图2-2-5 球形类环形防喷器
1.胶芯结构特点
（1）胶芯呈半球状（图2-2-5）。它是由10～14块沿半球面呈辐射状配置的弓形支承筋与橡胶硫化而成，支承筋用合金钢铸造。封井时，液控压力推动活塞向上运动，迫使胶芯由球面向上，向心运动，支承筋互相靠拢将其间的橡胶挤向井口中心，实现封闭钻具或全封闭井口（见图2-2-2）。打开时，液控压力使活塞下行，胶芯在本身弹力作用下复位将井口打开。
（2）不易翻胶。在封井状态，井压使胶芯中部橡胶上翻，而支承筋的球面上顶板阻止橡胶上翻，这样，使橡胶处于封闭的受挤压状态。因此，可承受巨大的挤压力，而不至于撕裂。
（3）漏斗效应。球形胶芯从自由状态到封闭状态，各横断面的直径收缩是不相等的，上部由于顶盖的限制缩小的数值大，下部缩小得小，因此，胶芯上部挤出的橡胶多，下部少，而形成了倒置的漏斗状。这种橡胶的流向不仅提高了密封性能，而且在关井起钻具时，钻具接头进入胶芯容易。正是这个漏斗效应，使得钻具（或管柱）与胶芯形成球铰，即钻具（或管柱）相对于防喷器可以有一定范围内的自由倾斜。
图2-2-6 球形类环形防喷器胶芯
图2-2-7 球形类环形防喷器漏斗效应
（4）橡胶贮备量大。球形胶芯的橡胶贮备量比其他胶芯大得多，在强行起下钻具被磨损以后，有较多的备用橡胶可陆续挤出补充。在起下钻过程中不用换胶芯。特别适宜海洋浮式钻井船上由于海浪冲击而引起钻具与胶芯频繁摩擦的场合使用。
（5）井压助封。作用在活塞内腔上部环形面积上的井内压力向上推活塞，促使胶芯封闭更加紧密，增加密封可靠性。
（6）摩擦力小，开关所需油量较大。活塞的上推力部分由支承筋承受，而支承筋与顶盖之间是金属与金属接触，摩擦阻力小。但是，由于球形胶芯含胶量多，变形大，故需较大的活塞上推力。在不提高液控力的前提下，只得增加活塞直径。故这类防喷器外径较大，关闭一次所需液压油较多。与同规格的其他防喷器比较，所需油量为锥形胶芯的两倍，组合胶芯的三倍。
（7）与锥形胶芯一样，当井内有钻具时，可用切割胶芯的办法进行更换。(www.xing528.com)
（8）球形胶芯比锥形胶芯制造困难，成本高。
2.活塞及密封结构的特点
（1）活塞的结构特点
①活塞的径向断面呈“Z”字形。行程短、高度低、径向尺寸大。故球形胶芯环形防喷器较其他类型防喷器高度低，横向尺寸大，开关一次所需液压油多。
②活塞高度低，扶正性能差。特别是封闭时，活塞处于上部位置，上、下两支承筋扶正处距离更小，容易造成卡死、拉缸及偏磨。
（2）密封结构特点
活动密封处共分三个部位（见图2-2-8）：
①活塞外径密封部位（在活塞外径上），封隔油缸开、关两腔；
②活塞内径密封部位（在壳体上），封隔井压与关闭腔；
③支承圈密封部位（在支承圈内径上），封隔井压与开启腔。
这些密封圈由U形圈夹O型胶条和双唇形密封圈组成。
图2-2-8 球形类环形防喷器密封结构
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