井控装备(讲)
钻井井控装备
钻井井控装备第二十六条井控装备包括套管头、钻井四通（钻完井一体化四通）、防喷器组、防喷器控制系统（远控台和司控台）、井控管汇（内防喷管线、节流管汇、压井管汇、放喷管线、放喷管汇）、旋转控制头及其控制装置、安全防提断装置、内防喷工具、液气分离器、点火装置、井控辅助装置、井控监测仪器等。
其中，顶驱旋塞、井控监测仪器、人工点火装置等井控辅助装置由承包商提供；其它井控装备由油田公司井控车间统一提供。
第二十七条油田公司井控车间负责统一提供井控装备的现场安装指导、调试、试压及探伤检测，同时负责顶驱旋塞、反循环管线等承包商自行提供的井控装备的试压，钻井队负责提供机具并派人配合完成安装。
第二十八条井控装备送达现场后，钻井队应做好验收工作，验收合格后在送井清单上签字确认。
第二十九条为了保证井控装备的正常安装和安装后的正常使用，并降低井口及套管偏磨风险，前期应做好以下工作：1. 钻前施工时，导管应掩埋垂直；钻机安装时，转盘中心线与导管中心线偏差≤10mm，确保一开开正井眼。
以后各开次开钻前都应保证井口、转盘、天车的中心线偏差≤10mm。
2. 各层套管下入前，井队必须准确丈量套管长度，合理调整入井管串结构，挑选出长度、外径尺寸、外观平整度及椭圆度均满足套管头安装要求的套管作为井口套管。
3. 下完表层套管，保持井口段套管处于拉伸状态，调整并保持套管与转盘中心线同轴再进行固井施工；注完固井水泥浆后，立即在确定的套管头安装位置割开导管，若固井水泥浆不在井口，应向导管与套管间环空回填水泥浆至导管面（如井漏，可在固井水泥浆凝固后再回填），然后用环形铁板将套管围住，并将环形铁板与导管焊接固定，保证井口套管在候凝过程中不发生偏移，确认水泥浆凝固后才能放松套管。
4. 导管、表层套管的切割高度，应满足在每开次内防喷管线能平直接出井架底座以外的基础上，最后一级套管头的上法兰面高于井架基础面10-30cm。
5. 套管头到井安装前，应测量记录如下数据。
井控装备基础知识
侧门密封
闸
板
侧门
防
喷
器
结
构
锁紧轴 活塞 闸板轴
垫环槽
液缸 闸板总成
一、井控装备简介
闸 板 防 喷 器 结 构
一、井控装备简介
目前国内防喷器的主要生产厂家有华北荣盛、上海神开 、江苏信得，另外有少量盐城三益、广汉川油生产防喷器； 配套使用的进口防喷器主要为美国卡麦隆公司生产。各厂家 制造防喷器采用了不同的结构设计，配件尺寸均有区别，基 本无法互换，同一厂家因设计变化也造成部分配件无法通用 。
三、安装注意事项
安装前的准备与确认
全面检查并确认安装所需设备、附件的完整性和 可靠性，对于安装所需的设备、附件有缺失的情况， 应在第一时间向井控相关岗位反馈详细信息，以便及 时有效地保障现场安装所需设备和附件的完整性，能 满足现场安装要求。
三、安装注意事项
主体设备安装
主要设备是指井口防喷器、旋转控制头、套管头、 钻井四通（油管头四通）、内防喷管线、节流压井管汇 、远程控制台、司控台、分离器等主要井控装备及部件 。该类主要设备的安装执行《井控装备安装调试与维护 技术规范》相应标准及要求。
三、安装注意事项
控制系统调试
1、开启蓄能器截止阀、系统泄压阀，三位四通阀放至中位。开启 电源开关，手动启动电机，停止转动后检查电机转向，确保与链条 护罩上方箭头是否一致。 2、电动泵启停检查。电控箱主令开关放至自动位置，启动电动泵 ，无负荷状态空转3-5mins，关闭系统泄压阀，使蓄能器升压至 21MPa自动停泵。逐渐打开泄压阀，蓄能器压力降至18-17.5MPa 电动泵启动。 3、气动泵工作检查。与电动泵步骤一致。 4、管汇压力及环形控制压力检查。 5、换向试验。检查远程控制台控制对象及开关方向是否一致。 6、检查司钻控制台二次压力及开关控制与远程控制台是否一致。
井控装备
来密封油、套管环空
9
4、技术规范 试验压力--------------------35MPa 工作压力-------------------21MPa 全开直径------------------180mm 全开圈数------------------13.5圈 连接-------------------法兰、钢圈 高度-----------------------450 mm
油塞、壳体。 3、环形防喷器原理： 从控制系统输来的高压油从下油口进入下
油口下部关闭腔推动活塞向上运动，迫使胶芯 向心运动，支承筋相互挤拢，将期间的橡胶挤 向井口中心，实现密封管柱或全封闭井口。打 开时，液控压力油从壳体上油口进入活塞上部 开启腔，推动活塞下行，胶芯在本身弹力作用 下复位，将井口打开。
(3)、将远程台对应的换向阀手柄扳到中位
注：手动锁紧操作要领---顺旋、到位、回旋手源自解紧操作要领---逆旋、到位、回旋
手动关井操作要领---顺旋、到位、回旋
21
四、环形防喷器
1、功用 (1)、封零 (2)、封环空 (3)、强行起下作业
22
2、环形防喷器结构 结构：顶盖、防尘圈、活塞、胶芯、支撑筒、
15
2、公称通径：180mm 我国液压防喷器的最大工作压力分为
六级：14MPa、21MPa、35MPa、 70MPa、 105MPa、140MPa 我国液压防喷器的公称通径分为九 种：
16
180mm、230mm、280mm、346mm、 426mm、476mm、528mm、540mm、
圈数一致
12
二、双闸板手动防喷器（2SFZ18-35）
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
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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
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§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。
井控装置知识
井控装置知识
(一)作用
井控装置是为了实施平衡钻井工艺而装设的。
(二)井控设备
井控装置，系指实施油气井压力控制技术的所有设备、专用工具和管汇。
按井控设备的功能可分为：
1.监测设备
2.控制设备
3.处理设备
(三)闸板防喷器
闸板防喷器按壳体内闸板室的数量，可分为单闸板防喷器、双闸板防喷器、三闸板防喷器。
在国内使用最多的是双闸板防喷器。
(四)环形防喷器
环形防喷器具有承压高、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，也可全封闭井口。
(五)节流压井装置
1.用途和适用范围
节流压井装置作为液压防喷器的配套装置是排除溢流、实施油气井压力控制技术的必要设备。
在油气钻井中，井筒里的泥浆一旦被地层流体所浸污，就会造成泥浆静液柱压力低于
地层压力，导致溢流发生。
这时需要关闭防喷器，调节节流阀的开启程度，控制一定的回压，以维持稳定的井底压力，加重泥浆或泵人重泥浆压井。
除此之外，节流压井装置还可以用于洗井等作业。
2.分类
(1)手动节流压井装置。
(2)遥控节流压井装置。
抽油泵及井控装备介绍
对普通泵（同一间隙等级）降低1/2以上，提高泵效； 4. 柱塞整体结构为多级强开强闭，具有防气功能； 5. 适用泵挂深； 6. 检泵周期长，弹性间隙在出砂条件下可有效保护柱塞及
泵筒工作表面。
技术参数Biblioteka 主要产品 —— 双作用泵系列
双作用抽油泵：
● 在一个冲程中，柱塞总成的下腔和上腔分别完成进 液和出液，实现了双作用的目的。 ● 增大了排量，与同排量的螺杆泵相比，成本大大降 低。与电潜泵相比，成本与能耗都大幅下降。 ● 规格： φ57/38、 φ70/44、
φ83/44、 φ95/44 。 ● 主要销往冀东油田，用量102台。
泵筒长度：3—10.5米。
主
要
特
柱塞处理方式：合金粉喷焊、镀铬。
性
柱塞长度： 常规柱塞，0.6—1.8米；
加长柱塞，1.8—7.5米。
主要产品 —— 管式抽油泵系列
1、常规管式泵：
◇ 规格多，新增加了Φ50.8、Φ63.5 两种规格。 ◇ 冲程可以达到8.5米，可以与长冲程抽油机匹配。 ◇ 泵筒柱塞硬化方式多样，零件材料（碳钢、合金钢、 不锈
柔性金属泵技术原理
（1）柱塞整体结构 该泵突破了抽油泵传统的柱塞结构，采用相
互完全独立的多级密封单元结构柱塞，各级之间 相互独立，并强开强闭，具有防气功能。柱塞密 封单元与中心杆及杆柱之间处于游离状态，用于 大斜度井及水平井采油时，杆柱的偏心力作用于 导向块，由导向块承受偏磨，可有效消除井下泵 密封单元的偏磨。
主要产品 —— 整筒抽油泵
特点：
能适应长冲程、高光杆速度和深 抽的需要，具有泵效高、排量大、 耐磨损、耐腐蚀、检泵周期长、 维修方便等优点。
井控设备介绍
1.井控设备在国内外的发展状况1.1. 国内的井控设备发展状态国内的井控设备在近几年来取得了长足的进步，内在质量、外观质量都有了很大的提高。
防喷器的一些功能试验做的也越来越全面，防喷器的可靠性较以前有了很大的提高。
目前钻井用的闸板防喷器压力级别最高已经达到了105MPa，环形防喷器也已经达到了70 MPa，防喷器的种类也比较全面。
防喷器承压件的材料得到了保证密封件的制造得到了加强标准的细化、提高竞争更趋于激烈1.1.1.国内防喷器的研制及应用情况1.1.1.1. 国内防喷器产品规格范围及特点●闸板防喷器●环形防喷器●分流器●旋转防喷器●电缆防喷器●不压井带压作业装置1.1.1.2. 防喷器可以实现的功能随着钻机的更新，可以安装高度较高的整组防喷器，这样就为实现新工艺的井口控制提供了较为可靠的保证。
同时对防喷器的功能要求也提高了。
现在的国产防喷器主要可以实现以下几项功能：1)密封钻具2)在所有控制井喷措施都失效后可以剪断钻具3)强行起下钻具4)悬挂钻具。
悬挂钻具的闸板主要有两种工况，一是所用的钻杆接头为直角台阶，另一种是所用的钻杆接头为18º台阶。
5)手动、液动锁紧闸板6)用作分流系统1.1.1.3. 在酸性环境中的应用。
在酸性环境中，制造防喷器执行的标准是NACE MR-01-75。
我们目前主要是针对内部可接触流体的零件进行抗硫处理，目前我们的防喷器具有这项功能。
防硫化氢的具体措施是按照行业标准SY5087《含硫油气田安全钻井法》防喷器可适应的外部酸性环境主要是螺栓、螺母的抗硫处理，一般的设计是降低螺栓的强度，但这样同时也就降低了防喷器的最大工作压力。
如果要保持防喷器原有的额定工作压力不变，而且还要具有抗硫的功能，就要选用非常特殊的螺栓材料，成本大约要提高25~30倍。
所以在选用防喷器时应注意这一点。
目前，我们对材料抗硫化氢处理的方法主要是控制材料化学成分和热处理工艺，这两项工作作好了就可以满足抗硫化氢的要求。
2011井控装备-第四章《旋转防喷器》资料
井控装置教案之-旋转防喷器
2011井控培训课件
分流系统组成和功用
23
分流系统包括分流器、 分流四通和分流管线。 其中分流器可以是专 用分流装置，也可以 用于低压大通径防喷 器代替使用。 分流器主要由壳体、 顶盖、胶芯、活塞和 油孔组成。
2011井控培训课件
井控装置教案之-旋转防喷器
旋转防喷器使用方法
16
钻进作业时操作程序： 下钻完毕，接方钻杆，方钻杆上装好方瓦总成。 下放钻具使方瓦总成落入旋转总成的中心管方孔 内。 转盘方孔装好方补心打开节流管汇上的液动平板 阀。 开泵循环，保持井口压力在5MPa以下。 开冷却循环水，开钻。 中途带压更换胶芯总成 上提钻具至接头超过FZ或FH时，关防喷器。 打开壳体卸压塞卸压。 拆卡箍，上提钻具，提出总成。 取下旋转总成，更换胶芯。 按下钻顺序重新装入。
2011井控培训课件
井控装置教案之-旋转防喷器
主动密封旋转防喷器工作原理
8
关井操作： 当需要关闭防喷器时，液压油从下 壳体的进油口进入防喷器内的活塞 下腔推动活塞上行，活塞挤压胶芯 沿壳体内腔球面上行。由于受上壳 体内腔球面的限制，胶芯向内收缩 抱紧钻具，实现胶芯与钻具的密封。 开井操作： 当需要开启防喷器时，液压油从壳 体上的进油口进入防喷器内的活塞 上腔推动活塞下行，在液压力和胶 芯自身弹性的作用下，胶芯向外张 开松开钻具。
井控装置教案之-旋转防喷器
2011井控培训课件
旋转防喷器的控制系统
19
Shaffer旋转防 喷器的控制系统 旋转防喷器系 统(也称随钻压力 控制系统)主要由 旋转球形防喷器、 液压控制装置、 司钻控制面板、 安装配件及工具 四部分组成。
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型
号
FH28-35
FH35-35 346(13⅝)
35
< 30
≤10.5
Φ1270
1165
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§2-7 国产环形防喷器的技术规范
华北石油管理局第二机械厂生产 的球形胶芯防喷器补充技术规范
关闭一次所需油量 ℓ 42 94 打开一次所需油量 垫环型式 法兰型式 ℓ 33 69 R50 RX-160 6B 6BX
4. 现场维修方便 易损密封件更换方便。
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§1-5 液压防喷器的技术参数
公 称 通
径
定义：防喷器内部上下通孔直径，单位mm。
180mm、230mm 9”、280mm 11”、 种类： 346mm 13⅝” 、426mm、476mm、 528mm、540mm 211/4”、680mm 760mm30” 定义：防喷器工作时能承受的最大井口压力， 单位MPa。
特 点
◆ 内、外两层胶芯
◆ 结构复杂 ◆新胶芯封零不理想 ◆ 整体体积小、重量轻 ◆ 不能用切割法换胶芯(有钻具时) ◆ 内胶芯变形小，操控油量少 ◆ 纯橡胶外胶芯磨损小、寿命长
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§2-6 环形防喷器的比较
防喷器类型
机械结构 封零效果 现场胶芯更换 简单 好 简单 好 复杂 新芯不理想 用后效果好 无钻具直接更换 有钻具无法更换
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井 控 装 备
第一章 概 述
第二章 环形防喷器
第三章 闸板防喷器 第四章 控制系统
第五章 节流与压井管汇
ZPEB
井控装备
第一章 井控装备概述
一、井控装备的重要性 二、井控设备的概念、功能
三、井控设备的组成
四、液压防喷器的特点
五、液压防喷器的技术参数
六、液压防喷器的代号
七、井口防喷器的组合
◆ 扶正效果好 在关井时及关井后， 井口高压流体作用在活 ◆ 不易偏磨、拉缸 塞底部，有助于推动活 ◆ 高度较高 塞向上移动，迫使胶芯 向中心收拢从而助长了 胶芯的封井作用。
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§2-3 锥形胶芯环形防喷器
4. 密封部位
四处密封：
防尘圈和壳体之间 活塞上部和防尘圈 上下油腔之间 活塞下部和壳体
●
泥浆 地层
总之:井控装备是为了实施近平衡压力钻井和防止井 ZPEB 喷而研制装设的。
§1-3井控设备的组成
1. 井口防喷器组-环形BOP、闸板BOP、四通等
节流管汇控制箱 辅 助 控 制 台 司钻控制台 蓄 能 器 装 防喷器组 置 气管束
去振动筛
远 离 井 口 点 火 去泥浆池
管排架
2. BOP控制装置-司控台、远控台、液控箱等
缺点：无法区分防喷器的具体类型。
压力单位不符合我国法定计量单位。
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§1-6 液压防喷器的型号
1985以后： □□□□□-□□□
最大工作压力, 以MPa为单位。 公称通径，以cm为单位圆整。 防喷器型号代码： 国外代码： FZ -单闸板防喷器 R -Ram 2FZ -双闸板防喷器 Rd -Double Rams 3FZ -三闸板防喷器 Rt -Three Rams FH -环形防喷器 A -Annular S -Spool ZPEB
§1-7 井口防喷器的组合
“四类井口”
70MPa（一类）
21、35MPa（二类）
套管头+FZ+S+2FZ+FH
套管头+S+2FZ+FH
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§1-7 井口防喷器的组合
14MPa(三类)
套管头+S+FZ+FH
套管头+S+2FZ
套管头+S+FZ
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思考题
？井控装备的概念、组成 ？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 FH2835 2FZ35-21 KPY35-350 FZ54-14 ？井口防喷器组合形式
附录六、七 P175 有害气体检测器 气体分离器 泥浆罐及附属设施 泥浆泵及灌浆装置 真 空 除 气 器 远 离 井 口 点 火 去泥浆池
去振动筛
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§1-4 液压防喷器的特点
1.动作迅速 封井时间：闸板BOP：3~8S，环形BOP： 30S以内。液动放喷阀开启时间1—3S左右。 2. 操作方便 气控液操作、液压传动执行，省力、简便。 3. 安全可靠 BOP强度可靠，封井可靠，司控台、辅助 控制台、远控台(储能器)多点操控，手动辅助。
现场用防喷器的标牌 §1-6 液压防喷器的型号
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§1-7 井口防喷器的组合
选择井口防喷器组合时，主要考虑因素： 1.通径大小 公称通径应与套管头下的套管尺寸相匹配。 以便通过相应尺寸的钻头与钻具。 2. 耐压能力 压力等级应大于可能出现的预期井口最高压 力。我国一般按井内最高地层压力来选BOP 的压力级别。 3. 类型和数量 根据在空井、井内有钻具、钻具外径不同等 各种工况下能迅速关井为原则。 ZPEB
ZPEB
§1-3井控设备的组成
3. 节流与压井管汇
方钻杆上旋塞
节流管汇 压 井 管 汇
去振动筛
4. 钻具内防喷器-方钻杆球阀、 投入式单向阀、钻杆回压凡 去泥浆池 尔等
远 离 井 口 点 火
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§1-3井控设备的组成
8. 5. 加重装置监测仪表-液面检测仪，甲烷、硫化氢检测器 6. 起钻灌液装置 7. 液气体分离器、真空除气器
无钻具直接更换 无钻具直接更换 有钻具切割更换 有钻具切割更换
胶芯寿命
开关一次 需油量的比值 外形特征 重 量
短
2 中等 轻
长
3 最多 稍重
长
1 最少 径向、高度均小 特轻
径向小、高度高 径向大、高度低
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§2-7 国产环形防喷器的技术规范
常用锥形胶芯防喷器技术规范
型 号 公称通径 最大工作 关井时耗 液控油压 压 力 mm (in) MPa S MPa 230(9) 280(11) 35 35 21 < 30 < 30 < 30 ≤10.5 ≤10.5 ≤10.5 外形尺寸 mm 外径 Φ 900 Φ1000 Φ1050 高度 1090 1205 1117
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井控装备
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
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§2-1 环形防喷器的作用
§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
ZPEB
§1-1 井控设备的重要性
大家知道，油气井的勘探开发离不开作业,其关键技 术就是油气井的压力控制技术（即井控技术）。（P175 井喷案例） 在生产过程中，无论在任何工况下，都要求井筒内液 柱的压力始终略大于地层压力，这是立足点。但由于各 种因素的变化，使油气井的压力控制遭到破坏而导致井 喷，这时就需要依靠井控装备来及时发现井喷，正确实 施关井、压井作业，重建油气井的压力平衡，恢复正常 循环。这就是二次井控。要求必须搞好。 要搞好二次井控（思想重视，系统培训），装备是基 础。要求人员必须熟悉井控装备的基础知识，并能正确 维护和使用它，使其发挥最大效能，确保安全、优质 ZPEB 生产。
型
号
FH23-35 FH35-35
85年文72-98井
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§2-8 环形防喷器使用注意事项
在现场不做封零实验， 按规定做封环空实验。 在关井状态下允许上下缓慢活动 钻具，不许转动钻具，不许微开 环形防喷器泄井内压力（橡胶） 严禁将环形BOP当刮泥器使用。 不许用环形防喷器长期关井 。
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
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。
套管四通+FZ+S +2FZ+FH 套管四通+S +2FZ+FZ+FH
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组 合 胶 芯 防 喷 器
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§2-3 锥形胶芯环形防喷器结构
探孔 顶盖
结 构
胶芯 防尘圈 油口 开启腔 活塞 关闭腔 油口
壳体
支撑筒
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§2-3 锥形胶芯环形防喷器工作原理
工作原理
关井： 开井： 液压油—关 液压油—开 闭腔—活塞 启腔—活塞 上行—胶芯 下行—活塞 上行，在顶 盖的限制下, 对胶芯挤压 力消除—胶 胶芯向中心 挤压、收缩 芯在自身弹 力的作用下 —封住井口 恢复原状— 把井打开。
ZPEB
§2-4 球形胶芯环形防喷器
结 构
顶盖 胶芯 防尘圈 活塞 壳体
ZPEB
§2-4 球形胶芯环形防喷器
工作原理
关井： 开井：
液压油—关闭 液压油—开启 腔—活塞上行 腔—活塞下行 —胶芯上行， —活塞对胶芯 在顶盖的限制 挤压力消除— 下，胶芯向中 胶芯在自身弹 心挤压、收拢 力的作用下恢 、变形—封住 复原状—把井 井口 打开。