3第三章 闸板防喷器
闸板防喷器结构与应用
通过合理配置和使用闸板防喷器，能够有效地控制和调节井 内压力，保障钻井作业的安全。
压裂酸化作业中的应用
控制酸化液外泄
在压裂酸化作业中，闸板防喷器用于控制酸化液的流动，防止酸化液外泄对环境 造成污染。
提高作业效率
通过闸板防喷器的控制，能够更好地调节酸化液的流量和压力，提高压裂酸化作 业的效率。
闸板防喷器结构与应用
目录
Contents
• 引言 • 闸板防喷器结构 • 闸板防喷器工作原理 • 闸板防喷器的应用 • 闸板防喷器的维护与保养 • 未来展望
01 引言
目的和背景
01
石油和天然气开采过程中，防喷 器是控制和防止井喷事故的关键 设备。
02
随着开采深度的增加和技术的进 步，对防喷器的性能和可靠性要 求也越来越高。
安全保护装置
紧急关闭装置
在紧急情况下，可以通过手动或自动方式快速关闭防喷器，以防止事故扩大。
超压保护装置
当井内压力超过防喷器的额定压力时，超压保护装置会自动开启，防止防喷器 因超压而损坏。
04 闸板防喷器的应用
油气井控中的应用
防止井喷事故
在油气井钻探过程中，闸板防喷器用于控制和关闭井口，防 止井喷事故发生。
应用领域拓展
海洋钻井领域
随着海洋资源的开发利用，闸板 防喷器在海洋钻井领域的应用将
进一步拓展。
非常规能源开采
随着非常规能源的开采，如页岩 气、煤层气等，闸板防喷器的应
用将更加广泛。
深海工程
在深海工程领域，闸板防喷器将 发挥重要作用，保障深海作业的
安全。
THANKS
壳体是防喷器的主体，通常由厚钢板 焊接而成，具有足够的强度和刚度， 能够承受井内高压流体和井口装置的 重量。
井下井控课后习题答案（供参考）
井下井控课后习题答案（供参考）第⼀章井控的基本概念1.什么是溢流？当井浸发⽣后，井内压⼒⼩于地层压⼒，井⼝返出的液量⽐泵⼊的液量多，或停泵后井⼝⾃动外溢的现象称为溢流。
2.什么是井喷失控？井喷发⽣后，⽆法⽤常规⽅法控制井⼝⽽出现敞喷的现象称为井喷失控。
3.什么是⼀级井控？⼀级井控是指依靠适当密度的钻井液或修井液来平衡地层空隙压⼒，使液柱压⼒⾼于地层压⼒，达到安全施⼯。
4.什么是⼆级井控？⼆级井控是指井内的钻井液或修井液压⼒不能平衡地层孔隙压⼒，地层中的流体侵⼊井内，发⽣溢流、井涌，这时需要依靠地⾯设备和压井措施来恢复压⼒平衡。
5.什么是三级井控？三级井控是指井⼝装置失去对井内喷出流体的控制，为实现正常作业，需要采取特殊抢险作业，才能恢复正常作业的井控作业。
6.简述井喷失控的危害？井喷是钻井⼯程中性质严重、损失巨⼤的灾难性事故，其危害可概括为以下⼏个⽅⾯：（1）打乱全⾯的正常⼯作秩序，影响全局⽣产（2）使钻井事故复杂化、恶性化（3）井喷失控极易引起⽕灾和地层塌陷（4）损害油⽓层，破坏油⽓资源（5）造成钻机设备毁坏、陷落，污染环境（6）涉及⾯⼴，影响周围安全，造成不良的社会影响等7.常见的完井⽅式有哪些？裸眼完井、射孔完井、割缝衬管完井、砾⽯充填完井。
8.由于措施不当引起的井喷失控的原因有哪些？井喷失控的原因包括：（1）安全意识淡薄或⽆安全意识，只注重⽣产，忽视了安全（2）井控设计不到位或现场执⾏设计不到位（3）现场配套标准不⾼（4）现场安装不标准、⽇常维护不到位、不符合《中华⼈民共和国⽯油天然⽓⾏业标准》相关规程的要求第⼆章井下各种压⼒的概念及其相互关系1.解释下列名词：压⼒、静液柱压⼒、地层压⼒、地层压⼒梯度、地层破裂压⼒、当量流体密度、井底压⼒。
压⼒：是指物体单位⾯积上受到的垂直⽅向上的⼒。
静液柱压⼒：由静⽌液柱的重⼒产⽣的压⼒，其⼤⼩只取决于液体的密度和液柱垂直⾼度。
地层压⼒：指地层孔隙中流体所具有的压⼒，也称地层孔隙压⼒。
闸板防喷器结构与应用
闸板防喷器 结构与应用
讲课人：管风营
01
闸板防喷器的类型
02
闸板防喷器的结构
03
闸板防喷器的功能
04
工作原理和开关井步骤
05
使用注意事项
课程内容
CONTENTS
一、闸板防喷器的类型
单闸板防喷器 双闸板防喷器 三闸板防喷器 1.根据闸板数量分为：
按闸板本身结构： 全封 半封 闸板防喷器的类型 剪切 变径
关井步骤：
液压关井
手动锁紧
液控泄压
开井步骤：
手动解锁
液压开井
液控泄压
动画步骤
闸板防喷器的功能
目 录
工作原理和开关井步骤
闸板防喷器的类型
使用注意事项
闸板防喷器的结构组成
使用前的检查
1
现场使用注意事项
2
五、使用注意事项
出厂试压是否合格； 闸板芯子是否与井下管材一致； 检查是否安装正确； 开关检查开关是否一致； 现场试压合格；
01
闸板防喷器的类型
02
闸板防喷器的结构
03
闸板防喷器的功能
04
工作原理和开关井步骤
05
使用注意事项
目 录
CONTENTS
结构组成
01
机械锁紧装置
02
四处密封
03
结构特点
04
二、闸板防喷器的结构
侧门 闸板 立体结构 结构组成
01
缸盖
锁、机械锁紧装置
01
前密封
02
顶密封
使用前的检查
使用注意事项
1
2
3
1
）专人负责，落实职责；
）防喷器是否开关到位的正确判断；
井控装备(讲)
？我国井控装备的压力等级、通径尺寸（常 用）
？指出下列防喷器 的种类及技术参数
KPY28-210 FZ23-21 35
FH28-
2FZ35-21
KPY35-350 FZ54-14
？井口防喷器组合形式
ZPEB
第二章 环形防喷器
一、环形防喷器的作用 二、环形防喷器的类型 三、锥形胶芯环形防喷器 四、球形胶芯环形防喷器 五、组合胶芯环形防喷器 六、三种环形防喷器的比较 七、国产环形防喷器的技术规范 八、环形防喷器的使用注意事项 九、常见故障判断及排除方法
ZPEB
§1-7 井口防喷器的组合
14MPa井口防喷器组合形式
S+2FZ S+FZ
P145
S+FZ+FZ FZ+S+FZ S+FZ+FH
ZPEB
§1-7 井口防喷器的组合
21MPa 井口防喷器组合形式
S+2FZ+FH
FZ+S+FZ+FH
S+2FZ S+FZ
ZPEB
§1-7 井口防喷器的组合
35MPa井口防喷器组合形式
S+2FZ+FH FZ+S+FZ+FH S+2FZ S+FZ+FH
ZPEB
§1-7井口防喷器的组合
70MPa 、105MPa井口防喷器组合形式 注意
套管四通+FZ+S +2FZ+FH
套管四通+S +2FZ+FZ+FH
井口装置安 装好后，应 校正天车、 转盘和井口 中心的偏差 小于等于 10mm。
闸板防喷器
闸板防喷器的合理使用
7、液压开井操作完毕后应到井口检查闸板是否全部打开
川庆钻探长庆井控培训中心
闸板防喷器的合理使用
8、半封闸板关井后严禁转动或上提钻具
川庆钻探长庆井控培训中心
闸板防喷器的合理使用
9、进入油气层后，每次起下钻前应对闸板防喷器开关活动一次
川庆钻探长庆井控培训中心
闸板防喷器的合理使用
闸板防喷器的侧门
旋转式侧门拆换闸板的操作顺序
换向阀手柄搬到中位
旋闭侧门，上紧螺栓
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闸板防喷器的侧门
侧门开关注意事项
左右侧门不应同时打开
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闸板防喷器的侧门
侧门开关注意事项
侧门未充分旋开或螺栓未固紧前 均不能进行液压关井动作
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闸板防喷器的侧门
壳体内有闸板室、呈矩形，以容纳扁平的闸板。 闸板室底部倾斜面，并制有支撑筋。
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闸板防喷器的结构
闸板室顶部有一个经过加工的凸台密封平面。
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闸板防喷器的结构
连接方式 栽丝连接 法兰连接
川庆钻探长庆井控培训中心
闸板防喷器的结构
闸板结构特点 闸板是闸板防喷器的核心部件 按闸板的结构可分为双面闸板和单面闸板 单面闸板又分为组合胶芯式和整体胶芯式两类
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闸板防喷器的结构
闸板结构特点——双面闸板
闸板上下面对称 闸板浮动性能好
只需更换密封 胶芯和闸板压块
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闸板防喷器的结构
闸板结构特点——单面闸板
整体胶芯式
组合胶芯式
川庆钻探长庆井控培训中心
闸板防喷器介绍
液压关闭锁紧轴随动结构图
花键套结构图
简易锁紧装置图
机械锁紧装置
作用 类型 组成 手动锁紧与解锁的操作要领 闸板防喷器的关井步骤 闸板防喷器的开井步骤
机械锁紧与解锁的判断
机械锁紧装置的组成
（液压关闭锁紧轴随动结构为例）
活塞杆、锁紧轴、万向节、锁紧杆、手轮等
锁紧轴的结构特点
闸板前部与钻具之间的密封
闸板上部与壳体之间的密封 壳体与侧门之间的密封 侧门腔与活塞杆之间的密封
（双向密封，作用是防止井内介质与液压油相互窜漏）
活塞杆处的二次密封装置图
为了更有效的密封，所采取的措施
井压助封 自动清砂
自动对中 浮动式闸板密封
井压助封
自动清沙
自动对中
丝杠式
花键轴式
简易式
ห้องสมุดไป่ตู้
三种机构比较
维护保养方面
结构上 是否锁紧直观性
机械锁紧装置
作用 类型 组成 手动锁紧与解锁的操作要领 闸板防喷器的关井步骤 闸板防喷器的开井步骤
机械锁紧与解锁的判断
手动锁紧与解锁的操作要领
锁紧
顺旋 到位 回旋
解锁
逆旋
到位
回旋
闸板防喷器的关井步骤
液压关井
一般情况下
（有液压油）
手动锁紧 液控压力油卸压 将控制该防喷器换向阀的手柄搬 向“关”位
特殊情况下
（液压失效）
手动关井 将换向阀手柄搬向中位
闸板防喷器的开井步骤
手动解锁 液压开井
卸掉液控油压
手动解锁图
液压开井图
卸液控油压图
机械锁紧装置
第三章--闸板防喷器
部分闸板防喷器设有二次 密封装置。
加注二次密封脂的操 作步骤是：
卸掉二次密封孔口 的六角堵头，用适当 工具顺时针转动注入 螺钉，强制棒状塑料 密封脂通过单流阀， 经间隔铜套径向孔进 入密封面。
注意！注入量不宜 过多，止漏即可。否 则，会增加活塞杆的 磨损及开关闸板的阻 力。
措施2：井压助封
在井内有压力时， 能从封闭的闸板背部 和下部产生一种助封 推力，助长前部和顶 部密封。 井内介质压力愈大， 助封力愈大。
措施3：自动清砂
闸板的底部有两条向 井眼倾斜的清砂槽
闸板开关动作时， 遗留在此的泥沙被闸板 排入槽中滑落井内。防 止堵塞，减少阻力与磨 损。
措施4：自动对中
3、可密封最大工作压力105 MPa。
三、闸板防喷器的结构
结构：由壳体、侧门、油缸、活塞、 活塞杆、锁紧轴、缸盖、闸板等组成。
闸板防喷器的结构图
双闸板防喷器的结构图
闸板防喷器的结构图
四、闸板防喷器的工作原理
关井过程： 液压油经关闭油口—壳体油路—铰链座—侧门油路—
液压油缸油路—缸盖油路—关闭腔—推动活塞与闸板--关井
2）开启时：液压油经壳体开启油口→壳体油路→ 铰链座→侧门油路→液缸开启腔。
闸 板 上 部 与 壳 体 之 间 密 封
闸板前部与钻具之间密封
壳体与侧门之间的密封图
活塞杆与侧门间的密封（双向密封）
3、活塞杆密封结构特点
活塞杆密封是双向密封， 防止井内介质和油缸油液互 相窜漏，起保护液压油免受 污染和漏失，减少泵及阀件 磨损等作用。
开井过程：
液压油经开启油口—壳体油路—铰链座—侧门油路— 开启腔 —推动活塞闸板离开井眼中心—闸板缩入闸板 室开井
闸板防喷器
闸板防喷器闸板防喷器简介：液压闸板防喷器是井控装置的重要组成部分，具有开关灵活、操作省力、使用安全、维修简单等特点。
1、用途能封闭套管与管柱之间的环形空间，能全封闭井口。
在封闭情况下，可通过下部四通或壳体旁侧出口所连接的管线，进行钻井液循环、节流放喷、压井等作业。
在特殊的情况下，可切断钻具达到封井的目的。
可悬挂钻具。
使用变径闸板可封闭一定范围的不同规格的管柱与套间的环空。
2、结构特点（1）壳体的结构特点见上图；1）形状。
一般壳体近似方形，中间有通过钻具的垂直通孔闸板水平运动的闸板室。
2）连接方式。
上下部有三种连接方式：栽丝连接、法兰连接、卡箍连接。
其连接法兰、螺栓、卡箍、钢圈尺寸均按API标准执行。
（2）闸板结构及使用特点：闸板结构见下页图。
双面用闸板，闸板上下面对称。
不同尺寸的钻具只需更换胶密封半环和闸板压快、其余零件可通用互换；单面用闸板不可翻转使用；剪切闸板可切断井口钻具并全封井口；可变径闸板使用于一定范围内不同尺寸的钻具和套管的密封。
（3）闸板密封特点闸板浮动、闸板的自动清砂及井压助封、闸板的自动对中及自进作用。
闸板防喷器密封井口要同时有四处密封起作用，才能达到有效封井，即：闸板顶部与壳体的密封、闸板前端与管子的密封、壳体与侧门的密封、活塞杆与侧门的密封。
（4）闸板锁紧装置。
手动锁紧装置是靠人力旋转手轮关闭或锁紧闸板。
使用时应注意手动锁紧装置只用于关闭闸板，不能打开闸板。
使用后欲打开闸板首先必须手动锁紧装置复位解锁，再用液压打开闸板。
序号 名称 数 量 材料 备注 1 锁紧轴 4 42CrMo 2 缸盖 4 30CrMo 3 中间法兰 4 25CrNiMo 4 活塞 4 42CrMo 5 闸板 2 25CrNiMo 6 螺钉 16 40CrNiMo 7壳体 1 25CrNiMo序号 名称 数 量 材料 备注 1 闸板体 1 25CrNiMo 2 顶密封 1 丁腈橡胶 3前密封 1丁腈橡胶闸板防喷器规格见下表： 名称\规格型号 2FZ23-35 2FZ35-21 2FZ18-35 2FZ28-35 FZ18-35 2FZ35-35 垂直通径，mm 230 346 180 280 180 346 工作压力，Mpa 35 21 35 35 35 35 实验压力，Mpa 70 42 70 70 70 70 液控压力，Mpa 8.5-14 8.5-14 8.5-14 8.5-14 8.5-14 10.5 油缸直径，mm 220 220 180 220 180 关闭闸板需油量，l 9.5 13.3 9.7 11 4.85 打开闸板需油量，l8.211.7 8.29.64.1所配闸板尺寸，in. 全封、27/8、31/2、41/2、5、51/2 全封、27/8、31/2、41/2、5、51/2、7、95/8 全封、27/8、31/2、41/2、 全封、27/8、31/2、41/2、5、7 全封、27/8、31/2、41/2、全封、27/8、31/2、41/2、5、51/2、7、 95/8法兰萝栓分布圆直径，mm 393.7 533.4 317.5 482.6 317.5 590.6 螺栓数量及尺寸，个×MM 12×M42 20×M36 12×m36 12×m48 12×m36 12×m42 钢圈槽中径，mm269.88381211.14323.85211.14408使用要求：（1）井喷时可用全封闭闸板防喷器封闭空井或用半封闸板封闭与闸板尺寸相同的钻具。
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闸板防喷器的结构图
第三章
闸板防喷器的作用 闸板防喷器的结构 闸板防喷器的密封
闸板防喷器
闸板防喷器的类型 闸板防喷器的工作原理 闸板防喷器的结构特点
闸板防喷器的机械锁紧装置
闸板防喷器的合理使用
闸板防喷器的技术规范
关井
闸板防喷器 的工作原理
类型
按闸板形状分
全封闸板防喷器
半封闸板防喷器 剪切封闸板防喷器
变径闸板防喷器
单闸板防喷器图
双闸板防喷器图
全封闸板图
半封闸板图
剪切闸板防喷器图
变径闸板防喷器图
第三章
闸板防喷器的作用 结构 结构特点
闸板防喷器
类型 工作原理 侧门
锁紧装置
合理使用
闸板防喷器的技术规范
技术规范
常见故障及处理方 法
闸板防喷器的合理使用
1、半封闸板的尺寸应与所用钻杆尺寸相对应 2、井中有钻具 使时切忌用全封闸板封井 3、长期封井应手动锁紧闸板并将换向阀手柄扳向中位。 4、闸板防喷器未解锁不许液压开井；未液压开井不许上 提钻具 。
5、半封闸板封井后不能转动钻具 。
6、闸板防喷器的手动锁紧装置只能关闭闸板,不能打开闸 板。要打开唯一的办法是：先解锁，然后用液压打开。
为了更有效的密封，所采取的措施
井压助封 自动清砂
自动对中 浮动式闸板密封
井压助封
自动清沙
自动对中
第三章
闸板防喷器的作用 结构 结构特点
闸板防喷器
类型 工作原理 侧门
锁紧装置
合理使用
技术规范
合理使用
侧门的结构特点
侧门的作用 侧门的类型及开关守则 拆换闸板的顺序
闸 板 上 部 与 壳 体 之 间 的 密 封 图
壳体与侧门之间的密封图
侧门腔与活塞杆之间的密封 图
井 口 的 密 封
闸板前部与钻具之间的密封
闸板上部与壳体之间的密封 壳体与侧门之间的密封 侧门腔与活塞杆之间的密封
（双向密封，作用是防止井内介质与液压油相互窜漏）
活塞杆处的二次密封装置图
拆换闸板的顺序
1. 泄压 2. 开侧门 3. 液压关井 4. 拆旧换新 5. 液压开井 6. 关侧门 7. 试压
闸板防喷器的锁紧装置
液压锁紧 机械（手动）锁紧
闸板防喷器液压锁紧装置
手动机械锁紧装置
作用 类型 组成 手动锁紧与解锁的操作要 领 闸板防喷器的关井步骤 闸板防喷器的开井步骤 机械锁紧与解锁的判断
3. 可剪切钻具
注：必须使用剪切闸板
4. 旁侧孔可安装节流、压井管会汇，代替四通工作
旁侧孔图
第三章
闸板防喷器的功用 结构 结构特点 锁紧装置
闸板防喷器
类型
工作原理 侧门 技术规范
合理使用
常见故障及处理方法
单闸板防喷器
按闸板付数分
双闸板防喷器 三闸板防喷器
开井
闸板:关井
• 液压油经关闭油口——壳体油路—— 铰链座——侧门油路——液压油缸油 路——缸盖油路——关闭腔
闸板:开井
• 液压油经开启油口——壳体油路— —铰链座——侧门油路——液压油 缸开启腔。
第三章
闸板防喷器的作用 结构 结构特点
闸板防喷器
类型 工作原理 侧门
闸板防喷器的合理使用
• 进入油气层后，每起下一次钻应对FZ试开 关一次。卸下观察孔丝堵。 • 试压为FZ的额定工作压力的——% • 特殊作业后及时清洗保养内腔。 • 严禁用打开FZ的方法卸井内的压力。 • 长期关井应锁紧，并挂牌标明。
复习题：
手动锁紧与解锁的判断
液压关闭锁紧轴随动结构 花键轴套式
简易结构式明杆锁紧Βιβλιοθήκη 状态图花键轴套式锁紧状态图
简易式锁紧与解锁状态图
技术规范 • 常用闸板防喷器的技术规范 见《井控设备》33页。
第三章
作用 结构 结构特点
闸板防喷器
类型 工作原理 侧门
锁紧装置
合理使用
锁紧装置
合理使用
技术规范
常见故障与处理方法
1、井口的密封 2、活塞杆处的二次密封
井 口 的 密 封
闸板前部与钻具之间的密封
闸板上部与壳体之间的密封 壳体与侧门之间的密封 侧门腔与活塞杆之间的密封
（双向密封，作用是防止井内介质与液压油相互窜漏）
闸板前部与钻具之间的密封 图
液压关闭锁紧轴随动结构图
花键套结构图
简易锁紧装置图
机械锁紧装置
作用 类型 组成 手动锁紧与解锁的操作要领 闸板防喷器的关井步骤 闸板防喷器的开井步骤 机械锁紧与解锁的判断
机械锁紧装置的组成
（液压关闭锁紧轴随动结构为例）
活塞杆、锁紧轴、万向节、锁紧杆、手轮等
锁紧轴的结构特点
丝杠式
花键轴式
简易式
三种机构比较
维护保养方面
结构上 是否锁紧直观性
机械锁紧装置
作用 类型 组成 手动锁紧与解锁的操作要领 闸板防喷器的关井步骤 闸板防喷器的开井步骤 机械锁紧与解锁的判断
手动锁紧与解锁的操作要领
锁紧
顺旋 到位 回旋
解锁
逆旋
到位
回旋
闸板防喷器的关井步骤
第三章
闸板防喷器的功用 结构 结构特点
闸板防喷器
类型 工作原理 侧门
锁紧装置
合理使用
技术规范
常见故障及处理方法
作用：
1 . 可全封整个井口 (也叫封零)
注：井为空井，必须使用全封闸板
2. 可封环形空间（也叫封环空）
注：井中有钻具，必须使用半封闸板（注意：闸板 尺寸必须与钻具尺寸相一致）
侧门功能
封闭闸板室 传递液压油 安装双向密封
侧门的类型
承重与液路合一式铰链 承重与液路分开式铰链
按打开方式
• 可旋开式侧门 • 平直移动式侧门
平直移动的侧门
侧门的开关守则
1. 两侧门不能同时打开 2. 侧门未充分旋开或未用螺栓固紧前, 不许进行液压开关井动作 3. 旋动侧门时,液控压力油应处于卸压 状态 4. 侧门开关后,液动伸缩闸板时应挡住 侧门,防止晃动
液压关井
一般情况下
（有液压油）
手动锁紧
液控压力油卸压
将控制该防喷器换向阀 的手柄搬向“关”位
特殊情况下
（液压失效）
手动关井 将换向阀手柄搬向中位
闸板防喷器的开井步骤
手动解锁 液压开井
卸掉液控油压
手动解锁图
液压开井图
卸液控油压图
机械锁紧装置
作用 类型 组成 手动锁紧与解锁的操作要领 闸板防喷器的关井步骤 闸板防喷器的开井步骤 机械锁紧与解锁的判断
手动机械锁紧装置的作用
长期封井时泄压
液压失效时关井
机械锁紧装置
作用 类型 组成 手动锁紧与解锁的操作要领 闸板防喷器的关井步骤 闸板防喷器的开井步骤 机械锁紧与解锁的判断
闸板防喷器锁紧装置的类型
◆ 液压关闭锁紧轴随动结构
（俗称 丝杠式）
◆ 花键轴套结构（花键轴式） ◆ 简易锁紧装置（简易式）