井下工具原理及其应用
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井下事故打捞工具原理与处理技术本文结合常见打捞作业的种类,对管类落物、杆类落物、绳类落物和小件落物的常见打捞工具及其工作原理进行了分析,并结合打捞作业实际,对打捞处理技术进行了探究。
标签:打捞工具;作业员李;处理技术1.常见打捞工具及作业原理油井开发中,各类工具和物品存在从井口或管柱及测井装置内掉入井内的概率,井下落物后会造成井筒沉砂口袋缩短、缩短油井维修期甚至影响油井正常开发等问题,因此,有必要针对具体事故开展打捞作业。
打捞作业需要配套相应的打捞工具,常见的打捞工具有:1.1管类落物打捞工具。
一是公锥。
属长锥形打捞工具,包括接头、打捞丝扣等部位,接头上部有螺纹正反扣槽,可与钻杆连接,能与其他工具连接使用,主要用于对套铣筒、油管和封隔器等有孔落物进行造扣打捞,以及存在接箍和钻杆加厚部位的落物。
公锥能够进入落物内孔,外部施加钻压并旋转会使公锥打捞丝扣挤压进入落物内孔,可以通过造扣承受一定的拉力和扭矩,随后进行倒扣或上提实现落物打捞。
公锥打捞不能施加太大的作用力进行鱼顶提拉,防止损坏鱼顶或螺纹。
二是母锥。
属长筒形打捞工具,包含本体和上接头两部分,上接头存在2道反扣和1道正扣,本体内缝存在打捞螺纹,可在钻杆、油管等落物外壁进行造扣打捞,对无内孔或内孔被堵的落物具有打捞功能。
原理与公锥相同,但是在落物外壁进行造扣。
三是滑块卡瓦捞矛。
包含上接头、矛杆、螺钉、滑块卡瓦和锁块构成,包含单滑块和双滑块两类,可打捞有内孔的封隔器以及落物等落物,可以倒扣打捞,能够与震击器配合实现震击解卡。
滑块和捞矛进入鱼腔后,滑块自重会使其继续下滑,卡瓦会逐步接触到鱼腔内壁,通过钻柱的提拉造成卡瓦牙与内壁摩擦,滑块不能向上运动,从而加大打捞直径,使卡瓦牙进入鱼腔内壁,抓牢落物并将其提出。
1.2杆类落物打捞工具。
一是不可退式抽油杆打捞筒。
包含上接内套、弹簧、筒体和卡瓦等部位,落入井内的抽油杆在筒体的大锥面会进入筒内,两个卡瓦会沿筒体内壁向上,增大了卡瓦内孔,通过弹簧受压使弹力作用在卡瓦上推动其向下移动,达到卡瓦锥面与筒体贴合的目的。
各位学员早上好,今天我受公司顾经理的委托,在我们钻井石油工具基地三楼召开井下工具及弃井作业的研讨会。
由于我本人对技术方面也谈不上是专家,所以今天我们主要是以与每个学员一起来探讨,沟通,互相学习。
如果在某方面讲的不好或有不对的地方,还请大家理解,提出指教。
下面我们大家一起来讨论一下井下工具。
A震击器震击器主要是与挠性接头,钻铤,加重钻杆等连接下井。
一旦钻具被卡,首先是下放钻具,然后上提钻具,通过几次或几十次的上提下放震击,使被卡钻具得到自由,也就是说解卡。
震击器的工作原理:通过拉伸后释放的能量,给予被卡钻具的冲击。
震击器的组成:(外部)由顶部接头,上部套筒,中间套筒,下部套筒,花键轴及花键套筒。
(内部)由芯轴,延长芯轴,上下弹簧管,扶正瓦,运行套,间隔衬套,磨擦衬套,上下调节套,活塞,被帽,防松螺母,防落弹簧挡圈,等组成。
检修过程:1)放油,解体,拆卸,检查,更换密封圈,清洗,探伤等。
2)组装:按标准要求对震击器进行组装,上扣,调试,试压,上堵,刷漆,出检修报告。
B打捞杯通常是连接在钻头上,它的主要功能是,打捞钻头齿及一些碎片。
具体在井下操作是将钻具放到井底,开泵,停泵等待2至3分钟,缓慢上提钻具5至10米,再下放钻具到井底,开泵2至3分钟,停泵,缓慢上提钻具,反复几次即可。
C反循环磁铁打捞篮反循环打捞篮在中软地层中可进行打捞取芯0.3~0.5M。
使井底牙轮或碎片随岩芯一起捞上来。
但打捞取芯进尺以不超过反循环打捞篮内的篮爪至钢球阀座底部之间距离为宜。
(先正循环,投球后改为反循环)。
工作原理:反循环打捞篮和组合式强磁打捞篮的钻井液循环路线相同,下钻到底正循环冲洗井底以后投入一钢球,待球落座后,钻井液则由双层筒体之间的下水眼射到井底,然后从井底通过铣鞋或一把抓进入捞筒的内部,最后由上水眼返环形空间,在钻井液反循环作用的冲击和携带下,被铣鞋拨松的井底碎物随钻井液一起进入篮筐,或被磁芯吸住捞获。
D磨鞋磨鞋分为a平底鞋b凹底鞋c锥体型d导向邻眼磨鞋。
其他打捞工具1磁力打捞器1.1用途磁力打捞器是用来打捞在钻井、修井作业中掉入井里的钻头巴掌、牙轮、轴、卡瓦牙、钳牙、手锤及油、套管碎片等小件铁磁性落物的工具。
对于能进行正反循环的磁力打捞器,尚可打捞小件非磁性落物。
1.2基本结构磁力打捞器的种类很多,根据基本结构可以分为正循环型强磁、高强磁打捞器和局部反循环型强磁、高强磁打捞器。
1.2.1正循环型强磁、高强磁打捞器:这种打捞器由上接头、压盖、壳体、磁钢、芯铁、隔磁套、引鞋等组成,如图1所示。
图1正循环磁力打捞器1—上接头;2—压盖;3—壳体;4—磁钢;5—芯铁;6—隔磁套;7—平鞋;8—磨铣鞋;9—引鞋1.2.2局部反循环型强磁、高强磁打捞器:这种打捞器由上接头、钢球、压盖、壳体、打捞杯、磁钢、隔磁套、芯铁和引鞋等组成,如图2所示。
图2反循环磁力打捞器1—上接头;2—钢球;3—打捞杯;4—压盖;5—壳体;6—磁钢;7—芯铁;8—隔磁套;9—引鞋1.3工作原理以一定形状和体积的磁钢(永磁、电磁)制成磁力打捞器,其引鞋下端经磁场作用会产生很大的磁场强度。
由于磁钢的磁通路是同心的,因此磁力线呈辐射状并集中在靠近打捞器下端面的中心处,可以把小块铁磁性落物磁化吸附在磁极中心,实现打捞。
电磁材料制成的打捞器在入井前须通电磁化,可在20h内有效。
1.4技术规范常用磁力打捞器技术规范见表1。
表1常用磁力打捞器技术规范序号规格型号外径mm接头螺纹使用规范及性能参数吸力N适应温度℃适应井眼mmA B1QCLT-86AQCLT-86B86NC26(2A10)36001000≤210φ95~1082QCLT-F100AQCLT-F100B100NC31(210)55001700φ108~1373QCLT-F114AQCLT-F114B114NC31(210)65002000φ120~1404QCLT-F175AQCLT-F175B175NC8(310)180005000φ184~216注:表中A为高强磁打捞器系列,B为强磁打捞器系列。
公锥工作原理:当公锥进入打捞落物内孔后,加适当的钻压,并转动钻具,迫使打捞丝扣挤压吃入落鱼内壁进行造扣。
当所造之扣能承受一定的拉力和扭矩时,可以采用上提或倒扣的办法将落物全部或部分捞出。
母锥工作原理:母锥工作原理与公锥相同,均依靠打捞丝扣在钻具压力与扭矩作用下,吃入落物外壁造扣,将落物捞出。
就造扣机理而言,属挤压吃入,不产生切屑。
滑块卡瓦打捞矛工作原理:当矛杆与卡瓦进入鱼腔之后,卡瓦依靠自重向下滑动,卡瓦与斜面产生相对位移,卡瓦齿面与矛杆中心线距离增加,使其打捞尺寸逐渐加大,直至与鱼腔内壁接触为止。
上提矛杆时,斜面向上运动所产生的径向分力,迫使卡瓦咬入落物内壁,抓住了落物。
接箍捞矛工作原理:接箍捞矛实质上是一种内外螺纹的对扣打捞。
为了能使接箍捞矛进入接箍,卡瓦沿纵向开了若干个槽,每个槽间便是一个卡瓦片,依其弹性变形进入接箍母扣中。
又靠芯轴和卡瓦内外锥面贴合后的径向胀力,保持对扣后的连接性能,从而抓住落鱼。
可退式打捞矛工作原理:1、打捞自由状态下圆卡瓦外径略大于落物内径。
当工具进入鱼腔时,圆卡瓦被压缩,产生一定的外胀力,使卡瓦贴紧落物内壁。
随芯轴上行和提拉力的逐渐增加,芯轴、卡瓦上的锯齿形螺纹相互吻合,卡瓦产生径向力,使其咬住落鱼实现打捞。
2、退出一旦落鱼卡死,无法捞出需退出捞矛时,只要给芯轴一定的下击力,就能使圆卡瓦与芯轴的内外锯齿形螺纹脱开,再正转钻具2~3圈,圆卡瓦与芯轴产生相对位移,促使圆卡瓦沿芯轴锯齿形螺纹向下运动,直至圆卡瓦与释放环上端面接触为止,上提钻具,即可退出落鱼。
卡瓦打捞筒工作原理:当工具的引鞋引入落鱼之后,下放钻具,落鱼将卡瓦上推,压缩弹簧,使卡瓦脱开筒体锥孔上行并逐渐分开,落鱼进入卡瓦,此时卡瓦在弹簧力作用下被压下,将鱼顶抱住,并给鱼顶以初夹紧力。
上提钻具,在初夹紧力作用下,筒体上行,卡瓦、筒体内外锥面贴合,产生径向夹紧力,将落鱼卡住,提钻即可捞出。
对于不同直径的落鱼,只要在筒体许可的情况下更换不同的卡瓦,即可打捞不同尺寸的落鱼。
一、公锥1名称型号:GZ105-1公锥2、用途:专门从油管、钻杆、套铣筒、封隔器等有孔落物的内孔进行造扣打捞的工具。
主要用于有接箍的油管或厚壁管类落物。
3、结构:公锥是长锥形整体结构,分接头和打捞丝扣两部分。
接头上部有与钻杆相连接的螺纹,有正反扣标志槽,便于归类与识别。
4、原理:当公锥进入打捞内孔之后,加适当钻压并转动钻具,迫使打捞丝扣挤压吃入落物内壁进行造扣。
当所造之扣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、技术规范:(1)规格型号:GZ105-1 (2)外形尺寸:Ø105mmx535mm (3)接头螺纹:NC31(210)(4)使用规范及性能参数:㈠打捞螺纹表面硬度HRC60-65. ㈡抗拉极限:大于等于932Mpa. ㈢冲击韧性:大于等于58.8S/cm3. ㈣打捞直径:54-77mm。
6、操作方法:当工具下至鱼顶上部1-2m时,开泵循环,并逐渐下放工具至鱼顶,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,可以进行造扣打捞。
如果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,然后转动管柱,重对鱼腔,直至悬重与泵压均有明显变化(公锥入腔),才能加压造扣进行打捞。
打捞鱼腔畅通,泵压无明显变化的落鱼时,应增加扶正找中接头或采用引鞋结构,以防止造扣位置错误,酿成事故。
7、注意事项:打捞操作时,不允许猛顿鱼顶,以防将鱼顶或打捞螺纹顿坏。
尤其应注意分析判断造扣螺纹位置,切忌在落鱼外壁与套管内壁的环行空间造扣,以避免造成严重后果。
二、母锥1、名称型号:MZ/NC31-1母锥2、用途:母锥是一种专门从油管、钻杆等管状落物外壁进行造扣打捞的工具。
可用于无内孔或内孔堵死的圆柱形落物进行打捞。
3、结构:母锥是长筒形整体结构,由上接头与本体两部分构成。
上接头有正反扣标志槽(一道槽为正扣。
两道槽为反扣),本体内锥面上有打捞螺纹。
井下动力钻井工作原理
井下动力钻井是一种常用的石油钻井技术,其工作原理主要包括以下几个步骤:
1. 钻井液循环系统:井下动力钻井中,钻井液循环系统起着重要的作用。
钻井液通过泵送进入井底钻头,然后通过钻杆中的通道进入钻头内部,冲刷岩层并将钻屑带到地面。
2. 旋转系统:井下动力钻井中,井下动力装置驱动钻杆旋转,钻杆通过旋转带动钻头在地层中钻探。
旋转系统通常由绕组电动机、蜗轮蜗杆减速器和转动装置组成。
3. 推进系统:在井下动力钻井中,推进系统主要是通过钻杆的上下运动来实现。
钻井液通过钻杆通道进入钻头底部,然后冲击岩层并将钻屑带到井上。
通过调节钻杆的推进速度,可以控制钻头的下压力和钻井速度。
4. 钻头:井下动力钻井中,钻头是进行岩层钻探的关键工具。
钻头通常由钻杆接头、钻头身和钻头嘴三部分组成。
钻头嘴采用合适的切削结构和硬质合金材料,可以快速切削岩石并将钻屑冲刷出井口。
总之,井下动力钻井通过钻井液循环系统、旋转系统、推进系统和钻头等组成部分的相互配合,实现了从井底到地面的高效钻井作业。
目前压裂常用的井下工具有那些?各有什么作用?目前压裂常用的井下工具主要有:封隔器、导压喷砂器、水力锚、直嘴子及其它辅助工具。
它们的作用是:封隔器:用于分层压裂,将其下入射孔段底部1.5米左右。
对于上部套管需要保护的井,要下入保护上部套管的封隔器,使封隔器上部套管在压裂时不承受高压。
导压喷砂器:是与封隔器配套使用一次完成多层分压的喷砂工具。
作用:控制施工排量、产生压差。
改变压裂液流动方向。
水力锚:用于压裂施工时,固定管柱,防止管柱由于高压断脱在井内造成事故。
固定管柱,防止油管受压后上顶、产生弯曲、变形。
帮助封隔器工作,保护封隔器胶筒不因油管位移产生破裂失封,致使压裂失败。
直嘴子:控制施工排量。
产生压差,利于封隔器工作。
井下处常用压裂井下工具压裂施工井下工具分类封隔器控制类工具第一部分:封隔器1、K344型封隔器1)作用:该封隔器适用于中深井的合层、任意一层或分层的压裂与酸化作业,可以组成一次分压多层的压裂管柱和一次分酸多层的酸化施工管柱。
2)结构主要有上接头、胶筒座、胶筒、中心管、“O”型胶圈、滤网、下接头等。
(如图1所示)图1 K344型封隔器结构图3)工作原理封隔器下入井下设计深度后,从油管内加液压,高压液体经过滤网、下接头的孔眼和中心管的水槽作用在胶筒的内腔。
由于此压力大于油、套管环形空间的压力而形成压力差。
在此压差的作用下,胶筒胀大将油套管环形空间封隔住。
解封时只需泄掉油管内的高压,使油管与油套管环形空间的压力平衡,胶筒靠本身的弹力收回便可解封。
4)K344-115型封隔器主要技术参数(见表1)表1 K344-115主要技术参数表最大外径,mm φ115最小通径,mm φ55长度,mm 926坐封压力,MPa 0.5~1.5工作压力,MPa 35工作温度,℃902、Y344型封隔器1)作用:该封隔器主要用于分层压裂、分层酸化、以及实现某种技术目的进行的地层封隔作业。
2)结构主要有上接头、压帽、梯形盘根、中心管、衬套、胶筒、隔环、下胶筒座、上活塞、上缸套、中间接头A、短中心管、下活塞、下缸套、中间接头B、“O”型胶圈、和下接头等组成。
一、名词解释1、压井:是将具有一定性能和数量的液体泵入井内,依靠泵入液体的液柱压力相对平衡地层压力,使地层中的流体在一定时间内不能流入井筒,以便完成某项作业施工。
2、冲砂:是向井内高速注入液体,靠水力作用将井底沉砂冲散,利用液流循环上返的携带能力,将冲散的砂子带到地面的施工。
3、洗井:是在地面向井筒内打入具有一定性质的洗井工作液,把井壁和油管上的结蜡、死油、铁锈、杂质等脏物混合到洗井工作液中带到地面的施工。
4、试油:是指利用一套专用的设备和工具,对井下油、气进行直接测试,以取得有关目的层的油气产能、压力、温度和油、气、水样物性资料的工艺过程。
5、封隔器:即是为了满足油水井某种工艺技术目的或油层技术措施的需要,由钢体、胶皮封隔件部分与控制部分构成的井下分层封隔的专用工具。
6、卡钻:是估具失去了活动的自由,既不能转动又不能上下活功7、泥包:就是软泥、泥饼、钻屑粘附在钻头或扶正器周围,或填塞在牙轮或刀片间隙之间,或银嵌在牙齿间隙之间8、井下作业:油田勘探开发过程中,保证油水井正常生产的技术手段。
9、干钻:就是钻头部位失去钻井液循环,钻头对岩石作功所产生的热量散发不出去,使钢铁软化甚至熔化变形,这就造成了干钻卡钻。
10、冲砂:是向井内高速注入液体,靠水力作用将井底沉砂冲散,利用液流循环上返的携带能力,将冲散的砂子带到地面的施工。
11、套管通井:用规定外径和长度的柱状规,下井直接检查套管内径和深度的作业施工二、简答题1、简述井下作业的主要内容1)油水井维修2)油水井大修3)油层改造和试油2、简述液压上击器的工作原理工作原理:上提心轴,活塞随心轴向上运动,液压油被挤压,液压升高,上提力增加;当心轴上升到一定位置,活塞脱离活塞环,液压油流入活塞环腔室中,液压降低,上提力不变使得活塞拥有一个向上的加速度,加速上升使得震击墊与缸体上部发生震击,实现液压上击。
3、简述闭式下击器的工作原理上提钻具时.震击垫上行至限位位置.即为拉开行程。
30种井下作业工具4、可退式打捞矛工具名称:可退式打捞矛工具型号:HLM-D(S)73工具用途:专门用于捞取内孔较小的落鱼。
工具结构:上接头、矛杆、卡瓦、锁块、螺钉、弹簧。
工作原理: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,同时弹簧起到缓冲作用,防止工具卡住。
5、蓝式可退式打捞筒工具名称:蓝式可退式打捞筒工具型号:HLM-D(S)73工具用途:专门用于捞取内径较小的落鱼。
工具结构:上接头、矛杆、卡瓦、锁块、螺钉、弹簧、蓝式矛头。
工作原理: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,同时弹簧起到缓冲作用,防止工具卡住。
蓝式矛头可以适应不同的内径,提高了工具的适用范围。
6、螺旋可退式打捞筒工具名称:螺旋可退式打捞筒工具型号:HLM-D(S)73工具用途:专门用于捞取内径较小的落鱼。
工具结构:上接头、矛杆、卡瓦、锁块、螺钉、弹簧、螺旋矛头。
工作原理: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,同时弹簧起到缓冲作用,防止工具卡住。
螺旋矛头可以适应不同的内径和落鱼形状,提高了工具的适用范围。
7、公锥工具名称:公锥工具型号:HLM-D(S)73工具用途:专门用于打捞内孔较大的落鱼。
工具结构:上接头、矛杆、卡瓦、锁块、螺钉、公锥头。
工作原理: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。
公锥头可以适应不同的内径,提高了工具的适用范围。
8、母锥工具名称:母锥工具型号:HLM-D(S)73工具用途:专门用于打捞内孔较大的落鱼。
工具结构:上接头、矛杆、卡瓦、锁块、螺钉、母锥头。
工作原理: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。
母锥头可以适应不同的内径,提高了工具的适用范围。
9、螺旋式外钩工具名称:螺旋式外钩工具型号:HLM-D(S)73工具用途:专门用于捞取外径较大的落鱼。