闸板防喷器密封失效原因及对策分析
闸板防喷器密封失效原因及对策分析
周四祥(中石化华东石油工程有限公司六普钻井分公司 江苏 泰州 225300)
摘要:闸板防喷器属于二级井控的重要设备之一， 主要是通
过封闭套管与管柱间的环形空间， 对井口进行全封闭的形式达到
井内压力平衡的目的。但闸板防喷器在密封过程中， 受多种因素
的影响， 常出现密封失效的情况， 而一旦密封失效， 闸板防喷器的
作用就会立即消失， 可能会发生井喷等恶劣情况。因此， 做好闸
板防喷器的密封工作至关重要。本文分析了闸板防喷器密封失
效的主要原因， 并提出了防止闸板防喷器密封失效的对策， 旨在
与同行进行经验交流。
关键词:闸板防喷器； 密封； 失效； 影响因素； 对策
前言
在封闭情况下， 利用壳体旁侧出口或者下部四通所连接的管
线， 才能进行节流放喷、 钻井液循环、 压井等作业。作为二级井控
的重要设备， 闸板防喷器能够为压井提供良好的保证， 使井内压
力达到相互平衡的目的， 但要发挥这一功效， 需要保证闸板防喷
器密封的可靠性， 不能出现密封失效的现象， 否则， 会导致井喷等
恶劣现象 [1] 。但闸板防喷器密封易出现失效现象， 下面具体分析
影响密封效果的相关因素。
一、 闸板防喷器主要密封的部位
闸板防喷器的密封部位主要是两个部位： 一级密封部位、 二
级密封部位。其中， 一级密封部位指的是关井后直接承受井内压
力的部位， 要使闸板防喷器处于全封闭井口的效果， 以下四处的
密封必须同时起作用。分别为闸板防喷器壳体和侧门的密封、 侧
门腔和闸板轴的密封、 钻具和闸板前部的密封、 壳体内顶面和闸
板顶部的密封。二级密封部位指的是不与井内压力直接接触的
部位， 包括关两缸和液缸内开间的密封、 液缸和闸板轴间的密封、
铰链内油道的密封、 缸盖和液缸间的密封。
二、 闸板防喷器密封失效的主要原因
1.影响闸板防喷器壳体和侧门密封的因素
在壳体和侧门的接合面上一般会装上密封圈 （也有一些闸板
防喷器是端盖与壳体间的密封） ， 位于侧门的紧固螺栓起到压紧
密封圈的作用， 以防止油气的泄漏。通常情况下， 井口的压力比
较高， 在侧门密封圈中装有金属物， 而若井口压力比较低的情况，
则会使用 “O” 型纯橡胶的密封圈。分析这一密封部位出现密封
失效的原因主要有以下几点因素： ⑴侧门和壳体平面的粗糙度；
⑵密封圈的质量影响， 包括密封圈表面的粗糙程度、 受夹织物的
强度大小影响； ⑶闸板防喷器和密封圈高抗塑性的配套精确尺寸
影响； ⑷侧门槽与壳体槽的平行度影响。除了以上因素之外， 若
侧门密封圈长期处于高压下或长期在野外使用， 也可能会出现塑
性变形情况， 导致密封失效。
2.影响侧门腔和闸板轴密封的因素
为预防高压下出现油气与液缸串漏现象， 在侧门腔和闸板轴
之间的环形空间内， 设有密封圈组。该部位影响密封效果的主要
因素有闸板轴的圆度、 加工精度、 垂直度、 形位公差、 粗糙度、 配套
密封圈组的质量和尺寸大小等。一旦以上因素未达到标准使用
要求， 则会影响密封效果， 造成密封失效。
3.影响钻具和闸板前部密封效果的因素
这一部位的密封主要是依靠闸板前部的在胶芯， 在手动或液
压推力的作用下将管柱抱紧而实现密封的。分析造成这一部位
密封失效的主要影响因素是： 闸板总成开关不到位、 闸板胶芯质
量问题。若钻具造成闸板胶芯前端撕裂或严重磨损时， 高压井内
的气液会出现泄漏而导致封井失效 [2] 。闸板总成开关不到位， 胶
芯无法与钻具抱紧也会造成密封失效。
4.影响壳体内顶面和闸板顶部密封的因素
在闸板的平面设有顶封胶芯， 在井内高压的作用下， 顶封胶
芯紧压壳体内的顶面， 从而形成密封面。因此， 影响这一部位密
封效果的因素主要有： 壳体内顶面的粗糙度和平面度、 顶封胶芯
的质量。若闸板防喷器的壳体内部受到泥浆、 油污、 地层沙等污
染， 会影响壳体的平整度和粗糙度， 从而易造成密封失效。另外，
顶封胶芯一般在恒温室内保存不能超过两年， 一旦超过这个期限
或保存不当， 就会影响密封胶芯质量， 造成密封失效。
以上主要是对一级密封部位影响密封效果相关因素的分析，
除这些主要因素之外， 二级密封部位若出现问题， 也会造成闸板
防喷器密封失效， 如铰链座密封失效、 液缸开启、 锁紧轴密封失
效、 关闭腔互相窜漏等。
三、 防止闸板防喷器密封失效的对策分析
1.从源头上控制闸板防喷器的质量
闸板防喷器的生产和设计应由业内公认技术水平较高的厂
商完成。在呈交指定单位进行设计时， 要求其在遵循相关的设计
标准之外， 还应结合实际情况以及信息反馈进行设计改进。注意
控制好设计的尺寸、 配合精度、 表面粗糙度等， 尤其重视闸板轴的
密封组件设计。进行二次密封脂注入孔设计时， 保证二次密封脂
能在渗漏的紧急情况下能及时挤入密封件位置。除此之外， 在设
计闸板轴密封观察孔时， 保证发生密封件渗漏时能透过肉眼就能
观察到密封失效的方向 [3] 。
2.严格按照规范的操作规程进行操作
为避免出现密封失效的情况， 应严格按照规范的操作规程进
行操作。并做到用前认真检查、 使用过程正确无误、 用后维护保
养。使用前应认真检查相关器件的状态、 质量。在此过程中， 检
验人员必须经过专业培训， 拥有过硬的专业技能， 同时必须配备
专业的仪器、 工具， 以能够对产品做出正确判断。检查无误后， 才
能按规程进行操作。另外， 应在空调房内设置适当的温度存放密
封件， 对于金属件则应作防锈处理后再保存， 而对于超期的密封
件则作废处理。与其他装备一样， 闸板防喷器也应建立使用档
案， 认真记录好修理、 回厂检修、 更换、 试压等相关内容。同时， 注
重闸板防喷器的现场使用管理工作， 做到正确使用和维护。例
如， 当井内有管柱时， 避免出现关闭全封闸板的情况。在试验关
闭管子闸板时， 最大液控压力应低于3Wa等。现场使用闸板防
喷器时， 指派专人负责， 落实责任制， 以提高工作人员的责任意
识。每次完成作业后都要求进行全面的检查和清理， 以便及时发
现和更换损坏了的器件。
小结
综上所述， 影响闸板防喷器密封效果的因素众多， 为避免闸
板防喷器密封失效的情况， 使用单位和操作人员应引起高度重
视， 努力消除密封失效的不利因素， 保证闸板防喷器能够安全、 可
靠使用， 从而确保井控工作的安全。
参考文献：
[1]伍斌， 赵海湖等.闸板防喷器密封失效原因及措施[J].中国
化工贸易,2013(01)： 69.
[2]任毅， 庞然.闸板防喷器密封失效原因及对策分析[J].企业
技术开发 （下半月） ,2011,30(01)： 111-112.
[3]唐洋， 耿海涛等.闸板防喷器密封原理与失效分析[J].润滑
与密封， 2013(02):91-94.
作者简介： 周四祥 （1967-） 男， 汉族， 江苏省高邮人， 工程师，
主要从事石油钻井工作。
