井下试油设备与工艺.ppt

井下试油装备与工艺 试油设备是用来对井下管柱或井身进行维修或更换而提供动力的一套综合机组 它包括动力机 传动设备 绞车 井架 天车 游动滑车 大钩 水龙头 转盘 修井泵和其他辅助设备 第一章 试油设备 第一节修井机第二节井架 天车 游动滑车 大钩第三节水龙头第四节转盘第五节泥浆泵第六节钢丝绳 吊环 吊卡第七节油管钳 吊钳 动力钳第八节修井钻具 目录 一 概述修井机或通井机是修井和井下作业施工中最基本 最主要的动力来源 按其运行结构分为履带式和轮胎式两种形式 履带式修井机一般不配带井架 其动力越野性好 适用于低洼泥泞地带施工 缺点是行走速度慢 轮胎式修井机一般配带自背式井架 行走速度快 施工效率高 适合快速搬迁的需要 其缺点是在低洼泥泞地带及雨季 翻浆季节行走和进入井场相对受到限制 第一节修井机 修井机主要是用于油 气 水井中小修及大修的一套综合机组 修井工艺对修井机的基本要求是 1 起下钻具能力 为了起下钻具 要有一定的起重能力和起升速度 由修井机的起升系统承担 2 旋转能力 为了带动钻具 整形工具 套铣头 钻头及其他磨套钻铣工具而旋转磨 套 钻 进等 要有一定的扭矩和转速 由修井机的旋转系统承担 3 循环洗井能力 为了保证正常钻 套 磨 进 冲洗井底及携带钻屑等 要有一定的压力和排量循环修井液 由修井机的循环系统承担 具有以上三大工作能力的修井机设备称为修井机的三大工作机组 它主要由绞车 井架 天车 游车大钩 转盘 水龙头及修井泵等组成 第一节修井机 二 修井机的结构组成一套完整的修井机主要由八大系统 设备组成 1 起升系统 起升系统是由绞车 井架 天车 游车大钩及钢丝绳等组成 2 旋转系统 旋转系统是由地面的转盘 水龙头和井下钻具等组成 3 循环系统 循环系统设备很多 主要由修井泵 地面管汇 立管 水龙带 修井液净化 处理 配制 设备及井下钻具等组成 4 动力设备 动力设备是由柴油机或电动机等组成 为钻机的正常运转提供动力 5 传动系统 传动系统又称联动机组 指的是动力机与工作机中间的各种传动设备及部件 传动方式一般是机械 电 气 液联合使用 大部分转盘修井机目前是机械传动为主 其他传动为辅的联合传动 第一节修井机 6 控制系统 较先进的修井机多以机械 电 气 液联合控制 也有采用专用机械控制 气控制 液压控制 电控制的 机械控制设备有手柄 踏板 操纵杆等 气 液 动控制设备有气 液 元件 工作缸等 电控制设备有基本元件 变阻器 电阻器 继电器 微型控制等 7 修井机底座 修井机底座主要由钻台底座 机泵底座以及主要辅助设备底座等组成 一般采用型钢或管材焊接而成 8 辅助设备 现代化的石油修井机还有一些辅助设备 如供电 供气 供水 供油 器材储存 防喷防火设施 修井液的配制 储存 处理设施及各种仪器和自动记录仪表等 以满足健康 安全 环保等要求 第一节修井机 三 修井机的形式与型号表示方法 结构形式 动力机 柴油机 传动方式 液力机械传动或机械传动 绞车方式 单滚筒或双滚筒 井架方式 前开口伸缩式桁架结构或桅杆式结构 装载方式 自走底盘或汽车底盘 刹车方式 带式刹车或盘式刹车 当使用带式刹车时 公称钩载大于 的修井机应配有辅助刹车 第一节修井机 例 公称钩载为 的单滚筒修井机 装在铁马底盘车上 名义总质量 第一次设计生产 则该修井机的型号表示为 例 公称钩载为 的自走式双滚筒修井机 名义总质量 第二次更新设计 则该修井机的型号表示为 第一节修井机 四 基本参数修井机的基本参数应符合表2 的规定 表中企业名称代号 车辆类别代号 汽车名义总质量 产品序号 专用汽车结构及用途 绞车型式和设计号未做规定 只给出通用修井机代号和公称钩载数值 表2 1石油修井机基本参数 第一节修井机 五 修井机的类型修井机是修井施工中最基本 最主要的动力来源 按其运行结构分为履带式和轮胎式两种形式 履带式修井机一般不配带井架 其越野性好 适用于低洼 泥泞地带施工 缺点是行走速度慢 在公路上行走需保护路面不被轧坏而有所限制 轮胎式修井机一般配带自背式井架 行走速度快 施工效率较高 适合快速转搬的需要 其缺点是在低洼 泥泞地带 雨季翻浆季节行走和进入井场相对受限制 一 自走式修井机各油田使用的轮胎式修井机型号较多 目前使用较多或正准备投入现场使用的有XJ650 IRI 500 XJ450 XJ350型 XJ250型 库泊LTO 350型 英格索兰350型等 第一节修井机 XJ1000自走式修井机 技术指标 第一节修井机 2 XJ750自走式修井机 技术指标 第一节修井机 3 XJ650修井机XJ650修井机为120t级单滚筒自走式修井机 它主要由自走底盘 角传动箱 主滚筒及其刹车系统 刹车冷却装置 型两节伸缩式井架及4 5游动系统 死绳固定器及压力传感指重装置 液压绞车 钻台 水龙头 气动卡瓦及司钻控制的气路和液压系统 电路系统等组成 技术指标 外形尺寸为 长 宽 高 19 62m 3 1m 4 7m 第一节修井机 4 XJ550自走式修井机 技术指标 第一节修井机 5 XJ450自走式修井机 技术指标 第一节修井机 6 XJ350自走式修井机 技术指标 第一节修井机 7 XJ250自走式修井机 技术指标 第一节修井机 8 XJ250P修井洗井车 XJ250P修井洗井车是江汉石油管理局第四石油机械厂为出口叙利亚而研制的具有修井和洗井功能的小型自走式修井设备 技术特点 采用自走式底盘 载荷分布合理 越野性能好 在修井机的基础上增设了泥浆泵和灌注泵 从车台动力系统取力 从而实现洗井作业功能 转盘采用液压转盘 动力由单独的动力桥撬提供 第一节修井机 9 XJ250轮式作业机 XJ250轮式作业机是针对油田矿区道路条件差 井位密集 而设计的一种单滚筒自走式修井设备 它主要由自走底盘车 角传动箱 主滚筒绞车及其刹车系统 刹车冷却装置 型两节伸缩式井架及3 4游动系统 指重装置 液压绞车及司钻控制的气路和液路系统 电路系统等组成 第一节修井机 该机底盘驱动型式为4 4 前后桥选用大载荷工程车桥 越野能力极强 加配前后驱动装置 可将动力分别传递给底盘的前驱动桥 后驱动桥或车上部分的绞车系统 液力传动箱实现了修井装置和载车底盘的柔性无级调速和较高的发动机功率利用率 大大地降低了操作人员的劳动强度 是老式通井机更新换代的理想产品 第一节修井机 二 履带式修井机 通井机 履带式修井机一般通称通井机 其实是一种履带式自走型拖拉机经改装添加滚筒而成 目前常用的修井机型号有兰州通用机械厂制造的红旗 型 鞍山红旗拖拉机制造厂制造的 型 青海拖拉机制造厂制造的 型 型等 履带式修井机外形履带式修井机外形如图2 5所示 图2 5履带式修井机 第一节修井机 履带式修井机技术参数履带式修井机技术参数见表2 8 表2 8履带式修井机技术参数 第一节修井机 井架是支撑吊升系统的构件 天车和游动滑车是吊升系统的两个部件 通过钢丝绳的反复上下穿绕把它们连成一个定 动滑轮组合 最后一道钢丝绳绕过天车轮后 绳头放下缠绕在绞车滚筒上 从天车轮另一端下来的钢丝绳则把它固定在井架下的死绳固定器上 天车 游动滑车 钢丝绳三个部件把绞车 井架以及钻 管柱联系起来 以实现起下作业 大钩是修井机游动系统的主要设备之一 它的作用是悬挂水龙头并通过吊环 吊卡悬挂钻柱 套管柱 油管柱 并完成修井作业及其他辅助施工 第二节井架 天车 游动滑车 大钩 一 井架井架是施工作业过程中支撑吊升起重系统的构件 其顶部安装天车 与大绳 游动滑车组成吊升起重系统 用来完成起 下油管 钻杆和抽油杆的作业 井架的种类常用的井架可分为固定式井架和车载式井架两种 在常规作业和油水井增产增注措施作业施工中 经常使用固定式井架 在油水井大修作业施工中 经常使用车载式井架 井架的规格车载式井架种类较多 根据修井机生产厂家和修井机型号不同 大致可分为 等几种负荷 井架高度也可以分为 等几种规格 第二节井架 天车 游动滑车 大钩 固定式井架可分为以下三种规格 见表2 表2 固定式井架规格 第二节井架 天车 游动滑车 大钩 二 天车 游动滑车 图2 5天车结构示意图 结构 天车是一组定滑轮 它由滑轮 天车轴 天车架及轴承等主要零件组成 如图2 所示 天车的滑轮有 个 同装在一根天车轴上 排成一行 第二节井架 天车 游动滑车 大钩 图2 游动滑车结构示意图 游动滑车是一组动滑轮 它由滑轮 游车轴 下提环 下销座 侧板 提环销及轴承组成 如图2 所示 游动滑车由 个滑轮组成 同装在一根游车轴上 排成一列 第二节井架 天车 游动滑车 大钩 天车 游动滑车的型号表示方法 天车的型号表示方法 天车代号为 天车 两字汉语拼音的第一个字母 大写 最大钩载用修井机最大钩载 的十分之一表示 第二节井架 天车 游动滑车 大钩 游动滑车的型号表示方法 游动滑车的型号表示方法如下 游动滑车代号 游车 两字汉语拼音的第一个字母 大写 与天车一样 最大钩载也是用修井机最大钩载的十分之一表示 第二节井架 天车 游动滑车 大钩 基本参数 天车的基本参数天车的基本参数见表2 7 表2 天车的基本参数 第二节井架 天车 游动滑车 大钩 图2 7游动滑车的圆弧接触表面半径示意图 2 游动滑车的基本参数游动滑车的基本参数见表2 8 表2 8游动滑车的基本参数 第二节井架 天车 游动滑车 大钩 三 大钩 井下作业工艺对大钩的要求大钩是在高空重载下工作 而且受往复变化的震动 冲击载荷作用 工作环境恶劣 为满足井下作业的要求 大钩必须具备特有的能力 大钩应有足够的强度和安全系数 以确保安全生产 钩口安全锁紧装置及侧钩闭锁装置既要开关方便又应安全可靠 确保水龙头提环和吊环在受到冲击 震动时不自动脱出 在起下钻杆 油管时 应保证钩身转动灵活 悬挂水龙头后 应确保钩身制动可靠 以保证卸扣方便和施工安全 应安装有效的缓冲装置 以缓和冲击和振动 加速起下钻杆 油管的进程 在保证有足够强度的前提下 应尽量使大钩自身的重量轻 以便起下作业时 操作轻便 另外 为防止碰挂井架 指梁及起出的钻柱 管柱 大钩的外型应圆滑 无尖锐棱角 第二节井架 天车 游动滑车 大钩 大钩的结构大钩主要由钩身 钩座及提环组成 大钩如图2 所示 图2 8大钩的结构 第二节井架 天车 游动滑车 大钩 大钩的形式目前在现场上使用的主要是三钩式大钩 即有一个主钩和两个侧钩 主钩用于悬挂水龙头 两个侧钩用于悬挂吊环 三钩式大钩和游动滑车组合在一起构成组合式大钩 组合式大钩的主要优点是可减少单独式游动滑车和大钩在井架内所占的空间 当采用轻便井架时 组合式大钩更具优越性 第二节井架 天车 游动滑车 大钩 型号表示方法大钩的型号表示方法如下 是 大钩 二字汉语拼音的第一个字母 最大钩载用 的数值表示是考虑到人们以往用 吨 表示最大钩载的习惯 同时也保证了正确使用法定计量单位 第二节井架 天车 游动滑车 大钩 基本参数大钩基本参数及圆弧接触表面半径见表2 9 图2 9 a b 图2 9钩身圆弧接触表面半径 提环圆弧接触表面半径 钩身圆弧接触表面半径 表2 9大钩基本参数 第二节井架 天车 游动滑车 大钩 四 游车大钩游车大钩为游动滑车与大钩组成为一体的整体结构型式 其游车为单轴式 大钩为三钩 游车大钩型号表示方法 第二节井架 天车 游动滑车 大钩 基本参数游车大钩基本参数见表2 10 第二节井架 天车 游动滑车 大钩 水龙头是修井机旋转系统的一个部件 它上部悬挂在大钩上 下部通过方钻杆与钻柱相连接 在循环修井工作液的同时悬挂钻柱 并保证钻柱旋转 一 水龙头的作用 有足够的承载能力悬挂钻杆柱 能保证在有悬挂钻杆柱的情况下正常旋转 要具有高压密封循环修井工作液通道的功能 第三节水龙头 二 水龙头的结构水龙头的结构如图2 10所示 它主要由循环通道部分 固定部分 承转部分组成 循环通道部分是由中心管 鹅颈管及其接头组成 固定部分由壳体 上盖 下盖 提环 个部分组成 承转部分由主轴承 防跳轴承 上下扶正轴承 修井工作液密封件 上下机油密封件组成 图2 10水龙头结构 提环 鹅颈管 冲管 密封盒垫环 密封圈 上密封圈座 下密封圈 密封盒 黄油嘴 止推轴承 主体 螺钉 底盖 中心管 接头 挡油圈 防松垫 第三节水龙头 三 水龙头的形式从承载能力区分 水龙头有轻型和重型两种形式 从有无动力区分 水龙头可分为无动力水龙头及动力水龙头 目前在修井施工中普遍使用的是无动力水龙头 动力水龙头又可分为液压驱动和电驱动两种形式 采用动力水龙头可省去转盘 方钻杆以及旋扣器等设备 第三节水龙头 四 水龙头的型号表示方法水龙头的型号表示方法如下所示 水龙头的代号 是水龙两字汉语拼音的第一个字母 采用最大静载荷的 来表示 既符合使用法定计量单位的要求 同时又考虑到了以往人们用 吨 表示最大静载的习惯 例 最大静载荷为 的水龙头 其型号为 第三节水龙头 SL 最大静载荷的1 10kN 水龙头代号 五 水龙头的技术参数水龙头的基本技术参数见表 表2 11水龙头的基本技术参数表 第三节水龙头 转盘是修井施工中驱动钻具旋转的动力来源 修井时用修井机发动机为主动力 带动转盘转动 转盘则驱动钻具转动 用来进行钻 磨 铣 套等作业 完成钻水泥塞 侧钻 磨铣鱼顶及倒扣 套铣 切割管柱等施工 大修中常用的转盘按结构形式可分为船形底座转盘和法兰底座转盘两种形式 按传动方式分有轴传动与链条传动两种形式 目前大修井施工经常使用轮式修井机 自背式伸缩井架和钻台 钻台上配有专用轴传动转盘 就传动方式而言 链条传动的法兰底座式转盘结构比较简单 链条传动的船形底座转盘与链条传动普通撬装底座转盘结构大体相同 一般情况下 修井队使用履带式通井机修井作业时 常配套使用链传动船形底座或普通撬装底座转盘 第四节转盘 一 型号表示方法转盘的型号表示如下 转盘代号 是转盘二字汉语拼音的第一个字母 转盘型号的主参数用转盘通孔直径 表示 第四节转盘 ZP 转盘通孔直径代号 转盘代号 二 船形底座转盘船形底座转盘有链传动与轴传动两种传动方式 两种传动方式虽然不同 但转盘内部结构原理基本相同 基本结构形式基本结构形式如图2 所示 图2 11船形底座转盘 护罩 转盘台 补心 方瓦 轴承 轴 齿轮 油底壳 第四节转盘 基本参数开口直径 最大静载荷 额定功率 最高转数 齿轮传动比 外形尺寸 长 宽 高 第四节转盘 使用要求链传动船形底座转盘使用时 应用修井机作动力来源 用链条带动转盘转动 使用时 应在船形底座下衬垫木方 木方不得压在井口及套管头上 四角用钢丝绳 不低于 固定在四个专用绳坑 桩 内 不得将钢丝绳系在井架脚上 各润滑部位加注充满润滑脂 转盘平面应平 正 倾斜度不超过 转盘补心与井口 井眼 中心偏差不超过 方瓦应安放固定牢靠 方补心安放就位后 应用螺栓对穿并上紧 重载荷时 应先慢转 后逐步加速 严禁超负荷 超载旋转 转盘停稳后操作人员方可进行上卸扣操作 第四节转盘 基本参数最大扭矩 开口直径 工作负荷 适应方钻杆 最高转数 外形尺寸 长 宽 高 总质量 第四节转盘 使用要求 在链轮的相反方向 用钢丝绳固定在专用绳坑 桩 上 以免在链条拉紧时拉动井口位移 其他要求基本同船形底座转盘 第四节转盘 在大修和井下作业施工过程中 泥浆泵主要用于循环修井工作液 完成冲洗井底 冲洗鱼顶等项作业施工 一般有条件的井场可配备电驱动泥浆泵 在无电源情况下 配备柴油机驱动的泥浆泵 一 泥浆泵的形式与修井机配套的泥浆泵主要有双缸双作用泵和三缸单作用泵两种形式 双缸双作用泵有两个缸 每个缸中的活塞在一侧吸入的同时 另一侧则排出 活塞往复一次 吸入 排出各两次 三缸单作用泵有三个缸 三个活塞 活塞仅一面给流体施加压力 活塞往复一次 泵做一次吸入和排出 按液缸的布置方式分类 往复泵有卧式 立式之分 按活塞式样分类 有活塞泵 柱塞泵之分 对修井泵来说大都为卧式活塞泵 第五节泥浆泵 二 型号表示方法 三缸单作用卧式活塞泵三缸单作用卧式活塞泵型号表示方法如下 是 泥泵 汉语拼音的缩写 数字 表示三缸 3NB 变形代号 额定功率代号 三缸单作用泵额定功率与实际额定功率 并不一致 如 额定功率为 的三缸单作用泥浆泵的型号为 这是由于以往人们用 马力 来表示泥浆泵的功率 为了照顾人们的使用习惯 尽管 马力 是非法计量单位 还是沿用了马力值来表示额定功率 不过这只是一个代号 其后并未带来单位符号 故并不违背正确使用法定计量单位的原则 第五节泥浆泵 双缸双作用泵双缸双作用泵的型号表示方法 在实际应用中 一般只标注泥浆泵代号及额定功率两项 最高压力通常不写出 双缸双作用泵目前在油田上很少使用 已经逐渐淘汰 目前广泛使用的是三缸单作用活塞泵和三缸单作用柱塞泵 第五节泥浆泵 NB 额定功率 最高压力 泥浆泵代号 ZY3NB 1300泥浆泵 三 泥浆泵的结构泥浆泵的结构如图2 13所示 图2 13双作用泥浆泵的结构示意图 空气包 排出阀 拉杆密封涵 活塞拉杆 皮带轮 额定功率 上水阀 缸套 中心拉杆 十字头 连杆满载转数 第五节泥浆泵 四 常用泥浆泵基本技术参数三缸单作用活塞泵基本参数 第五节泥浆泵 五 橇装泥浆泵1 用途NBQ25 380型橇装泥浆泵主要作为油田浅井钻机配套设备 也可以配合修井机进行侧钻作业 2 结构及工作原理该机将柴油机 变速箱 泵 吸入及排出管汇 控制台等集中装配在一个底座上 具有结构紧凑合理 体积小 利于运输 操作 维修方便等特点 其核心部件3NB 500型卧式三缸单作用活塞泵是在引进美国 D S 公司和 COOPER 公司的先进设计和加工技术的基础上 不断完善 发展的产品 第五节泥浆泵 活塞泵主要由动力端 连接箱和液力端三大部分组成 动力端用来传递动力和转换运动方式及速度 包括 泵壳 偏心轮 轴承 泵壳盖 拉杆 大小齿轮 十字头 连杆轴等 为液力端提供合适的动力 液力端用来将机械能转换为液体内能 以输送泥浆 液力端包括 缸套 泵头体及吸入排出管汇等组成 连接箱用于将动力端及液力端连接 三大部分通过螺栓连接成整体 为提高泥浆泵的工作范围 配备了 100 110 120 130 140五种规格的活塞 使泵的输出排量可以在较大的范围内调节 以满足不同工作的要求 为减轻现场更换活塞的烦琐工作 该泥浆泵组设计了一个三档变速箱 能够在使用一种活塞的情况下 变换三种不同的冲次 从而提高工作效率 第五节泥浆泵 3 主要技术规范及技术参数 1 传动系统NBQ25 380型橇装泥浆泵采用机械传动 主要部件包括 发动机 离合器 传动轴 变速箱 油泵 水泵 活塞泵 其传动路线图如下 第五节泥浆泵 柴油机 型号 CATC15功率 540hp 2100r min C工况 变速箱 采用三档机械变速箱 扩大了压力和排量的变化范围 适应性强 同时减少了更换缸套和活塞的麻烦 节省了操作时间 提高工作效率 最大输入功率 kW 413各档的传动比 一挡iI 4 938 二挡i 3 11 三档i 2 38 第五节泥浆泵 2 泥浆泵 泥浆泵型号 3NB 500型泥浆泵形式 卧式三缸单作用活塞泵最大输入功率 kW 380 500hp 齿轮传动比 5 043冲程 mm 203 2曲轴偏心 mm 101 6mm活塞直径 mm 100 110 120 130 140 最高压力 25MPa 3571psi 最大排量 1140L min 活塞直径为 120 最小排量 460L min 活塞直径为 110 第五节泥浆泵 3 外形尺寸及重量 长 宽 高 mm 7500 2500 2600 重量 kg 13000 第五节泥浆泵 六 撬装柱塞泵1 用途QZB50 13撬装泵 是油汽田修井作业中 泵循环作业的专用设备 2 主要特点 1 整机即可吊装运输 又可拖拉运输 适应于井场需要 2 该设备将 地面管汇 安装于撬上 即节省了管汇的装卸时间及工作量 又减少了高压元器件在装卸中的损耗 损伤 因此明显提高了转场速度及作业效益 也相应减少了高压管汇的故障机率 第五节泥浆泵 3 柱塞泵只使用一种柱塞 只需通过换档就可达到最大排量和最高压力 不但满足修井作业要求 而且免除了更换不同柱塞之苦 因此 该设备单机作业项目复盖面广 是修井机的理想配套装备 4 柱塞泵体积小 功率大 采用新工艺新材料多 因此性能可靠 寿命长 维修费用低 5 液力端柱塞盘根采用 封闭循环润滑 即省油 又可靠 非常适合于长期连续运转的洗井作业 第五节泥浆泵 3 主要部件及工作原理设备的撬架上主要有以下主要部件 1 柴油机及护罩 2 燃油系统 3 消音灭火装置 4 离合器 变速箱 传动轴 5 三缸柱塞泵 6 吸入管汇 7 排出管汇 8 仪表箱及控制系统 9 柱塞泵润滑系统 10 电路系统 11 气路系统 第五节泥浆泵 橇架即是所有部件的安装承载部件 又是设备吊运 拖运的实施部件 柴油机的动力通过机械离合器 传动轴进入机械变速箱 经变速后 再经传动轴 链条箱输入柱塞泵 柱塞泵是设备的工作机 泵的吸入管汇设有3个4 吸入口 方便现场使用 泵的排出管汇包涵了 地面 管汇可减少管汇频率装卸的麻烦 也减轻了高压原器件频繁装卸引起的损耗 管汇中设有成组剪销式安全阀 可满足施工中对各压力级别的安全保护要求 仪表箱 电气路系统可实现单人对整机的监控与操作 柱塞泵的动力端采用强制润滑 其液力端盘根采用高冲次柱塞盘根封闭循环润滑系统 第五节泥浆泵 4 主要技术规范及技术参数 1 产品外形尺寸及质量整机长度 mm 7500整机宽度 mm 2400整机高度 mm 2300整机质量 kg 11500 2 柴油机型号 CAT3408B最高转速 r min 2100最大扭矩 N m 1980 1400r min最大功率 kw 354 第五节泥浆泵 3 三缸柱塞泵柱塞泵由动力端和液力端组成 动力端型号 PG05最大输入功率 kw 265最大输入扭矩 Nm 8165小齿轮轴最高转速 r min 1416齿轮传动比 4 32 1冲程 mm 127齿轮齿形 双园弧齿形 液力端型号 TL06最大水功率 KW 225最高泵压 MPa 50柱塞直径 mm 114 3 4 1 2 冲程 mm 127最高冲次 min 1 312 第五节泥浆泵 4 工作特性 容积效率为97 时 第五节泥浆泵 一 钢丝绳在井下作业施工中 一般常用 和 钢丝绳作滚筒与游动滑车之间的连接大绳 使修井机滚筒 井架天车 游动滑车及大钩连接成为统一的吊升系统 将滚筒的转动力转变为游动系统的提升力 完成井下作业施工的各种工艺管柱的起下和悬吊井口设备等作业 钢丝绳的另外用途 是用于井架绷绳 固定稳定井架 使井架能承载井下作业管柱负荷 钢丝绳在井下作业施工中还用于牵引拖拉起吊设备时的承力 承重绳套 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 钢丝绳的种类按钢丝绳的捻制方法来分 石油工程中常用左交互捻和右交互捻两种结构形式的钢丝绳 在用户无特殊要求时 一般均按左交互捻供货 按钢丝绳截面形式分类 可将钢丝绳分成西鲁式 填充式 纤维绳芯式 绳式钢芯式 四种形式 捻制与截面形式如图2 14所示 图2 14钢丝绳捻制与截面结构示意图 修井施工中的吊升用钢丝绳 大绳 一般常选用 股 丝左交互捻制成的西鲁式纤维绳芯钢丝绳 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 钢丝绳强度钢丝绳强度一般分三级 即普通强度 高强度 特高强度 三级 钢丝绳的力学性质及安全系数见表2 14 表2 15 表2 14 钢丝绳参数 表2 15钢丝绳强度安全系数 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 钢丝绳技术要求 钢丝绳必须采用符合国家有关标准要求的盘条钢制造 其化学成分中硫 磷含量不得大于 钢丝绳直径的极限偏差不超过 钢丝椭圆度不得超过钢丝公称直径公差之半 钢丝表面在全长上应光滑 清洁 不得有裂纹 竹节 斑痕 腐蚀和划痕等缺陷 钢丝制股后 股应均匀紧密地捻制 不得有股丝松动现象 股中心钢丝的尺寸应能充分有效的支撑外层钢丝 股中钢丝接头应尽量减少 在必须接头时 应采用熔焊 接头处钢丝直径不得过大 发脆 接头间距不得小于 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 股制成绳后 钢丝绳各股应均匀紧密地捻制在绳芯上 但允许股间有均匀的间隙 在同一条钢丝绳中 各层股的捻距不应有明显差别 钢丝绳内不得有断裂 折弯 交错 锈蚀的钢丝 制成的钢丝绳不应松散 在自由展开状态下 不应呈波浪状 钢丝绳及股的捻距不应超过 绳径 股径 石油修井专用 钢丝绳内纤维绳芯用高质量剑麻制造 也可使用聚丙纤维等其他材料制造 不允许使用黄麻 纤维绳芯的直径应均匀一致 并能有效地支撑绳股 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 钢丝绳表面应均匀地涂敷专用表面脂 纤维绳芯浸透专用麻芯脂 钢丝绳在连续使用 月后 绷绳应允许每捻距内断丝少于 丝 提升大绳用每捻距内允许断丝少于 丝 任何用途的钢丝绳不得打结 接结 不应有夹偏等缺陷 原则上用于绷绳的钢丝绳不得插接 任何用途的钢丝绳 均不得有断股现象 提升大绳使用 井次 应倒换绳头一次 必要时可由井架死绳端切断 当游动滑车放到井口时 大绳在滚筒上的余绳 应不少于 圈 活绳头在滚筒上固定牢靠 大绳死绳头应该用不少于 只配套绳卡固定 卡距 不得用郎头等重物敲击大绳 绷绳 长期停用的钢丝绳应该盘好 垫起 做好防腐工作 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 二 吊环吊环是起下钻管柱时连接大钩与吊卡用的专用提升用具 吊环成对使用 上端分别挂在大钩两侧的耳环上 下端分别套入吊卡两侧的耳孔中 用来悬挂吊卡 吊环的结构按结构不同 吊环分单臂吊环和双臂吊环两种形式 如图2 15和图2 16所示 图2 15单臂吊环图2 16双臂吊环 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 单臂吊环是采用 等高强度合金钢锻造而成 具有强度高 重量轻 耐磨等特点 因而适用于深井作业 双臂吊环则是用一般合金钢锻造 焊接而成 因此只适用于一般修井作业中 单臂吊环在双吊卡起下钻 管柱过程中 因重量轻而消耗体力少 但套入吊卡耳孔中较困难 双臂吊环重量较大 但套入吊卡耳孔比较方便 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 吊环的型号表示方法 单臂吊环 双臂吊环 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 吊环基本参数吊环基本参数见表2 16 表2 16吊环基本参数 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 吊环使用要求 吊环应配套使用 不得在单吊环情况下使用 经常检测吊环直径 长度变化情况 成对的吊环直径长度不相同时 不得继续使用 应保持吊环清洁 不得用重物击打吊环 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 三 吊卡吊卡是用来卡住并起吊油管 钻杆 套管等的专用工具 在起下管柱时 用双吊环将吊卡悬吊在游车大钩上 吊卡再将油管 钻杆 套管等卡住 便可进行起下作业 修井施工中常用的吊卡一般有侧开活门式和月牙式两种吊卡 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 型号表示方法 例如 侧开活门式平台阶吊卡 下孔孔径 上孔孔径 最大载荷 那么它可以表示为 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 吊卡的结构1 活门式吊卡 图2 11活门式吊卡1一吊卡体 2一活门销子 3一吊卡活门 4一手柄 5一锁扣销子 6一锁扣 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 2 侧开活门式吊卡侧开活门式吊卡结构如图2 17所示 图2 17侧开活门式吊卡 轴套 紧定螺钉 双保险手把 主体 安全销 锁环 活页 活页销 该型吊卡较重 适用于对钻杆 套管和油管卡持 使用较广泛 能与双臂吊环配合起下钻杆 油管 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 3 月牙式吊卡 闭锁环式吊卡 月牙式吊卡如图2 18所示 它只适用于小尺寸 中等载荷的油管 图2 18月牙式吊卡 闭锁环式 安全销 主体 闭销孔 手柄 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 4 对开式吊卡 羊角吊卡 该吊卡适应与气动卡盘或手动卡盘配合使用 轻便 效率高 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 YC型卡瓦式吊卡 YT型卡瓦式吊卡 5 卡瓦式吊卡尤其适合电潜泵整体接头油管 无接箍套管的夹持与提升 由两个质量相等的左右页主体及四页卡瓦体 若干牙板组成 分YC YT系列 操作灵活 使用方便 卡瓦式吊卡基本参数 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 吊卡的基本技术参数 套管吊卡的规格应符合表2 17的规定 钻杆吊卡的规格应符合表2 的规定 表2 17套管吊卡规格 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 表2 18钻杆吊卡规格 注 表示内加厚钻杆 表示外加厚钻杆 表示内外加厚钻杆 表中第二栏内 和 仅指锥形台阶钻杆接头焊接部位的最大外径 油管吊卡的规格应符合表 的规定 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 表2 19油管吊卡规格 注 表示外加厚油管 外加厚油管的吊卡下孔孔径也可以与上孔孔径相同 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 四 WA T安全卡瓦用于起下钻铤时 卡住钻铤外径 防止钻铤落井的工具 图3 10WA T安全卡瓦卡持尺寸 27 8 301 2 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 图3 10手提钻铤卡瓦卡持尺寸 51 2 81 4 图3 10手提钻杆卡瓦卡持尺寸 23 8 41 2 图3 10WA T安全卡瓦卡持尺寸 7 133 8 五 手提卡瓦下入到转盘方补心内卡住钻杆 油管 套管 钻铤的卡瓦工具 分钻杆卡瓦 套管卡瓦 钻铤卡瓦 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 图3 10E型气动卡盘卡持管柱尺寸 23 8 75 8 图3 10C型气动卡盘卡持管柱尺寸 13 8 51 2 六 QKP气动卡盘通过气缸控制卡瓦的上下 起到夹持管柱的作用 第六节钢丝绳 吊环 吊卡 一 油管钳油管钳是专门用于上卸油管的工具 主要结构由钳柄 钳牙 钩柄 小钳顿与大钳顿组成 如图2 14所示 图2 14油管钳 适用油管规格 23 8 41 4 最大扭矩 700 1000 1500KN m 第七节油管钳 吊钳 动力钳 图修井吊钳 修井吊钳基本参数表 二 吊钳吊钳是供起下钻时拧紧或卸开钻杆 钻杆接箍 接头 套管或套接箍之用工具 可通过更换合钳并变换各扣合台肩或孔眼来改变扣合尺寸 第七节油管钳 吊钳 动力钳 三 液压动力钳 一 用途液压动力钳是靠液压系统进行控制和传递动力的上卸扣的专用工具 如图2 20所示 它的动力由液压马达提供 具有操作平稳 效率高 安全可靠 适用性强等的特点 第七节油管钳 吊钳 动力钳 二 技术参数 见表 表液压动力钳基本参数 第七节油管钳 吊钳 动力钳 修井中常用钻柱主要由方钻杆 钻杆 钻铤 各种接头及专用工具组成 其中方钻杆 钻杆及钻铤等统称为钻具 一 方钻杆在修井作业中 方钻杆位于钻柱的最上端 其上部与水龙头相接 下部与钻杆连接 方钻杆的主要作用是传递转盘扭矩 承载钻柱的全部悬重 第八节修井钻具 图2 21四棱方钻杆结构 1一上接头 2一六方本体 3一下接头图2 22六棱方钻杆结构 1 方钻杆基本结构方钻杆的基本结构形式如图2 21 图2 22所示 第八节修井钻具 方钻杆由于所处王作条件非常繁重 应具有较高的抗拉 抗扭强度 因此方钻杆厚度一般比钻杆大3倍左右 用高强度优质合金钢制造 方钻杆两端接头配有螺纹 以便与水龙头 钻杆或套锐筒连接 修井作业中方钻杆的上端始终处在转盘面以上 为防止在旋转中自动卸扣 方钻杆上端螺纹一般均为左旋螺纹 反扣 下端为右旋螺纹 正扣 特殊情况根据需要在使用左旋钻杆 反扣钻杆 修井时 可将方钻杆上端改为右旋 下端改为左旋 而相应的水龙头下端也应改为右旋 目前方钻杆均为无细螺纹的对焊型 第八节修井钻具 2 方钻杆基本参数方钻杆基本参数见表2 20 表2 20方钻杆规范 第八节修井钻具 3 使用要求 1 方钻杆使用时 上 下端应加配保护接头 2 方钻杆垂直度应小于2mm 根 不允许有扭曲 弯曲现象 3 方钻杆本体长度内不得有微裂纹 表面疤痕等缺陷 4 方补心内方尺寸与方钻杆对方尺寸配套 允许偏差 2mm 超过时应更换或补焊补心内方 以弥补内方尺寸不足 减小方钻杆的磨损 5 方钻杆不用时应插入鼠洞内 不得斜放在钻台与地面之间 以免弄弯方钻杆 6 长时间停用方钻杆 应将其支垫起做好清洁防腐工作 7 方钻杆搬运时 应用专用方钻抨保护管 以免闪 顿弯方钻杆 8 定期无损探伤检测方钻杆 9 方钻杆与补心之间应随时加注润滑剂 以冷却润滑 第八节修井钻具 1 钻杆基本结构修井用钻杆基本结构如图2 23所示 在修井工艺实施过程中 钻杆处在整个钻柱的中部 并在套管井眼工作 受力不如下部钻铤复杂 因此钻杆的管壁相对方钻杆和钻铤薄一些 内径比同规格的方钻杆 钻链大一些 一般壁厚9 11mm 很大程度减少了工作液的流动阻力 第八节修井钻具 钻杆两端分别配装带粗螺纹的钻杆接头各一只 合为一对 称为钻杆单根 管体两端车有公螺纹 配装一副钻杆接头的称为有细螺纹钻杆 管体两端分别与接头对焊而成的称为无细螺纹钻杆或对焊钻杆 如图2 23 a b 所示 a b 第八节修井钻具 为加强钻杆本体两端同接头连接部分的强度 一般钻杆两端需加厚处理 加厚方式有内加厚 外加厚 内外加厚三种形式 如图2 23 c d e 所示 目前修井作业中常用外加厚钻杆 即通称内平钻杆 接头外径比同尺寸钻杆接头外径大些 在套管井眼旋转时 接头与井壁接触摩擦机会增多 易磨损 但工作液循环流动阻力相对减小 c d e 图2 23钻杆连接加厚示意图 c 钻杆内加厚 d 钻杆外加厚 e 钻杆内外加厚 第八节修井钻具 2 钻杆基本技术参数钻杆的基本技术参数见表2 21 表2 22 表2 21钻杆的基本技术参数API钻杆规范和强度数据 第八节修井钻具 表2 22国产钻杆规范和强度数据 第八节修井钻具 3 钻杆使用要求 1 入井钻杆螺纹必须涂抹螺纹密封脂 旋紧扭矩不低于3800N m 2 钻杆需按顺序编号 每使用3 5口井需调换入井顺序 以免在同一深度同一钻杆过度疲劳磨损 3 始终保持钻杆的清洁 通畅 螺纹完好无损伤 4 定期进行无损探伤检查 保持钻杆完好 无损伤 5 入井钻杆不得弯曲 变形 夹偏 6 钻杆搬迁不得直接在地面拖拉 螺纹处应戴护丝 第八节修井钻具 三 钻铤钻铤在修井施工中的主要作用是施加压力 增加钻柱在套管井眼中的刚性 因此钻艇一般壁厚较厚 名义质量较大 壁厚相当同尺寸钻杆的4 6倍 名义质量比同尺寸的钻杆大4 5倍 钻铤一般用高级合金钢制造 两端均为粗螺纹型 螺纹型与钻杆相同 锥度有1 4和1 6两种 每英寸4牙 5牙两种 通常钻键一端为公螺纹 一端为母螺纹 以便连接 一般钻铤多以外径尺寸为其公称尺寸 为减少钻铤在连接时因螺纹型加工应力集中而引起的断裂损坏 常常在螺纹消失处设有应力减轻槽 可提高钻铤的使用寿命达5 10倍 第八节修井钻具 钻铤根据外形与材料分为三种形式 型 圆柱式 用普通合金钢制成的 管体横截面内外皆为圆形的钻铤 代号为 型 螺旋式 用普通合金钢制成的 管体外表面具有螺旋槽的钻铤 根据螺旋槽不同又分为两种形式 即 型和 型 代号分别为 和 型 无磁式 用磁导率很低的不锈合金钢制成的 管体横截面内外皆为圆形的钻铤 代号为 第八节修井钻具 结构钻铤的结构见图2 24 图2 24A C型钻铤结构 图B 型钻铤结构 图B 型钻铤结构 第八节修井钻具 基本尺寸钻铤的尺寸规格见表 表 钻铤的尺寸规格 第八节修井钻具 钻铤螺纹类型 数字型 内平型 正规型 括号内是可以互换的钻铤螺纹类型 弯曲强度比 内螺纹危险断面抗弯截面模数与外螺纹危险断面抗弯截面模数之比 仅适用于 型钻铤 第八节修井钻具 3 钻铤使用要求 1 钻铤不直度不超过2mm 全长 不圆度不大于基本直径5mm 2 钻铤本体及螺纹处不得有微裂纹 坑痕等缺陷 3 入井钻铤质量或长度不应超过设计要求的400 800kg或8 16m 4 钻铤入井应配套使用井口卡盘 用专用提升接头连接后提起放入鼠洞内 5 入井钻铤螺纹处涂抹螺纹密封脂 旋紧扭矩一般不低于3800N m 第八节修井钻具 四 套铣筒1 基本结构套铣筒基本结构如图 2 基本参数套铣筒的基本技术参数见表 表套铣筒参数 第八节修井钻具 第二章 试油联作工艺技术 第一节 TCP JET 工艺技术第二节 TCP MFE JET 工艺技术第三节 跨隔 TCP MFE JET 工艺技术第四节 TCP STV JET 工艺技术第五节 压裂排液一体化工艺技术第六节 射孔压裂排液一体化工艺技术 主要完成射孔和排液工序 管柱结构 自上而下控制头 油管 或钻杆 校深短节 油管4根 水力泵 球座 通径压力计托筒 内置存储式电子压力计 卡瓦式封隔器 筛管 减震器 油管4 6根 点火头 射孔枪 油层 第一节 TCP JET 联作试油工艺 筛管 减震器 人工井底 托砂皮碗 定位短节 水力泵 点火头 通径压力计 封隔器 枪身 球座 第一节 TCP JET 联作试油工艺 油管传输射孔TCP TubingConveyedPerforation 水力喷射泵JET 联作施工程序 投泵芯水力泵排液 井筒准备 求产 射孔 结束 洗压井起出联作管柱 自喷求产 测液面 投球洗井 关井测压力恢复 喷 不喷 测井校深后 座封调整管柱并完成射孔枪 座好采油树 投棒 或打压 点火射孔 通井 刮削 将联作管柱下至预定位置 工具入井 排液 第一节 TCP JET 联作试油工艺 管柱功能及特点本套管柱结构简单 成本低 射孔方式可以设计为投棒方式也可以是环空加压方式 射孔后可以利用这套管柱进行酸化或酸压施工 然后立即进行排液 即这套管柱可以实现 射孔 酸化 排液 测压 等作业 但不能准确求取地层渗透率 堵塞比等较详细的地层参数 另外 若想负压射孔 则必须在下枪前先负压 第一节 TCP JET 联作试油工艺 管柱结构油管挂 或控制头 油管 或钻杆 校深短节 油管3 4根 外滑套水力泵 托砂皮碗 油管1根 挡球短节 球座 带球 油管1根 监测压力计托筒 MFE 锁紧接头 钻铤 压力计托筒 安全接头 传压接头 P T封隔器 连通孔 纵向减震器 2 径向减震器 73mm油管4根 点火头 射孔枪 第二节 TCP MFE JET 三联作试油工艺 多流测试器MFE Multi FlowEquipment 可更换为全通径测试工具APR 开井投泵芯 水力泵排液求产 测试求产 射孔 结束测试 洗压井起出联作管柱 自喷求产 进行开关井操作 若不喷在终关井期间打开滑套洗井落实液性 喷 不喷 测井校深后调整管柱并坐封封隔器 使射孔枪对准目的层 环空加压射孔 井筒准备好后 装好防喷器 将联作工具按设计的管串顺序下井预定位置 工具入井 水力泵排 TCP MFE JET施工程序 第二节 TCP MFE JET 三联作试油工艺 工艺特点这套工艺技术集大孔径 深穿透负压射孔技术 地层测试技术和水力泵深排强排技术的优点为一体 即具有 射孔 测试和水力泵排液 三种功能试油 测试 管柱 同时可以利用这套管柱进行挤柴油或原油降粘剂等简单的解堵措施 第二节 TCP MFE JET 三联作试油工艺 工艺特点球座的设计解决了排液期间中途停泵和泵排结束时 井筒液向油层倒灌问题及井下大量取样问题 这套工艺适用于低压层或稠油层等非自喷井的测试 尤其对曾在钻井 固井等施工过程中遭受漏失 污染 需要解堵措施或大量返排的油井 缺点是MFE不是通径的 测试期间容易被堵塞 造成测试失败 同时这套管柱不能进行酸化等大型解堵措施 另外不能从油管下入压力计等试井工具至测试器以下作业 第二节 TCP MFE JET 三联作试油工艺 工艺分为跨隔上返和跨隔下返两种情况 A跨隔上返工艺跨隔上返三联作工艺技术就是一口井在试完一层油后上返试第二层时 无需封闭已试层 而是直接利用测试管串中的封隔器暂时封闭己试层 进行上部油层的射孔 测试及排液等工序的联作工艺技术 人工井底 已试层 测试层 第三节 跨隔 TCP MFE JET 三联作试油工艺 B 跨隔下返工艺当试油方案要求下返试油时 利用两级封隔器将己测试层隔开 单独对底部目的层进行射孔 测试及排液的工艺技术 这套工艺管柱中我们采用液压延时点火头 利用已测试层的压力 完成自动加压射孔 解决了跨隔下返试油测试技术的点火问题 人工井底 已试层 测试层 第三节 跨隔 TCP MFE JET 三联作试油工艺 1 完全有 TCP MFE JET 三联作试油测试工艺的优点 2 能够实现 封层 射孔 测试及排液 四种功能一体化联作施工 3 适用于稠油层或低压非自喷井的试油测试 跨隔三联作工艺的优点 第三节 跨隔 TCP MFE JET 三联作试油工艺 TCP MFE JET 三联作试油测试管柱在51 2 及以下套管中以及在大斜度井中很难实现 射孔 测试 酸化和排液 一体化施工且施工规模非常有限 针对这一问题 我们利用选择测试阀代替多流测试器 设计了 TCP STV JET 可酸化三联作试油工艺 简称四联作 完全实现了 射孔 测试 酸化 酸压 及排液 一体化联作施工 油层 选择测试阀 筛管接头 减震器 托砂皮碗 定位短节 水力泵 监测压力计 点火头 压力计 封隔器 枪身 传压孔 球座 人工井底 第四节 TCP STV JET 可酸化三联作试油工艺 投球投泵芯 水力泵排液求产并测压 酸化 压 射孔 结束测试 洗压