第3章(井下落物)

第三章井下落物事故井下落物事故种类繁多,广义而言,凡钻具、套管、油管、电缆、钢丝绳等落入井下,•都是井下落物,而且是大型落物,我们放在其它章节中论述。

本章所说的井下落物是指那些碎小的不规则的没有打捞部位可与打捞工具连接的落物,•如牙轮、刮刀片、手工具等。

落物事故是井下事故中发生频率最多的事故,造成的损失也是非常大的。

一落物事故发生的原因1 产品质量有问题:•如牙轮钻头、刮刀钻头在厂家规定的参数内运行时,•仍然发生整体掉落或部分掉落事故,除某些外界因素影响外,主要是产品质量上存在某种缺陷而引起的。

2 使用参数不当:•过高的钻压,过高的转速,使钻头过早地产生疲劳现象。

送钻不均,•使钻头产生冲击负荷。

溜钻、顿钻、又使钻头在短期内承受超过其设计能力的巨额载荷。

这些都足以造成钻头事故。

无论是牙轮钻头的牙轮还是刮刀钻头的刀片,•都不可能在同时间内全部落井,•总是先有一个或半个落井,而操作者不查,在井下已有别钻、跳钻或进尺锐减的情况下,•仍不甘心起钻,而要反复试探,这样就把第二个第三个牙轮或刮刀片别入井下,使事故更加恶化。

3 超时使用:•任何钻头在一定的钻井方式下都有一个可供参考的使用寿命,但不是固定不变的,它和钻遇的地层条件、钻进参数、钻井液性能、井底温度、井底清洁程度都有密切关系;•而且同一个厂家生产的钻头,其质量也非整齐划一,工作寿命也是有区别的。

所以我们应根据钻头在井下的实际工作情况分析判断,•决定起钻时间。

发现异象如进尺减慢、扭矩增大、转速不匀、别钻、跳钻等应结合地层情况进行分析,如果停钻及时,绝不会发生问题。

4 钻头与接头连接螺纹的规范不一致,•或者是在大扭矩下将母螺纹胀大,或者不加控制的打倒车造成整个钻头落井。

5 顿钻造成钻头事故。

6 从井口落入物件。

在起下钻、接单根及其它作业过程中,•井口工具及其另件落入井中的机会较多, 大者如卡瓦、吊卡、小者如榔头、橇杠、形形色色,•不一而足。

还有,在钻具断落的情况下,仍盲目地投入测斜仪及憋压钢球等,这些物件往往落入环空。

二井内有落物的象征1 井底有较大的落物时,钻头一接触落物就会发生别钻或跳钻,钻压越大,•别、跳越历害,根本不会有进尺。

起出钻头检查,有明显地伤痕。

2 井底有较小的落物时,•有较轻的跳钻或别钻现象,时而有,时而没有,没有一定的规律性。

机械钻速相对较低。

起出钻头检查,若是锒齿则有断齿或掉齿现象,若是铣齿则齿顶有被锤击的现象。

若井底有更小的落物如牙轮的牙齿及轴承的滚珠滚柱等,•在钻进时井底也比较平稳,•不发生跳钻别钻现象,但钻头磨损很快,特别是对PDC钻头为害甚大,•达不到预期的进尺和工作时间。

起出钻头检查,有折齿和掉齿现象,钻头巴掌外缘有明显地横向刻痕,甚至下部钻铤和配合接头上也有刻痕。

三预防井内落物的措施1 防止从井口落入任何物件:首先对井口常用的专用工具如吊卡、卡瓦、安全卡、吊钳等进行仔细地检查,•每一个螺钉、轴销、穿销、都要紧固齐全。

一般情况下,井口不许使用橇杠、榔头等手工具,不得已而用时,要采取防掉措施,如盖好井口、拴保险绳等。

上卸钻头必须使用钻头盒。

双吊卡起下钻要用小补心。

总之,•要堵塞一切可能落物的漏洞。

2 钻头使用要根据井下实际情况掌握,若井下有异常情况如别钻、跳钻、扭矩增大、应仔细判断是什么原因造成,如果一时判断不清,虽然钻头使用时间不够,也要及早起钻。

3 井下情况不正常,•如悬重下降、泵压下降、在地面查不出原因时,绝对禁止从钻具水眼内投入任何物件如测斜仪、憋压钢球等。

4 钻头的配合接头螺纹规范必须与钻头连接螺纹的规范一致,•防止整个钻头脱扣入井。

四井下落物的处理井下落物妨碍正常钻进,必须加以处理。

但井下落物有大有小,形状各异,因此,处理井下落物的方法也是多种多样。

（一）不规则细碎物件的打捞:如牙轮、刮刀片、钳牙、卡瓦牙、小型手工具等可用打捞器进行打捞。

常用的打捞器有以下几种:1 随钻打捞杯随钻打捞杯是在钻进过程中用于打捞细碎落物如牙齿、滚柱、滚珠等小物件的工具,在磨铣井底落物的过程中,也用于打捞铣碎的铁块,对于保持井底清洁,提高钻头使用寿命,减少或防止钻头意外损伤有重要作用。

如图3-1所示,•随钻打捞杯是由芯轴、外筒、扶正块、下接头等组成。

随钻打捞杯的外筒外径较大,与井眼形成的环形间隙较小,而杯口处的芯轴直径较小,而与井眼形成的环形间隙较大。

因此,钻井液上返时在杯口处流速突然下降,•形成涡流,其携带能力也大大减弱,在钻井液中携带的较重碎物便落入杯中,•在起钻时随钻具捞出。

随钻打捞杯,•可直接接在钻头上、磨鞋上或打捞篮上,在起钻前,改变排量冲洗井底,•使形状大小不同的碎物在适应的排量下携带至杯口处,落入杯中。

打捞杯杯口处是平台肩,因此起钻至套管鞋处要特别注意,防止杯口挂住套管鞋,造成钻具事故。

2 磁力打捞器磁力打捞器是打捞井内可被磁化的金属碎物的一种工具,•按磁铁类型分有永磁式和充磁式两种,•按循环方式分有正循环式和反循环式两种。

磁力打捞器的结构如图3-3所示,•由接头、外筒、橡皮垫、螺钉、压盖、绝缘筒、垫圈、磁铁、喷水头、铣鞋等组成。

打捞器外筒由高导磁性材料制成, 磁芯上端的磁力线通过接头和外壳传导,组成磁力线通路,因此可以把外壳和引鞋看成是由磁性材料制成的磁铁外套,•是磁铁的一个磁极; 而永久磁芯的下端为另一个磁极。

在引鞋与磁芯中间用非磁性材料(铜)隔开,防止短路。

打捞时,铁磁落物将两磁极搭通,使之牢固地吸附在磁力打捞器底部。

使用磁力打捞器,应注意以下几点:①铣鞋的选定:如井下落物尺寸大、数量多、分布广,应选用平鞋,因与落物的接触面积大,•距离近,•易于打捞。

但打捞时钻压不宜大于10kN,在有压力的情况下不许转动。

若估计落物在井底被泥饼粘住或陷入地层,应选用拨鞋,可以拨动井底落物。

当拨鞋接触表3-1 磁力打捞器技术规格注: (a)适用温度:0～210℃(b)在0～210℃的范围内,温度作用的衰减率为每度0.07%。

(c)振动对磁性物质的衰减率:A型为1%;B型为5%。

井底落物时,可以慢慢转动钻具,拨动落物。

当磁芯接触落物时,禁止转动,以防损坏磁芯。

若井眼不规则或井底是锥形,•磁芯无法接触落物时,可选用铣鞋,它可以钻切井壁,修整井眼,使磁芯接触落物。

操作时要特别注意转动下放的深度和施加的钻压,防止将落物压入地层,更不能把磁芯别坏。

②•充磁式磁力打捞器,下井以前必须先给磁芯充磁,并注意充磁极性,不得接反。

③下井前应检查磁芯吸力、外观、螺纹及水眼情况,连接磁力打捞器时应将磁力打捞器放在木板上进行,不许把工具直接放在转盘上,更不许在搬运和连接过程中猛烈震击磁力打捞器,以防失磁。

④工具下至距落物2～3m时,开泵充分循环钻井液,并慢慢下放到井底,将井底积砂冲洗乾净。

可以直接开泵打捞或停泵打捞。

然後上提0.3～0.5m,转动不同的方向,•反复打捞几次。

检查方入,如各方向方入一样,即可起钻。

起钻时不许用转盘卸扣,以防将落物甩脱。

3 反循环打捞篮反循环打捞篮是利用工具的特殊结构,•造成钻井液在井底的局部反循环作用将井底碎物冲入篮内而进行打捞的工具。

如图3-3所示,•它是由接头、筒体(包括外筒和内筒)、喇叭口、球座、篮框、篮爪、铣鞋等组成。

筒体是双层结构,上水眼向上倾斜45°,一般直径为20～25mm,数量4～6个。

它使内筒空间与井眼环空连通,但与内外筒之间的环形间隙隔开,反循环时,它是井底钻井液从内筒返出的通道。

下水眼向下倾斜15°,直径一般为8～10mm,数量16～20个,它使内外筒之间的环形间隙与井眼环空相通,是使射流通向井底形成反循环的通道。

筒体下接铣鞋。

反循环打捞篮的内部结构为:喇叭口:用以引导钢球进入球座。

球座:钢球投入後,坐于此处,断绝钻井液正循环的通路。

篮框与篮爪:•像取心工具的岩心抓一样,是捞取落物的主要部件,它只允许落物进入而不允许落物退出。

另外,•打捞後还可以取一段岩心,把落物承托于岩心之上。

篮框与篮爪和外筒之间有一定的间隙,在工作中不随外筒转动,•以免落物或岩心别断篮爪。

反循环打捞篮的工作原理是:下钻到井底,充分循环钻井液,清洗井底。

然後停泵,投入一钢球,•待钢球坐于球座上後,堵塞了钻井液向下的通道,迫使钻井液流经双层筒的环形间隙由下水眼射向井底,•然後从井底通过铣鞋进入捞筒内部经上水眼返到井眼环空,形成了局部的反循环,在钻井液反循环作用力的冲击和携带下,•被铣鞋拨动的碎物随钻井液一起进入篮框。

当停止循环时,篮爪关闭,把落物集中在捞筒内而被捞出。

反循环打捞篮的使用方法如下:(1) 反循环打捞篮结构的组合:要根据落物的形状、大小及地层硬软等因素来选配篮框及铣鞋,•必须做到能使落物进入篮框。

(2) 下井前的检查①钢球应能通过钻柱水眼并和球座坐合严密。

②筒体上下水眼畅通。

③篮框在外筒内转动自如,无阻卡,篮爪活动灵活。

(3) 打捞步骤:①•下钻完,开大泵量,充分循环,把筒内及井底沉砂冲洗乾净,并探井底记好方入。

②•投入钢球,开泵下送, 并根据泵量计算钢球到位时间,当泵压升高1～2MPa时,证明已坐入球座。

③边循环边转动钻具下放,直至距井底0.1～0.2m,这时局部反循环作用最大,•最容易3-2 反循环打捞篮技术规格捞上落物,应维持15～20分钟循环时间,然後拨动或磨铣至井底。

正常打捞时,原则上不加压,以免铣齿吃入地层後失去反循环作用。

④如果井下落物较大较多,进不了铣鞋,可以加适当的压力(10～20kN)磨铣,使落物改变位置,或将落物磨碎,使其容易进入筒内。

磨铣时以低转速(40～60转/分)为宜。

磨铣开始时,可能有别跳现象,在落物未进入铣鞋前别跳是难免的,待落物进入铣鞋後,别跳现象将减轻甚至会消失。

⑤•如果认为打捞不可靠,可以钻进取心,取心长度视内筒长度和落物高度而定,但最少应取心0.3～0.5m,堵塞打捞筒底部,使落物没有脱落的可能。

但起钻时不能用转盘卸扣。

4 反循环强磁打捞器反循环强磁打捞器是反循环打捞篮和强磁打捞器相结合的产物,具有两者的优点。

如图3-4所示,•它是把反循环打捞篮的篮框取出,装入磁芯,便把反循环打捞篮变成反循环强磁打捞器了。

它的作用原理和反循环打捞篮一样,•所不同的是反循环打捞篮可以钻进取心,而反循环强磁打捞器绝不可钻进取心。

表3-3 反循环强磁打捞器技术规格5 取心式打捞器取心式打捞器就是一个较短的机械加压式取心筒，如图形3-5所示，它是由上接头、外六方心轴、内六方接头、销钉、外筒、内筒、爪式岩心抓、铣鞋等组成。

它利用铣鞋划眼，把落物套入内筒，然后加压，剪断销钉，钻压由外六方轴传给内筒，内筒下压爪式岩心抓，使岩心抓沿铣鞋内台肩斜坡向中心收缩，捞获并承托落物。

它的打捞作用类似一把抓，但比一把抓优越，首先爪子受到外筒的保护，不会在下钻过程中收缩，其次可以利用铣鞋拨动落物，甚至还可以取心，把井底打扫乾净。