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书书书 最新钻井工具技术手册 主编 李佳明 石油工业出版社 书书书 “ “ “ “ 第一篇钻井设备 第一章钻机技术规范 一 石油钻机的基本形式和基本参数行业标准“ “ 8 钢级 图 * 4 5 6钻杆加厚端尺寸图“3型随钻打捞杯相比 外筒可卸下更换 容易取出捞获的碎物 容量也较大 结 .* 第七章井底落物打捞及磨铣工具 图* ’ R F I型多功能打捞器 构见图* ’ 2 两种捞杯的技术规范见表* ’ *“ 六 磨鞋 结构与工作原理 磨鞋主要是由上接头和镶有硬质合金或堆焊耐磨材料的磨鞋体组成“根据用途 可分为以下几种形式“ 平底或凹底磨鞋 用来磨碎落井的钻头 牙轮 刮刀片等大块落物“ 套筒磨鞋 一般用来修平鱼顶“ 保径磨鞋 镶有保径齿的磨鞋“ .* 第十四篇钻井事故处理工具 锥形磨鞋 用来修复变形鱼顶及进行井下特殊作业“ 如开窗 硬度合金镶在锥度 翼瓣面和右旋侧面上 高效磨鞋 一种磨铣效能非常高的磨鞋 结构与普通磨鞋大体一致 但通过合金 的焊接工艺来提高磨鞋的磨铣效能一趟钻就可以将牙轮钻头的三只牙轮磨铣掉 技术规范 平底磨鞋 其技术规范见表* ’ 2 根据井眼尺寸大小选择相应尺寸的磨鞋 一般磨鞋应比井眼小 “ 套管 *.* 第七章井底落物打捞及磨铣工具 内使用的磨鞋外侧不得有硬质合金 “ 2.* “ 第十四篇钻井事故处理工具 第八章震击解卡工具 一 液压上击器 L , 型液压上击器 结构与工作原理 图2 ’ L , 液压上击器 结构分为三部分 即活塞杆部分“ 油缸部分“ 活塞部分 见图2’ 活塞杆与油缸之间注满液压油 当上提钻柱时 液压油只能在活塞 环的间隙中有少量泄漏 对活塞向上运动产生液阻 为钻具弹性变形 提供了足够的时间当活塞上行到油缸卸载槽时 液压油突然无阻回 流 钻具贮存的弹性势能获得释放 巨大的动载荷带动震击杆震击垫 向上运动 并打击在上缸套的下端面 产生向上震击力反复震击 直 到产生作用 规格型号 L , 型液压上击器行业标准见表2 ’贵州高峰厂生产的L , 型液压上击器技术规范见表2 ’ 供参考 超级震击器 结构与工作原理 结构见图2 ’ 通过锥体活塞在液压缸内的运动和钻具被提拉 时 由于锥体活塞与密封体之间的阻尼作用 为钻具贮能提供了时间 当锥体活塞运动到释放腔时 随着高压液压油瞬时卸载 钻具将突然 收缩 产生向上的动载荷 技术规范 超级震击器行业标准见表2 ’ 高峰厂产品规格见表2 ’ 二 机械上击器 结构与工作原理 是一种采用摩擦副工作原理的井下上击工具运动部件都密封在一个油腔内 工作可靠 工作拉力可以在井内调节因为采用机械摩擦副的工作原理 即使密封失 败 也能正常工作 所以特别适合于探井高温高压下的事故处理其结构见图2’ 所示 技术规范 见表2 ’ ..* 第八章震击解卡工具 ““2 第十四篇钻井事故处理工具 三 地面震击器 结构与工作原理 地面震击器是一种用于从地面下击井内被卡钻具的解卡工具 它不需要把井内 的钻具倒开 只是把方钻杆卸开 把工具接在井口钻具上 就可以进行震击“震击力 的大小可以在井口调节 结构简单 使用方便“其结构见图2 ’ “ 规格型号 见表2 ’ “ “2 第八章震击解卡工具 “2 第十四篇钻井事故处理工具 第九章键槽破坏器 一 螺旋式键槽破坏器 也叫螺旋扩孔器 类似于一般的螺旋扶正器 只是着重于在翼片上下两个斜肩面 上加焊硬质合金 使其具有更强的破坏地层的能力 结构如图.’所示“原理就是 靠高强度的硬质合金来破坏地层 从而达到破坏键槽的目的“ 图. ’ 螺旋式键槽破坏器 螺旋式键槽破坏器多根据井眼与钻具组合的大小来进行加工 无统一的规格“ 二 滑套式键槽破坏器 结构与工作原理 这种工具是为了破坏键槽而专门设计的井下专用工具“使用时连接在钻铤上 方 能有效的扩大键槽部位的井眼尺寸 是钻井过程中常用的工具“其结构见图. ’ “ 图. ’ 滑套式键槽破坏器 规范 型号 高峰厂生产的 J I键槽破坏器的技术规范见表. ’ “ “2 第九章键槽破坏器 “2 第十四篇钻井事故处理工具 “““““““““““““““““““““““““““““““““““““ “““ “““““““““““““““““““““““““““““““““““““ “““ 第十五篇套管开窗侧钻工具 第一章通井工具 套管开窗侧钻技术是在定向钻井技术基础上发展起来的一项新的钻井技术随 着这项技术的发展“ 侧钻工具也在不断改进 完善和创新这里列出一些国内外常用 的侧钻工具 通井工具主要有通径规和刮管器两大类 一 通径规 通径规结构见图 ’ 通径规技术规范见表 ’ 图 ’ 通径规结构图 “2 第一章通井工具 二 刮管器 一“ 胶筒式刮管器 “ 胶筒式刮管器结构见图 ’ “ 胶筒式刮管器技术规范见表 ’ “ 工作原理及使用方法 图 ’ 胶筒式刮管器结构图 ’上接头 ’冲管 ’胶筒 ’刀片 ’壳体 ’下接头 由于刀片最大外径略大于套管内径 依靠胶筒弹力 下压入井后能使刀片紧贴套 管内壁 通过上下活动和转动刮管器 结合循环洗井清除脏物达到清洁套管内壁的目 的对于一般油泥锈蚀 采用上下活动即可清除 因为 “ P圆周上均有刀片工作面 对于较大较硬阻块 则应采用轻压慢转的方法 逐步刮削清除 直至畅通无阻 二“ 弹簧式刮管器 “ 弹簧式刮管器结构 见图 ’ “ 弹簧式刮管器技术规范 见表 ’ “ 原理及使用方法 “2 第十五篇套管开窗侧钻工具 图 ’ 弹簧式刮管器结构 ’固定块 ’内六角螺钉 ’刀板 ’弹簧 ’壳体 ’刀板座 在弹簧的支撑下“ 刮管器最大外径略大于套管内径“ 使刀板紧贴套管内壁通过 上下活动和转动刮管器“ 并结合循环洗井“ 清除管壁污物 *“2 第一章通井工具 第二章套管段铣工具 一 国内段铣类工具 一“ 胜利W R 4系列段铣工具 “ 工具结构 见图 ’ “W R 4系列段铣工具技术规范 见表 ’ “ 工作原理 开泵后 工具活塞在压差作用下下行 活塞下部推盘则推动刀片张开 停泵后 活 塞在弹簧作用下复位 刀片自动收回 “ 井口试验 ’试验目的一是检验工具的可靠性 二是试验刀片张开前后的泵压变化 为判 断井下套管是否完全切断提供依据 试验方法用9 铁丝 单股“ 将刀片捆紧 然后将工具与方钻杆连接 放到 井口 开泵 排量由小到大 逐渐增加至工具使用说明书要求的切割套管所需排量 此时 捆刀片的铁丝应被断开 六个刀片顺利张开至最大位置 记录下刀片开合前后 的泵压变化值 约 H 1 7“ 然后停泵 停泵后六个刀片应顺利收拢如试验情况 达不到上述要求 工具不得下井 试验完毕 再用9 铁丝将刀片捆好 防止下钻过程中刀片张开 导致刃尖 碰坏 划伤套管或造成下钻突然遇阻等复杂情况的发生 “ 切割 磨铣套管推荐钻具组合 见表 ’ “ 段铣参数 见表 ’ 二“ W 4型段铣工具 “ 工具结构 见图 ’ “ 技术规范见表 ’ “ 工作原理 在工具的下部装有喷嘴 开泵后在压差作用下 推动活塞上行 活塞凸块则将刀 片推出进行磨铣工作 停泵后 在弹簧作用下 活塞复位 刀片收回 三“ R 4型段铣工具 “ 工具结构 见图 ’ “ 技术规范 见表 ’ “ 工作原理’ 通过开泵 在压差作用下推动活塞移动 活塞杆的凸块将刀片推出 2“2 第十五篇套管开窗侧钻工具 图 ’ 胜利W R 4系列段铣器 ’上接头 ’本体 ’锥帽 ’小弹簧 ’锥帽座 ’活塞上体* ’活塞下体2 ’大弹簧 . ’支撑块 “ ’刀片 ’止推螺母 ’限位块 达到磨铣工作状态 停泵后“ 在弹簧作用下“ 活塞复位“ 刀片收回 一“ 美国贝克休斯段铣工具 工具结构“ 见图 ’ 技术规格与工作参数“ 见表 ’ 工作原理与W R 4型段铣器类似 二“ , B A -公司的段铣工具 工具结构“ 见图 ’ 技术规范“ 见表 ’ * 工作原理 开泵后“ 工具压降推动工具刀片张开首先由三个切割刀片起作 用对套管进行切割等完成切割后“ 另外的三个刀片扩张到磨铣套管的位置施加 钻压“ 六个刀片一起磨铣套管 ’ .“2 ’ 第二章套管段铣工具 三“ 三洲公司 R 型段铣器 “ 工具结构 见图 ’ “2 第十五篇套管开窗侧钻工具 “ 技术规格与工作参数 见表 ’ 2 “ 工作原理 三洲公司R形段铣工具喷嘴位于上部 开泵后活塞在压差作用下下行 驱使活塞 下部的推盘 或凸轮“ 推动刀片使之张开 三洲公司有的R形工具上还安装有喷嘴挡针 允许投人增压球有利于压力判 2 第二章套管段铣工具 断且可增大作用于刀臂上的力 切割套管时液流相当于通过. 孔的面积“ 心管最小压力可达到 2 H 1 7“ 以便给切削壁提供较大的伸张力当套管铣穿刀片伸出后“ 液流面积增大至相当于 . “ 孔的面积“ 压力下降至 2 H 1 7 需要回收工具时“ 停泵“ 活塞在弹簧作用下上行复位“ 刀臂将自动收回 2 第十五篇套管开窗侧钻工具 2 第二章套管段铣工具 2 第十五篇套管开窗侧钻工具 第三章套管开窗侧钻用斜向器工具 一 胜利L W ,系列斜向器 “ 工具结构 见图 ’ “ 技术规范 见表 ’ 图 ’ L W ,型地锚斜向器 ’定向键 ’护送体 ’斜向器体 ’传压管 ’销轴 ’锥体 * ’卡瓦片2 ’活塞. ’传压杆 “ ’剪切套 ’剪切销钉 ’弹簧 “ 工作原理 地锚斜向器下至预定井深后 通过护送器内定向键与斜向器斜面在同一方向上 这一特定结构 下入, , W或陀螺测量定向 并将斜向器斜面对准开窗位置 然后缓慢 开泵液体通过斜向器背面的传压管传递压力推动液控系统中的活塞下行 活塞推 动传压杆 迫使剪切套剪断销钉 小球落入筒中 激活悬挂系统 在弹簧压缩力的作用 下 推动卡瓦片上行 接触套管并产生一定的外挤力 而后下放钻柱加压 剪断护送螺 钉 完成斜向器锚定另外 该工具还可通过护送销钉连接复式铣锥构成 一趟钻开 ’ 2 ’ 第三章套管开窗侧钻用斜向器工具 窗系统 “ 一次下钻完成斜向器坐挂 套管开窗和修窗等几项作业“ 提高施工时效 二 , 3系列双向锚定液压斜向器 工具结构“ 见图 ’ 技术规范“ 见表 ’ 工作原理 工具下至预定深度“ 定向使工具斜面对准设计方位“ 然后通过开泵憋压推动上 下活塞外挤上 下卡瓦使之坐挂到套管内壁上“ 并通过自锁机构锁紧上 下活塞“ 之后 正转管柱“ 倒扣丢手“ 起出送入杆完成斜向器锚定作业 ’ 2 ’ 第十五篇套管开窗侧钻工具 三 贝克休斯公司的斜向器 一“ 贝克休斯公司S B C D ‘ f 7 Y A M 斜向器 “ 工具结构 见图 ’ “ 工作原理 使用该工具 可以实现一趟钻完成下斜向器和开窗将工具下至预定深度 定向 使工具斜面对准设计方位 然后将工具坐挂在这一位置 加压剪断斜向器和铣锥间的 连接销钉 接下来完成开窗作业 二“ 贝克休斯公司T WH型斜向器 “ 工具结构见图 ’ “ 工作原理 使用该工具 通常需要两趟钻完成下斜向器和开窗其中一趟钻将起始铣和斜 向器一起下至预定深度并坐挂在这一位置 然后用起始铣开出一个起始窗口起出 起始铣后换用开窗铣锥完成开窗 并打出一定长度的领眼根据不同的具体要求 当 该斜向器与不同类型的地锚及封隔器配合使用时 需要额外增加一趟钻或两趟钻进 行地锚和封隔器的坐挂 *2 第三章套管开窗侧钻用斜向器工具 第四章套管开窗侧钻用磨铣工具 一 起始铣 “ 结构见图 ’ “ 技术规范 见表 ’ “ 工作原理 图 ’ 起始铣 起始铣鞋用于对套管进行最初的开口磨铣其下部设计成锥形或圆柱形 使钻 压产生的水平分力将切削作用力加载到套管上这种结构设计 既可在铣削过程中 防止磨损斜向器又可防止铣鞋滑出套管 二 开窗铣锥 “ 结构 见图 ’ “ 技术规范 见表 ’ “ 功能 该工具可以用在经过起始铣磨铣后完成开窗作业 也可以不经过起始铣直接完 成开窗 三 钻柱铣 “ 结构见图 ’ 22 第十五篇套管开窗侧钻工具 “ 技术规范见表 ’ “ 功能 用于对开窗铣锥开出的窗口进行修整 四 复式铣锥 “ 结构结构 见图 ’ “ 技术规范 见表 ’ “ 功能 复式铣锥具有较长的铣锥体 因此可以完成开窗及修窗作业铣锥头最先起到 磨铣作用并形成上窗口 磨铣到圆柱体时 下窗口已经形成随着钻柱的推进 过度 部分再扩大修整窗口 铣锥体的保径部分再对窗口进行磨铣胜修窗 五 威得福公司的铣锥 一“ 起始铣 “ 结构见图 ’ “ 技术规范参考表 ’ “ 工作原理 .2 第四章套管开窗侧钻用磨铣工具 图 ’ 利钻柱铣 起始铣鞋用于对套管进行最初的开口磨铣其下部设计成锥形或圆柱形“ 使钻 压产生的水平分力将切削作用力加载到套管上这种结构设计“ 既可在铣削过程中 防止磨损斜向器“ 又可防止铣鞋滑出套管 “2 第十五篇套管开窗侧钻工具 二“ 开窗铣 “ 结构见图 ’ “ 技术规范见表 ’ “ 功能 该工具可以用在经过起始铣磨铣后完成开窗作业 也可以不经过起始铣直接完 成开窗 2 第四章套管开窗侧钻用磨铣工具 “““““““““““““““““““““““““““““““““““““ “““ “““““““““““““““““““““““““““““““““““““ “““ 第十六篇钻井其他工具材料 第一章钻井绳类 一 钢丝绳 一“ 钢丝绳结构 捻向 见图 ’ 图 ’ “ 图 ’ 典型钢丝绳的结构 二“ 钢丝绳分类 钢丝绳常规分类 2 第十六篇钻井其他工具材料 图 ’ 钢丝绳的捻向 “ 按钢丝绳捻制方向分为 交互捻 左交互捻 右交互捻“ 和同向捻 左同向捻 右同向捻“ 两种 “ 按钢丝绳股内各层钢丝相互接触状态分为 ’点接触钢丝绳 见图 ’ 这种钢丝绳接触应力高 使用寿命较低 线接触钢丝绳 见图 ’ 这种钢丝绳特点是 股内相邻层钢丝为线接触 接 触面积大 改善受力状态 使用寿命为点接触钢丝绳的 倍 图 ’ 点接触钢丝绳 图 ’ 线接触钢丝绳 点线接触钢丝绳在钢丝绳的股中 相邻层钢丝接触状态有点状 也有线状 的 叫点线接触钢丝绳 “ 按钢丝绳股数目分 有单股 六股 八股和十八股 三十四股等 见图 ’ “ 按钢丝绳股的断面形状分 有圆形股钢丝绳和异形股钢丝绳 ’ 2 ’ 第一章钻井绳类 图 ’ 钢丝绳股数与每股根数示意图 三“ 钢丝绳常用知识 “ 钢丝绳强度安全系数见表 ’ “ 钢丝绳的强度等级见表 ’ 二 白棕绳 白棕绳也叫马尼拉绳 是用蕉麻或龙舌兰麻制成的良好的棕绳成银白色或淡 黄色 有光泽 其拉力极好 耐摩擦 且很柔软 遇水膨胀小 不怕海水侵蚀 潮湿后拉 力并不降低 甚至会有增加 长期浸在水中或干湿交替也不会腐烂在石油工业中常 用于钻井作业或起重 “ 白棕绳的强度和重量 白棕绳的强度和重量见表 ’ “ 钻井常用白棕绳尺寸及长度见表 ’ 2 第十六篇钻井其他工具材料 2 第一章钻井绳类 2 第十六篇钻井其他工具材料 第二章钻井常用皮带及链条 一 皮带 钻井常用皮带主要有普塑三角皮带 联组窄型皮带等 这里主要介绍这两种皮 带“ 结构见示意图 ’ “ 标准型号及断面尺寸见表 ’ “ 图 ’ 普通三角带结构示意图 7 帘布三角带 8 线绳三角带 普通三角皮带型号及规范见表 ’ “ 普通三角皮带物理机械性能见表 ’ “ 普通三角皮带的计量单位及其计算方法 三角带的标准计量单位为K米“在 编制物资计划及定货时 应采用复式计量单位 根 ’K米“K米的计算公式为 K米内周长折算系数 各型三角带折算系数及参考重量见表 ’ “ *2 第二章钻井常用皮带及链条 22 第十六篇钻井其他工具材料 .2 第二章钻井常用皮带及链条 二 链条 主要介绍符合, L . ’ . . *的钻井作业的滚子链条系列“ 链条标记识别及代号见图 ’ “ 图 ’ 链条标记识别及代号 例如 “ G’ 表示节距为 “ 2 B C 带滚子的加重链条 排数为排“ ’ “2 ’ 第十六篇钻井其他工具材料 “ 链条分类 按链条排数可分为 单排链条和多排链条 见图 ’ 图 ’ 单排链条和多排链条 2 第二章钻井常用皮带及链条 第三章钻井常用钢材 一 钢材分类 钢材的分类见表 ’ “ 2 “ 第十六篇钻井其他工具材料 2 第三章钻井常用钢材 二 我国国家标准钢铁产品牌号表示方法 钢铁产品牌号表示方法见表 ’ “ 2 “ 第十六篇钻井其他工具材料 2 第三章钻井常用钢材 2 第十六篇钻井其他工具材料 *2 第三章钻井常用钢材 第四章钻井常用金刚石及硬质合金 一 金刚石 “ 天然金刚石的等级分类及用途见表 ’ “ 不同粒度金刚石的近似直径 允许出露胎体的高度及使用地层见表 ’ 二 硬质合金 “ 硬质合金牌号对照见表 ’ “ 硬质合金的化学成分及物理机械性能见表 ’ 22 第十六篇钻井其他工具材料 .2 第四章钻井常用金刚石及硬质合金 “2 第十六篇钻井其他工具材料 第五章胶管、 玻璃钢管及橡胶密封圈 一 胶管 玻璃钢管钻井常用胶管 玻璃钢管型号规格见表 ’ “ 二 橡胶密封圈 橡胶密封圈物理机械性能及使用特点见表 ’ “ 2 “ 第五章胶管、 玻璃钢管及橡胶密封圈 第六章焊条、 焊料、 电气焊工具 一 焊条与焊丝 “ 选用焊条的基本要点见表 ’ “ 焊条型号规范及表示法见表 ’ 2 第十六篇钻井其他工具材料 2 第六章焊条、 焊料、 电气焊工具 2 第十六篇钻井其他工具材料 二 电气焊工具 “ 常用焊钳型号与技术规范见表 ’ “ 滤光玻璃常用规格见表 ’ 2 第六章焊条、 焊料、 电气焊工具 第七章振动筛网、 旋流分离器、 水龙带 一 振动筛网 钻井常用振动筛筛网技术规范见表* ’ “ 2 “ 第十六篇钻井其他工具材料 部分矩形孔筛网与方形孔筛网在钻井液中实际分离能力的顺序排列见表* ’ 二 旋流分离器 旋流分离器颗粒尺寸见表* ’ 三 除砂器与清洁器 “ 除砂器型号与技术规范见表* ’ “ 清洁器型号与技术规范见表* ’ *2 第七章振动筛网、 旋流分离器、 水龙带 四 砂泵型号与技术规范 砂泵型号与技术规范见表* ’ 五 水龙带 “ 美国W K V V ,公司钻井用水龙带技术性能见表* ’ * 美国加工钻井水龙带 毛重见表* ’ 2 “ 减震水龙带技术性能见表* ’ . “ 国产常用钻井水龙带技术规范见表* ’ “ 22 第十六篇钻井其他工具材料 .2 第七章振动筛网、 旋流分离器、 水龙带 “2 第十六篇钻井其他工具材料 2 第七章振动筛网、 旋流分离器、 水龙带 2 第十六篇钻井其他工具材料