井下倒扣类工具.ppt

倒扣类工具 一 倒扣器及其倒扣工艺二 倒扣捞筒三 倒扣捞矛四 倒扣安全接头五 倒扣下击器六 爆炸松扣工具 一 倒扣器及其倒扣工艺 1 用途将钻杆的右旋转动 正扭矩 变成遇卡管柱的左旋转动 使遇卡管柱的连接丝扣松开 由于这种变向装置没有专门的抓捞机构 因此必须同特殊形式的打捞筒 打捞矛 公锥或母锥等工具联合使用 以便完成倒扣打捞工作 倒扣器倒扣的优点 由此可见 与公 母锥倒扣 滑牙块捞矛倒扣作业比较还有下列优点 1 节省反扣钻杆 2 该工具可释放亦可随时收回 3 操作过程中安全可靠 反弹力小 2 结构 倒扣器主要由接头总成1 变向机构3 锚定机构2 锁定机构4等组成 如图所示 行星齿轮机构 1 接头总成 主要由连接轴 牙嵌块 锁定套 节流塞等组成 如图所示 连接轴1上部是右旋钻杆母扣 下部是牙嵌 内孔是方螺纹 中间是水眼 径向有一与水眼相通的溢流孔 内装节流塞2 牙嵌块3厚壁套中间是花键孔 上端面的牙嵌与连接轴相结合 锁定套4套装在长轴上 其上的内螺纹与锚定机构的空心轴连接 并由四个紧固螺钉5固定 节流塞2拧在连接轴溢流孔里 中间有通孔做溢流用 接头总成的主要作用 1 用连接轴牙嵌块将钻杆上的转动扭矩传至变向机构的长轴 2 水眼和溢流孔的作用是投球之后 在倒扣器以上形成新的循环通道 避免憋泵 3 锁定套及其上的紧定螺钉 锁定连接轴和变向机构 都是用来防止松扣和脱节的 2 变向机构 主要有长轴1 行星齿轮3 支承套2 4 承载套5 外筒6 O 形密封圈和档圈等零件组成 如图所示 长轴长轴下端面有对称的两个槽 E E 在槽的中央沿轴向有两个深孔 长轴上还有四个承载槽和渐开线齿形 长轴的上部是方牙螺纹旋入连接轴中 整个长轴从上至下有水眼连通 行星齿轮有5个或6个细而长的行星齿轮 两端的细轴与齿轮成为一体 支承套 呈两部分 中间有止口定位 两部分用螺钉紧固成一个整体 在支承套的上端面有牙嵌与锚定机构相咬合 这一零件相当于行星机构中的摇杆 行星齿轮安装在其中的圆孔内 外筒体上部是一段光滑的内表面 下部是渐开线形内齿 再下是一段较长的内锥螺纹 最下端是特殊型式的内锥螺纹 承载套剖分式青铜件 两体沿轴线有止口定位 用两个螺钉连接成一整体 承载套外径上有细牙螺纹与外筒体旋合 内径有与长轴相对应的凸凹相间的承载环 变向机构的主要作用 1 如同变速箱一样 通过行星齿轮机构变换了输入端的转数和旋向 从而把右旋扭矩变成左旋扭矩 2 行星机构上的支承套把钻杆上的运动和扭矩传给锚定机构 使其坐定在套管内 3 长轴和承载套负担打捞作业 包括倒扣作业 中的全部上提力 3 锚定机构 主要包括空心轴1 锚定翼板5 2个 合金块6 连动板10 摩擦套筒7 摩擦胀圈9 转套2 销轴4等 如图所示 空心轴上部是细牙螺纹 与锁定套相连 下端面有牙嵌与变向机构的支承套相接 中部外圆柱面上对称地加工两道凸筋 此筋即是加力筋 加力筋两端被切断的部分钻出锁孔 用以铰接锚定翼板 锚定翼板 2个 长条形圆弧板 两端面钻有销孔 安装在空心轴上 沿圆弧板的长度方向安装有四块合金块 在翼板一侧沿厚度方向有凸形弧面槽 与锚定机构中的空心轴加力筋配合 连动板形状同锚定翼板 只是没有安装合金块 用销轴与锚定翼板铰接 连动板两端面有小轴 插装在摩擦套管和转套的小孔内 摩擦套筒滑装在空心轴上 上端沿轴向有档圈和密封槽 摩擦涨圈 共四个 在其开口处有两个内钩 经压缩后内钩卡在摩擦套筒的扇面形花键两侧上 依靠其被压缩后的弹力 贴紧在变向机构的外简体的光滑表面内 从而使摩擦套筒与外简体在一定条件下成为整体锚定机构的主要作用如同变速箱的地脚 靠展开的翼板和坚硬的合金块啃入套管壁内 将倒扣器坐定在套管上 4 锁定机构 主要包括滑动轴2 弹簧5 钢球1 下接头8等 如图所示 滑动轴 分粗细两段 中部是对称两个键 安装时细端朝上 该端面上有球座 滑动轴的粗端滑装在下接头的孔内 被弹簧向上抵紧 迫使中部的两个键进入长轴端面的键槽内 滑动轴与长轴连成一体 滑动轴水眼可保持循环流畅和释放落鱼 下接头 上下均有连接螺纹 上端面有与滑动轴上两键相对应的槽 中间有阶梯孔 大者安放弹簧 小者为水眼 下接头径向有一与水眼相通的溢流孔 锁定机构的主要作用是在投球后憋压 迫使滑动轴上的键进入下接头键槽内 将倒扣器四部分连接成一体 有利于打捞作业 3 作用原理 1 变速 换向运动钻杆右旋 带牙嵌的连接轴右旋 长轴右旋 行星齿轮组 此时有两种运动 行星齿轮的自转n自 星轮支承套 系杆 同行星齿轮一起绕长轴公转n公 则有三种工况 1 倒扣器未打捞到落鱼 空转 外筒与支承套均无制动力矩 倒扣器整体右旋 n筒 n钻 2 倒扣器抓住落鱼 外筒被制动 n筒 0 行星齿轮除自转外 还带动支撑套公转n公 n钻 1 z筒 z轴 式中z筒 外筒内齿的齿数 z轴 长轴的外齿齿数 由于支撑套的转动 使锚定翼板伸出 将倒扣器锚定在套管上 3 倒扣器锚定后 支撑套不再转动 n公 0 此行星机构成为定轴轮系 外筒将钻杆的右旋转变为左旋转动 实现倒扣 n筒 n钻 z筒 z轴 2 锚定动作分析 带抓捞工具的倒扣器抓住落鱼后 便产生上述第二种情况 n筒 o 此时行星齿轮除自转舛 还带动支承套 系杆 绕长轴 太阳轮 公转 由于空心轴与支承套有牙嵌相接 旋转的空心轴以其加力筋推动锚定翼板转动 又由于连动板插装在摩擦套筒上 而摩擦套筒固装在外筒体内 连动板不能被推旋转 则产生了对锚定翼板的阻力作用 使锚定翼板外伸 从而合金块切入套管内壁而停止 此时即为锚定 锚定过程中各件运动情况如图所示 锚定过程图1 6一连动板 2一销轴 3 7一锚定翼板 4一空心轴 l8 合金板 解除锚定的方法 倒扣动作实现后 需起出打捞管柱和工具 但是由于倒扣器还坐定在套管上 因此必须解除锚定 其方法是反转钻杆1 4 1 2圈 锚定翼板当即复原 这一动作必须是在倒扣力矩等于零时才能进行 3 锁定运动 在整个打捞倒扣的操作中 有时要求上 下接头同步同向转动 而锚定机构不能坐定在套管上 为此必须对倒扣器的左旋部分加以锁定 锁定方法 向倒扣器内投放一钢球 待钢球滑落在滑动轴的球座上后 开泵 以大流量 中压力循环 液压力克服弹簧力压下滑动轴 滑动轴上的两个键进入下接头 但又脱不开长轴的键槽 从而使长轴和下接头连成一体 即所谓的锁定 4 技术规范 倒扣器技术规范见表3 1所列 例如DKQ95型倒扣器技术参数为 外径95mm 内径16mm 长度1829mm 锚定套管内径99 6 127mm 抗拉极限负荷400kN 输入扭矩5423Nm 输出扭矩9653Nm 锁定工具压力4 1Maa 5 操作方法 1 倒扣器与打捞工具的组装顺序 自落鱼向上为倒扣捞筒 或倒扣捞矛 倒扣安全接头 倒扣下击器 倒扣器 正扣钻杆 或油管 其中用倒扣捞筒或倒扣捞矛去抓捞落鱼 用倒扣下击器去补偿连接螺纹松扣时的上移量 用安全接头去收回倒扣捞筒或倒扣捞矛在不能释放落鱼时安全接头以上的管柱 2 倒扣器操作要点 1 按使用说明书检查钢球尺寸 2 根据落鱼尺寸选择打捞工具 按组接顺序连接好工具管柱 3 将工具管柱下至鱼顶深度 记下悬重G1值 开泵洗井 正常后停泵 4 直下或缓转反转工具管柱入鱼 待指重表下降10 20kN停止下放 在井口记下第一个记号 5 上提工具管柱 其负荷为Q G1 20 30 kN 并在井口记下第二个记号 此时抓住落鱼 拉开下击器 6 继续增加上提负荷 上提负荷大小视倒扣管柱长度而定 但不得超过说明书规定负荷 7 在保持上提负荷的前提下 慢慢正转工具管柱 使翼板锚定 8 继续正转工具管柱 倒扣作业开始 9 当发现工具管柱转速加快 扭矩减少 说明倒扣作业完成 10 反转工具管柱 锚定翼板收拢 11 提钻 3 倒扣器使用中应注意的几个问题 倒扣作业前 井下情况必须清楚 如鱼顶形状 落鱼自然状态 鱼顶深度 套管和落鱼间的环形空间大小 鱼顶部位套管的完好情况等 对不规则鱼顶要修整 而对倾斜状态下的落鱼可加接引鞋 倒扣器不可锚定在裸眼内或者破损套管内 如果鱼顶确系处于裸眼或破损套管处时 必须在倒扣器与下击器间加接反扣钻杆 使倒扣起锚定该完好套管内 倒扣器在下至鱼顶深度的过程中 切忌转动工具 一旦因钻柱旋转 使倒扣器锚定在套管内时 则应反转钻柱 即可解除锚定 扣器工作前必须开泵洗井 循环不正常不得进行倒扣作业 锚定翼板上的每组合金块安装时必须保证在同一水平线上 校对方法可用一钢板尺检查 低者 高者均需更换 退出工具管柱的操作要点 根据倒扣作业中某种情况 需要释放落鱼退出工具时 应按下列程序退出工具 反转工具管柱 关闭锚定翼板 下压工具管柱至井口第一个记号 关闭下击器 使倒扣器正转0 5 1圈起钻 如果仍不能退出工具 可投球憋压 有的倒扣器可直接憋压 锁定工具 边正转边上提卸开安全接头 注 倒扣安全接头内为左旋方牙螺纹 6 维修保养 1 倒扣器每次使用后 必须进行彻底清洗 冲刷净泥浆 油泥等各种污物 2 倒扣器在使用正常的情况下 每下井3 5次小修一次 3 每下井8 10次要中修 二 倒扣捞筒 1 用途倒扣捞筒既可用于打捞 倒扣 又可释放落鱼 还能进行洗井液循环 在打捞作业中 倒扣捞筒是倒扣器的重要配套工具之一 同时也可同反扣钻杆配套使用 主要特点是 1 综合了各种捞筒 母锥等工具的优点 使打捞 倒扣 退出鱼顶 冲洗鱼顶一次实现 2 动作灵活 性能可靠 打捞成功率高 3 结构复杂而紧凑 加工难度大 4 抗拉负荷大 倒扣力巨大 5 操作容易 维修简便 2 结构 如图3 7所示 主要由上接头1 弹簧2 紧瓦螺钉3 限位座4 抓捞卡瓦5 筒体6 密封圈上隔套7 密封装置8 密封圈下隔套9和引鞋10等零件组成 结构特点 筒体 上接上接头 下接引鞋 上部均布三个键控制着限位座的位置 A A剖视图 允许限位套上下滑动和0 900转动 下部是圆锥形内表面 在圆锥形内表面上也有三个键 与上部三个键遥遥相对 用来向卡瓦传递扭矩 三个键沿锥面随坡就势 且高度不一 上起点最高 越向下越低 到末端随同锥度消失而高度为零 起端的上端面为正锥斜面 与筒体内表面有一夹角 用以容纳卡瓦下斜脚 悬挂卡瓦以便退出落鱼 锥形内表面使卡瓦产生加紧力 实现打捞或倒扣 限位座 可上下滑动和0 900转动 中部环形槽悬挂着三个卡瓦 在下放工具过程中传递弹簧力 使卡瓦压向落鱼 同时与上接头限定了卡瓦上升高度 迫使卡瓦张开 引入落鱼 卡瓦 共三块 均布在限位座上 上端吊挂块挂在限位座上 下部位卡瓦锥体外锥面与筒体内锥面配合 内弧面加工有三角形牙 弧面直径稍小于落鱼外径 有利于卡紧落鱼 最下端有一大的内倒角 有利于引入落鱼 3 作用原理 下放工具至落鱼顶 转动工具 引入落鱼 当内径略小于落鱼的外径的卡瓦接触到落鱼时 筒体相对卡瓦开始下滑 弹簧被压缩 限位坐顶在上接头下端面上 迫使卡瓦外胀 落鱼进入卡瓦 由于弹簧力的作用 卡瓦牙始终贴紧落鱼外表面 若停止下放后 上提钻具 筒体相对卡瓦上行 由于卡瓦与筒体锥面贴合 随着上提力的增加 三块卡瓦对落鱼的夹持力也相应增加 三角牙吃入落鱼外壁 继续上提 就可实现打捞 如果此时对钻杆施以扭矩 通过筒体上的键传给卡瓦和落鱼 使落鱼接头松扣 即实现倒扣 如果打捞和倒扣都失败 要退出落鱼 收回工具 则可放松并将钻具下击 使卡瓦与筒体锥面脱开 然后右旋 卡瓦最下端大内倒角进入内倾斜面夹角中 将卡瓦锁定在筒体上 随筒体一起转动 上提钻柱就可退出落鱼 4 技术规范 倒扣捞筒技术规范见表3 2所列 例如 规格型号为DLT T48的倒扣捞筒 外形尺寸 85 650mm 直径 长度 连接扣型27 8REG 打捞尺寸47 49 3mm 许用提拉负荷300kN 需用倒扣拉力117 7kN 需用倒扣扭矩275 4N m 5 操作方法及注意事项 1 检查捞筒规格是否与打捞的落鱼尺寸相等 2 拧紧各部丝扣 下井 3 距鱼顶1 2m开泵循环 冲洗鱼头 待循环正常后3 5min停泵 记录悬重 4 慢慢右旋 慢慢下放工具 待悬重回降后 停止旋转和下放 5 按规定负荷上提并倒扣 当左旋力矩减小时 说明倒扣完成 起钻 6 当需要退出落鱼时 钻具下击 使工具向右旋转1 4 1 2圈 并上提钻具 即可退出落鱼 6 维修保养 1 工具起出后 用清水冲洗干净 2 检查全部零件 卡瓦应进行探伤检查 若有裂纹 不得再用 3 擦拭干净 各接头螺纹涂润滑脂 重新装好 放阴干处保存 三 倒扣捞矛 1 用途同倒扣捞筒 不同点是从落鱼内部卡住后实施倒扣的 2 结构如图3 8所示 由上接头1 矛杆2 花键套3 限位块4 定位螺钉5 卡瓦6等零件组成 结构特点 上接头1 上接钻杆或其他工具 下联矛杆2 下端面上有三爪牙嵌 与花键套3相连 通孔内是细牙螺纹 与矛杆2相联 矛杆2 中间有水眼 上部的细牙螺纹与上接头1连在一起 承担着工具许用的全部上提力和下砸力 与花键套3之间为花键联接 传递扭矩 A A截面 中段圆柱面上有单键 B B剖面 对卡瓦起着导向和定位作用 下部正锥面上有三个键 此三键在锥面上高度不一 上起端最高 下末端随着锥度的消失而消失 上端面为内倾斜面 与圆柱面之间有一夹角 如图 锥面的作用是 使卡瓦产生外胀夹紧力而实现抓捞 三个键的作用是把钻杆的力矩转给卡瓦实现倒扣 内倾斜面间的夹角是挂住卡瓦 使工具退出落鱼 花键套3 键联在矛杆2上 上端牙嵌与上接头相联传递扭矩 在倒扣捞矛总装完成后 就被限位块4和定位螺钉5固定 只起传递扭矩的作用 卡瓦6 可在矛杆上移动和转动一定角度 上部为筒体 内壁有1 4弧型槽 与矛杆上的单键构成卡瓦工作和非工作状态的限定机构 下部捞爪为三瓣卡瓦 是由整体加工成的锥套切成 装配状态下均匀分布在矛杆上的三个键之间 每瓣外表面略成锥度 上大下小 并加工有十分坚硬的三角形牙 内表面是与矛杆同锥度的内圆锥面与矛杆锥面贴合 下端有大的外倒角 以便进入矛杆锥面上的三个键内倾斜面夹角内 使三瓣卡瓦锁住 退出落鱼 打捞过程 到扣过程 退出过程 3 作用原理 当外径稍大于落鱼通径的卡瓦接触落鱼时 卡瓦与矛杆开始产生相对滑动 卡瓦后退 从矛杆锥面脱开 矛杆继续下行 花键套顶住卡瓦上端面 迫使卡瓦缩入落鱼内 若停止下放 此时卡瓦对落鱼内径有外胀力 紧紧贴住落鱼内壁 而后上提钻柱 矛杆上行 矛杆与卡瓦锥面吻合 随着上提力的增加 卡瓦被胀开 外胀力使得卡瓦牙咬入落鱼内壁 且上提力越大外胀力越大 永远不会打滑 继续上提即可实现打捞 如果此时在钻杆上施加扭矩 那么扭矩将通过上接头的牙嵌 花键套的内花键 矛杆下部三个键 卡瓦 落鱼 即实现倒扣 如果打捞和倒扣都失败 要退出落鱼 收回工具 则可下击矛杆 使矛杆与卡瓦锥面脱开 然后右旋钻杆使矛杆转动 卡瓦下端倒角斜面进入锥面键的夹角中 卡瓦上部筒体内壁的弧形槽限定了卡瓦与矛杆的相对位置 使矛杆与卡瓦锥面不再贴和 即可退出落鱼 4 技术规范 倒扣捞矛技术规范见表3 3所列 例如 规格型号为DLM T48的倒扣捞矛外形尺寸为 95 600mm 接头螺纹NC26 打捞尺寸39 7 41 9mm 许用拉力250kN 许用扭矩3304Nm 5 操作方法及注意事项 1 检查工具卡瓦尺寸是否符合所打捞的油管或钻杆的尺寸 2 拧紧各部连接螺纹 下井 引入落鱼 3 离鱼顶1 2m时停止下放 记录悬重 开泵循环 冲洗鱼顶 待循环稳定后停泵 4 再慢慢右旋的同时下放工具 待悬重下降 有打捞显示时 停止下放及旋转 5 上提至设计的倒扣负荷 倒扣 6 需要释放落鱼时 可用钻具下击 右旋若1 4 1 2圈 上提钻具即可退出 6 维修保养 1 工具出井后 用清水冲洗干净 2 检查全部零件 花键套 卡瓦要作无损探伤试验 确认无损伤方可装配再次使用 3 各零件重新组装后 涂机油 放阴干处保管 四 倒扣安全接头 1 用途连接在工具管柱上 传递扭矩 承受拉 压和冲击负荷 而在打捞工具遇卡 或者动作失灵 无法释放落鱼收回钻具时 可以很容易的将此接头旋开 收回安全接头以上的工具及管柱 再行处理下部钻柱和工具 它可以单独使用 也可作为倒扣器的配套工具 2 结构 倒扣安全接头如图3 9所示 由上接头1 防挤坏2 下接头5 密封圈4和螺钉3组成 结构特点 上接头1上部为钻杆母扣 同钻杆或倒扣下击器连接 下部外柱面上是方牙螺纹 同下接头5旋合在一起 下接头下端为钻杆公扣 将同打捞工具连接 上下接头之间是防挤环 套装在上接头台阶下的圆柱表面上 圆柱表面上有环形槽 四个沉头螺钉拧紧在防挤环体上 穿过环体壁 凸出部分伸入环槽中 使得防挤环可任意转动和少量轴向移动 环体上 下端经特殊热处理 并均布16个半圆槽 可十分有效的防止了因端面受巨大压力和扭矩而粘合 3 工作原理 连接在钻具上的安全接头靠其防挤环与上 下接头的端面摩擦力传递扭矩 承受压力 靠其方牙螺纹承受拉力 因此 当防挤环不受挤状态时 几乎不能传递反向扭矩 只要上提工具管柱力大于工具管柱悬重20 30kN倒扣 安全接头能轻便地旋开 同倒扣器配合使用时 此时为左旋方牙螺纹 一旦需要卸脱安全接头 必须先投球关闭倒扣器 再行旋开 4 技术规范 倒扣用安全接头技术规范见表3 4所列 例如 规格型号为DANJ95倒扣用安全接头 其外形尺寸 95 762mm 接头螺纹27 8REG 传递扭矩11kNm 配套倒扣器规格DKQ95 5 操作方法 在大于钻柱悬重下 边反转边上提 与倒扣器配合工作时见倒扣器一节 6 维护保养 1 每次用后清洗检查 更换易损件 2 擦干 涂油 放阴干处保管 五 倒扣下击器 1 用途 1 作为一个开式下击器连接在管柱中 必要时对卡点施以瞬间下砸力 帮助解卡 2 同倒扣器配合使用 吸收倒扣过程中螺纹松扣的升移量 2 结构 如图3 10所示 倒扣下击器主要由芯轴1 承载套2 圆柱键3 筒体4 弹性销5 导管7 下接头9及密封件7 8组成 3 工作原理 1 下击作用同开式下击器 上提钻具 下击器被拉开 筒体台肩抵住导管台肩 芯轴和筒体均处于拉伸状态 进一步上提一个冲程高度 一般为500 1500mm 钻柱产生了弹性变形 储存了变形能 急速下放钻具 在重力和弹性力的作用下 钻柱向卡点作加速运动 势能和变形能转化为动能 当下击器达到关闭位置时 势能和变形能完全转化为动能 并达到最大值 随即产生向下震击作用 影响震击力大小的因素很多 但起决定作用的有以下几点 1 下击器上部钻柱的悬重越大 震击力越大 2 上提管柱时的弹性伸长越大 震击力越大 3 下击器的冲程越长 震击力越大 2 同倒扣器配合使用 倒扣器工作时必须锚定在套管壁上 用以成为将正扭矩转换为反扭矩的力矩支点 因此旋松螺纹的管柱升移量需要补偿 而接在倒扣器下面的倒扣下击器就是这个升移量的补偿件 下击器工作前 芯轴相对筒体是拉开的 倒扣器上的反扭矩经芯轴 圆形键和筒体传至落鱼 接头螺纹旋松后 上升的管住推动筒体上行 筒体相对芯轴移动 补偿了螺纹旋开的升移量 4 技术规范 倒扣下击器技术规范见表3 5所列 例如 规格型号为DXJQ95的倒扣下击器 外形尺寸 95 1651mm 直径 长度 接头代号27 8REG 冲程406mm 允许传递扭矩10 8kNm 配套倒扣器规格DKQ95 33 4 5 操作方法 1 井内下击解卡的操作1 在井内向下进行强力震击上提钻柱 使下击器冲成全部拉开 并使钻柱产生适当的弹性伸长 迅速下放钻柱 超过下击器关闭位置 下击器急速关闭 芯轴台肩撞在承载套上端面上 将一个很大的下击力传递给落鱼 这是下击器的主要用途和主要工作方式 2 在井内向下连续震击上提钻柱 使下击器冲成全部拉开 并使钻柱产生适当的弹性伸长 迅速下放钻柱 当下击器接近关闭位置150mm以内时刹车 停住 由于运动惯性 钻柱产生弹性伸长 下击器迅速关闭 并下击承载套 由于这种冲击波在钻柱中的反复传递 芯轴与承载套上端面发生反复连续撞击 2 倒扣作业中配套使用操作 1 将倒扣下击器连接在倒扣器下端 2 倒扣操作时 使倒扣下击器全部拉开 倒扣过程中 就能自动补偿螺纹旋开的升移量 3 倒扣作业中 若需对卡点实施下击 必须先关闭倒扣器 在按井内下击解卡的操作程序进行 6 维修保养 1 每次使用后 应拆卸全部零件 清洗干净 2 检查承载套 圆柱形键及其他易损件 对损伤件应更换 3 更换全部密封件 4 擦干 装配 涂油保