第五章檢修修井整形類工具_(dá)pdf

1、第五章檢修修井整形類工具一、學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握修井整形類工具的結(jié)構(gòu)、原理，能夠檢修、使用工具和正確選用工具。二、使用工具管鉗、螺絲刀、抹布、黃油等。三、主要工作內(nèi)容(一)梨形脹管器1用途梨形脹管器簡(jiǎn)稱脹管器，是用以修復(fù)井下套管較小變形的整形工具之一。它依靠地面施加的沖擊力(沖擊力由鉆具本身重力或由下?lián)羝鱽?lái)實(shí)現(xiàn))，迫使工具的錐形頭部楔人變形套管部位，進(jìn)行擠脹，實(shí)現(xiàn)恢復(fù)其內(nèi)通徑尺寸的目的。2結(jié)構(gòu)梨形脹管器為一整體結(jié)構(gòu)，其過(guò)水槽可分為直槽式和螺旋槽式兩種，如圖 251所示。3作用原理梨形脹管器的工作部分為錐體大端。當(dāng)鉆具施加給工具力戶時(shí)，其錐體大端與套管變形部位接觸的瞬間所產(chǎn)生的側(cè)向分力 F直接擠脹套管變

2、形部位，如圖 252所示。mv2F =(253)4 tan 2式中P鉆具施加給工具的力；F側(cè)向分力(擠脹力)；脹管器錐角；m-鉆具質(zhì)量；v-鉆具下放速度。由(253)式可知：(1)擠脹力尸與鉆具質(zhì)量成正比，并與下放速度的平方成 lekCo(2)擠脹力 F與半錐角的正切成反比。當(dāng)錐角小于 25時(shí)，經(jīng)驗(yàn)證明脹管器錐體與套管接觸部位將產(chǎn)生擠壓粘連，而發(fā)生卡鉆事故，因此選用脹管器的錐角應(yīng)大于 30較為合適。4技術(shù)規(guī)范技術(shù)規(guī)范見(jiàn)表 2-51，所示。5操作方法及注意事項(xiàng)1)操作方法(1)打鉛印或下通徑規(guī)，搞清變形套管的最大通徑。(2)選用比最大通徑大 2mm的脹管器，接上鉆具下井。當(dāng)井較深，鉆具重力足夠大

3、時(shí)，可不下下?lián)羝?。若鉆具重力不夠大時(shí)應(yīng)在工具上部接下?lián)羝鳌?3)下至套管變形井段以上一單根時(shí)，開(kāi)泵洗井，然后下鉆具，探遇阻深度，并作好深度記號(hào)。(4)上提鉆具 23m后，以較快速度下放。當(dāng)記號(hào)離轉(zhuǎn)盤(pán)面高 0304m時(shí)，突然剎車，讓鉆具的慣性伸長(zhǎng)使工具沖脹變形套管。如此數(shù)次之后尚不能通過(guò)，應(yīng)將鉆具剎車高度下降 l0cm再重復(fù)操作。(5)如使用下?lián)羝鲿r(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)的鉆具重力、井斜和井內(nèi)液體情況，制定好鉆具上提高度及下放速度，以達(dá)到?jīng)_擊脹大變形套管的目的。(6)經(jīng)過(guò)以上操作仍不能通過(guò)時(shí)，則表明脹管器所選尺寸過(guò)大，應(yīng)起鉆，更換較小一級(jí)的脹管器重新進(jìn)行擠脹。(7)第一級(jí)脹管器通過(guò)之后，第二級(jí)脹管器的外徑

4、只能比第一級(jí)大 152mm左右，以后逐級(jí)按 15-2mm增量進(jìn)行擠脹。2)注意事項(xiàng)當(dāng)選用脹管器外徑尺寸超過(guò)套管變形部位內(nèi)通徑 2mm以上時(shí)，有可能按上述操作方法多次脹不；開(kāi)。此時(shí)切忌高速下放沖脹，由于速度及下放高度的增加所產(chǎn)生的瞬時(shí)沖擊力很大，脹管器雖可強(qiáng)行通過(guò)，但套管被擠脹之后鋼構(gòu)本身的彈性恢復(fù)力將使脹管器通過(guò)后的尺寸縮小，把脹管器卡死，形成惡性卡鉆事故。(二)偏心輥?zhàn)诱纹?用途主要用于對(duì)油、氣、水井輕度變形的套管進(jìn)行整形修復(fù)，最大可恢復(fù)到原套管內(nèi)徑的98。2結(jié)構(gòu)偏心輥?zhàn)诱纹饔善据S、上輥、中輥、錐輥、鋼球及絲堵等組成，如圖 2-5-3所示。偏芯軸：上端有與鉆柱連接的內(nèi)螺紋，下端為四階不

5、同尺寸，不同軸線的臺(tái)階。其中上接頭、上輥、下輥三者為同一軸線；中輥與錐輥為另一軸線，兩條軸線的偏心距為 e。輥?zhàn)樱汗卜稚?、中、下和錐輥四件，其中上、中、下三輥為對(duì)套管整形的擠脹零件。錐輥除起引鞋作用之外，在輥?zhàn)觾?nèi)孔部加工有半球面形槽與芯軸相配合，裝入相應(yīng)的滾球，旋轉(zhuǎn)時(shí)起上、中、下三輥的限位作用，同時(shí)錐輥也參與初始整形工作。3工作原理當(dāng)鉆柱沿自身軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，上、下輥繞自身軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。而中輥軸線由于與上、下1輥軸線有一偏心矩 e，繞鉆具中心線以 D中 + e為半徑作圓周運(yùn)動(dòng)，這樣就形成一組曲軸2凸輪機(jī)構(gòu)，形成以上、下輥為支點(diǎn)，中輥以旋轉(zhuǎn)擠壓的形式對(duì)變形部位套管進(jìn)行整形。除此之外，當(dāng)工具在變形較

6、復(fù)雜的井段內(nèi)工作時(shí)，由于變形量的不同，上、下輥與中輥又可互為支點(diǎn)，但各支點(diǎn)的阻力各不相同，因此具有偏心距 e的偏芯軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，在變形量小、阻力小的支點(diǎn)處，輥?zhàn)舆厺L動(dòng)進(jìn)外擠。在變形量大、阻力也大的支點(diǎn)處，偏芯軸與輥?zhàn)娱g產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦運(yùn)動(dòng)，并對(duì)變形部位向外擠脹。4操作方法(1)用卡鉗檢查各輥?zhàn)映叽缡欠穹显O(shè)計(jì)要求。各輥?zhàn)涌讖脚c軸的間隙不得大于05mm。(2)安裝后用手轉(zhuǎn)動(dòng)各輥?zhàn)邮欠耢`活，上下滑動(dòng)輥?zhàn)?，其竄動(dòng)量不得大于 1mm。(3)檢查滾珠口絲堵是否上緊。上緊后錐輥應(yīng)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，不能有任何卡阻現(xiàn)象。(4)將工具各部涂油，接上鉆柱，下人井中。(5)下至變形位置以上 1-2m處，開(kāi)泵循環(huán)，待洗井平穩(wěn)后啟動(dòng)轉(zhuǎn)

7、盤(pán)空轉(zhuǎn)。(6)慢放鉆柱，使輥?zhàn)又饾u進(jìn)入變形井段，轉(zhuǎn)盤(pán)扭矩增大后，緩慢進(jìn)尺，直至通過(guò)變形井段。(7)上提鉆柱，用較高的轉(zhuǎn)速反復(fù)進(jìn)行劃眼，直至上下能比較順利地通過(guò)為止。5維修保養(yǎng)偏心輥?zhàn)诱纹?1)工具用完后應(yīng)清洗干凈，拆卸后檢查偏芯軸及各輥?zhàn)佑袩o(wú)擦傷，磨損量是否過(guò)大。對(duì)于損壞件應(yīng)更換。(2)：具涂油及潤(rùn)滑脂后置陰干處保存。(三)旋轉(zhuǎn)震擊式套管整形器1用途主要用于對(duì)油、氣、水井輕度變形的套管進(jìn)行整形修復(fù)，最大可恢復(fù)到原套管內(nèi)徑的 98。2結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)震擊式套管整形器簡(jiǎn)稱旋震式整形器，由錘體、整形頭、鋼球螺釘?shù)冉M成，如圖 254所示。錘體上部是鉆桿螺紋與鉆柱連接，下部是兩段階梯形圓柱，同整形頭的內(nèi)孔配合

8、在一起。其中一個(gè)圓柱體上有半球狀環(huán)形體與此相對(duì)應(yīng)的整形體的內(nèi)孔壁上有一較寬的環(huán)形槽。槽寬略大于旋震式整形器的沖程，槽內(nèi)裝滿鋼球，被螺釘鎖住，不能外竄。鋼球把錘體和整形頭連接在一起。錘體和整形頭相接觸的端面處有凸凹螺旋形凸輪曲面配合。整形頭外部結(jié)構(gòu)形狀實(shí)質(zhì)上是一個(gè)長(zhǎng)錐面脹管器，由起沖脹和整形作用的錐體和定形作用的圓柱體兩部分構(gòu)成。為了保證沖脹過(guò)程中循環(huán)液的正常流動(dòng)，在圓柱體上加工有三條螺旋形過(guò)水槽。在整形器中心有水眼直通。3作用原理隨著鉆具的旋轉(zhuǎn)，旋震式整形器的錘體同整形頭間的凸輪面間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，錘體帶動(dòng)鋼球沿寬環(huán)形槽抬起。經(jīng)旋轉(zhuǎn)一定角度后，凸輪曲面出現(xiàn)陡降，被抬起的錘體下落，砸在整形頭上，給

9、變形區(qū)以脹力，使其恢復(fù)通徑。由于錘體、整形頭端面的凸輪輪廓面是三個(gè)等分的螺旋，故鉆具每旋轉(zhuǎn)一周震擊三次。4技術(shù)規(guī)范旋震式整形器的技術(shù)規(guī)范見(jiàn)表 252所示。5操作方法及注意事項(xiàng)1)下井前的準(zhǔn)備(1)鉆具按下列順序連接：旋震式整形器+鉆鋌+開(kāi)式下?lián)羝?鉆桿。(2)選擇合適工具，檢查錘體和整形頭間的轉(zhuǎn)動(dòng)、上下竄動(dòng)情況及水眼情況等。2)操作方法(1)選擇合適的旋震式整形器，擰緊在鉆具上。(2)下人井內(nèi)，距套變段 23m處停止下放，循環(huán)洗井。待循環(huán)正常，繼續(xù)下放鉆具，使工具與變形井段頂部接觸。鉆壓略超過(guò)所加鉆挺的重量。(3)上提鉆具，使懸重為總懸重與鉆鋌重之差，再上提 100150mm輕微拉開(kāi)下?lián)羝鳌?

10、4)低速旋轉(zhuǎn)鉆具，工具開(kāi)始整形。(5)當(dāng)扭矩明顯降低，鉆具旋轉(zhuǎn)自如時(shí)，說(shuō)明整形器已通過(guò)套變區(qū)，整形完成。(6)如果套變區(qū)段大于下?lián)羝骼_(kāi)的沖程，當(dāng)鉆具扭矩降低時(shí)，也要停鉆，再次下放鉆具，重復(fù)上述操作，繼續(xù)修整下面的變形套管。3)注意事項(xiàng)(1)旋震式整形器必須加接鉆鋌或加重鉆桿(重量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況而定)以保證穩(wěn)定的鉆壓。(2)鉆挺必須連接長(zhǎng)沖程下?lián)羝?，以吸收螺旋形凸面上下活?dòng)的行程并保證鉆鋌施加的鉆壓值不變。(3)旋轉(zhuǎn)前的上提十分必要，否則全懸重加在旋震式整形器上，工具會(huì)立即損壞。(4)作業(yè)過(guò)程中須始終開(kāi)泵循環(huán)洗井，以冷卻整形器與套管變形區(qū)溫度。6維修保養(yǎng)旋轉(zhuǎn)震擊式套管整形器(1)每次作業(yè)結(jié)束后，

11、仔細(xì)檢查凸輪輪廓面是否擦傷。若擦傷不嚴(yán)重的地方可用油石磨平；對(duì)于擦傷嚴(yán)重的不能再用。(2)檢查鋼球及滾道，對(duì)其損壞件要更換。(3)擦洗干凈，涂油脂放陰干處保管。(四)魚(yú)頂修整器1用途魚(yú)頂修整器用來(lái)修整橢圓形魚(yú)頂和較小彎曲的鴨嘴形魚(yú)頂。尤其對(duì)井口操作過(guò)程中，因掛單吊環(huán)提鉆將油管從吊卡下部折斷，掉入井內(nèi)的變形魚(yú)頂，成功率可達(dá) 100。這種工具的特點(diǎn)是不管魚(yú)頂有無(wú)劈裂，魚(yú)頂修整器都能將其修整成便于打撈的圓度。這種修整魚(yú)頂?shù)姆椒?，比用銑磨的方法操作?jiǎn)便、工效高，還減少了一些附屬設(shè)備。2結(jié)構(gòu)魚(yú)頂修整器由上接頭、芯軸、喇叭口、引鞋等組成，如圖 255所示。上接頭上部有與鉆柱相連接的螺紋，下部為平臺(tái)階，中孔

12、有與芯軸相連接的內(nèi)螺紋。喇叭口上端有與芯軸相連接的內(nèi)螺紋，下端有與引鞋相連接的外螺紋，其下端有錐度為1：8的錐面，錐面與芯軸螺紋之間有一等直徑空心圓柱穩(wěn)定段。芯軸上端有與上接頭喇叭口相連接的外螺紋，下端為錐度 1：6的圓錐體。在圓錐體與外螺紋當(dāng)中，有一等直徑圓柱體穩(wěn)定段。喇叭口內(nèi)的穩(wěn)定段與芯軸上的穩(wěn)定段恰好處于同一位置，可對(duì)管柱內(nèi)孔與外圓同時(shí)修整。如圖 256所示。引鞋上端有與喇叭口相接的內(nèi)螺紋，下端開(kāi)有撥人切口，引鞋尺寸較長(zhǎng)，一般應(yīng)長(zhǎng)于15m，其作用如下：(1)便于觀察引鞋碰魚(yú)與人魚(yú)后整形時(shí)的方入變化；(2)保證芯軸能順利進(jìn)入魚(yú)腔；(3)保證芯軸對(duì)中龜腔時(shí)能有足夠的上下運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度，下放或溜鉆時(shí)

13、能產(chǎn)生足夠的整形沖擊力。3作用原理當(dāng)引鞋引入落魚(yú)之后，由于引鞋本身的扶正作用，使芯軸尖部在任何狀態(tài)下均能對(duì)中魚(yú)腔。利用鉆柱下滑力量使芯軸尖部進(jìn)入，首先對(duì)橢圓形的短軸向外擠脹使短軸加長(zhǎng)，繼而喇叭口部分進(jìn)入魚(yú)頂，首先接觸長(zhǎng)軸，迫使長(zhǎng)軸向內(nèi)收縮。在這內(nèi)脹外縮的作用下，使橢圓彎曲的魚(yú)頂，逐漸變形復(fù)原而進(jìn)入環(huán)形錐體空間，將其彎曲部分校直，并繼續(xù)對(duì)橢圓變形下部的過(guò)渡段整形，達(dá)到全部整形復(fù)原效果。4技術(shù)規(guī)范技術(shù)規(guī)范見(jiàn)表 253所示。5操作方法及注意事項(xiàng)1)操作方法(1)地面檢查各零件是否完整，芯軸及喇叭口是否有損傷，檢查后在芯軸與喇叭口涂黃油上緊。(1)測(cè)繪工具草圖留查。(3)下鉆至魚(yú)頂以上 5m左右后，慢

14、下鉆柱并開(kāi)泵洗井，初探魚(yú)頂找出引鞋碰魚(yú)方人。(4)轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具使引鞋引入落魚(yú)，緩慢下放鉆柱至芯軸錐體接觸落魚(yú)，記好芯軸人魚(yú)方入。(5)根據(jù)引鞋長(zhǎng)度及兩次方人，計(jì)算出沖脹高度。沖脹上提高度應(yīng)保證引鞋始終套住魚(yú)頂，(6)上提鉆柱至預(yù)定高度，下放或溜放鉆具(鉆具本身重力較大超過(guò) 200kN時(shí)可快速下放，如鉆具較輕則應(yīng)高抬剎把進(jìn)行溜鉆)，對(duì)變形魚(yú)頂進(jìn)行沖脹整形。為增加整形效果，可重復(fù)上述操作一次，然后提鉆，即可將變形魚(yú)頂修復(fù)。2)注意事項(xiàng)(1)下鉆不宜過(guò)快，以免將引鞋切口碰壞，尤其對(duì)管壁較薄的引鞋，更應(yīng)特別注意。(2)引鞋碰魚(yú)方人與錐體人魚(yú)方人一定要校核準(zhǔn)確，以保證沖脹時(shí)，落魚(yú)始終在引鞋筒體內(nèi)上、下移動(dòng)。

15、一般應(yīng)校核兩次，否則下頓時(shí)，會(huì)將引鞋與魚(yú)頂同時(shí)頓壞，惡化事故。(3)整形沖脹次數(shù)以 2次為宜，不宜過(guò)多，否則將對(duì)魚(yú)頂產(chǎn)生不良影響。(4)經(jīng)魚(yú)頂修整器修整后的魚(yú)頂，在其頂部都有大小不等的裂紋存在，因而在修整后下人打撈工具時(shí)，應(yīng)充分考慮此情況，以免將魚(yú)頂撕裂，使打撈失敗。建議采用卡瓦打撈筒、帶引鞋的滑塊卡瓦打撈矛或可退打撈矛，切勿使用公錐，以免惡化事故。6維修保養(yǎng)魚(yú)頂修整器(1)工具使用完畢后，應(yīng)及時(shí)拆開(kāi)清洗，對(duì)損壞變形件應(yīng)即時(shí)更換。(2)對(duì)芯軸中部的應(yīng)力減震槽應(yīng)仔細(xì)檢查，若發(fā)現(xiàn)有裂紋，或懷疑有裂紋應(yīng)作報(bào)廢處理。(3)對(duì)引鞋切口應(yīng)檢查修理或重新切割加工。(4)工具涂油保養(yǎng)后，重新組裝入庫(kù)待用。四、

16、相關(guān)知識(shí)(一)偏心輥?zhàn)诱纹髡土坑?jì)算偏心輻子整形器在設(shè)計(jì)中，上、下輥尺寸選擇均采用同一最大外徑，因此對(duì)選配輥?zhàn)訒r(shí)只要改變中輥尺寸，就能在這一組相同的上下輥組配合，得到不同的整形尺寸。D套=1/2D上+1/2D中+e套管整形前的通徑(或上次整形后的最大通徑)應(yīng)當(dāng)大于或等于下輥外徑，故一次整形量c為：(254) = 1 (D上 + D下）+ e D上(255)2由式(2-55)知，如三輥外徑尺寸相同時(shí)=e，此時(shí)該工具的偏心量即該工具的整形量。以上計(jì)算為理想值，實(shí)際工作中一次整形量同軸與輥?zhàn)又g的間隙、輥?zhàn)油鈴降哪p、套管材料本身的彈性恢復(fù)值等因素有關(guān)，故實(shí)際的整形量應(yīng)按下式計(jì)算： e = 1 (

17、D上 + D中） D下 （S + +）（2-5-6）2式中e實(shí)際整形量；S-輥?zhàn)优c軸最大間隙；滾子磨損值；-套管彈性恢復(fù)值。式(2-5-6)中幾個(gè)影響整形量的因素中，除前兩者可以從測(cè)量得知之外，其余受制約影響的因素較多，難于計(jì)算。從地面試驗(yàn)與井下試驗(yàn)資料證實(shí)三者之和大約為 l15mm，因而在整形之后選用通徑規(guī)通井時(shí)，應(yīng)充分考慮這一影響因素。(二)輥?zhàn)映叽绲倪x擇(1)上、下輥尺寸選擇原則為：偏心輥?zhàn)诱纹魃?、下輥外徑?yīng)相同，同時(shí)外徑必須小于或等于套管損壞部位的最大通徑。否則一旦下輥外徑大于變形處的最大通徑，則下輥將在該處遇阻，鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)之后，下輥遇卡不動(dòng)，偏芯軸與下輥相對(duì)滑動(dòng)，上輥與中輥在完好的大

18、井筒中自由空轉(zhuǎn)，無(wú)整形的受力支點(diǎn)，因而不能工作。(2)中輥尺寸的選擇：上、下輥尺寸確定之后，根據(jù)變形套管的最大通徑與確定的整形量來(lái)選用中輥尺寸，按下式計(jì)算。 e = 1 (D上 + D中）+e D下(257)2式中、D上、D下、e均為已知數(shù)據(jù)，由此可以解得D中之值。(三)整形次數(shù)的確定偏心輥?zhàn)诱纹髦贿m用于修整套管變形量較小的井。若變形量較大時(shí)，由于受鉆具強(qiáng)度和地面動(dòng)力限制，整形后的通徑將達(dá)不到要求。對(duì)變形較小的井也不能一次修整完畢，而應(yīng)該分多次修整。根據(jù)地面試驗(yàn)與井下實(shí)踐所取得的動(dòng)力消耗資料證實(shí)，二次整形時(shí)所確定的整形量，應(yīng)比第一次整形量下降 50左右，第三次又應(yīng)比第二次下降 50左左較為合適，因而當(dāng)測(cè)出變形套管的最大通徑之后，可根據(jù)需要的整形量考慮整形次數(shù)后的各次整形量，以選用輥?zhàn)咏M合尺寸。(四)計(jì)算實(shí)例某井于 1350m處套管變形，測(cè)得變