11井控手册内防喷工具旋塞1029LJG

1、井控装置维修使用手册钻具内防喷工具方钻杆旋塞阀塔里木油田工程技术部二七年五月目 录方钻杆旋塞阀11.概述12.方钻杆旋塞阀的类型及表示方法12.1.方钻杆旋塞阀的类型12.2.方钻杆旋塞阀的表示方法12.3.规格及技术参数13.方钻杆旋塞阀的结构和工作原理23.1.方钻杆旋塞阀的结构23.2.方钻杆旋塞阀的工作原理33.2.1.旋塞阀的打开33.2.2.旋塞阀的关闭34.产品检验34.1.入库检验34.1.1.超声波探伤34.1.2.磁粉荧光探伤44.1.3.密封性能检验44.1.4.开关力矩检验54.2.现场检验55.使用操作55.1.安装55.2.使用65.3.注意事项76.维护保养86.

2、1.入库维护保养86.2.现场维护保养86.3.旋塞的装配与拆卸87.判废128.典型故障分析139.标准规范14方钻杆旋塞阀1. 概述方钻杆旋塞阀简称 “旋塞”，是一种重要的钻具内防喷工具，安装在方钻杆上端的称方钻杆上旋塞，安装在方钻杆下端的称方钻杆下旋塞。用专用的扳手转动阀芯，实现旋塞阀的打开和关闭。当发生溢流或井喷时，关闭方钻杆旋塞阀，截断钻具内通道，达到钻具内防喷的目的。2. 方钻杆旋塞阀的类型及表示方法2.1. 方钻杆旋塞阀的类型方钻杆旋塞阀按其在钻柱组合中的安装位置可分为：方钻杆上旋塞阀（简称上旋塞）；方钻杆下旋塞阀（简称下旋塞)。方钻杆上旋塞安装在水龙头下端与方钻杆上端之间，上部

3、连接为内螺纹（母扣），下部连接为外螺纹（公扣），采用左旋螺纹（反扣）连接。方钻杆下旋塞接于方钻杆下端和钻柱之间，上部内连接为内螺纹，下部连接为外螺纹，采用右旋螺纹（正扣）连接。2.2. 方钻杆旋塞阀的表示方法FXS / 接头螺纹代号（左旋为LH）最大压力（MPa）阀体外径（mm）旋塞阀的名称代号2.3. 规格及技术参数塔里木油田常用的旋塞阀的规格及技术参数，见下表。表 1 方钻杆用旋塞阀技术参数序号名称规格in外径mm内径mm扣型长度mm压力等级1方钻杆上旋塞65/820376630631 L610105 MPa2方钻杆上旋塞65/820376630631 L61070 MPa3方钻杆下旋塞5

4、1/217871520521610105 MPa4方钻杆下旋塞51/21787152052161070 MPa5方钻杆下旋塞51/417871520521610105 MPa6方钻杆下旋塞51/41787152052161070 MPa7方钻杆下旋塞51/417871410411610105 MPa8方钻杆下旋塞51/41787141041161070 MPa9方钻杆下旋塞516869410411610105 MPa10方钻杆下旋塞51686941041161070 MPa11方钻杆下旋塞516869410411 L61070 MPa12方钻杆下旋塞41/215963.5HT4HT406107

5、0 MPa13方钻杆下旋塞4139.755HT4HT4061070 MPa14方钻杆下旋塞31/213554310311610105 MPa15方钻杆下旋塞31/212744.531031161070 MPa16方钻杆下旋塞31/212744.5310311L61070 MPa17方钻杆下旋塞31/213544.5310311610105 MPa18方钻杆下旋塞31/212744.531031161070 MPa19方钻杆下旋塞31/212744.531031/2E61070 MPa20方钻杆下旋塞27/8111.144.521021161070 MPa21方钻杆下旋塞23/888.9382A

6、12A1061070 MPa3. 方钻杆旋塞阀的结构和工作原理3.1. 方钻杆旋塞阀的结构旋塞阀结构见图1。1-本体2-孔用孔挡圈 3-卡环4-挡圈5-上阀座6-密封件7-挡环8-定位环9-旋钮10-拨块11-球12-下阀座13-叠簧14-密封件图 旋塞阀剖面图3.2. 方钻杆旋塞阀的工作原理3.2.1. 旋塞阀的打开用专用工具即旋塞扳手，将旋塞阀旋钮逆时针旋转90º，通过拨块，带动球阀阀芯一起旋转90º，球阀通孔与本体通孔方向一致，旋塞阀处于打开状态。为了避免旋塞阀的腔室与通径内液体产生压差，在球阀阀芯与旋钮连接的中心位置设计有一个2mm的平衡小孔，与腔室相连。当钻井液流

7、过水眼时，压力通过平衡小孔进入腔室，使旋塞阀腔室与水眼的压力相平衡，从而使得旋塞阀球座密封面前后无压差，减小了旋塞阀关闭时的力矩。3.2.2. 旋塞阀的关闭用旋塞扳手，将旋塞阀旋钮顺时针旋转90º，通过拨块，带动球阀阀芯一起旋转90º，完成90°切换后球阀的通孔与阀体通孔垂直正交，上下阀座与阀芯紧密配合将水眼堵住形成密封，压力愈大，作用到球面的推力愈大，球阀芯与阀座之间的密封也就越好，达到截断和密封钻具水眼的目的。4. 产品检验 产品检验主要包括入库检验、现场检验。4.1. 入库检验主要有超声波探伤、磁粉荧光探伤、密封性能检验等。4.1.1. 超声波探伤主要检测对

8、象是本体、螺纹基体，如图2所示。图 旋塞阀台肩面超声波探伤4.1.2. 磁粉荧光探伤主要检测对象是螺纹、表面裂纹缺陷，如图3所示。图 磁粉荧光探伤4.1.3. 密封性能检验4.1.3.1. 所有方钻杆旋塞阀必须通过密封性能试验，试压介质为清水，当温度低于0时试压介质采用柴油。图 旋塞试压接头连接图试压要求： 4.1.3.2. 低压试验压力为2.1Mpa，稳压时间5min（分钟），压降应不大于0.7MPa。4.1.3.3. 高压试验压力为方钻杆旋塞阀额定工作压力，稳压时间5min（分钟），压降应不大于0.7MPa。4.1.4. 开关力矩检验旋塞处于关闭状态，单边承压为10MPa时，开启力矩不大于

9、200Nm。4.2. 现场检验按塔里木油田内防喷工具管理办法的规定，旋塞阀在使用过程中，定期进行进行试压检验、探伤检验。其它检验要求：4.2.1. 旋塞阀内外清洁，螺纹是否润滑保养。4.2.2. 本体外径是否有裂纹、缺陷。4.2.3. 本体外径符合要求。4.2.4. 接头连接螺纹和密封台阶符合螺纹检验要求。4.2.5. 旋钮转动开关灵活，无阻卡。4.2.6. 开关旋钮无变形、无钳牙印、无缺损。5. 使用操作5.1. 安装方钻杆上旋塞阀安装在水龙头下端与方钻杆上端之间。方钻杆下旋塞阀通常接于方钻杆下端与钻杆保护接头之间，根据工艺要求也可随钻具入井使用，并做好相应记录。5.2. 使用5.2.1.

10、发生溢流时应尽快关闭旋塞阀，防止钻具内的过高压力损坏水龙带和地面设备。5.2.2. 紧急情况下，下旋塞可强装在钻具上，安装时处于打开状态，安装完成后关闭。5.2.3. 当钻具内压力超过一定值以后，打开困难时，需从上端注入平衡压力，然后打开旋塞。5.2.4. 当发生溢流或井喷情况时，应尽快用抢关板手（见图5）去关闭旋塞；紧急情况下可增加人数或使用加力杆，注意：抢关时不得损坏转动机构，否则会造成严重后果。图 旋塞的抢关扳手5.2.5. 旋塞扳手打开旋塞时应逆时针旋转，关闭时顺时针旋转，如图6。 旋塞打开方向 旋塞关闭方向图 旋塞的开关方向5.3. 注意事项5.3.1. 旋塞在使用前必须检验合格，由

11、工程技术部井控欠平衡中心出具合格证。5.3.2. 使用前应检查专用扳手是否配套，旋塞阀在空载情况下开关是否灵活，接头丝扣和密封台肩有无损伤。5.3.3. 旋塞阀在使用过程中，旋塞阀的开关一定要到位，严禁处于半开、半关状态，见图7。图 旋塞处于半开半关状态5.3.4. 在使用过程中，旋塞阀的专用搬手应放在钻台上并方便拿取的位置。5.3.5. 旋塞阀在使用过程中，每班开关活动旋塞1次。5.3.6. 固井等特殊作业结束后，应立即进行清洗旋塞阀。6. 维护保养维护保养包括入库维护保养、现场维护保养、安装与拆卸。6.1. 入库维护保养6.1.1. 试压合格后用压缩空气将方钻杆旋塞阀腔室吹扫干净。6.1.

12、2. 金属密封部分涂抹适量润滑脂防止锈蚀，同时内外螺纹配带护丝。6.1.3. 填写相关纪录出据检验合格证。6.2. 现场维护保养6.2.1. 连续使用1周，应从钻具上卸下，在旋塞阀处于半开半关的状态下，洗净腔室内、上下阀座、球阀上的泥浆。6.2.2. 方钻杆旋塞阀不用时，应对阀体与阀芯进行冲洗、保养，金属密封部分涂抹适量润滑脂防止锈蚀，戴上螺纹护丝。6.3. 旋塞的装配与拆卸6.3.1. 将蝶簧套装在下阀座上，再将下阀座及其密封件安装到壳体内，见图8。图 叠簧、下阀座及其密封件的安装6.3.2. 安装旋钮，见图9。图 旋钮的安装旋钮处密封：旋钮处设有一只“O”型圈，并辅助有一只聚四氟乙烯垫片。

13、6.3.3. 安装拨块，见图10。图 拨块的安装6.3.4. 安装定位环，见图11。图 定位环的安装旋钮定位：定位环是半圆形挡环，安装在旋钮底部，开口向下。定位环锁定旋钮，转动范围为90º，旋塞阀开关状态指示槽向上表示旋塞处于打开状态，向右表示关闭。定位环的位置锁定是靠定位环定位平面与挡环端面来定位。6.3.5. 安装球阀芯。注意，球阀芯进入时旋钮处于关位。见图12。图 球阀芯的安装6.3.6. 安装挡环，见图13、14。图 挡环图 挡环的安装6.3.7. 安装上阀座及密封件，见图15。图 上阀座及密封件的安装6.3.8. 安装卡环，见图16、17。图 卡环图 卡环的安装6.3.9.

14、 安装挡圈，见图18。图 挡圈的安装6.3.10. 安装孔用挡圈，见图19、20。图 孔用挡圈图 孔用挡圈的安装6.3.11. 旋塞整体组装完成，见图21、22。图 旋塞整体组装图（打开）图 旋塞整体组装图（关闭）6.3.12. 拆卸旋塞时顺序相反，旋塞的安装与拆卸需要专用工具。7. 判废符合以下条件之一予以报废：7.1. 严格执行塔里木油田内防喷工具管理办法，正常工况下，上旋塞和液压顶驱旋塞累计旋转时间不超过2000小时，下旋塞累计旋转时间不超过800小时，超过使用期限强制报废。7.2. 连接螺纹、密封台肩损坏，无法修复。7.3. 本体或内密封部位损坏，无法修复。7.4. 开关不灵活、壳体严重变形、旋钮部位被钳牙咬伤无法修复。7.5. 内防喷工具试压不合格。7.6. 内防喷工具探伤不合格。8. 典型故障分析8.1. 疲劳破坏：壳体出现裂纹或断裂，旋钮孔右侧是旋塞阀的最薄弱处。见图23。图 交变应力产生疲劳裂纹失效8