下载文档原格式
第三章井口装置第一节概述井口装置是油气井最上部控制和调节油气生产的主要设备，包括套管头、油管头和采油(气)树三大部分，是悬挂井下油管柱、套管柱，密封油套管和两层套管之间的环形空间以控制油气井生产，回注(注蒸汽、注气、注水、酸化、压裂、注化学剂等)和安全生产的关键设备。
本章着重介绍采油树、阀门及辅助装置。
下图是井口装置结构：井口装置的作用1）连接井下的各层套管，密封各层套管环形空间，悬挂套管部分重量。
2）悬挂油管及下井工具，承挂井内的油管柱的重量，密封油套环形空间。
3）控制和调节油井生产。
4）保证各项井下作业施工，便于压井作业、起下作业等措施施工和进行测压、清蜡等油井正常生产管理。
5）录取油套压。
一、套管头套管头是在整个井口装置的最下端，是连接套管和各种井油管头的一种部件，用以悬挂技术套管和生产套管并确保密封各层套管间的环形空间，为安装防喷器和油管头等上部井口装置提供过渡连接，并通过套管头本体上的两个侧口，可以进行补挤水泥和注平衡液等作业。
1、型号表示方法套管头尺寸代号(包括连接套管和悬挂套管)是用套管外径的英寸值表示；本体间连接型式代号是用汉语拼音字母表示，F表示法兰连接，Q表示卡箍连接(图9-28)。
双级套管头表示方法见下图。
最大工作压力MPa上部悬挂套管尺寸代号，in中部悬挂套管尺寸代号，in下部悬挂套管尺寸代号，in连接套管尺寸代号，in本体连接型式代号套管头代号三级套管头表示方法2、结构型式分类套管头由本体、套管悬挂器和密封组件组成。
套管头按悬挂套管的层数分为单级套管头、双级套管头和三级套管头。
按本体间的连接形式分为卡箍式和法兰式。
按套管悬挂器的结构型式分为卡瓦式和螺纹式。
技本体的组合型式分为：a单体式：一个本体内装一个套管悬挂器。
单级套管头示意图1—油管头；2—套管头；3—套管悬挂器（卡瓦式）；4—悬挂套管；5—连接套管双级套管头示意图1—上部套管头；2—下部套管头；3—油管头；4—上部套管悬挂器（卡瓦式）；5—上部悬挂套管；6—下部套管悬挂器（卡瓦式）；7—下部悬挂套管；8—连接套管（表层套管）三级套管头示意图1—油管头；2一上部套管头；3—中部套管头；4—下部套骨头；5—上部套臂悬挂器(卡瓦式)；6—上部悬挂套管；7—中部套管悬挂器(卡瓦式)；8—中部悬挂套管；9—下部套管悬挂器(卡瓦式)；10—下部悬挂套管；11—表层套管b组合式：一个本体内装多个套管悬挂器。
第三章井口工具井口工具是指钻台上用来起下和上卸钻具的工具，如吊钳、吊卡、卡瓦等，本章着重对平台钻井常用的井口工具种类、制造厂家、性能、常用规范以及现场检查的方法作以介绍。
第一节钻杆吊卡钻杆吊卡是石油钻井作业中起升和下降钻杆之必备工具，按其悬持钻杆接头型式又分为直角台肩吊卡和锥度台肩（18°）吊卡。
我公司海上钻井平台现用的钻杆接头为18°锥面接头，与之相匹配的钻杆吊卡也都是18°锥度台肩吊卡。
目前在用钻杆吊卡多数为VARC0 BJ制造的, 随着工具、配件的逐步国产化，江苏如东通用机械厂制造的DD型系列钻杆吊卡近几年来使用也比较多。
常用的5" × 18°和 3 1/2" × 18°钻杆吊卡负荷分别为 350 吨和250 吨。
一、BJ 18°对开门钻杆吊卡参数；二、国产DDZ型为对开式吊卡18度锥台肩钻杆吊卡参数注：锥度吊卡在其型号DD后加注Z，即为DDZ型三、钻杆吊卡检验项目与标准1、装配后活门及销销安全可靠，动作灵活，无卡阻现象。
2、18°锥面的吊卡的锥度不得小于15°。
3、两侧吊耳受力面高度差不大于3.175MM。
4、受力部分探伤检验，润滑部分加油保养，本体除锈刷漆。
5、在用吊卡每年必须探伤检查一次，并记录建档。
四、钻杆吊卡日常保养和检查1、每次起下钻前，应该润滑吊卡的所有活动部位，同时检查锁销、弹簧等所有机械部件工作是否正常。
2、检查铰链销的磨损情况（铰链销的磨损会导致锁销松懈，抱住工具接头时会损坏接头），检查这些部件有无裂纹和大的坑点。
在吊卡使用中，如果铰链销或销紧销松动，就应换下吊卡送到厂家修理。
3、固定吊卡在吊耳内的螺栓应定期更换，现场上必须在螺栓两端拧好螺帽，并经常检查。
第二节吊环吊环是钻柱不可缺少的提升工具，分为单臂吊环，双臂吊环。
一、规格（直径×长度×负荷）1、一般钻柱吊环为直径2-3/4"，长108"或132"，350吨负荷(吊环的长度是指两受力部位的长度)。
井下工具原理和使用目录一、管、杆、环 (2)二、抽油泵 (12)三、不压井工具 (16)四、油管锚 (23)五、封隔器 (26)一、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。
第三章井口工具
一、吊卡
1、用途
吊卡用于起下钻时，提升和下放钻具，（如：双吊卡起下钻），并使钻具坐于转盘上，钻进时用于接单根。
2、分类
有侧开双保险式、对开双保险式以及闭锁环式。
我国钻井现场普遍使用CSD 群革式吊卡。
主要由主体、活页、开口销、锁销手柄、平衡紧固螺钉、上下锁销等组成。
3、使用注意事项
⑴吊卡规格与钻具尺寸相符、负荷台阶平整无严重变形、磨损，活页销、保险销滑润、活门扣合灵活、安全可靠。
⑵起下钻或下套管时必须使用保险插销和小补心，坐吊卡时禁止猛顿猛砸，严禁崩扣操作。
⑶禁止超负荷使用，禁止将绳套扣在吊卡内提拉重物。
⑷吊卡坐转盘时应避开方瓦锁销并摆正，使其两端受力均匀。
4、吊卡的扣合与摘离
⑴扣合钻具（或套管）时，先打开吊卡活门，再拉开吊卡使主体靠近钻具（或套管）。
⑵关闭活门,上下锁销复位锁紧,然后试拉活门是否扣好。
⑶摘开吊卡时,用手下压锁效手柄解锁,同时向外拉开活门,摘离钻具(或套管)即可。
二、吊钳
1、用途
吊钳分为外钳和内钳，工作时相互协作，主要用于起下钻、下套管作业时，上卸钻具丝扣及紧扣。
2、类型
按扣合钻具尺寸分：B型吊钳和套管吊钳；按操作方式分：手动吊钳和液压大钳。
目前，国内现场普遍采用B型吊钳和液压大钳。
B型吊钳扣合尺寸范围φ88.9～φ298.4mm，用更换钳头的方法可上卸不同尺寸的管子。
3、结构
主要由大钳销子、钳柄、吊杆、1＃扣合器（钳框）、2＃固定扣合器（双公）、3＃长钳、4＃短钳（双母）和5＃扣合器等组成。
４、吊钳的检查
⑴用钢丝刷将钳牙刷干净，钳牙上不能有油、泥。
检查钳牙及上下挡销是否其全，其磨损量不能超过1.5mm，否则应更换。
⑵检查吊钳的水平度。
吊钳安装好后必须调平后才能使用，扭动吊杆上的转轴螺帽可调节吊钳的左右水平度，扭动吊杆下部的调节螺丝可调节吊钳的前后水平度。
调好后不再乱动。
⑶检查各扣合器的连接销是否为专用销，销子上下不能装反，背帽、挡销应齐全。
各扣合器润滑良好，转动灵活。
⑷猫头绳、钳尾绳在钳柄尾部必须固定可靠才能使用，钳尾绳不打结或严重断丝。
5、使用注意事项
⑴应选择适当的５＃钳头，以保证扣合尺寸与钻具尺寸相符。
⑵吊钳应打在钻杆接头上，上下钳分别距接头密封面30～50mm，内、外钳
夹角在45°~90°之间。
紧扣时，外钳在上内钳在下；卸扣时，外钳在下内钳在上。
⑶更换钳牙时不能对准井口，并防止砸伤手指或钳牙崩出伤人。
⑷打钳子时，手指不要放在3＃长钳、4＃短钳之间，以防挤伤手指。
三、卡瓦
1、用途
⑴浅井或井内钻具较轻时的起下钻作业，用于井口卡坐钻铤或钻杆。
⑵阻卡划眼时，将钻具卡紧悬坐于钻盘中以传递扭矩。
2、类型及结构
按作用分为：钻杆卡瓦、钻铤卡瓦和套管卡瓦。
按结构分为：三片、四片式卡瓦和长型、短型卡瓦等。
按操作方式分为：动力卡瓦和手动卡瓦。
我国现场多采用手动三片式卡瓦。
其主要由卡瓦体、卡瓦牙、衬套、压板、手把螺栓、铰链销钉、衬板和卡瓦手把组成。
3、使用注意事项
⑴应根据井内钻具选择合适的卡瓦尺寸。
⑵检查卡瓦牙的锋利程度，不能松动，不能装反，是否清洁，螺丝、开口销是否其全、紧固，连接轴销应转动灵活。
⑶井深1000米以后必须使用双吊卡起下钻，禁止用卡瓦配吊卡起下钻。
⑷起下钻铤时，卡瓦应配合安全卡瓦一起使用。
卡瓦距母扣端面50cm,安全卡瓦距卡瓦5cm。
⑸井口操作人员应站在卡瓦旋转范围以外，以防转动时打伤腿脚。
四、安全卡瓦
1、用途
安全卡瓦是在起下钻铤、取心筒和大直径的管子时配合卡瓦而用的，防止钻具溜入井内。
2、结构
由若干节卡瓦体通过销孔穿销连成一体，两端又通过带链插销与丝杠连接成一个可调性卡瓦。
改变安全卡瓦的节数，可以适应不同尺寸的钻铤及管柱
五、滚子方补心
1、用途
滚子方补心除具有传递转盘扭矩外还有以下优点：
⑴可边转动边上提或下放钻具，有利于划眼和倒划眼。
⑵由于是整体式，不会飞出伤人。
⑶方补心进入大方瓦容易。
⑷方钻杆与滚轮接触，因而摩擦力很小，钻压准确。
⑸方钻杆与滚轮为滚动接触，对二者磨损均小，提高了使用寿命。
2、结构
滚子方补心主要由上盖、下座、轴、滚轮、固紧螺栓和加油杯等组成。
六、液压大钳
1、主要结构
Q10Y－M型液压大钳主要由行程变速箱、减速装置、钳头、气控系统和液压系统等组成。
2、主要技术性能
⑴液压系统。
额定流量：114升每分；最高工作压力：16.3兆帕；电驱动时的电机功率：40千瓦。
⑵气压系统。
工作压力：0.5～1.0兆帕。
3、作业范围
⑴起下钻作业时在扭矩不超过100千牛·米范围内上卸钻杆接头螺纹
⑵正常钻进时上卸方钻杆、接头。
⑶上卸直径为203毫米的钻铤。
⑷甩钻杆时，调节吊杆的螺旋杆使钳头和小鼠洞倾斜方向基本一致，可用棕绳或钢丝绳牵至井架大腿，使钳头对准小鼠洞后，即可进行甩钻杆作业。
⑸活动钻具：钻机传动系统发生故障，绞车、转盘不能工作时，为了防止卡钻，可把下前腭板取出，将钳子送到井口，咬住方钻杆或钻杆接头，转动坐在转盘上的钻具。
用低档活动井下钻具的时间不宜太长（一般半小时左右）。
4、液压大钳的调试
⑴大钳的调平：大钳不平时，不仅会出现打滑，而且会造成大钳的损坏。
只要转动吊杆上的螺旋杆，改变吊装钢丝绳的左右位置，就可调平。
然后采用调节吊杆、调节丝杠的办法把钳投调道施工母接头与上下两堵头螺钉相贴合。
一般要求钳头上平面与转盘平面平行即可。
⑵钳头转速的调节：钳头转速与油泵供油成正比，只要改变油泵供油量，就能改变钳头转速。
先将油泵供油量调到三分之二处，数钳头转速，若转速偏高，应降低流量；反之，应增加流量。
⑶钳头扭矩的调节：钳头扭矩与液压成正比，调节方法是，将钳头送到进口，操作高档（严禁使用低档）夹住接头，上扣到钳头不能转动时，关死大钳上的溢流阀，调节油箱溢流阀到规定压力（即到规定扭矩），然后再打开大钳上溢流阀，调到规定压力（即到规定扭矩）。
5、液压大钳的操作
⑴打开大钳气路阀门，通气。
⑵打开液压系统轴向柱塞泵上的手轮调节开关，合上单向气阀，油泵空载运转。
⑶把钳头上两个定位手把，根据上扣或卸扣转到相应位置。
⑷操纵移送缸双向气阀，送钳子到井口。
⑸钻杆通过缺口进入大钳，操纵夹紧气缸双向气阀使下钳咬紧接头。
⑹根据上卸口需要，将高低档的双向气阀转到相应位置。
⑺上卸扣完毕，操作手动换向阀使钳头反向转动复位。
⑻超纵夹紧气缸双向气阀到工作的相反位置，下钳恢复零位对准缺口。
⑼操纵移送气缸双向气阀，钳子平稳地离开井口。
6、操作注意事项
⑴钳头腭板尺寸应与钻杆接头尺寸相符。
⑵移送大钳到井口时，严禁把气阀一次合到底，以防钳子快速向进口运动造成撞击。
⑶在公扣没有全部从母扣旋出和大钳没有松开钻具以前，不允许上提钻具。
⑷大钳停用时，应将所有液气阀回复零位，单向阀回关位，停液压泵，关闭大钳气路阀门。
⑸根据上卸扣决定上下钳的定位手把位置，变换位置时，钳头的各个缺口必须对正后方可操作，否则机构失灵。
操作口诀：钳子一定送到头，下钳卡牢转钳头，上卸扣完对缺口，松开下钳往回走。
7、液压大钳常见故障的原因与处理。
