晚安西南-----浅谈井口的螺栓与垫环

序言：

时间过的很快，已经很久没有写点什么了。前段时间的到处跑，最终还是感觉落在一处适合自己，蜻蜓点水的生活仿佛无家可归的孩子。

由集中一处的会战，到300公里外的独立作战，由35MPa的压力级别提升至1字号探井105MPa的要求，由内部管理到国内顶级的甲方公司，着实体会了一番。甲方监督的细致，步步为营的流程和自身喜走捷径孽习，无形中对抗着、矛盾着又前进着。

继续延续《晚安西南》这个大标题，一是对自己即将完结岗位生涯的交代，二是诚心给将要进入这个市场的战友们一点经验。

正文：

   本井的一开、二开、三开井口设计的压力级分别是35MPa、70MPa、105MPa，不管以后您会提出如何简洁高效的安装方式来满足这三个开次的要求，而我只想介绍当前条件下的情况。

    按甲方施工设计，最终的井口为双节流、单压井的双四通的105MPa井口，为了减少变化中的复杂，最主要是配置相应压力级别的井控设备及管线会变的非常繁琐，所以初始就按三开的井口设计来安装左右管汇。也就是说从本井的一开左右两处节流管汇与单压井管汇就是105MPa的，钻机底座下的直通管也是105MPa的防喷管线，而井口内，以变径法兰来对应装各开次的封井器及四通。

 

                          图1 辅节流及压井管汇

 

                           图2 主节流及放喷管汇

    因此，就需要提前准备好变换各个开次井口的螺栓与钢圈。井控设备的螺栓安装要求对称，两头不能欠扣，要有1-2扣的余扣，且不同的井口安装对应着不同的螺栓与钢圈。网络上有很多关于介绍螺栓与钢圈尺寸的详细介绍，而这里要感谢下管子站的杨工，他总结出了自己的一套送井螺栓尺寸。

 

图3各种螺栓尺寸表

   上图是为了让读者了解下管子站送井的螺栓型号和对应的参数，也方便现场从各种螺栓中快速找出井口所需对应的螺栓。

                     表1 各种螺栓钢圈用

名称、型号	用途
转换法兰103/105-103/21	用于连接105MPa管汇闸门与放喷管线连接
转换法兰103/105-6寸	用于连接105MPa管汇闸门与液气分离器进液管线
转换法兰103/35-103/105(变径)	用于一开井口四通的转换
转换法兰103/70-103/105(变径)	用于二开井口四通的转换
垫环R37	用于放喷管线法兰连接(螺栓M22*50-8条)
垫环DN150	液气分离器6寸进浆管线法兰连接
垫环DN200	液气分离器8寸排气管线法兰连接
垫环BX155	105闸门法兰之间连接(M36*3*238)
垫环R39	35MPa四通与变径之间连接(螺栓M33*3*205-8条)
垫环R73	用于FZ54-14封井器之间连接(螺栓M42*3*294-24条)
垫环R74	用于FZ53-21封井器之间连接(螺栓M50*3*355-20条)
垫环BX160	用于35MPa封井器之间连接(螺栓M42*3*320-16条)
垫环BX159	用于70MPa封井器之间连接(螺栓M48*3*442-20条)
垫环BX158	用于105MPa封井器之间连接
单头螺栓M42*3*225	用于35MPa旋转防喷器连接、35MPa环形
双头螺栓M50*3*480	用于28-105MPa井口防喷器(一圈法兰20条)
载丝螺栓M50*3*310	用于28-105MPa井口防喷器载丝螺栓
双头螺栓M48*3*445	用于35-70MPa井口防喷器(一圈法兰20条)
载丝螺栓M48*3*290	用于35-70MPa井口防喷器载丝螺栓
双头螺栓M52*3*365	用于53-21MPa井口防喷器双头螺栓
载丝螺栓M52*3*250	用于53-21MPa井口防喷器载丝螺栓
载丝螺栓M45*3*160	28-105MPa环形上喇叭口螺栓
双头螺栓M24*3*150	液气分离器6寸管线螺栓
双头螺栓M30*3*185	防喷管线法兰螺栓
双头螺栓M27*3*170	液气分离器8寸排气、排液管线法兰螺栓
双头螺栓M36*3*240	103/105管汇闸门之间法兰螺栓
双头螺栓M30*3*215	用于103/70MPa或者35MPa井口闸门法兰之间螺栓
双头螺栓M42*3*325	用于35MPa封井器与四通、四通之间法兰螺栓
单头螺栓M42*3*225	用于35MPa封井器的单头螺栓
双头螺栓M42*3*300	用于54-14MPa封井器之间法兰连接
双头螺栓M58*3*540	用于105MPa一级与二级套管头之间的连接
单头M58*3*345	用于105MPa一、二级套管头之间脖颈法兰载丝

    感谢管子站杨工提供如此清晰的螺栓用途表。根据上述表格，可以提前对应即将要安装的井口及两侧管汇，甚至按照需要连接至防喷池的放喷管线长度和液气分离器火炬即将摆放位置长度来预算螺栓与钢圈数，在现场操作时尽量要有余量，因为你要考虑到地形造成短节、弯头、及安装时的丢失和损毁的钢圈与螺栓。

    接下来介绍下各种垫环的型号及密封原理(以下内容转载于论坛)。

    在我们现场，井口与封井器的法兰连接常使用到3中钢圈(R、RX、BX)，通过逛论坛找到了一些关于它们的使用方法。

 

               图4 R型垫环使用示意图

 

             图5 RX型垫环使用示意图

                 图6 BX型垫环使用示意图

    将垫环假设成为8个密封面，形成如下示意图。

 

图7 垫环横截面示意图

对于R与RX型钢圈，#2，#4，#6，#8是其密封面，密封分两个阶段：1，其中#2，#4 是第一密封面，作为密封的第一道屏障，压力不是特别大的时候，靠这两个密封面保持住压力,2，当压力大到一定程度，在压力将#2及#4与其接触的钢圈槽斜面“推离”的作用下，第一密封面失效，而#6和#8作为第二道屏障，井内压力对其与法兰钢圈槽斜面有“推紧”的作用，从而保证了#6，#8面有更大的密封能力；
    对于BX型钢圈来说，和R及RX钢圈类似，也存在两个阶段；但第一阶段的作用几乎可以忽略，即：#2，#4 密封面几乎不起作用，设计上就允许压力直接通过#2和#4密封面，直接过渡到第二阶段，所以#6及#8是其主要密封面，同时，由于其密封原理是靠液体压力将钢圈外推贴紧钢圈槽，所以为了避免出现压力将钢圈往轴向方向推（即往#1或#5方向推）而导致#6或#8与钢圈槽分离引起密封失效的情况，在BX和部分RX钢圈上都会有一个传压孔，使钢圈上下端面压力平衡，不至于出现轴向上的推力而引起密封能力降低。
    因此，对于任何一种钢圈，#6和#8是关键密封面，有伤痕是绝对不能使用的。对R及RX钢圈，#2及#4 也不允许有伤痕。
    当然，每次都使用新的无任何伤痕的钢圈是最好的做法（BX钢圈每次必须用新的），现在的钢圈，尤其是上海神开出的封井器用的钢圈都是RX型的，而他们对我们说，RX是一次性的，我们确实试过一次，用的是2FZ35-70的封井器，试压到10000PSI后，泄压，拆掉之后，肉眼没有看出来有损伤，但是再用，再一次试压，就试不了了，后来拆除，就发现有刺坏的痕迹！！(以上转载论坛帖子内容)
     在现场井口试压至70MPa的过程中，曾出现第一个对象试压合格后，在试同一通道后面的对象时，已试压合格的对象法兰开始滴水的现场，在用榔头砸紧即可通过试压。这也许与了 R、RX是预紧型，即隔一段时间需要再紧螺栓这一特性有关系。而BX型密封是面接触，在高压下某处密封贴死一边，另几面出现缝隙，而泄压后，密封面贴合放松，造成了第二次试压时滴水的现象。

              表2 螺栓的预紧力

 

    高压力级别的井口安装过程中，要采取对角砸螺栓的方式，且砸螺栓要用25磅大榔头砸至螺栓不能转动，方能试压一次过，否则因为井口太高，人员悬空操作很不便，影响了时效又做了一次重复工作。

    接着补充介绍下现场敲紧螺栓而使用的扳手尺码：

       表3常用螺栓对应的安装工具尺寸

螺栓、螺钉的规格/M	头部对边尺寸S	两用扳手规格S	两头开口扳手规格S	双头梅花扳手规格S
M5	8	8	7×8	7×8
M6	10	10	10×11	10×11
M8	13	13	13×16	13×16
M10	16	16	13×16	13×16
M12	18	18	18×21	18×21
M14	21	21	18×21	18×21
M16	24	24	24×27	24×27
M18	27	27	24×27	24×27
M20	30	30	30×34	30×34
M22	34	34	30×34	30×34
M24	36	36	36×41	36×41
M27	41	41	36×41	36×41
M30	46	46	46×50	46×50
M36	55	55	55×60	55×60
M42	65	65	60×65	60×65
M48	75	75	70×75	70×75
M52	80	80	75×80	75×80

   现场安装井控设备所对应的敲击扳手，它一般是螺栓的直径乘以1.5倍就是呆口、梅花的尺寸。内六角扳手一般是螺栓的直径减去2。所有的扳手，包括开口扳手、内六角扳手、梅花扳手、套筒扳手等，其尺寸都是指螺栓头部对边的宽度尺寸，而螺栓的规格是指螺纹的公称直径。例如：M10的外六角螺栓，其对边宽度为16mm(参见国标GB/5780-86,设计手册上都有)，就选用16的开口扳手或梅花扳手。又如GB/70-85内六角螺栓，M10的内六角螺栓的对边尺寸为8mm，则选用8mm的内六角扳手。

总结：

    首先感谢管子站杨工在本井搬迁前的在井控设备上要使用到的工具上的筹划准备，也感谢他授业解惑。其次，工具筹措要做到自己心里有数，不能因缺料而耽误进度，清楚螺栓与垫环的使用指导井口标准化的安装，同时也减少了返工活。

参考资料：

1、某石油论坛。