井下设备及作业工具介绍
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课前复习提问1.完井方式有几种?什么是先期裸眼完井?什么是后期裸眼完井?2.什么是套管射孔完井?第二章井下作业设备及工具在生产过程中,油、水井经常会发生一些故障,如不及时修理和排除,就会导致井的停产或报废。
修井就是为恢复井的正常生产而进行的一系列维修和解除故障的工作。
第一部分:井下作业设备修井作业的设备比较多,按照性能和用途,可分为动力设备、起下设备、旋转设备、循环设备、井口控制装置等。
其详细规范、技术性能等可参阅《采油技术手册》。
§2—1 动力设备修井机是修井和井下作业施工中最基本、最主要的动力来源,按其运行结构分为履带式(通井机)和轮胎式(作业机)两种形式。
原理:就是在拖拉机或汽车上安装一部绞车,利用发动机带动绞车滚筒转动,通过钢丝绳把动力传递给提升系统。
一.履带式修井机(通井机)1.作用:履带式修井机一般统称通井机,是目前各油田修井作业中最常用的一种动力设备,作用:是用于起下油管、钻杆(抽油杆)以及井下打捞、抽汲等施工作业。
2.特点:履带式修井机不配带井架,越野性能好,其越野性能好,适用于低洼地带。
但它的缺点是行走速度慢,不适应快速转移施工的要求。
图8-1 AT—10型通井机图8-2 XT—12型通井机常用的通井机AT-10型、XT-12型通井机的外形如图8-1、8—2所示。
二.轮胎式修井机(俗称联合作业机或叫修井机)1.作用:修井机是修井施工中最基本、最主要的动力来源,完成起下管(杆)柱及井下工具,提捞、抽汲和打捞等任务,是一种轮胎式自带井架的修井设备。
2.特点:配带自背式井架,行走方便,安装简单,适用于快速搬迁施工作业,缺点是低洼、泥泞地带、雨季翻浆季节行走和进入井场相对受限制。
1)XJ250型,XJ350型轮胎式修井机XJ250型,XJ350型轮胎式修井机外形,如图8—3、图8—4所示。
XJ350型修井机井架高度31.7m,二层平台可立放钻杆(油管)立主3000m,转盘扭矩大,转速控制方便,适用于中深井、深井大修作业。
30种!详解井下作业工具1、滑块卡瓦打捞矛工具名称:滑块卡瓦打捞矛工具型号:HLM-D(S)73工具用途:内捞工具,专门打捞具有内孔的落物,也可进行倒扣作业或配合其他工具使用。
工具结构:上接头、矛杆、卡瓦、锁块及螺钉。
工具原理:进入鱼腔后,卡瓦依靠自重下滑,斜面向上运动产生径向分力,迫使卡瓦咬住落鱼实现打捞。
操作方法:1、地面检查、丈量,滑道上涂抹机油,卡瓦运动灵活。
2、下至鱼顶,记好悬重及方入,开泵洗井。
3、下放引入鱼腔,观察碰鱼方入和入鱼方入及悬重变化,上提悬重增加,捞获。
4、倒扣作业时,提至设计负荷,再增加10-20KN。
注意事项:对落鱼重量较大或鱼顶为油管外螺纹或遇卡严重时采用引鞋。
2、一把抓工具名称:一把抓工具型号:51/2套管一把抓工具用途:专门用于打捞井底不规则的小件落物,如钢球、凡尔座、螺栓、螺母、刮蜡片、钳牙、扳手、胶皮等。
工具结构:上接头、筒身、抓齿。
工作原理:依靠抓齿弯曲变形原理捞获落物。
操作方法:1、下至井底以上1-2m开泵洗井,冲洗干净落鱼上部沉砂。
2、下放钻具,指重表略有显示时,相对井底方入找出最大方入,加压20-30KN,转3-4圈,指重表恢复后,再加压10KN左右,转5-7圈。
3、上提钻具下放加压20-30KN,将变形抓齿顿死,即可起钻。
注意事项:1、齿形根据落物种类选择或设计。
2、提钻轻起轻放,不允许敲打钻柱。
3、接箍捞矛工具名称:接箍捞矛工具型号:JKLM73工具用途:专门捞取鱼顶为接箍的工具。
工具结构:上接头、锁紧螺母、导向螺钉、芯轴、卡瓦、冲砂管。
工具原理:是一种内外螺纹的对扣捞矛。
操作方法:1、根据鱼顶接箍规格选择捞矛及卡瓦。
2、下至鱼顶以上1-2m开泵循环,冲洗正常后停泵入鱼。
悬重下降停止下放,上提,悬重增加捞获。
3、起钻。
注意事项:被捞接箍必须完好。
反转卡瓦即可退出工具。
4、可退式打捞矛工具名称:可退式打捞矛工具型号:LM-T73工具用途:是从鱼腔内孔进行打捞的工具。
钻、磨、铣类工具1钻头类工具1.1用途各种形式的钻头在套管内使用,主要用于钻磨水泥塞、死蜡、死油、砂桥、盐桥等,特殊情况下可用来钻磨绳缆类等堆积卡阻。
1.2基本结构钻头类工具有多种,包括尖钻头、鱼尾式刮刀钻头、领眼钻头、三刮刀钻头等,具体结构如图1所示。
图1四种钻头结构示意图(a)尖钻头;(b)鱼尾式刮刀钻头;(c)领眼钻头;(d)三刮刀钻头1.3工作原理在钻压作用下,钻头吃入水泥等被钻物,再通过旋转,使吃入部分在圆周方向进行切削,逐步将被钻物钻去。
1.4技术规范钻头类工具技术规范见表1。
1.5操作方法及注意事项1.5.1所选钻头外径尺寸应与套管公称尺寸及被钻磨物相匹配。
1.5.2钻头之上必须接安全接头。
1.5.3钻头水眼保持畅通。
1.5.4钻压一般不超过15KN,转数控制在80r/min以内,冲洗排量不低于0.8m3/min。
1.5.5磨铣过程中不得随意停泵,如需要停泵必须将管柱及钻头上提20m以上。
表1钻头类工具技术规范2平底磨鞋2.1用途平底磨鞋是用底面所堆焊的YD 合金或耐磨材料去研磨井下落物的工具,如磨碎钻杆钻具等落物。
2.2基本结构平底磨鞋由磨鞋本体及所堆焊的YD 合金或其他耐磨材料组成。
如图2所示。
磨鞋体从上至下有水眼。
水眼可做成直通式或旁通式两种。
图2平底磨鞋图3凹面磨鞋图1—磨鞋体;2—YD 合金1—磨鞋体;2—YD 合金2.3工作原理平底磨鞋依其底面上YD 合金和耐磨材料在钻压作用下,吃入并磨碎落物,磨屑随循环洗井液带出地面。
2.4技术规范平底磨鞋技术规范见表2。
表2平底磨鞋技术规范序号规格型号外型尺寸mm 接头螺纹使用规范及性能参数最大磨削直径分段Dmm工作套管in1PMB114D×250NC26(2A10)94,95,96,97,98,99,10141/22PMB127D×250NC31(210)106,107,108,109,110,111,11253PMB140D×230NC31(210)116,117,118,119,120,121,122,123,12451/24PMB168D×270NC38(310)145,146,147,148,149,150,151,15265/85PMB178D×280NC38(310)152,153,154,155,156,157,158,15972.5操作方法及注意事项套管公称尺寸mm114.3127.0139.7168.2177.8外径mm 92~95105~107114~118136~148146~158总长mm250300300300300接头螺纹NC26-12E 60.32TBGNC26-12E 73.02TBGNC31-22C 73.02TBGNC31-22C 73.02TBGNC38-32E 88.9TBG2.5.1操作方法2.5.1.1下井前检查钻杆螺纹是否完好,水眼是否畅通,YD合金或耐磨材料不得超过本体直径。
(一)修井公锥公锥是一种专门从有孔落物的内孔进行造扣打捞的修井常用打捞工具,以GZ-NC31修井公锥为例来说明。
1、名称:GZ-NC31修井公锥2、结构:为长锥形整体结构,分接头和打捞螺纹两部分。
3、技术规范:外形尺寸:Ф105mm×800mm ,接头螺纹:NC31 ,打捞孔径:48mm~65mm ,打捞螺纹表面硬度:HRC60~65 ,抗拉强度≥932MPa 。
4、工作原理:公锥进入打捞鱼腔之后,加适当钻压旋转钻具吃入落物内壁进行造扣。
当其能承受一定的拉力和扭距时,可采取上提或倒扣的办法将落物全部或部分捞出。
5、操作方法:当工具下至鱼顶上部1m~2m时,开泵冲冼,并逐步下放工具至鱼顶,观察泵压变化。
如泵压突然上升,指重表悬重下降,说明公锥进入鱼腔,可以造扣打捞。
如悬重逐步下降而泵压并无变化,说明公锥插入鱼腔外壁的套管环形空间,应上提钻柱,然后转动钻柱,重对鱼腔,直至悬重与泵压均有明显变化(公锥入腔),才能加压造扣,并进行打捞。
6、适用范围及用途:主要用于打捞落物内腔在48mm~65mm的有接箍的油管或厚壁管类落物。
7、注意事项:1)打捞时,不允许猛蹾鱼顶,以防将鱼顶或打捞螺纹蹾坏。
2)切忌在落鱼外壁与套管内壁的环形空间造扣,以避免造成严重后果。
3)工具下井前上部应接安全接头。
(二)母锥母锥是一种修井常用打捞工具,专门用于从管柱落物外壁进行造扣打捞,以MZ-NC31母锥为例来说明。
1、名称:MZ-NC31母锥2、结构:母锥是长筒形整体结构,由上接头与本体两部分构成。
3、技术规范:外形尺寸:Ф115mm×600mm ,接头螺纹:NC31 ,打捞管柱外径:φ89mm ,打捞螺纹表面硬度:HRC60~65 ,抗拉强度≥932MPa 。
4、工作原理:母锥依靠打捞丝扣在钻压与扭距作用下,挤压吃入落物外壁造扣,将落物捞出。
5、操作方法:当工具下至鱼顶上部1m~2m时,开泵循环,下放观察泵压、悬重变化迫使鱼顶进入母锥内部进行造扣打捞。
井下工具原理和使用目录管、杆、环抽油泵不压井工具油管锚封隔器管、杆、环油管1、油管性能及技术参数API油管性能规范:用于油井的修复油管的技术参数备注:参数符合GB/T9253.2-1999及SY/T6194-1996标准用于水井的修复油管的技术参数备注:以上参数符合GB/T4342-91,Q/DQ1098-19972、油管断脱情况分析及治理措施管断集中在40根油管以上,即井身的上部,而且第一根油管断比例较大。
管断集中在前3根,第4-15根损坏井数次之。
φ56、φ70泵管断比例高。
断口的形式主要是丝扣和管体上下接头断裂,主要集中在油管公扣螺纹根部的2-3扣内,是整根油管管体强度最低的应力集中点。
断裂失效以下方面原因:金属疲劳,通过对部分油管断口进行的金相分析,结果表明油管的断裂主要是金属疲劳所致,大量油管服役期过长造成油管老化,而老化油管的剩余寿命是现有技术设备无法检测的。
丝扣强度较低部位产生应力集中点,易造成丝扣断裂。
漏失失效有以下方面原因:(1)丝扣磨擦副间的配合间隙大;(2)丝扣磨擦副间硬度差值不合理,易造成粘扣;(3)频繁施工丝扣磨损过大,特别是油管连接时丝扣同心度偏差过损伤并大加剧丝扣磨损造成漏失;治理油管断的技术措施1、油管锚定、丝扣涂专用密封脂、油管整体打压防断脱漏措施;2、对原井是偏Ⅲ采油树井采用更换偏Ⅲ外加厚油管挂+N80级φ62mm外加厚油管9.6米,措施井适用范围的规定外加厚油管的技术参数抽油杆1、抽油杆的结构与用途抽油杆是有杆抽油设备的重要部件。
抽油杆通过接箍连接成抽油杆柱,上经光杆连接抽油机,下接抽油泵柱塞,其作用是将地面抽油机驴头悬点的往复运动传递给井下抽油泵。
普通抽油杆如图所示,其杆头结构如图1-2所示。
其杆体是实心圆形断面的钢杆,两端为镦粗的杆头。
杆头由外螺纹接头、卸荷槽、推承面台肩、扳手方径、凸缘和圆弧过渡区组成。
外螺纹接头用来与接箍相连接,扳手方径用来装卸抽油杆接头是卡抽油杆钳用。