简易闸板防喷器与钻机刹车联动防提安全装置设计

周 波

（大庆钻探工程公司钻井二公司，黑龙江大庆 163413）

1 现状分析

在国内外小型钻机和单闸板防喷器井口控制装置的钻修井作业过程中，在关闭闸板防喷器的情况下，钻修井作业现场时有发生误操作，钻机上提游车，造成闸板防喷器闸板胶芯或闸板总成损坏、套管头损坏、套管脱口、钻杆拉断等情况发生，引起井口防喷系统失效、井下落物、顿钻、井漏等复杂事故发生。而常见的控制措施是通过事前告知、在钻井绞车刹把上挂警示牌等方式提示，没有从系统上消除此类风险。为解决上述难题，利用防碰天车工作原理，特设计了拉线式和限位式两种简易闸板防喷器钻机刹车联动防提安全装置，通过现场运用，可极大降低防喷器损坏及其他工程事故。

2 结构设计

2.1 拉线式闸板防喷器防提安全装置设计

在钻机拉线式防碰天车工作原理的基础上，通过安装几个导向滑轮、一根拉线和一个长度调节丝杠，将防碰天车阀总成与闸板防喷器锁紧杆的万向活节连接在一起。拉线式闸板防喷器防提安全装置设计结构图如图1所示。

图1 拉线式闸板防喷器防提安全装置控制结构图[2]

拉线从防碰天车阀总成开始，在防碰天车阀总成上方3m 的井架上，安装两个小导向滑轮，通过两个滑轮变向，顺着井架液压管线排拉至钻台上船下沿，再通过两个滑轮，连接至放喷器锁紧杆的正上方，然后再连至锁紧杆万向过节上，这样可避免钻台下方拉线打斜。防喷器缸盖上的导向滑轮起到保护拉线的作用。钻台下的拉线记上点警示带，以提示注意安全。拉线松弛度度调节为6～8cm，既能确保钻进过程中，防喷器晃动不会引起拉线联动拉线式防碰天车工作，又能保证在关闭FZ28-35 闸板防喷器时，锁紧杆收缩14cm时，拉线联动拉线式防碰天车工作，绞车离合器气源断开，刹车气缸进气刹车。

2.2 限位式闸板防喷器防提安全装置设计

在钻机挡绳式防碰天车工作原理的基础上，通过增加一个挡绳式防碰天车阀（滚筒过卷阀）和一个换向单流阀及两根气管线，串联在原挡绳式防碰天车的气路中。限位式闸板防喷器防提安全装置设计结构图如图2所示。

图2 限位式闸板防喷器防提安全装置控制结构图

限位式闸板防喷器防提安全装置固定在防喷器闸板缸盖靠近绞车侧的锁紧杆观察口处，并使用气管线将挡绳式防碰天车阀按照图2 串联在挡绳式防碰天车控制气路中，且需要将防喷器锁紧杆万向活节按照图示进行改进。

3 工作原理

3.1 拉线式闸板防喷器防提安全装置的工作原理

当关闭闸板防喷器闸板时，锁紧杆带动万向活节向防喷器腔体内运动，拉线受拉，联动顶开防碰天车的拉线，使防碰天车阀上的重锤下落，关闭正装的气开关，断开高低速离合器的气源，同时打开倒装的气开关，切断钻井绞车高低速离合器无气源供应，使刹车气缸进气，钻机绞车自动刹车。钻机绞车在拉线式防碰系统的作用下，即便此时司钻打开手动刹车控制阀，钻机依然处于刹车状态，钻机绞车将无法上提或下放，进一步防止误操作而造成严重的事故。而在开启闸板防喷器情况下，复位拉线式防碰天车阀，钻机绞车将不再受拉线式闸板防喷器防提安全装置的限制,可正常运行。

3.2 限位式闸板防喷器防提安全装置的工作原理

当液压或手动关闭闸板防喷器闸板时，锁紧杆向防喷器腔体内运动，特制防喷器锁紧杆万向活节触发挡绳式防碰天车阀，将挡绳式防碰天车阀的三通气开关的操作手柄转向关闭滚筒离合器的位置，从而打开刹车气缸的供气阀，压缩空气迅速进入刹车气缸，此时便自动刹车，同理，此时司钻也将无法上提或下放钻具管柱。

在打开闸板防喷器闸板时，锁紧杆向防喷器腔体外运移，特制防喷器锁紧杆万向活节复位挡绳式防碰天车阀[3]，将挡绳式防碰天车阀的三通气开关的操作手柄转向打开滚筒离合器的位置，刹车气缸停止供气，滚筒离合器恢复供气，钻机绞车将不再受限位式闸板防喷器防提安全装置的限制,可正常工作。

4 现场使用注意事项

（1）拉线式闸板防喷器钻机刹车联动防提安全装置是在现有设备的基础上，通过固定几个导向滑轮，使用一根拉线和一个长度调节丝杠，在防喷器安装完，连接好拉线，通过防喷器功能测试和试压，关闭、打开闸板，调整拉线松弛度，使拉线长度适宜。在完井后拆甩封井器前，及时拆除、收好拉线。

（2）限位式闸板防喷器钻机刹车联动防提安全装置是在现有设备的基础上，在防喷器安装完，安装固定在闸板防喷器液缸的缸盖上，连接好换向单流阀和气管线并供气，通过防喷器功能测试和试压，关闭、打开闸板，调整好挡绳式防碰天车阀的手柄长度，使挡绳式防碰天车阀的手柄长度处于适宜状态。在完井后拆甩封井器前，断开气源，再拆除限位式闸板防喷器钻机刹车联动防提安全装置。

5 总结

通过拉线式和限位式闸板防喷器钻机刹车联动防提安全装置的使用，不但可实现在关闭闸板防喷器的情况下，钻机无法上提、下放游车[4]，进而避免误操作发生，而且相比市面上的液控气型防喷器防提安全装置，成本更低，结构简单，便于安装拆卸和维护，值得在国内外小型钻机中普及使用。