第四章 石油修井 修井工具讲义.pdf
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1、第四章修井工具第四章修井工具修井工具按功能可分为11类:检测类、打捞类、切割类、倒扣类、刮削类、挤胀类、钻 磨铳类、震击类、补接类、加固类、辅助类。本章介绍了常用修井工具的用途、基本结构、技术规范和操作方法。通过本章的学习,掌握常用修井工具使用方法,并且能够根据井 下实际情况选择相应的修井工具。第一节检测类工具检测类工具是进行修井措施之前,探测井下落鱼鱼顶状态和套管损坏程度的工具。常用有铅模、胶模和通径规。铅模又分为带护罩铅模和普通型(不带护罩)铅模两种。一、平底带护罩铅模(一)用途平底带护罩铅模主要用于检测落鱼鱼顶几何形状、深度和套损井套损程度、深度位 置等,为选择修井工艺和工具提供依据。(
2、二)基本结构平底带护罩铅模由接头、骨架、铅体和护罩等组成,如图4-1所示。中心有直通水 眼,可以冲洗鱼顶。(三)操作方法(1)检查铅模柱体四周与底部,不能有影响印痕判断的伤痕存在,如有轻微的伤痕,应及时用锂刀将其修复平整;88第四章修井工具图4-1带护罩铅模结构示意图1一接头;2一骨架;3一铅体;4护罩(2)测量铅模外形尺寸,如果一次成型铅模,铅体呈锥形,应以铅模底部直径为下井 直径,并留草图;(3)螺纹涂油,接上钻具下入井中;(4)下钻速度不宜过快,以免中途将铅模顿碰变形,影响分析结果;(5)下至鱼顶以上一根单根时开泵冲洗,待鱼顶冲净后,加压打印;(6)打印钻压一般30kN,特殊情况可适当增
3、减,但最大钻压不能超过50kN;(7)加压打印一次后即行起钻。(四)注意事项(1)铅模在搬运过程中必须轻拿轻放,严禁磕碰。存放及运输时,应底部向上或横向 放置,并用软材料垫平;(2)铅模水眼小,容易堵塞,钻具应清洁无氧化铁屑。为防止堵塞,可下钻300 400m后循环一,次;(3)打印加压时,只能加压一次,不得二次打印。二、普通型铅模(一)用途普通铅模主要用于落鱼鱼顶检测和套管技术状况检测。(二)基本结构普通型铅模(不带护罩)由短节、拉筋丑铅体等组成,如图4-2所示。中心有直通水 89第四章修井工具眼,可以冲洗鱼顶。图4-2普通铅模结构示意图 1一短节;2拉筋;3一铅体(三)操作方法操作方法与带
4、护罩铅模相同。(四)注意事项注意事项与带护罩铅模相同。三、胶模(一)用途胶模主要用于检验套管孔洞、裂缝等情况,即套管侧面打印。(二)基本结构胶模基本结构如图4-3所示。胶筒面半硫化处理,表面光滑、平整无缺陷,可承受0.5 l.OMPa 压力。图4-3胶模结构示意图 1一硫化钢芯;2橡胶筒90第四章修井工具(三)操作方法利用管柱将胶模下至设计深度,然后开泵憋压0.5l.OMPa,使胶模在液压下扩张,紧紧贴在套管内壁上,将套管的孔洞裂缝等状况印在胶模上。管柱泄压后,起出打印管 柱,卸掉胶模并清洗干净后,将胶模连在地面泵上,憋压使其扩张到在井下的工作尺寸,即可清晰地将井下套管的破损状况直观地反映出来
5、,既有准确的几何形状,又可直接测 得破损尺寸。四、通径规(一)用途套管通径规用于检测套管内通径。用它可以检查套管内通径是否符合标准,检查其 变形后能通过的最大几何尺寸。(二)基本结构套管通径规由接头与本体两部分构成。上下两端与钻具相连接,下端备用。如图4-4所示。L图4-4通径规结构示意图(三)技术规范通径规技术规范见表4-1。表4-1通径规技术规范套管规范,in4%55%5%外径D,mm92 95102107114-118119-128长度L,mm50050050050 0上部接头螺纹NC26-12ENC26-12ENC31-22ENC31-22G2%TBG2%TBG2%TBG2%TBG下部
6、接头螺纹NC26-12ENC31-22ENC31-22ENC31-22G2%TBG2%TBG2%TBG2%TBG91第四章修井工具(四)操作方法及注意事项(1)套管通径规连接下井管柱下入井内,通径规应能顺利通过,若遇阻则说明井下套 管有问题。(2)当下井工具较长时,可以在通径规下端再连接另一个通径规进行通井,以保证下 井工具能顺利到达工作井段。(3)地面通径试验时,管内应没有任何外来物质,并应适当支撑,防止管子下垂,保证 通径规自由通过。第二节打捞类工具按结构特点,打捞类工具可以分为锥类、矛类、筒类、钩类、篮类和其他类等六类。下 面分别进行介绍。二、锥类打捞工具(一)公锥1.用途公锥是一种专门
7、从油管、钻杆、套铳管、封隔器、配水器、配产器等有孔落物的内孔进 行造扣打捞的工具。这种工具对于带接箍的管类落物打捞成功率较高。公锥与正、反螺 纹钻杆及其他工具配合使用,可实现不同的打捞工艺。2.基本结构公锥是长锥形整体结构,由接头和打捞螺纹两部分组成。如图4-5所示。上接头有与钻杆相连接的螺纹,有正反螺纹标志槽,便于归类和识别。公锥有水眼。锥类工具最重要的部分是打捞螺纹,常用的螺纹锥度为1:16。老式公锥多带有数条排屑 槽,新式公锥没有排屑槽。3.工作原理当公锥进入打捞落物内孔之后,加适当钻压并转动钻具,迫使打捞螺纹挤压吃入落 鱼内壁进行造扣。一般管类落物造810牙即可,捞获后可采取上提或倒扣
8、的办法将落 物全部或部分捞出。4.技术规范 92第四章修井工具图4-5公锥结构示意图1一上接头;2锥体公锥技术规范见表4-2。表4-2公锥技术规范规格型号直径X长度mm接头螺纹使用规范及性能参数打捞螺纹表面硬度抗拉极限MPa冲击韧性 J/cm2打捞直径mmGZ86-186 x 560NC26(2A10)RC60-65力932力58.839 67GZ86-286x 535NC26(2A10)54 77GZ10 5-1105 x535NC31C210)54 77GZ10 5-2105 x475NC31C210)72 90GZ121121 x455NC38(310)88 1035.操作方法及注意事项
9、(1)公锥与钻杆之间应加安全接头,以备必要时退出安全接头以上钻柱。(2)工具下至鱼顶以上12m时,开泵循环工作液,同时在转盘面划一基准线。(3)缓慢下放工具,使公锥插入鱼腔,泵压明显升高、钻柱悬重下降较快,说明工具已 开始接触落物。(4)停泵,力口 10kN钻压,缓慢转动钻柱一圈,刹住转盘12min,松开:观察转盘是否 回退。若转盘回退半圈,则说明造扣只造了半圈。并观察钻压有无变化。(5)按照步骤(4)反复操作。造34牙后,指重表(或拉力表)悬重应有明显变化,下 放钻具保持10kN钻压造810牙即可结束。(6)注意分析判断造扣位置,切忌在落鱼外壁与套管内壁的环形空间造扣,避免造成 严重后果。(
10、7)任何情况下不得人力转圈造扣。(8)打捞操作时,禁止顿击鱼顶,以防将公锥的打捞螺纹顿坏。93第四章修井工具(二)母锥1.用途母锥是从油管、钻杆等管状落物外壁进行造扣打捞的工具,可用于打捞无内孔或内 孔堵死的圆柱形落物。2.基本结构母锥是长筒形结构,由接头与本体两部分构成,如图4-6所示。接头上有正、反螺 纹标志槽,本体内锥面上有打捞螺纹。与公锥相同,也分有排屑槽和无排屑槽两种。对 于特殊要求的母锥,可以按需要另行加工。图4-6母锥结构示意图1一上接头;2锥体3.工作原理母锥工作原理与公锥相同,都是依靠打捞螺纹在钻具压力与扭矩作用下,吃入落物 外壁造扣,将落物捞出。4.技术规范母锥技术规范见表
11、4-3。表4-3母锥技术规范表序号规格型号接头螺纹外形尺寸使用规范及主要参数1MZ/Z5050车占杆668 x260打捞2%in油管,50钻杆2M2/NC26-1NC26C2A10)86x295打捞2%in油管,50钻杆3MZ/NC26-2NC26C2A10)95x280打捞2in油管,2%in钻杆4MZ/NC26-3NC26C2A10)95x340打捞2%in油管,2%in钻杆,2in油管接箍等5MZ/NC31-1NC31C210)6114x350打捞2%in油管,2%in钻杆,2in油管接箍6MZ/NC31-2NC3K210)114x390打捞2%in油管,2%in钻杆的加厚部位7M2/N
12、C31-3NC31C210)6115 x440打捞2%in外加厚油管接箍,3%in钻杆,3in油管94第四章修井工具序号规格型号接头螺纹外形尺寸使用规范及主要参数8MZ/NC38-1NC38C310)6135 x480打捞3%in油管,3in和3%in 外加厚油管加厚部位9MZ/NC38-2NC38O10)6146x670打捞直径90 mm10MZ/NC50NC50 C410)6180 x750打捞直径127 mm11MZ/41/2FH41/2/FHC420)6168x70 0打捞直径114mm12MZ/51/2/FH51/2/FHC520)6194x750打捞直径141 mm13MZ/65/
13、8/FH65/8/FHC620)6219x730打捞直径168mm5.操作方法操作方法与公锥相同。6.维修保养维修保养与公锥相同。二、矛类打捞工具(一)滑块卡瓦捞矛1.用途滑块卡瓦捞矛是在落鱼腔内进行打捞的不可退式工具。它可以打捞钻杆、油管、套 铳管、衬管、封隔器、配水器、配产器等具有内孔的落物,既可对:落鱼进行打捞,又可进行 倒扣,还可配合震击器进行震击解卡。2.基本结构滑块卡瓦捞矛由上接头、矛杆、滑块卡瓦、锁块及螺钉组成,根据滑块卡瓦数量不同。又分为单滑块和双滑块两种,如图4-7和4-8所示。止匕外,双滑块卡瓦捞矛还可根据 需要,加工成双面对称、斜面较短、斜度较大的特殊类型。3.工作原理当
14、矛杆和滑块进入鱼腔一定深度后,滑块在自重作用下沿滑道下滑,滑块上的卡瓦 牙与鱼腔内壁接触,上提钻柱,由于卡瓦牙与鱼腔内壁的摩擦,滑块不能与斜面一起向上 运动,从而使打捞直径增大,所产生的径力迫使卡瓦牙吃入鱼腔内壁,抓牢落物。4.技术规范滑块卡瓦捞矛技术规范见表4-4o 95第四章修井工具图4-7双滑块卡瓦捞矛1一上接头;2一矛杆;3一滑块卡瓦;4一锁块;5螺钉图4-8单滑块卡瓦捞矛1一上接头;2矛杆;3一滑块卡瓦;4锁块;5一螺钉;6引鞋 96第四章修井工具表4-4滑块卡瓦捞矛技术规范表注:D一单滑块,S一双滑块。序号规格型号外径mm接头螺纹使用规范及性能参数打捞内径,mm许用拉力,kN工具长
15、度分挡,mm1HLM-D(S)487323/8TBG38251550,650,750,800,1000,1200,1500,1800,20002HLM-D(S)6086NC26(2A10)42-53.84963HLM-D(S)7310 5NC31C210)52.6647814HLM-D(S)8910 5NC31C210)64.1-77.910935HLM-D(S)10 210 5NC31C210)77.6-92.111476HLM-D(S)114121NC38(310)90-10 2.522467HLM-D(S)127121NC38(310)10 3-117.827468HLM-D(S)140
16、135NC38(310)115.7-129.338549HLM-D(S)168165NC38C310)138.3-156.3538410HLM-D(S)178175NC38C310)152.3-168.159285.操作方法及注意事项1)操作方法(1)地面检查滑块最大自由外径(滑块滑到最下端时外径)和打捞位置是否合适。一 般情况下,最大自由外径应比鱼腔内径大4mm以上,滑块对落鱼的打捞位置应距锁块以 上 5mm。(2)在滑道上涂润滑脂或机油,使滑块上下活动灵活。(3)连接钻柱入井,距鱼顶以上12m时,记录钻柱悬重,然后缓慢下放工具,进入鱼 腔内,观察碰鱼方入和入鱼方入。打捞矛下入落鱼腔内预定深
17、度即可。(4)上提钻柱,悬重增加,说明已抓获落物。(5)带水眼的捞矛在工具进入鱼腔之前,先开泵冲洗鱼顶,同时下放钻具,当泵压有 所升高时,说明工具已进入鱼腔,可慢慢上提钻柱,悬重增加,说明已捞获落物。(6)要倒扣或者震击时,应将上提负荷加大1020kN,使滑块最大限度地抓牢落鱼。(7)不带接箍的落物,通常不采取内捞,特殊情况下采取内捞时,捞矛应下至鱼顶 1.2m以下,并且上提悬重不可过大。2)地面从鱼腔内退出捞矛的操作方法(1)将落鱼单根平放或斜放,垫上方木或软质材料,用锤头敲击捞矛接头,使之进入 97第四章修井工具鱼腔,斜面下行,卡瓦松开,然后用手摇动接头,边摇过转,退出捞矛。(2)对落鱼管
18、柱质量较大,鱼顶为油管外螺纹或落鱼管柱遇卡时,可在工具上加接合 适尺寸的引鞋,从外部包着鱼顶,以防止滑块胀破或撕裂鱼顶。例如打捞2%山外螺纹落 鱼时,采用3亩油管作引鞋,可保证油管不被胀破或撕裂。(二)可退式卡瓦捞矛1.用途可退式卡瓦捞矛是通过鱼腔内孔进行打捞的工具。它既可抓捞自由状态下的管柱,也可抓捞遇卡管柱,还可按不同的作业要求与安全接头、上击器、加速器、内割刀等组合 使用。其优点是在抓获落物而拔不动时,可退出打捞工具,不足之处是不能进行倒扣。2.基本结构可退式卡瓦捞矛由上接头、芯轴、圆卡瓦、释放环和引鞋组成。如图4-9所示。图4-9可退式卡瓦捞矛1一上接头;2圆卡瓦;3一释放环;4一引鞋
19、;5一芯轴3.工作原理工具在自由状态下,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、卡瓦上的锯齿形牙互相吻合,卡瓦产生径向力,使其咬住落鱼实现打捞。当落鱼被卡死,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牙脱开(此 下击力可由钻柱本身重力或使用下击器来实现),再正转钻具23圈(深井可多转几 圈),圆卡瓦与芯轴产生相对位移,促使圆卡瓦沿芯轴锯齿形牙向下运动,直至圆卡瓦与 释放环上端面接触为止(此时卡瓦与芯轴处于完全释放位置),上提钻具,即可退出捞矛。4.技术规范可退式卡瓦捞矛技术规
20、范见表4-5o5.操作方法(1)根据落鱼内径尺寸,选择与之相适应的可退捞矛。(2)将卡瓦与芯轴之间涂润滑脂后,将卡瓦转动靠近释放环,使圆卡瓦处于自由状态。98第四章修井工具表4-5可退式卡瓦捞矛技术规范序号规格 型号外形尺寸(直径X长度)mm接头螺纹使用规范及性能参数钻杆螺纹油管螺纹打捞范围m许用 拉力 kN卡瓦窜 动量mm1LM-48648 x447NC26C2A10)1.90 0 TBG40.3-4421062LM-T60686x618NC26C2A10)2%TBG46.1-50.33407.73LM-T73695 x6512%REG2%TBG54.6625357.74LM-T89695
21、x651NC31C210)2%TBC66.1-77.9814105LM-T10 2610 5 x761NC31C210)3%TBG84.8-90.11078106LM-T114610 5 x823NC31C210)92.510 2.31078107LM-T1276110 118x850NC31C210)10 1.6-115.01450138LM-T1406120 130 x 896NC31C210)117.7-127.71632139LM-T168146-160 x 1100NC38C310)140.3-115.319201610LM-T178157-170 x 1100NC38C310)14
22、9.8163.819201911LM-T2196198210 x1200NC50 C410)190.8-20 5.722001912LM-T2456222235 x 1200NC50 C410)216.8-228.7220019(3)捞矛下至鱼顶以上12m时,循环工作液,缓慢下放工具引入鱼腔,同时做好钻 柱悬重记录。(4)悬重下降较明显时(约下降5kN左右),反转钻柱23周,使芯轴对卡瓦产生径 向推力然后上提钻柱,使卡瓦胀开而卡住鱼腔实现抓捞。(5)上提钻柱,悬重上升明显,说明已抓获落物,如悬重无上升显示,应重复打捞动 作,直至抓获落物。(6)若上提负荷接近或大于钻具安全负荷时,可用钻柱下击捞
23、矛芯轴。然后正转钻 柱23圈,即可松开卡瓦,退出捞矛。三、筒类打捞工具(一)卡瓦打捞筒1.用途卡瓦打捞筒是从落鱼外壁进行打捞的不可退式工具,它除了可以抓捞各种油管、钻 杆、加重杆、长铅锤等外,还可对遇卡管柱施加扭矩进行倒扣。99第四章修井工具2.基本结构卡瓦打捞筒由上接头、筒体、弹簧、卡瓦座、卡瓦、引鞋等组成。如图4-10所示。图4-10卡瓦打捞筒1一上接头;2筒体;3弹簧;4卡丽座;5卡瓦;6一键;7引鞋3.技术规范卡瓦打捞筒技术规范见表4-6o表4-6卡瓦打捞筒技术规范序号规格型号外形尺寸mm接头螺纹使用规范及性能参数打捞范围,mm许用拉力,kN1DLT-95695x610NC26C2A1
24、0)6326604002DLT-108108x610NC31C210)。45力656503DLT-1146114x660NC31C210)6486739504DLT-1306130 x780NC31C210)709011005DLT-1306150 x970NC38C310)6906n413006DLT-1606160 x970NC50 C410)6100612114004.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
25、瓦、筒体内外锥面贴 合,产生径向夹紧力,将落鱼卡住,起钻即可捞出。在规定的上提负荷不能提动的情况下,可用此卡瓦打捞筒进行倒扣作业。但注意倒 扣扭矩不得超过卡瓦键的抗剪力。5.操作方法(1)地面检查卡瓦尺寸,用卡尺测量卡瓦结合后的椭圆长短轴尺寸,其长轴尺寸应小 于落鱼外径12mm。100 第四章修井工具(2)将卡瓦背面涂润滑脂,与筒体下端内锥面配合光滑,弹簧压紧力适中。(3)工具入井后应缓慢下放,至鱼顶以上12m时,开泵循环工作液,记录钻柱悬重。(4)缓慢下放钻具至鱼顶时转动管柱,同时下放引入落物,钻柱悬重下:降58kN,泵压有所升高,说明落物已引入打捞筒,此时即可上提钻柱,如果悬重明显增加,说
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