国内外水下防喷器技术现状及发展趋势分析

国外从20世纪50年代开始研制和生产水下防喷器组，80年代中后期达到高峰。随着全球海上油气勘探不断向深水和超深水转移，油气装备行业掀起了新一轮浮式钻井装备的建造热潮，水下防喷器技术的发展进一步加快。目前水下防喷器最大设计水深已超过了12000ft，其结构紧凑，重量轻，耐温，抗拉、抗弯能力强，信号传输和闸板更换速度快。

图7 环形防喷器的胶芯

国外生产水下防喷器的厂家主要是美国的Shaffer公司、Cameron公司和Hydril公司，其生产历史悠久，研发能力强，制造工艺先进，在技术和市场上均处于垄断地位。

Shaffer公司生产球形万能防喷器已有八十多年的历史。随着钻井技术的不断发展，球形万能防喷器的设计和生产也在不断地完善和发展。为便于拆装，较大通径时防喷器顶盖结构多设计为楔形，较小通径时多设计为球形。该防喷器的主要优点是胶芯用胶量大，使用寿命长，零件数量少，成本较低，轴向尺寸小，整体组装高度降低。Cameron公司于20世纪70年代设计生产的D型和DL型环形（万能）防喷器，其径向和轴向尺寸较小，零件较多，胶芯用胶量较少，造价相对较高，使用寿命不如Shaffer公司的产品。Hydril公司设计和生产的锥形万能防喷器也有70多年的历史，其零件相对较少，制造容易，成本较低，使用可靠，不足是轴向尺寸较大。近年来，该公司又推出了适应深水作业的GX型环形防喷器，其最大工作水深可达6000ft。(www.xing528.com)

Shaffer公司生产的闸板防喷器具有蝶形弹簧的尾端锁紧装置，进一步升级为超锁紧Ⅱ型锁紧系统，可在关闭或打开的各一次液压执行过程中完成闸板关闭和锁紧或开启锁紧和开启闸板的动作，操作简便，成本低，重量轻，纵向尺寸小，使用寿命长。该公司生产的V型剪切闸板可在操作压力不超过18.6MPa下剪断S-135钢级的168.3mm钻杆；在通径为476mm时，还可剪断最大直径达340mm的套管。Cameron公司生产的深水钻井闸板防喷器用楔块锁紧或者用液缸锁紧，壳体采用锻钢制造，结构紧凑，重量轻，强度较高，可承受较高的工作压力，操作过程可靠，使用寿命较长，最大工作水深可达10000ft。Hydril公司近年来推出了Quik-Lop型闸板防喷器，可快速更换闸板，也深得用户青睐^[3]。

我国水下防喷器组及其控制系统的研制水平落后于国外。20世纪70年代，原地矿部上海海洋地质调查局、上海大隆机器厂等单位曾联合研制过浮式钻井用的部分水下设备，并在“勘探一号”钻井船上应用，工作水深为30～100m。防喷器组通径为346mm，液压系统工作压力为15MPa。此后，由于水下防喷器组及其控制系统的研制投入多、难度和风险大，这方面的研究长期停滞不前。直到2000年，原华北石油第二机械厂（2002年改制为华北石油荣盛机械制造有限公司）承担了原国家经贸委下达的国家重大技术装备国产化创新研制项目“海上石油钻井成套井控设备”，研制成功剪切闸板、大范围变径闸板、F35-105超高压防喷器组、闸板液压锁紧装置等关键单元产品，这些产品和技术主要用于自升式钻井平台，也可部分应用于水下防喷器组^[5]。

近年来，我国上海神开石油化工装备股份有限公司也开展了水下防喷器的研制和生产，产品有环形防喷器和闸板防喷器，适于海上自升式、坐底式或固定式平台，部分产品已经出口国外。该公司生产的环形防喷器胶芯是球形，其主要优点是胶芯用胶量大，使用寿命较长，零件数量少，成本低，比其他环形或锥形防喷器轴向尺寸小，整体组装高度降低^[3]。