塞杆，一有可能就立即更换活塞杆密封，不可长久依赖二次密封。④当井内有钻具时，严禁关闭全封闸板。⑤若与环形防喷器组成井口防喷器组时，在需要关井时，必须先关闭环形防喷器，再关闭闸板防喷器。

4 结束语

橡胶件失效是一个复杂、综合的过程，要求设计、生产、储存、使用各个环节得到严格、有效控制，同时根据现场使用情况，综合经验，使防喷器能安全使用，发挥应有的作用。