方钻杆旋塞与顶驱考克比较研究

宋瑞宏++陶加奇

[摘 要]方钻杆旋塞和顶驱考克是钻机循环系统中的手动和自动控制阀，起到切断钻柱内部通道，实现高压密封防止井涌或井喷发生的作用。本文针对方钻杆旋塞和顶驱考克二者结构特点和技术参数进行了详细分析和比较，对二者的区别从结构方面和工作便捷性方面进行总结归纳，便于钻井现场操作人员快速掌握方钻杆旋塞和顶驱考克的特点及区别。

[关键词]方钻杆旋塞 顶驱考克 结构特点 二者区别

中图分类号：TE923 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0176-01

一、概述

方钻杆旋塞是钻柱循环系统中的手动控制阀，起到切断钻柱内部通道，实现高压（35/70/105MPa）密封防止井涌或井喷发生的作用。方钻杆旋塞阀分为方钻杆上旋塞阀和方钻杆下旋塞阀。方钻杆上旋塞阀为左旋连接；方钻杆下旋塞阀为右旋连接。方钻杆上旋塞阀接于水龙头下端与方钻杆上端之间。方钻杆下旋塞阀接于方钻杆下端与钻杆保护接头的上端之间。【1】顶驱考克是顶驱主机循环系统中的手动和自动控制阀，其压力等级和基本作用与方钻杆旋塞一致。顶驱考克分为上、下考克，上下考克连接在一起，置于顶驱主轴和顶驱保护接头之间。

二、方钻杆旋塞结构介绍

通过调研，国内绝大部分方钻杆旋塞采用如图1所示的结构。主要由阀本体、上下阀座、旋钮、阀球、挡圈、弹簧等组成，旋塞阀本体采用整体式结构，侧面开有旋钮孔。该结构有以下特点【2】：

（1） 核心机构采用常规球阀式结构，

球阀与阀座之间采用金属密封，通过

配合研磨实现球面啮合；

（2） 内球座安装波形弹簧，实现弹簧预紧

力辅助密封。最大0.5MPa背压下手动

的带压打开，最大2MPa背压下遥控打开。

三、顶驱考克结构介绍

顶驱考克是顶驱主循环承载系统内部的一个部件。顶驱考克可实现钻具内快速（司钻操作旋钮后1-2s内完成）截止防喷，钳工手动截止防喷、接单跟防溅等功能。国内顶驱考克主要有分体式和一体式两种结构类型。

图2为分体式顶驱考克典型结构，图3为一体式顶驱考克典型结构。

四、顶驱考克与方钻杆旋塞区别

顶驱考克与方钻杆旋塞工作性能一致，寿命通常为连续使用半年以上。顶驱考克与方钻杆旋塞比较有以下区别：

1.机械结构区别

（1）顶驱考克为了实现手动和遥控双驱动功能，其旋钮单元为双向驱动。而方钻杆旋塞为单旋钮，二者旋钮单元零件的机械结构不同。

（2）顶驱考克与考克之间需安装防松法兰，防松法兰安装条件为考克的外径尺寸公差在0-0.1mm以内，同轴精度达到0.05mm以内。而方钻杆旋塞不涉及到安装防松法兰的问题，因此对外径尺寸无特殊要求。

2.工作便捷性区别

（1）顶驱遥控考克完全由司钻控制，司钻操作旋钮后，1-2s内即可完成关闭或打开操作1次。钻井队通常使用遥控考克进行接单跟防溅，操作便捷，省时省力。

（2）顶驱考克拆卸操作复杂，需要依次卸开背梁销轴、背钳销轴、使背钳向后倾斜、拆防松法兰、使用B型钳卸保护接头、使用B型钳卸下考克、拆遥控机构、使用B型钳卸上考克。通常需要1h以上。因此顶驱考克需要定期检修，尽量在非生产时间进行更换。【4】

五、总结

（1）顶驱考克为手动、遥控双驱双向驱动，而方钻杆旋塞为单向。

（2）顶驱考克对外径尺寸有着严格要求，而方钻杆旋塞没有特殊要求。

（3）在实际生产过程中，司钻可单独操作遥控考克进行钻进工作，方便快捷，但顶驱考克安装拆卸过程相对复杂，需要定期保养维修。方钻杆旋塞需人工操作但拆卸更换保养较为容易。

参考文献

[1]聂海滨，于兴盛等.旋塞阀密封失效机理分析与改进[J].北京石油机械厂，2010，39（4）：53～56.

[2]朱卫新，罗勇等.方钻杆旋塞阀工艺改进设计[J].石油矿场机械，2009，38（3）：85～87.

[3]北京石油机械厂.顶部驱动钻井装置操作手册[Z].2005：7～36.

[4]朱绍曾.关于发展石油钻机顶部驱动装置的评述[J].石油机械，1990，18（12）：37～41.