贵州高峰工具使用说明书

贵州高峰石油机械有限责任公司贵州高峰石油机械有限责任公司是中国兵器装备集团公司直属大型企业。在石油钻井工具和设备行业，是我国最早吸收国外先进技术的企业，是中石油和中石化总公司石油钻采机具的定点专业生产公司。贵州高峰石油机械有限责任公司是一座拥有技术中心和现代化大型锻压、热处理、表面处理、精密机械加工、电解加工等生产设备，以及先进的材料计量分析和检测手段的综合性大型企业，形成了完整的石油钻采工具生产线，集科研、设计、制造、安装测试、售后服务、技术培训于一体。工公司具有全面、系统、科学的管理体系、质量保证体系和严格的监控制度，始终坚持“质量第一、用户至上、优质服务、讲求信誉”的生产经营宗旨，将军工的生产技术、质量保证体系和严格的监控制度引入民品生产领域，不断研制和开发新产品，改进和提高产品质量，实行优质高效的技术服务，获得了用户的信赖和好评。一九九六年通过了由DNV（挪威船级社）按照ISO9002标准对工公司质量体系进行的国际认证，二000年获得了美国石油学会颁发的ISO9001质量体系和API会标使用权证书。二00五年再次通过复审获得了美国石油学会颁发的ISO9001质量体系和API会标使用权证书。贵州高峰石油机械有限责任公司主要产品是钻井工具、震击工具、打捞工具、套铣工具、固井工具、修井工具、采油工具和地面钻具维修设备，以及其它石油勘探开发的必备工具。由于不断致力于消化吸收国内外先进技术和自主创新相结合，产品创国内一流水平，在石油地质部门享有盛誉，已有二十多种产品获得国家、部、省的科技进步奖和优质产品奖。随钻震击器获得了“全国用户满意产品”和“贵州省名牌产品”称号。贵州高峰石油机械有限责任公司竭诚为用户提供优质系列产品和服务，愿与各界联合设计、制造先进的钻井工具和设备，为振兴和繁荣中国民族经济做出贡献。目录第一章概述一、打捞的意义二、打捞的经济因素第二章防止事故复杂化第三章管柱卡钻一、常见原因二、压差卡钻的处理方法三、确定卡点四、起出卡点以上钻具五、打捞作业第四章井下动力钻具一、LZ型螺杆钻具二、WLZ型涡轮钻具第五章抓卡打捞工具一、安全接头（一）、AJ型安全接头（二）、H型和J型安全接头二、打捞筒（一）、LTT型可退式打捞筒（二）、KJ型可弯肘节（三）、DLTT型可退式倒扣捞筒（四）、KLT型卡瓦打捞筒（五）、WLY型弯鱼头打捞筒（六）、CLTTA可退式抽油杆打捞筒（七）、CJL型抽油杆接箍打捞筒三、打捞矛（一）、LM型可退式打捞矛（二）、LMTDS型滑牙块打捞矛（三）、SLM型双级卡瓦打捞矛（四）、ZDM型钻具倒扣捞矛（五）、TLM型特殊套管捞矛（六）、DLM型多用套管矛（七）、YLM型液压捞矛（八）、GLM型套管打捞矛（九）、BLM型分辨式打捞矛（十）、DLMT型倒扣捞矛四、打捞篮（一）、LL型反循环打捞篮（二）、QLL型全流程打捞篮（三）、ZL型抓型打捞篮（四）、BZ型一把抓五、DLQ型多功能打捞器六、LB型打捞杯七、GGZ型GMZ型高强度公母锥八、CL型强磁打捞器九、FCL型反循环强磁打捞器第六章震击器一、上击器（一）、YSJ型液压上击器（二）、CSJ型超级震击器（三）、JS型机械上击器（四）、JSQ型机械上击器二、YJQ型液压加速器三、下击器（一）、KXJ型开式下击器（二）、BXJ型闭式下击器（三）、DJ型地面震击器四、随钻震击器（一）、ZJ型随钻震击器SX（二）、JZ型机械式随钻震击器（三）、YSZ型液压随钻震击器（四）、JSZ型整体机械式随钻震击器（五）、JYQ型机械、液压随钻震击器第七章套铣割刀类一、内割刀（一）、NG型机械式内割刀（二）、NDS型水力式内割刀（三）、ANDS型水力式内割刀二、外割刀（一）、WDJ型机械式外割刀（二）、WDS型水力式外割刀三、套铣工具（一）、TXG型套铣管（二）、TXD型打捞套铣工具（三）、TXF型防掉套铣工具（四）、TDX型套管段铣器（五）、TKC型套管开窗侧钻工具（六）、TBQ型套管补接器四、磨铣工具（一）、PMX型平底磨鞋（二）、XZ型铣锥（三）、GMX型高效领眼磨铣器五、SQJ型水力切割接头第八章随钻工具一、稳定器（一）、WL型钻具稳定器（二）、WH型可换套稳定器（三）、TFG型套管滚子扶正器二、扶正器（一）、YFQ型液压变径扶正器（二）、KFQ型可变径扶正器三、液压减震器（一）、YJA型液压减震器（二）、YJB型液压减震器（三）、SJ型双向减震器（四）、DHJ型机械液压减震器四、KMJ型抗磨接头五、TLQ型液力推力器六、SJQ型双行程水力加压器七、XFQ型悬浮器八、HYQ型三滚轮划眼器九、KYQ型扩眼器十、JKQ型键槽扩大器十一、ZW型钻井弯接头十二、WJT型固定角度弯接头十三、DJT型定向接头十四、DKJ型倒扣接头十五、DZ型整体式短钻杆十六、DZT型短钻铤第九章内防喷工具一、SXXS方钻杆旋塞二、SJF型双功能箭形回压阀三、JF型箭形回压阀四、FF型钻具浮阀五、HY型投掷式回压阀第十章采油工具一、AF型安全阀二、Y型封隔器三、SGF型过电缆封隔器四、QS型桥塞五、TQ型抽油杆脱接器第十一章地面拆装试验装置一、YXD20全液压拆装架二、S150液压试验架三、LYZ液控拉压装置四、CXT1400液压拆装工作台五、S100试验架六、JZP简易装配架第十二章其它工具介绍一、TSDJ型提升短节二、ST型试压堵塞器三、GGQ型套管刮削器四、SZZ型双作用套管整形器五、LZQ型梨形整形器六、QM型铅模七、JD型电缆剪刀八、FXPQ型FGPQ型浮鞋浮箍九、YWX178液压尾管悬挂器十、JKT型海洋半潜式平台用水下井口头装置前言打捞工艺是以丰富的现场实践经验为基础而逐渐发展形成的一门应用学科，没有固定的模式可遵循。打捞作业不但要求工作人员对钻井和修井工艺技术有深刻的了解，而且要求掌握好各种打捞震击工具的设计原理和操作方法。同时，一种新技术或新工具的出现，往往能使整个工艺发生深刻的变化。因此，我们要不断的学习新的技术和新型的工具。近年来，我国的油气勘探开发技术取得了飞速的发展，钻采工艺水平正在向世界先进水平迅速靠拢。打捞工艺，在新技术新工具的推动下，也得到了很快的发展。为了帮助油气工作者使用好打捞工具，我们编写了贵州高峰石油机械有限责任公司生产的主要打捞工具和钻井工具讲义。这是一本供井队长、工程师、司钻以及管子站维修人员以及井下作业工艺的编制、审批和监督人员的技术参考书，亦可作为学习打捞工艺和打捞工具的教学参考书。本书系统地介绍了我公司现有打捞工具的结构、使用方法，并根据现场实践提出了有关建议。该书编写组谨希望通过本书的学习，能对我国的钻井工艺和工具的发展起到积极的推动作用。本书在编写过程中，许多钻井工程的老前辈们和现场人员在技术上和内容上给予了热情指导和帮助，在此表示衷心的感谢由于时间仓促，水平有限，书中定会有疏漏和不当之处，欢迎读者提出批评指正。贵州高峰石油机械有限责任公司技术中心2005/4/25第一章概述一、打捞的意义“打捞”是指用于处理油、气井中诸如钻杆、钻铤遇卡，捞出扭断或由于其它原因落井的钻杆，捞出井底活动落物，打捞断损或遇卡电缆等的工艺方法。凡是发生上述任何一种问题，正常的钻井、修井及完井工作均要中断，只有在打捞作业成功之后才能恢复。打捞虽不是常规或常用技术，但从某种程度上来讲，却不可避免的时有发生，且很频繁出现。据国内统计报道，每打五口井可能就有一口井，每修五口井可能就有四口井需要打捞。由于打捞的费用可能很高，因此必须谨慎行事，做出正确的判断。多年来，我国引进了不少国外的先进打捞工具和形成了一些具有较高水平的打捞技术。几乎使井下任何事故处理基本都能得到解决，但打捞的费用却差距甚远，有些井队甚至连初步的打捞工作新技术新工艺都不能得到开展，这与传统的观念、工具推广的程度、经费以及人员决策和技术素质都有一定的关系。打捞本身就是较灵活多变的工艺过程，许多时候一种事故有几种处理方法。不过，若将各种因素都考虑进去，可能只有一种是最佳方法。所以制定打捞方案是最重要的阶段之一，因为正确的方案和工具组合可以降低打捞成本。二、打捞的经济因素对井下的事故来说，打捞应是一种最经济的解决办法。但不是所有的打捞方法可以不加选择的处理各种情况，而是要考虑经济性的，比如，用很短的时间与很少的设备所打的一口浅井，显然它只能负担最低的打捞费用，当事故繁杂而难处理时，若用很高的费用和手段去处理就不合适了。而当一口井的钻井投资很大，要打捞的设备条件又十分重要时，花更多的时间和费用都是合理的。因此在决定打捞前不但要确定好打捞方法，还要进行经济因素的分析和计算。包括打捞多久都要有所估计。对事故的正确判断，认真分析各种因素和经济合算，乃至因钻机和工具的情况而因地制宜灵活地执行决策是处理事故的最佳方法。第二章防止事故复杂化造成钻井及修井中打捞的原因很多，主要是“人为过失”。石油界的许多人士都认为，大多数需要打捞的事故是人为造成的。诚然，人为的失误酿成了许多需要用打捞来处理的事故，但延长打捞本身的时间，增加打捞本身的费用却是不能允许的。在钻井和修井中有两条应遵循的基本原则，而在打捞中这两条原则就显得更为重要。一是每次工具下井都应想方设法捞起一些东西或使井下问题得到缓解。无效起下钻不仅浪费资金，而且每下一趟钻都存在发生新的事故的可能性。概率研究表明，起下钻达到一定次数就会发生事故。二是每件下井的工具都应有标明其尺寸的图纸。如果一个大直径的特殊工具或井下钻具组合下井，还应制定出如果其遇卡或断掉应如何打捞的方案。要问一下“该工具能打捞吗能套铣吗如果能，应采用多大的套铣管”要想使打捞少花钱，就必须保存各种工具的准确记录。震击器常被用来作为防卡措施。倘若工具或钻具组合有遇卡的可能性，那么就应该在钻具上加随钻震击器，由此而需要的费用也是合理的。在打捞工具下井之前，应对泥浆和其它完井修井液加以调整，使其达到理想的性能，必要时带钻头通一趟井，调整井眼，将覆盖在落鱼上的沉砂循环出来。在打捞中，应考虑到一旦打捞工具本身遇卡，或者落鱼提不起来，打捞工具释放不掉，应如何释放或捞起打捞工具。打捞工具下井之前，要确保其在地面模拟打捞合格。假如其在地面上就不能正常工作，那么它下井后能否成功就值得怀疑了。第三章管柱卡钻一、常见原因导致管柱卡钻的原因很多，通常为了选择最有效的解卡措施，最好能判断出卡钻的类型。常见的管柱卡钻种类有1机械卡钻封隔器、锚爪、落物、井内管柱相互缠绕，及顿钻后造成的蛇形或螺旋形管柱都可以造成管柱机械卡钻。井内套管受挤压变形时，油管往往卡在套管变形部位。与裸眼井相比，机械卡钻在套管井里发生得更为普遍。2泥浆沉砂卡钻此类卡钻在套管井及裸眼井内均可发生，一般是由于泥浆中的固相沉淀，及泥浆有时在高温下凝固所致。套管泄漏造成砂石和泥浆进入套管，可以导致油管或其它井下设备遇卡。钻井过程中产生的钻屑必须被及时地携带到地面，保持井眼清洁，否则，钻屑堆积将导致卡钻。泥浆排量不足常常导致钻进时卡钻。有时人们用清水或清水与钻屑反应形成的泥浆打井，这种“原浆”在大井段上可导致突然卡钻，并造成灾难性的后果。3键槽卡钻当一口井发生井斜以后，钻杆及经过硬处理的钻杆接头在“狗腿”部位旋转，在井眼内磨出一个比井径小的槽见图31。这种小于井径的槽在起下钻过程中常会造成意外事故。在起钻中，直径较大的钻铤往往被拉入键槽造成卡钻。从司钻的角度讲，当其发现钻具要卡，自然会用力上提，当然，这只能使后果更为严重。4水泥卡钻井下设备的机械断裂和泄漏、人为过失，以及有意打水泥控制井喷或堵漏都可能造成水泥卡钻。发生水泥卡钻时，人们常埋怨水泥早凝或瞬凝。在钻水泥时，如果使钻屑在泥浆中沉淀下来，那也很容易造成卡钻。5井喷卡钻当地层压力超过泥浆或井内其它液体的液柱压力时，在地层压力的作用下，泥砂、泥浆或其它地层物质，有时甚至钻杆保护胶皮都会顺着井眼往上冲。这种现象有时会堵死井眼，酿成卡钻。6井眼垮塌卡钻裸眼井中的泥质井段往往从泥浆中吸收水分，然后膨胀，塌落到井内，堆积在钻杆、钻铤或钻头周围，致使管柱被卡。7小井眼卡钻被研磨性地层将钻头直径磨小了就会导致此类问题的发生。不过盐流、页岩变形和粘土膨胀等因素造成的地层膨胀亦可能酿成此类问题。8漏失卡钻在胶结不好的浅砂岩地层和可能被过高的泥浆比重所压开的地层中，时常发生这类问题。即便是钻柱遇卡，在套铣的过程中，也必须通过选用适当的钻井液对井漏加以控制。9压差卡钻粘卡这是人们认识最为肤浅的卡钻类型之一。导致这种卡钻的原因是较高的液柱压力产生一种压差，将钻具推到在渗透性井段中形成的厚泥饼里见图32。这种情况可能发展成为处理起来时间长，费用高的事故。鉴于常用的处理压差卡钻的种种方法并不适用于其它类型的卡钻，压差卡钻仅发生在砂岩这样的渗透性地层，摩阻随泥饼厚薄和泥浆性能而变化。造成压差卡钻的原因可以概括为A液柱压力与地层压力差值较大。B对井眼来讲钻铤尺寸偏大。C滤失量较高。D泥浆固相含量较高。E在渗透性地层中钻具静止的时间过长。这种卡钻一般发生在钻杆处于静止不动的条件下，往往能够全部或部分建立循环。遇卡后应立即停泵，因为循环中泵压会使井筒压力略有增加。停泵减去这点附加压力，使液柱压力下降，活动钻具就可能解卡。二、压差卡钻的处理方法根据国内外的经验以及资料介绍，压差卡钻主要有下列三种处理方法。1压力骤变法压力骤变法，又叫“U”形管解卡法。具体做法是将井内部分泥浆用比重较低的液体替掉，然后使顶替液自然排出，使钻杆内外压力达到平衡。低比重的液体可采用柴油、原油、水、液氮、液化气或其它任何可获得的比重适宜的液体。卡钻后此项工作开展得越早效果越好。当顶替液自然排出后，环空内的液面比钻杆内的液面要低，从而使作用在地层上的液柱压力下降。如果这样做至少能将液柱压力降低到与地层压力相等的水平，钻具就会解卡。液柱压力可以分次逐步降低，以避免发生危险情况，因此这是一种安全的解卡方法。泥浆本身的比重并没有被降低，如果发生井涌，可用环空中替出的泥浆对其加以控制。由于顶替液全部保存在钻杆内，所以它对泥浆造成的稀释作用极小，井内的泥饼也不会受到影响。在某些情况下，特别是当采用气体作为顶替介质时，顶替介质将环空替下，较重的泥浆从钻杆替出。采用此种方法一定要小心谨慎，因为替出重泥浆所需的压力可能会把地层压开。无论采用那种顶替方法，都要对顶替量作出计算，顶替量不得超过解卡所必须的用量。但不管怎么讲，在某些地区这是一种行之有效的解卡方法，且成功率较高。2液体浸泡法如果降低压差不足以解卡，通常建议在发生卡钻的井段打一点液体。打下去的液体渗入泥饼将其除掉。采用什么液体根据地层及泥饼的成分而定。由于表面活性剂能够降低接触面之间的界面张力，故在解卡剂中它的应用最为普遍。关于哪种药剂量适于作泥饼溶解剂，有关人员做了大量的研究试验工作。在渗入并清除泥饼方面，化学药剂取得了很大的成功。已颁布的多种药剂混合用作泥饼溶解剂的专利有若干项。柴油和原油常与理想的表面活性剂混合使用。使用此种解卡方法中最常见的问题是，操作人员没有留出足够的时间使泥饼被清除掉。由于其比重毫无例外地小于井内泥浆比重，打到一定的位置后，解卡剂总要顺着井眼向上作较大距离的移动。因此，每隔三十分钟就应补充一段新的解卡剂。在此之前，要先将钻具至卡点位置的顶替量计算好。关于此种解卡方法的多数研究表明，要使这种方法有效，反应时间至少应为八小时。在此期间建议不要上提钻具，因为这样做只能使井下卡得更死。相反，在卡点位置的钻具上应保持一点钻压，一旦解卡，操作人员即可察觉。有些人不同意这种观点，认为在反应期间应经常活动钻具。当然，如果上提负荷超过钻具总悬重不多，这样做也未尝不可。反应期内可以转动钻具，如果被卡钻具处于悬空状态，在被卡钻具上可稍加一点钻压。3利用中途测试工具解卡法这是处理压差卡钻最为行之有效的方法之一，由于该种方法在使用中所具有的内在缺点，目前尚未被广泛采用。裸眼封隔器或测试工具可用来消除被卡钻具上的液柱压力，并在工具座封的同时使钻具解卡。使用中途测试工具的目的在于，降低落鱼周围的液柱压力，使地层压力把落鱼推离井壁。打捞管柱包括接在其底部的抓卡工具或对扣接头、偏水眼接头在落鱼被堵时使用、下击器、封隔器、视需要选择的安全接头，以及测试工具之上的震击器。封隔器座将承受工具及工具以上的泥浆液柱压力，因此必不可少。通过使被卡管柱松扣，调好打捞管柱，使测试工具处于理想的位置上。要打开工具，先下入打捞管柱，捞住落鱼或与其对扣。打捞管柱的重量座在鱼顶上，使封隔器膨胀座封，把封隔器以上的泥浆柱与其以下的井段隔离开，大大降低卡钻井段的液柱压力。随着压力作用于打捞管柱，旁通阀关闭，另一只阀打开，封隔器以下憋住的压力进入钻具，地层压力立即将被卡管柱推离井壁。上提管柱时，封隔器解封收缩，连通阀关闭，旁通阀打开，此时，落鱼就可能被从井内提起。如果以上方法无一奏效，就需要起出卡点以上钻具，然后对其或震击，或套铣。如果卡钻井段较短，通常采用震击的方法。倘若卡钻井段较长，大多数操作人员则会选择套铣的方法。震击和套铣方法将在以后的章节里分别加以论述。在弄清了卡钻原因之后，就必须制定解卡和打捞方案。下面几章将介绍一些具体事故的部分打捞工艺。三、确定卡点无论什么原因，卡钻后所要做的第一件事就是确定卡点。确定卡点位置的方法有多种1拉伸计算通过测量管柱拉伸量，对其加以计算求出遇卡钻具的顶部深度。所有管材都具有弹性，不少参考书和手册都通过弹性模量建立各种公式或制成图表，这样可以方便地通过管柱在一定拉力下的拉伸长度，计算出或直接在图表中查出自由管柱的长度。所有的井均在某种程度上呈曲线状，在井眼与管柱之间都存在一定的摩阻，因此，要采取措施将摩阻降到最低程度。管柱要活动一段时间，上提负荷以管柱悬重的110115为宜。有些方法可用来缩小拉伸求卡点的误差，当然这同样需要假设一些条件。此外，拉伸求卡点的公式和图表没有考虑钻铤及加重钻杆的需要。具体的公式和图表在此不做详细介绍。2测卡仪另一种方法是通过测卡公司以电缆携带测卡仪器下井，能够准确地确定管柱的卡点位置。测卡仪是一种高灵敏度的电子仪器，不但可以测管柱的拉伸，而且可以测管柱的径向扭动。记录到的信号经电缆传送到地面控制车内的面板上，由操作员加以解释。测卡仪见图33的核心部件是一个心轴，其中装有一个应变检测装置，或叫微型传感器。仪器的上下两端为摩擦弹簧片，摩擦块或磁铁见图34的作用是将仪器固定在管柱内。当地面上提或转动管柱时，卡点以上的管柱拉伸或扭动。流经仪器的电流变化被微型传感器检测下来，并传送到地面供解释。测卡仪进入被卡管段后，管柱不能活动，拉力及扭矩传递不到仪器上，地面仪表自然也就没有显示。测卡仪常和磁定位、松扣炸药、化学切割及喷射切割工具配合使用。组合连接不但可以节省昂贵的钻机在用时间，而且保证了测量的连续性，从而降低了切割或松扣失败的可能性。3遇卡管柱测井有一种测井方法，可以测出卡钻的严重程度及卡钻井段长度。这种测井方法对确定采用哪种措施解卡很有益处。图35为管柱状态测井图，图中把卡钻程度以百分比的形式表示了出来。接收器采用并记录震荡信号。在卡钻井段，声波震荡信号依据卡钻的严重程度成比例衰减。井下仪器在已知的自由管柱内，一般在表层套管底部附近。管柱状态测井可提供全部卡钻井段，以及被卡管柱可能有问题部位的全部记录。这种测井资料为工程人员评价井下状态，进而确定是对卡钻部位进行震击，还是对落鱼进行套铣，乃至在某些情况下进行侧钻帮助都很大。这种测井方法可用于钻杆、油管、套管，也可以用于套铣管。四、起出卡点以上钻具卡点确定以后，一般就要采取措施起出卡点以上钻具，以便下震击管柱或套铣管柱。有四种比较成熟的起出卡点以上钻具的方法可供选择1爆炸松扣以电缆携带导火索，在卡点以上选好接头丝扣位置，爆炸把管柱退开。2化学切割这是一种以电缆携带工具的切割方法。该种方法采用推进剂和一种叫做氟化卤的化学剂在管子的圆周方向上烧若干个孔，降低该部位的抗拉强度，然后轻轻一提即可提断。3爆炸切割该种切割方法使用环状凹形炸药，以电缆携带并引爆。4机械切割这种切割方法是通过送入到切割位置上的工具，利用水力或悬重施加作用力于工具上的刀片，使之边旋转边进给，切削管柱。机械内割刀是由小直径管柱或抽油杆携带。机械式水力式外割刀常用来切开已套铣开的小段管柱，通常是由套铣管携带外割刀入井。5水力切割这是一种工具和管柱接在一起的特殊接头，当需要从工具接头处断开时，只需加大泵压，利用水力可切割开工具接头，起出上部管柱，目前我国已有生产。机械切割和水力切割接头的工具结构和原理以及操作我们将在第七章做较详细的介绍。在五十年代，起出卡点以上的管柱，无论是油管还是钻杆，都采用机械切割工具来完成。但电缆携带的各种切割工具的出现，使切割速度大幅度地提高，如今，只要可能，大多数的切割都采用电缆携带的切割工具来实现。切割管子及其它材料的各种新型切割方法的研究仍在继续。最新式的切割方法是火焰切割系统。该系统不用炸药，而是象切割焊枪一样瞬时切断或在钢铁及管子上烧出若干个孔。目前此种切割方法在使用范围上尚有局限性。但由于此种切割方法采用高压火焰射流进行切割，切口平滑，预计其使用前景将更为广泛。切割剂由高电压点火剂点燃，这就使这种切割系统避免了由于其它原因意外点燃的可能性，从而改善了人身及设备的安全状况。处理一项具体事故的切割方法要认真加以选择，但只有爆炸松扣的方法才能留下向上的丝扣。因此，如果准备下回接工具与落鱼对扣，就应选择这种方法。起出卡点以上的管柱有一条要遵循的原则，即卡点以上要留出一段自由管子作为引管，并要保证打捞表面有一定的长度，以使其具有足够的抗拉强度。通常半个单根到两根单根的长度就能满足上述要求。在确定卡点以上所留自由管子的长度时，要考虑到起出卡点以上的管柱后，紧接着要开展的作业要求。例如接下来要在套管内进行套铣，套铣管柱的组合不需要鱼顶上有丝扣，那么在卡点以上切掉半个单根就是顺理成章的。如钻杆松扣后要进行套铣在套铣管内采用钻铤打捞矛，但泥浆沉砂量很大，卡点以上就应多留一些钻杆。有些操作员喜欢多留出一个接头，以防第一个接头由于爆炸松扣而损坏。总之，卡点以上所留管柱不要超过所必须的长度，因为多留只能增加套铣的工作量。如果起出卡点以上的钻具之后要进行震击，多留的管子就会增加落鱼以上弹性管柱的长度。继测卡及起出卡点以上的管柱之后，通常紧接着就是打捞。因此，在测卡、松扣或切割的过程中，打捞工具监督或操作人员最好能在井上。打捞工具的操作人员需要观看测卡点及起出卡点以上钻具的施工，因为他们往往可以提出一些建议，以改善打捞的井下环境。五、打捞作业打捞作业的内容很多，主要是通过一些打捞所用的专用工具进行。当钻井不能正常进行时，基本就进入打捞状态，包括测卡、倒扣、打捞落鱼和解卡、套铣等。这些工作都离不开专用的工具。如最早的反扣钻具和公母锥，到现代化先进的化学、机电切割，抓卡工具和震击器等。在做出正确的判断和决策后，实施作业很重要。为了选择最有效解决事故措施，并做出最好的判断，以最经济最快的速度解决问题，我们将在第五章、第六章、第七章、第八章、第九章中介绍各种典型工具的结构、原理、操作和维修。并对各类型工具的一般工具和目前国内外最新设计或制造的先进工具做简单的介绍。第四章井下动力钻具一、LZ型螺杆钻具1概述螺杆钻具是一种井下动力钻具，它是由高压泥浆驱动的容积式马达，把液压能转化为钻头转动所需的动能。具有结构简单、过载性能好、在小井眼和转盘不易加扭矩时也能得到大的扭矩和功率，已广泛应用于定向井、水平井、直井和修井作业中。2工作原理螺杆钻具是以钻井液为动力的一种井下动力钻具。泥浆泵泵出的钻井液流经旁通阀进入马达，在马达的进、出口形成一定的压力差，推动马达的转子旋转，并将扭矩和转速通过万向轴和传动轴传递给钻头。其性能主要取决于马达的性能参数。3结构螺杆钻具主要由旁通阀、马达、万向轴和传动轴等四大部件组成。31旁通阀其作用是在起下钻时沟通钻柱内外泥浆，而使之不溢于井台上。此时弹簧使阀芯处于上部位置，即开启位见图41；在开泵后，钻井液流量达到一定值时，推动阀芯克服弹簧推力下行至关闭位置，隔断钻柱内外泥浆通道，此时泥浆流入马达。32马达它是由具有螺旋形内腔的硫化橡胶定子和螺旋形的转子组成见图42。转子和定子沿轴向形成许多连续的、互不相通的螺旋密封线，构成马达的密封容腔。当压力足够时，泥浆进入容腔，其液压能转化为机械能，在转子的螺旋曲面上形成转动力矩，迫使转子在定子中作行星运动，容腔沿着轴向移动，不断生成和消失，完成其能量转换，这就是螺杆马达的基本工作原理。33中空转子马达为了增加钻头的水马力和泥浆的上返速度及保护马达的使用寿命，可将转子加工成为带喷嘴的中空转子。此时马达的总流量应等于流经马达密封腔流量和流经转子喷嘴流量的总和。为了达到理想的钻井参数，用户可以按以下计算方法选用中空转子的喷嘴根据泥浆上返流速的要求，确定泥浆泵的输出流量。流量进入马达时分两路，通过马达螺旋容腔的流量为M，通过中空转子喷嘴的流量为P。即MQP所以QPQQM设定马达转速N值计算M值QMNQ/60VL/S或N60MV/QR/MIN容积效率V取090。Q为中空转子马达螺旋容腔的每转排量L/R，按下表41取值表41中空转子马达螺旋容腔的每转排量型号规格QL/R9LZ2447147LZ2037147LZ1977145LZ1727145LZ1657935LZ1277935LZ1207935LZ102755LZ95726喷嘴直径MMP/Q8942STOPP式中ST马达起动压降（MPA）POP马达工作压降（MPA）泥浆比重（KG/L）按以上推荐计算公式，用户可以依据使用需要随时更换不同直径的喷嘴，达到理想的要求。34万向轴它的作用是将马达转子的行星运动转化为传动轴的定轴转动，将马达输出的扭矩及转速传递给传动轴及钻头，同时也承受转子的轴向载荷见图43。35传动轴它的作用是将马达的旋转动力传递给钻头，同时承受钻压和转子转动所产生的轴向和径向负载。其中推力轴承承受轴向力、传递钻压；上下两对TC轴承承受径向载荷，轴承配合表面有烧结的耐磨硬质合金见图44。泥浆大部分由传动轴水帽流入钻头水眼，少部分流经推力轴承和TC轴承起冷却和润滑作用。4使用须知41地面检查411制定钻井作业计划时，应充分考虑井眼孔径、深度、钻头类型、尺寸、钻具及其组合的方案、地层结构、水力计算等细节。412用提升短节提起钻具。413用钻头装卸器把钻头装上，只允许用链钳转动钻具传动轴接头（钻具除壳体外，唯一能转动的部分只有与钻头相配的内螺纹），而且只允许顺时针旋转（俯视时旋向，下同）以防止内部螺纹松扣。414吊起提升短节，将钻具放入转盘中，旁通阀置于转盘上部容易观察的位置。用卡瓦把钻具卡牢，卸去提升短节。415检查旁通阀，用木棒向下压旁通阀阀芯，从上部向旁通阀注满水，此时旁通阀应不漏，水面无明显下降。然后拿走木棒，阀芯应被弹簧弹起复位，所注水应从侧面各孔均匀流出，即可认为正常。416接上方钻杆，下放方钻杆，使旁通阀处于转盘之下便于观察的地方，开动泥浆泵，当提高钻具时，看钻具是否转动。此时旁通阀处于“关闭”位置，不应有泥浆从旁通阀流出。检查的目的仅是看钻头是否旋转，不必持续很长时间。417卸下方钻杆，按设计的钻具组合，分别把弯接头、无磁钻铤、稳定器等接好。将弯接头拧入旁通阀之前，如果用斜口管造斜法造斜，应检查造斜键，保证斜口管鞋座处于正常的工作位置，并保证与接头的弯头刻线对准。42送钻421尽管钻具本身外形简单，司钻下放钻具时仍需控制下放速度，否则易被井眼中的暗礁以及套管鞋所损坏。遇有这样的井眼，往往需开动泥浆泵，慢慢地扩大井眼再通过它。422如果用弯接头或弯壳体，钻头侧面就更易碰上井壁的和套管鞋，因此要周期性地转动钻具总成以消除侧钻的影响。423在下到井底或温度较高时，建议断续地停一下，并进行泥浆循环，防止因高温导致堵塞或损坏钻具。43开动钻具431当钻头处于井底0305M时，开泵。此时应将立杆的压力表度数记录下，与计算的压力值对比一下，如果超过水力计算的压力数值也可能是正常的，这是因为钻头侧钻引起的。432清理井底，最好用正常的泥浆循环清理，清理时也可慢慢转动钻具或把钻具每次转动3040，依次把堆积井底的物体清理干净。433清理干净后，再将钻具提升0306M，检查压力值，记录下来。434逐步加钻压，马达转矩增加，立杆压力表压力值升高。升高的压力值应符合各型号钻具规定的马达压降值。因此要维持转矩基本稳定，钻压基本稳定，只要立杆压力表稳定在一定范围内就可以了。它能使司钻及时了解井底钻具工作情况。435钻头不在井底时，如果循环压力低于计算值，可能是旁通阀处于“开位”或钻杆损坏，井漏等造成的。436如果循环压力高于计算值，而且侧钻造成压力升高的因素已排除，则可能是钻头水眼被堵或转动轴被卡死。如果是这种情况，循环压力要比计算值高得多。44故障分析441钻具马达失速问题442在马达压降范围内，即钻具最佳负荷状态下，马达转速比无负荷时也有约10的降低，仍属于钻具马达工作特性曲线正常范围。当负荷过大，由于马达本身结构限制，泥浆压力高到一定程度后，破坏了定、转子间形成的密封容腔的密封性能。高温泥浆强行穿过定、转子间形成的缝隙，转速严重下降，甚至停车即失速。这在钻具使用过程中是不允许发生的。遇有这种情况必须及时提起钻具脱离井底。如果地面压力表度数恢复正常，则可确认是钻压过大引起失速。处理后如无异常，不需把钻具提出井外，可继续使用。443如果要确认钻具是否失速而作失速试验时，试验时间应尽可能短，而且不要频繁试验，否则易损坏马达。444综合考虑钻具使用过程中的各种因素，归纳为表42供用户参考。表42钻具故障分析表异常现象可能原因判断及处理方法马达失速把钻具提高0306M，核对循环压力，逐渐加钻压，压力表随之逐渐升高，均正常，可确认曾是失速问题压力表压力突然升高马达传动轴卡死，钻头水眼被堵把钻头提离井底，压力表度数仍很高，只能提出钻具检查或更换钻头水眼被堵把钻具提离井底，再检查压力，如果压力仍然高于正常循环压力，可试着改善循环流量或上下移动钻柱，如无效只能取出修理、更换钻头磨损可以继续干下去，细心观察如仍无进尺，只能取出更换压力表压力慢慢增高不是指随钻井深增加而增大的压降地层变化把钻具提起，如果压力与循环压力相同则可继续工作循环压力损失变化检查泥浆流量压力表压力缓慢降低钻杆损坏稍提钻柱，压力表读数低于循环压力，取出检查地层变化适当改变钻压和循环率（注意两者必需在正常范围内）马达失速压力表读数增高，钻具提离井底，检查循环压力，从小钻压开始，逐步增大钻压或更换钻头旁通阀处于“开位”压力表读数偏低，稍提起钻具，启、停泥浆泵两次仍无效，则需更换旁通阀，万向轴损坏常伴有压力波动，稍提起钻具压力波动小些，更换万向轴没有进尺钻头磨损更换新钻头45起钻451在钻具提出到旁通阀位置后，先用清水从旁通阀顶部进行冲洗。然后用木棒把阀芯按下、松开，使其能自由移动为止。最后拧上提升短节，提出钻具。452装好钻头装卸器，卡牢钻具外壳，仅转动钻头，把马达中的泥浆从旁通阀门排出。453把钻具提出转盘，并卸下钻头。454卸下钻具，送维修站维护保养。5在定向井中使用定向钻井就是沿着预先设计的井眼轴线钻到目的层的钻井方法。要实现这个目标，除了螺杆钻具之外，还需要如组成钻具的浮动接头、弯接头、钢钻铤、无磁钻铤、稳定器和钻头以及测量系统等。我公司生产的螺杆钻具仅是完成这项工作的主要工具之一,能满足定向钻井的各种需要。6维护与修理61拆开各部件和零件，清洗、探伤。62更换所有密封件和明显损坏、磨损或冲蚀严重的件。63马达部件中定子橡胶不得有掉块、转子镀铬层剥落不应超过20，否则予以更换。重新组装后的马达部件需进行倾斜30的灌水试验，泄漏量不得超过5L/MIN。64传动轴部件中串轴承不得出现钢球破裂、内外轴承圈裂纹或明显沟槽现象，否则应更换整套串轴承；TC轴承硬质合金不允许有脱落、掉块现象，且配合间隙不应过大，否则予以更换。7技术参数表43螺杆钻具技术参数型号5LZ9575LZ10275LZ12075LZ12775LZ16575LZ17277LZ19777LZ20379LZ2447外径MMIN9533/4102412043/4127516561/217263/419773/4203824495/8井眼尺寸MMIN11815245/8611815245/8614920057/877/814920057/877/821325183/897/821625181/297/825131197/8121/424131191/2121/4311445121/4171/4NC50NC50接头螺纹API27/8REG27/8REG31/2REG31/2REG41/2REG41/2REG65/8REG65/8REG65/8REG水眼压降MPA70推荐流量L/S47114711581658161632163222362236505757钻头转速RPM1403201403207020070200100178100178951509515090140马达压降MPA323225253232323225工作扭矩NM7807801300130032003200500050009300最大扭矩NM1240124022752275560056008750875016275推荐钻压KN212155558080120120220最大钻压KN40407272160160240240330重量N165025404260652081808450128001345022800二、WLZ型涡轮钻具1概述涡轮钻具是一种井底水力发动机井下动力钻具。它可以提高机械钻速，降低钻井成本和改善钻具受力情况防止钻具事故，用它钻井时钻杆不转，所以磨损小，事故少，钻杆使用寿命长，它特别适用于打定向井，侧钻等特殊作业。2结构涡轮钻具是由一个支承节（见图45）和两个涡轮节（见图46）组成，以分开三件的形式提供给用户，在下井之前直接在井场将其装配成为一个整体。支承节中装有带硬质合金支承块的双向受力轴向滑动支承，带硬质合金块的径向滑动支承，全部支承都在钻井液中工作，还有两个橡胶密封圈等。以上零件全部装在支承节心轴上。支承节外壳主要有上部外连接接头、支承节外壳、支承节下接头及与涡轮节相接的支承节半接头等。涡轮节内部结构每一个涡轮节中安装了百级以上轴向涡轮付（一个定子和一个转子组成一级）和数个带硬质合金块的径向支承。以上件全部装在主轴上，主轴上方是一个与下一个涡轮节相连的涡轮心轴上接头，下方是一个支承节（或一个涡轮节）相连的涡轮心轴下接头。涡轮节外部结构上部外连接接头、涡轮节外壳、下部外接接头。3工作原理涡轮钻具内装有若干级涡轮（定子和转子），定子使液体以一定的方向和速度冲动转子，而转子将液体的这种动能转变为带动钻头旋转破碎地层的机械能。4使用与操作41要正确使用涡轮钻具，必须具备下列条件411钻井液含砂量应小于2，且无大颗粒屑和杂物。412井底无落物。413必须使用钻杆滤清器。414心轴在98196NM力矩作用下转动灵活，轻便。415新涡轮的轴向间隙不大于5MM，旧涡轮不大于7MM。轴向间隙的测量方法将吊起的涡轮钻具的轴压在转盘上，在轴露出的短节处作一标记，然后上提涡轮钻具使其悬空，再在轴露出的短节处作第二标记，两个标记之间的距离即为测量的轴向间隙。416涡轮钻具下井前必须在井口试运转，检查是否容易启动和螺纹连接处有无渗漏，先单泵启动，泵压不超过152MPA，单泵不能启动时，可以双泵启动。仍不能启动时，可用转盘迫转510MIN，再行开泵，要求运转平稳，没有跳动。停泵时，轴应逐渐减速至停止转动。如遇突然停止，则说明轴承摩擦力矩过大，必须重新进行试运转。42涡轮钻具使用前的准备工作421在井场上，涡轮钻具的装配按顺序进行。首先从支承节开始，用卡瓦和夹持器将支承节固定于转盘之中。用夹持器卡住颈部将下面的一个涡轮节装在吊卡上，吊升起来并且扶正，使它的心轴下接头落入支承节的半节头之中，然后用大钳上扣并旋紧,用同样的方法联接上面的一个涡轮节，各节的拆卸过程按相反的顺序进行。422如涡轮钻具是第一次使用，由于它的支承没有经过磨合，有必要进行短时间的跑合试验，为此，应当在方钻杆上或者在涡轮钻具的转换接头和方钻杆之间安装过滤器，而在支承节的轴上不安装钻头，测量支承节轴的轴向窜动量，当轴处于悬垂位置和支持在转盘面上时，分别在轴上作出记号，两次记号之间的距离应为12MM，开动钻井泵，记下涡轮钻具起动时钻井液的压力应当处于2MPA的范围之内。当泵的排量达到钻井时需要的排量时，用肉眼检查螺纹联接的密封状况。涡轮钻具的磨合期不宜少于1小时如有可能，应进行2小时，对轴向窜动量进行检查性测量，接上钻头，进行试启动检查性启动。43涡轮的使用431下放钻具之后，在方钻杆下，钻柱最上方的接头中安装孔眼尺寸不大于5MM的过滤器。432在涡轮钻具处于井底上方的位置时用较低排量的钻井液冲井。433在使用PDC钻头钻井时，将钻压增到10吨或更多，可以使涡轮钻具的轴向支承卸载，从而增加传递给钻头的功率。钻具的送进量应当使涡轮钻具保持在合理的工况范围之内，该工况能获得最大的机械进尺。434应当注意到，本涡轮钻具在工公司装配时是按涡轮轴有较大的抬高值进行调整的,以便用PDC钻头进行钻井工作由于涡轮中的压力降而产生的作用于涡轮钻具轴向支承上的液体压力载荷是引起摩擦的载荷，其值可达15吨或更多，因此，不宜用本涡轮钻具驱动牙轮钻头。5维护与修理51准备投入检修的涡轮钻具应当用水清洗，并在结束钻井工作后尽快拆卸，以免生锈。52全部拆开涡轮钻具。53涡轮钻具零件配套和报废的准则外壳、轴、涡轮、止推轴承和径向轴承等配套和报废准则在专门的修理和维修指南中有详细叙述。54更换磨损了的零件。55检查轴和壳体的直线度。56检查螺纹并进行修理。57装配涡轮钻具。58在试验台上进行试验，检查调整的结果并录取工作性能参数（全部或者局部）。6技术参数涡轮钻具类型带支承节的多节涡轮钻具；节数3其中涡轮节2，支承节1涡轮级数在一节中143级；在整个钻具中286级轴承类型支承节中止推轴承7排；径向轴承2个涡轮节中径向轴承8个两节涡轮节联接螺纹两端为65/8REG外形尺寸240MM涡轮钻具长度总长1711MM排量004M3/S工作转速500R/MIN工作扭矩4000NM压力降886MPA第五章打捞工具一、安全接头一、AJ型安全接头1概述AJ型安全接头是连接在钻柱和井下各种作业的工作管柱上的一种安全倒扣工具。当井内发生卡钻需要倒扣时，可以很容易地从它本体联接螺纹处倒开，起出公接头以上钻杆或油管。在井下倒扣或重新对扣都十分可靠容易。钻柱在正常工作中，它则成为一个钻杆或油管接头，它的内外径也与相连接的管柱一致，所以在管柱的水眼内进行作业并无妨碍。安全接头本体采用特殊宽锯形螺纹联接，设计有巧妙的拉紧结构，联接时只需施加一定的扭矩即构成一刚体，地面上不给予大于联接扭矩40以上，且方向相反的扭矩，它在井下工作时是不会自动脱扣的。2结构及原理安全接头的结构如图51，由公接头、母接头、上O形圈和下O形圈等零件组成。若地面上不施加和工作方向相反的机械力，安全接头在井下工作中是不会自动脱扣的。公接头上部和母接头下部为钻杆或油管接头螺纹，与管柱直接连接，内外径和相连接的管柱相等，能承受大载荷如拉力、扭力、冲击力和较高的泥浆循环泵压力，倒扣扭矩按照上扣扭矩的4060操作；在井下倒扣或重新对扣的速度要比钻杆或油管接头要快，螺纹的找中性要好。3使用安全接头锯齿形螺纹一般设计五扣即可承受井内各种作业的复合应力，在深井和弯曲的井眼中倒扣时，只需要23圈，而在直井和浅井中倒2圈即可，上倒扣的速度较接头螺纹要快48倍，使用中须注意以下几个问题A）安全接头在钻柱上的连接位置应在中和点或零应力点以上，不应处于弯曲、拉力和压力频繁变化的部位。B）安全接头和钻柱连接下井使用时，两端接头螺纹紧扣扭矩应和钻柱的紧扣扭矩一致。C）安全接头倒扣时，应施加1020KN公斤的压力，决不能在受拉力的状态下倒扣，这样会损坏螺纹，也不易倒扣。D）安全接头随钻工作七天或150小时，应起出检查上下O形圈的完好情况，若发现裂纹、挤坏和老化等状态必须更换新件。4地面试验的要求41密封性试验打压16MPA稳压5分钟，压降不超过05MPA。42扭矩试验公、母接头的上扣扭矩按照表51规定的上扣扭矩值，倒扣扭矩应在上扣扭矩的4060范围内。5拆装步骤及注意要点51组装511清洗净零件，检查螺纹和各台肩是否完好，O形密封圈若有损伤、裂纹应更换新件。512将上、下O形密封圈分别装在公接头的密封槽内，此时O形密封圈应稍有延伸并紧套在槽内。513在公母接头的宽锯齿形螺纹面上涂足润滑油脂，不得使用铅基或锌基润滑油脂，建议使用钙基、铝基或锂基润滑脂。514将公母接头上扣到位并戴上护丝。52拆卸521把接头的一端夹在虎钳上，用钳子夹住另一端倒扣，若倒扣困难时，允许垫上木块用榔头敲击联接螺纹部位。522从公接头上取下O形密封圈，禁止用锋利工具去钩挑密封圈。6技术参数表51安全接头技术参数型号外径MM内径MM接头螺纹API屈服拉力KN屈服扭矩KNM最大工作拉力KN上扣扭矩KNMAJ/SJ73UP1055827/8UPTBG20151911340520AJ/SJ73DP1054727/8DP203817341365520AJ/SJ891157231/2UPTBG9051025600784AJ/SJ102127884UPTBG10211236658784AJ369532NC2620601525137098AJ4110554NC3120151911340147AJ4612157NC3822752651515196AJ5012757NC3822902701550196AJ5614683NC4629203101850245AJ6215980NC5046655843110490AJJ16516583NC5049876943360490AJ701789251/2FH50808553385608AJJ1971978965/8REG548012413650637AJJ2032038965/8REG55008603700637（二）、H型和J型安全接头1概述H型和J型安全接头以下简称安全接头是一种打捞、套铣和测试等井下作业的安全装置。可以连接在井下钻柱所需要的部位，能经受住作业中的各种拉压负荷和传递扭矩。在井下作业中，一旦需要，该安全接头容易退开，以便取出其上部管柱。再次下钻时，也很容易对上安全接头，继续进行作业。2结构与工作原理见图52、53安全接头由公、母接头组成，两接头用销子连成整体下井，公、母接头间用O形橡胶圈密封，保证作业中循环泥浆。公接头上端与母接头下端设计有接头螺纹。公接头设计有横、竖有序的凸块和滑槽，母接头内孔中有滑块。装配后母接头的滑块在公接头的滑槽里。作业中，上提剪断销子后公接头的滑槽沿母接头的滑块上、下、左、右运动完成该安全接头的退、对动作。3安装位置在打捞、套铣和测试作业中，在需要安全脱开管柱的任何连接