淺析修井工具分類與應(yīng)用

淺析修井工具分類與應(yīng)用第一頁，共51頁。修井工具的分類修井工具的應(yīng)用1.解卡打撈管柱工具組合2.內(nèi)割刀切割管柱組合3.銑磨管柱工具組合4.取套補接工具5.倒扣管柱工具組合6.震擊解卡管柱工具組合7.小通徑套損井?dāng)U徑工具工藝組合第二頁，共51頁。根據(jù)用途可把修井工具分成十大類.一.打撈類工具.二.切割類工具.三.震擊類工具四.整形類工具.五.銑磨類工具.六.補接,補貼類工具.七.側(cè)鉆類工具.八.倒扣類工具.九.爆炸類工具.十.輔助類工具第三頁，共51頁。內(nèi)撈工具：公錐、高強度公錐、滑塊撈矛、提放式倒扣撈矛、提放式可退撈矛、倒扣撈矛、伸縮撈矛、泵套撈矛、對扣接頭。外撈工具：母錐、高強度母錐、卡瓦撈筒、可退式撈筒、提放式可退撈筒、測井儀器打撈蘭、開窗撈筒、活頁撈筒。其它打撈工具：

強磁打撈器、反循環(huán)撈蘭、強磁反循環(huán)撈蘭、內(nèi)鉤、外鉤、活齒外鉤、液壓牙輪打撈器、三球打撈器、隨鉆打撈杯。第四頁，共51頁。二.切割類工具：機械式內(nèi)割刀、機械式外割刀、水力式內(nèi)割刀、水力式外割刀、化學(xué)割刀、聚能割刀。三.震擊類工具：液壓上擊器、機械上擊器、開式下?lián)羝?、閉式下?lián)羝鳌⒁后w加速器、氣體加速器、雙向震擊器、超級震擊器。四.整形類工具：套管整形器、梨形脹管器、長錐面脹管器、雙扣脹管器、彈頭脹管器、契形脹管器、魚頂修整器、沖擊整形器、滾球整形器。第五頁，共51頁。五.銑磨類工具：按形狀分類有：平底磨鞋、凹面磨鞋、梨形銑鞋、錐形銑鞋、空心銑鞋、環(huán)形銑鞋、圓頭銑鞋、裙邊銑鞋、柱形銑鞋、領(lǐng)眼銑鞋、套銑頭、三刮刀鉆頭。按材料分類有：焊YD合金、鑲硬質(zhì)合金塊、鑲硬質(zhì)合金柱、鑲鈕扣合金、鑲金剛石、鑲復(fù)合片。六.補接、補貼類工具：鉛封注水泥套管補接器、封隔器式套管補接器、波紋管套管補貼器、密封式套管加固器。第六頁，共51頁。七.側(cè)鉆類工具：通道式導(dǎo)器、封隔器式導(dǎo)器、液壓式導(dǎo)斜器、可撈式導(dǎo)斜器、鉆鉸式銑錐、尾管懸掛器、雙掛鉤膠塞、截斷磨鞋、阻流閥。八.倒扣類工具：倒扣器、倒扣撈筒、倒扣撈矛、倒扣下?lián)羝?、倒扣安全接頭、提放式倒扣撈矛、提放式倒扣撈筒。第七頁，共51頁。九.爆炸類工具：爆炸松扣裝置、爆炸整形裝置、爆炸補貼裝置、爆炸加固裝置、爆炸切割裝置。十.輔助類工具：安全接頭、套管刮削器、扶正器、鉛印、活動肘節(jié)。第八頁，共51頁。一.解卡打撈管柱工具組合1)組合原則：管柱組合應(yīng)遵循：下得去，抓得住，起得出，有退路的原則。工具一般是先外撈，后內(nèi)撈，先撈筒，后撈矛的原則。解卡方式先提拉，后倒扣，實在不行就切割，最后一招是銑磨。2)管柱工具組合：解卡打撈管柱工具組合有多種方式。我們僅得以最簡單的工具組合為例進行分析。由上而下：鉆桿——開式下?lián)羝鳌踩宇^——可退式撈筒。第九頁，共51頁?？赏耸綋仆部估瓘姸雀?且具有可退性,是打撈作業(yè)的首先工具.在管柱上安裝安全接頭,是防止事故擴大化的有效措施.以上兩種工具給打撈管信柱帶來了很大的保險系數(shù),增加了作業(yè)的安全性,但是,在有些特殊情況下,仍不能化解作業(yè)風(fēng)險.在深井、超深井、斜井打撈作業(yè)中,如果抓住落魚后,經(jīng)過大負(fù)荷提拉仍不能解卡時,往往會出現(xiàn)意想不到的反?，F(xiàn)象.可退式工具不可退,安全接頭卸不開,這是什么原因呢?可退式撈筒抓住落魚并用力上提后,筒體、卡瓦、被撈落魚之間象楔子一樣夾緊.只有在受到比較大的下壓力作用下,三者才能松開,為退出工具創(chuàng)造條件,但由于井深,斜井,第十頁，共51頁。

鉆桿與套管之間有較大的磨擦力,而且在井口施壓后,鉆桿進一步產(chǎn)生彎曲,摩擦阻力進一步增大.抵消了大部分下壓力,使撈筒難以解卡退出.

為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生,我們在可退式撈筒和安全接頭上方安裝了開式下?lián)羝?當(dāng)需要退出工具時,我們拉開下?lián)羝餍谐倘缓笱杆傧路殴苤?關(guān)閉下?lián)羝?瞬間產(chǎn)生的向下震擊力,就在可退撈筒附近,足以使工具解卡退出.目前,打撈管柱中安裝的安全接頭大部分屬于美國波紋公司生產(chǎn)的安全接頭仿制系列,因結(jié)合面呈鋸齒形,我們習(xí)慣稱之為鋸齒安全接頭.

這種安全接頭設(shè)計構(gòu)思獨特,它具備卸開時的靈活性,又具備工作時的自鎖性.鋸齒安全接頭卸開時,也和可退式撈筒第十一頁，共51頁。

一樣需要一強大的下?lián)袅?使上下接頭之間產(chǎn)生松動,為卸工創(chuàng)造條件.管柱中安裝了開式下?lián)羝骱?這一關(guān)不成問題,即使是深井、超深井或斜井,也可以保證.要卸開鋸齒安全接頭,還必須具備下一個條件:在保持下壓負(fù)荷的情況下,同時施加反扭矩.只有同時具備這些條件,安全接頭才會順利卸開.如果忘記了向下壓,只管施加反扭矩,即使其它聯(lián)接螺紋都卸開了,安全接也不會卸開.

從以上分析可以看出,可退式撈筒,安全接頭,開式下?lián)羝鞴餐M成了一個安全可靠的解卡打撈管柱,優(yōu)化組合,再加上正確操作,完全可以保證作業(yè)成功.第十二頁，共51頁。第十三頁，共51頁。1).機械式內(nèi)割刀主要優(yōu)點：主要優(yōu)點是：切割成功率高，切割位置準(zhǔn)確，切口平整，無切割事故。操作簡單，割刀可反復(fù)利用，切割成本低。因此，它是切割作業(yè)的首選工具。

2).機械式內(nèi)割刀的主要用途：第十四頁，共51頁。

機械式內(nèi)割刀經(jīng)常用于切割油管和套管在潛油泵采用生產(chǎn)中，電潛泵遇卡，最好先用機械式內(nèi)割刀將卡點以上的油管和電纜切斷，然后再進行打撈電潛泵。取套補接作業(yè)時，可先將套管周圍水泥環(huán)套銑掉，后用機械式內(nèi)割刀將套管分段切割取出。如要回收廢棄的套管，最好的辦法是先用機械式內(nèi)割刀分段切割，然后用拔管機拔套管。例如:油田曾試用先爆炸切割,后拔套管的辦法，但多次均未獲得成功。原因是爆炸切割后的套管斷口呈外翻喇叭口狀，給拔套管帶來很大的阻力，改用機械式內(nèi)割刀后均獲得成功。第十五頁，共51頁。3).機械式內(nèi)割刀操作的基本要求：轉(zhuǎn)速：30-50轉(zhuǎn)/分;鉆壓：450公斤-900公斤下放量：1.5-3.0毫米/每分；切割時要求平穩(wěn)、緩慢下放；總下放量：30-40毫米；純切割時間10-20分鐘，即可成功切斷。4).鉆柱組合鉆桿柱或可在油管內(nèi)使用的小直徑油管__開式下?lián)羝鱛_配重鉆鋌__可退式撈矛__安全接頭__機械式內(nèi)割刀.這種工藝管柱適用于油管和套管的切割.如切割27/8油管時,可選用第十六頁，共51頁。1?小油管+27/8內(nèi)割刀+1?加重桿.切割5?套管時,可選用27/8鉆桿+105鉆鋌+5?機械式內(nèi)割切.切割時,開式下?lián)羝魈幱诎腴_半閉狀態(tài),上部管柱懸在井口,只有下?lián)羝饕韵碌呐渲劂@鋌和工具壓在機械式內(nèi)割刀上,構(gòu)成切割鉆壓,確保切割成功.可退式撈矛將每次切斷后的管柱一同撈獲,減少一趟起下管柱,切割時,可退式撈矛處在魚頂上方1-2M的位置,不要進入魚腔內(nèi),以免影響正常切割.管柱切斷后,先上提鉆具,內(nèi)割刀收回座卡部分,再下放管柱,使可退撈矛進入被套割斷的魚腔內(nèi)進行正常打撈.第十七頁，共51頁。注意事項:1切斷管柱后應(yīng)及時停鉆,以免打碎刀片.2切割P105或P110高強度管柱時,要更換使用硬質(zhì)合金刀片.3切割位置要避開接箍.第十八頁，共51頁。內(nèi)割刀切割管柱第十九頁，共51頁。當(dāng)遇到井下被撈管柱拔不動,倒不開,割裂不斷的情況時,應(yīng)當(dāng)考慮用銑磨或套銑的辦法去處理.1).一般原則能用套銑解卡點的,就不要采用全部磨銑方式.2).提高銑磨效率的幾種途徑1.正確選用磨鞋的形狀,使之適應(yīng)被磨銑對象.2.正確選用銑磨鉆壓和轉(zhuǎn)速.第二十頁，共51頁。3.正確選用泥漿的比重,粘度和排量,保證能將銑屑及時返至地面.4.合理配備鉆柱磨鞋之上安裝扶正器,防止磨鞋仿擺,損傷套管,安裝隨鉆打撈杯,將重顆粒收集到打撈杯中,減少銑磨阻力.3).銑磨鉆柱工具組合從上而下:鉆桿_開式下?lián)羝鱛配重鉆鋌_隨鉆打撈杯_扶正器_安全接頭_磨鞋.4)注意事項當(dāng)磨銑活動魚頭時,可向井內(nèi)注適量水泥固定魚頭,再進行銑磨.第二十一頁，共51頁。銑磨管柱工具組合第二十二頁，共51頁。1).修補套管一般原則油(水)進入中后期開采階段后,套管變形,管柱錯斷,套管破漏等現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生.修補套管成了井下作業(yè)一大課題.一般說來,套管損壞部位在井段上部比較淺的位置,最好采用取套補接方案,損壞部位在井段下部,靠近油層的較深位置,可采用開窗,側(cè)鉆方案修復(fù);損壞部位在井段中部,以上兩個辦法成本太高,可采用套管補巾或下加固管,用密封加固的方法來處理.第二十三頁，共51頁。2)鉛封注水泥套管補接器簡介鉛封注水泥套管補接器(以下管稱補接器)主要用于換套補接.當(dāng)套管某一段發(fā)生破漏錯斷之后,可通過套銑,切割等辦法,將損壞部位以上套管全部取出,然后用好套管帶著補接器下井打撈對接.補接器主要由打撈總成,密封總成和注水泥總成三大部分組成,打撈總成與可退式撈筒的結(jié)構(gòu)十分相似,可以抓住井下舊套管,實現(xiàn)新舊套管對接;密封總成由三道鉛封組成密封系統(tǒng),使新舊套管對接后能夠密封,注水泥總成是為補接之后注水泥而設(shè)計的,通道可開可閉,保證不用射孔即可完成注水泥作業(yè).第二十四頁，共51頁。3).補接程序1.測井_打塞_套銑_切割_對接_試壓_注水泥_鉆銑_清理_試壓.4).取套補接的優(yōu)點修后不產(chǎn)生縮徑.修后的井強度不降低修后的井密封長久可見,采用補接器取套補套,是根治套管損壞的最好辦法,只要損壞部位不太深,套銑不太困難,應(yīng)盡量采用這種辦法,目前大慶井下已實現(xiàn)900米取套,不久就可突破1000米大關(guān),創(chuàng)造取套補接新紀(jì)錄.第二十五頁，共51頁。取套補接工具第二十六頁，共51頁。當(dāng)修井過程中需要進行倒扣作業(yè),而現(xiàn)場又沒有反扣鉆桿,只有正扣鉆桿或油管時,只要有倒扣器,同樣能夠進行倒扣作業(yè).1)倒扣器簡介:倒扣器是一種換向裝置,它能夠?qū)⑸喜抗苤挠倚\動轉(zhuǎn)變成下部工具的左旋運動.從而實現(xiàn)倒扣作業(yè).倒扣器主要由接頭提升部分,坐卡部分,換向部分及鎖定部分四大部分組成.提升部分可以傳遞提拉負(fù)荷和倒扣扭矩;坐卡部分為可以張開又可以閉合的第二十七頁，共51頁。錨定翼板,倒扣時錨定在套管上,成為工作支點,換向部分為行星齒輪機構(gòu),將上部的右旋運動變成下部的左旋運動;鎖定部分是為防止事故而設(shè)計的退卡機構(gòu).整個倒扣器是一個減速增力機構(gòu).上部鉆桿可轉(zhuǎn)1.88圈,下部鉆桿左轉(zhuǎn)1圈.如果扭矩傳遞過程中的效率損失忽略不計,則輸也扭矩為輸入扭知矩的1.88倍2)管柱組合:(由上而下)右旋鉆桿(或油管)+倒扣器+反扣下?lián)羝?反扣安全接頭+反扣打撈工具(倒扣撈矛、倒扣撈筒、提放式倒扣撈矛、提放式倒扣撈筒).第二十八頁，共51頁。這些工具的作用是:①反扣下?lián)羝?用來補嘗和調(diào)整倒扣過程中落魚管柱因螺紋倒開而產(chǎn)生的上升移動距離,否則翼板的錨牙將因向上滑動而崩齒.②反扣安全接頭:當(dāng)遇到倒不開、提不動、工具又退不出魚頭的情況下,可以從安全接頭處旋開,將安全接頭以上鉆桿、工具提出井口外,從而把事故限制在最低程度.③反扣打撈工具:主要用于對井下落魚進行打撈和倒扣.選取工具時,盡量采用可退式倒扣工具,最好不用公母錐3)操作程序第二十九頁，共51頁。①聯(lián)接好各種工具,上緊聯(lián)接螺紋,其扭矩不應(yīng)小于1000N.ｍ②將工具下入井內(nèi)，下放過程中最好不要旋轉(zhuǎn)管柱③下放至預(yù)定深度后抓住落魚，向上提拉④保持上提負(fù)荷，慢速右旋倒扣，觀察扭矩表和指重表．當(dāng)扭矩突然下降，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速加快，說明扣已松動，再繼續(xù)倒扣，見懸重減輕，說明已完成倒扣作業(yè)．⑤左旋鉆桿２－３圈，使倒扣器翼板收回，然后將倒掉的管柱提出．第三十頁，共51頁。４）退出工具程序①左旋鉆桿２－３圈，使翼板收回；②下?lián)舸蚬ぞ?，使工具處于松開狀態(tài)；③逐漸加大循環(huán)泥漿的排量和壓力，使壓力達(dá)到３－３.5Mpa左右,將倒扣器上下鎖定.④保持循環(huán)壓力,右旋鉆桿1-2圈,上提管柱,退出工具.如果下部接的打撈工具不是倒扣撈筒或倒扣撈矛,而是提放式倒扣撈筒和倒扣撈矛,則不必鎖定倒扣器.而是收回翼板后直接下放工具.然后上提管柱,即可完成退出工具.第三十一頁，共51頁。第三十二頁，共51頁。在打撈作業(yè)中,用上擊器與打撈工具配套使用,用震擊解卡,可以使拔不動的卡點震松,收到理想的解卡效果,從而省去倒扣-打撈-再倒扣-再打撈等繁瑣工序.1)用途液壓上擊器與液體加速器通常配套使用,用于遇卡管柱的上擊解卡。對砂卡、蠟卡、小物件卡、井下工具膠件失靈卡阻以及輕度套管變形卡阻等有極佳的解卡效果。尤其對于井架提升負(fù)荷較小的井況，上擊器與加速器配套效果更佳。2）作用原理第三十三頁，共51頁。液壓上擊器是利用液體窄縫溢流延時作用，拉伸鉆柱儲存了變形能，瞬時釋放，在極短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)變成向上的沖擊動能，傳至落魚解除卡阻。上提鉆柱,因打撈管柱下落魚被卡阻,鉆柱只能拉動上擊器活塞上移,由于活塞環(huán)縫隙很小,溢流很少,上移速度十分緩慢,因而鉆具有時間被拉長,儲存了變形能.活塞繼續(xù)緩慢上移,當(dāng)活塞移至卸荷槽位置時,受壓流體立即經(jīng)卸荷槽泄出而卸荷,受拉伸的鉆具急速第三十四頁，共51頁。收縮,芯軸快速上行,彈性變形能迅速轉(zhuǎn)變成向上的動能,成為震擊解卡的原動力.液體加速器腔內(nèi)充滿硅油。硅油是一種特殊流體，它象氣體一樣，可以壓縮，可以膨脹。向上提拉管柱時加速器腔內(nèi)硅油受壓收縮，儲存能量。當(dāng)上擊器卸荷的一瞬間，加在硅油上的壓荷負(fù)荷突然取消了，硅油體積迅速膨脹，象一個液壓彈簧，給正在急速上行的管柱又一個向上的巨大拉力，從而使上擊器的震擊力更大。更有力。第三十五頁，共51頁。3）震擊管柱工具組合（自下而上）可退式打撈工具——安全接頭——上擊器——配重鉆鋌——加速器——鉆桿柱。4）操作程序①在試驗上檢驗工具，檢驗工具充油情況及卸荷動作，卸荷噸位。②按順序組合管柱下井③抓住落魚后，按規(guī)定拉力從小到大依次上提工具，第三十六頁，共51頁。最大不要超過許用上提負(fù)荷，每次上提后停止剎把，等候震擊。震擊后下放管柱，使上擊器關(guān)閉，再上提，再上擊反復(fù)進行，直至解卡。5）注意事項①在使用上擊器之前，最好倒掉卡點以上管柱，震擊器離卡點越近，效果越好。②注油要注意，上擊器注耐磨潤滑油，加速器注甲基硅油.第三十七頁，共51頁。第三十八頁，共51頁。目前，一些油田早期開發(fā)的油（水）井套管損壞相當(dāng)嚴(yán)重。由于套管嚴(yán)重變形甚至錯斷，使套管通徑越來越小。我們把通徑小于70mm的51/2井統(tǒng)稱為小通徑套損井。這類井的共同特點是：井下都有被卡死的封隔器、配水器或其它工具，上部帶有一定長度的油管管柱。由于通徑狹小，無法直接下打撈工具進行打撈，往往被當(dāng)作“死井”放置多年得不到修復(fù)。第三十九頁，共51頁。這類井的修復(fù)工作必須經(jīng)過三個階段：（1）對小通徑井段進行擴徑，為下打撈工具打撈落物創(chuàng)造條件;（2）下入打撈工具，對井下落物實施打撈；（3）對破損套管進行修理。第四十頁，共51頁。

我們這里要重點講的是第一階段，即如何通過各種工具不同的組合，實現(xiàn)對小通徑套損井進行擴徑。1、頓擊脹管管柱工具組合小通徑套損井的共同特點是，狹窄小通道的位置均偏向套管一側(cè)，不在套管中心。因此不能采用常規(guī)的梨形脹管器進行沖脹。針對這種情況，我們專門設(shè)計了偏心脹管器和頓擊器。工具組合為；（由下而上）偏心脹管器---頓擊器---鉆桿至井口。如圖一所示。第四十一頁，共51頁。

偏心脹管器是圓柱體與圓錐體的結(jié)合。二者的軸心線不是重合而是相交。圓錐體的一條母線與圓柱體的一條母線相重合。這種偏心脹管器下井后，底部始終偏向套管一側(cè)，便于插入套損通道。頓擊器是一種長沖程開式下?lián)羝?，其沖程在3m以上，即可關(guān)閉自如，又能傳遞扭矩。第四十二頁，共51頁。

工作時，首先按要求組合鉆具，然后下放鉆具入井。當(dāng)偏心脹管器到達(dá)錯斷口時，通過幾次下放鉆具----上提鉆具---轉(zhuǎn)角度---下放鉆具，找到一個鉆具下放的最深點，保證偏心脹管器插入錯斷通道。上提鉆具2.5m，注意上提高度不要超出頓擊器最大行程，以免偏心脹管器脫離錯斷口。然后下放鉆具，頓擊器迅速關(guān)閉，將強大的震擊力傳遞給偏心脹管器。反復(fù)上提下放，偏心脹管器就像楔子一樣楔入錯斷口，達(dá)到擴徑的目的。第四十三頁，共51頁。2、探針銑磨擴徑工具組合這種管柱工具組合為：(由下而上)

探針式銑錐---鉆桿短節(jié)----密封萬向節(jié)---鉆桿---開式下?lián)羝?--鉆桿至井口。如圖二所示。探針式銑錐是一種細(xì)而長的錐形銑磨工具，其下端帶有細(xì)長的領(lǐng)眼導(dǎo)向桿，錐面鑲焊硬質(zhì)合金。細(xì)長的導(dǎo)向桿始終引導(dǎo)銑錐處于錯斷口內(nèi)，不至于磨銑出套管。第四十四頁，共51頁。

密封萬向節(jié)是一個既能傳遞扭矩，又能在10°范圍內(nèi)自由擺動的萬向節(jié)。它與一般機械上的萬向節(jié)不同之處是內(nèi)外密封，鉆具磨銑時可以正常循環(huán)。它也不同于美國波紋公司的活動肘節(jié)?；顒又夤?jié)打壓后會定向偏轉(zhuǎn)，不改變動力傳遞方向。而密封萬向節(jié)只能改變動力傳遞方向，不會定向偏轉(zhuǎn)。由于錯斷口總是偏向套管一側(cè)，探針式銑錐插入錯斷口后，其軸心線與上部鉆具的軸心線不在同一條直線上，而是構(gòu)成一定角度。在銑磨時會產(chǎn)生別鉆。這對細(xì)而長的探針式銑錐非常危險。在鉆具中安裝了密封萬向節(jié)以后，受力狀態(tài)改變了，別鉆現(xiàn)象消除了，銑錐折斷的風(fēng)險化解了。鉆柱中安裝開式下?lián)羝?，主要是控制鉆壓，可以使下部銑錐獲得一個恒定不變的進給力，因此又被稱為鉆壓控制器。第四十五頁，共51頁。

工作過程：將鉆具下至錯斷口，開泵循環(huán)，進行沖洗。反復(fù)下放---上提---轉(zhuǎn)角度---下放鉆具，找出鉆具下放最