1.1 防喷器简介

防喷器是用于防止油气井在钻井完井作业过程中发生井喷的井口控制装置，是井控装备的核心。其主要功能是在油气井发生溢流或井喷时关闭井口，同时为排除溢流，重建压力平衡以及为实施特殊井控作业提供控制条件。一旦发生上述情况，防喷器必须迅速启动关井，如果此时防喷器失效不动作，将会导致井喷，如果无法遏制住井喷，则会进一步的发生恶性事故，轻则造成设备损坏，重则造成油井报废、设备烧毁、人员伤亡。因此，防喷器在钻井、修井、试油等作业过程中起着重大作用，防喷器的合理设计对于保证钻井作业顺利进行和操作人员人身安全具有重要作用^[1]。

防喷器种类众多。按结构划分，可分为环形防喷器、闸板防喷器和旋转防喷器。其中闸板防喷器按壳体内闸板的数量可分为：单闸板防喷器、双闸板防喷器和三闸板防喷器，国内使用最多的是单、双闸板防喷器^[2]。从结构上可分为单体式和双体式两种。根据不同作业目的要求，可在闸板防喷器腔内换装不同闸板总成。从用途上闸板防喷器又可分为三种：控制井口内环形空间管柱的半封闸板防喷器，全封闭井口的全闭闸板防喷器和根据特殊井控作业需要剪断井口内管柱的剪切闸板防喷器。

1.2研究闸板防喷器壳体疲劳寿命的目的与意义

石油钻井及勘探所用防喷器内部结构较为复杂，各种零部件较多，且体积庞大^[3]，极易产生不易察觉的缺陷。在使用过程中，由于井内压力大，防喷器反复受碰撞、冲击等因素，壳体等部件会形成不同类型的裂纹等缺陷,而在使用过程中产生的缺陷多为应力腐蚀破坏、机械疲劳断裂等裂纹缺陷^[4-5]。其中应力腐蚀破裂是指防喷器在使用过程中，壳体内部接触含有腐蚀性物质（多为H₂S、CO₂）的石油、天然气，腐蚀性物质与水结合对壳体内部会形成腐蚀破坏。在应力作用下，极易形成应力腐蚀破裂，其中该应力主要来源于三个方面：壳体在铸造过程中形成的残余应力、壳体与环境反应（腐蚀）的反应应力、外界施加应力。而机械疲劳断裂是指壳体在疲劳损伤和应力作用下形成的局部开裂性裂纹，疲劳损伤主要由井内高压冲击波能量的不断衰减传播造成的，该疲劳损伤在应力集中的作用下，很容易扩散至周围壳体并导致破坏。若防喷器壳体产生裂纹，并随时间逐渐生长，则易导致渗漏甚至破裂，给钻井生产带来严重的经济损失甚至是人员伤亡^[6]。

防喷器壳体的外部形状较为复杂，且壳体不同位置的厚度突变梯度较大。当井内出现溢流，需进行关井动作，而实际生产中，多使用硬关井技术，将极易产生高压油气，冲击压力会对防喷器形成较大破坏。高压冲击载荷冲击壳体时，其局部区域将出现应力集中，壳体将会受到快速关井时所产生的高压水击波在衰减过程中的反复冲击，出现疲劳裂纹，甚至发生脆性断裂^[7-8]。所以，壳体的质量对于防喷器的使用寿命具有决定性表征作用。

1.3 闸板防喷器壳体疲劳寿命的研究及判废标准

1.3.1 判废标准