提高螺杆钻具使用寿命的措施

1、 提高螺杆钻具使用寿命的措施赵娜胜利油田黄河钻井总公司管具公司 山东东营257000【摘 要】随着钻井工程的不断进步,定向井和水平井数量占各油田完成井的比例大幅度增加,广泛推广应用螺杆钻具+转盘复合钻进技术,对螺杆钻具的使用寿命及适用工况提出了更高要求。本文通过对螺杆钻具井下事故的统计分析,有针对性地对螺杆钻具、修复工艺进行技术改进,显著提高了钻具的使用寿命,大幅度降低了螺杆钻具井下事故率。【关键词】螺杆钻具 使用寿命 井下事故 降低由于国内螺杆钻具制造技术水平的限制及大量使用修复钻具等因素的影响,再加上使用操作不当,造成螺杆钻具井下事故频发。螺杆钻具的长时间工作,导致传动轴等重要连接部位的疲

2、劳损坏,容易造成螺杆钻具传动轴的断开、螺杆定子壳体的脱扣等常见井下事故。通过对螺杆钻具下井前的检查,下井后的正确操作,能有效预防井下螺杆钻具事故。而且事故处理成功率并非100%,一般每10起井下事故有12起经多次打捞未获,被迫填井侧钻,由此带来了较大经济损失。因此,如何采取有效的预防措施,提高螺杆钻具的使用寿命,减少螺杆钻具井下事故发生,既是提高钻井经济效益的迫切要求,也是充分利用螺杆钻具的重要前提。1 井下事故案例及处理螺杆钻具是一种以钻井液为动力液的井下动力钻具,它是一种容积式马达。螺杆钻具把钻井液的水力能转化为钻头的机械能,从而破岩钻进。螺杆钻具主要由四大部件组成:旁通阀总成、马达总成、

3、万向轴总成及传动轴总成,如图1所示。图1 螺杆钻具整机示意图螺杆钻具作为一种井下造斜工具,组成部件多、技术要求高、使用频次大、工况条件差,与其它下井钻具、工具相比,潜在的事故风险较大。针对现场常见的螺杆钻具井下事故,譬如:定子壳体的脱扣,传动轴的断裂,防掉装置处断裂及滚珠,径向轴承串脱落的采取合适的打捞方式。以40706队螺杆钻具井下事故为例:1.1钻具基本情况钻具编号:100125,规格型号:172130+212扶,新装配日期:2010年8月24日,第一次维修日期:2011年4月15日。1.2事故发生井队及情况钻井三公司40706队施工的河86-平3井,该井井眼尺寸8-1/2,设计井深260

4、0米,完钻井深2643米,2010年4月30日16:30在钻至2560米(离目的层还有83米时,螺杆钻具万向节壳体与定子壳体之间的连接扣断扣,导致转子+万向节总成+传动轴总成+钻头落井。 1.3所断钻具如下图二所示:4、事故处理情况配LT200 +111 mm蓝状卡瓦打捞筒,第一次下井打捞因落鱼尺寸小,未获成功。换110mm卡瓦进行第2次打捞,打捞出转子和万向节的一部分,5月2日凌晨3:00配短落鱼打捞筒LT203 +169 mm卡瓦进行第3次打捞,打捞成功。2 影响螺杆钻具使用寿命分析螺杆钻具是把强大的功率P转化为压力,通过泥浆变成转动,传递给钻头,进行钻削地层的工作,是动力钻具钻头的中间部

5、件。动力钻具主要的损坏为磨损。磨损失效已是影响钻具寿命的主要原因之一。根据目前对失效钻具观察、测算及工况分析,提高螺杆钻具寿命,涉及问题较多,情况较为复杂。其中钻具结构的合理利用也可以有效的使用动力钻具:将一扶正器接在动力钻具的上面,连接成稳斜钻具结构,钻具结构如下:钻头+动力钻具+扶正器+无磁+钻铤+加重钻杆+钻杆,这样在定向时可以用动力钻具,需要稳斜时可以复合钻,而且减少了起钻换钻具的时间,增加了动力钻具的使用时间。以40666队辛176-斜8井为例:从2197米开始定向,定向段为2197-2500,稳斜段从2500至二开完钻,二开完钻井深2968,第一根动力钻具为纯定向段,其钻具结构为:

6、钻头+动力钻具+无磁+钻铤+加重钻杆+钻杆。从2197米-2387米,动力钻具使用101小时。采用复合钻形式,其降斜速度太快。第二根动力钻具正介于定向段于稳斜段间,其定向段还有113米,如果用该钻具结构(钻头+动力钻具+无磁+钻铤+加重钻杆+钻杆势必导致动力钻具不能使用到底,而换稳斜钻具结构进行钻进,这样的话浪费了一趟钻的时间。通过使用了在动力钻具上加一扶正器的钻具结构,其定向到2500米时,采用复合钻的形式钻进,其效果较好,直至钻至井深2732米,该动力钻具的使用时间为132小时。相比较而言,在定向井三段制井中,其效果还是很明显的。3 提高螺杆钻具使用寿命的措施近几年来,由于采购资金受限,黄

7、河钻井总公司每年供井钻具约1600套,而新钻具投入量仅350套左右,因此,如何确保修复钻具质量,延长其使用寿命,对提高钻井综合经济效益意义重大。在目前国内螺杆钻具设计制造技术水平的情况下,钻具井下事故尚无法完全避免,但采取一些有效的预防措施,即可最大限度地增加螺杆钻具使用寿命。(1参照螺杆钻具使用说明书推荐的工作参数,严格按螺杆钻具修复程序:拆卸-清洗-各零部件检查-探伤-更换零部件-组装-台架试验(2钻具按使用时间及时筛选淘汰,保持在用钻具合理的新度系数。壳体螺纹和轴体定期无损探伤,防疲劳断裂。(3综合考虑井身轨迹、使用地层及钻具结构等因素,有选择地采用复合钻,大度数弯钻具(1.5及修复旧钻

8、具一般不适宜复合钻。(3准确分析判断井下异常情况,及时采取补救措施。如发现泵压突然下降,应先考虑壳体脱扣问题,可不上提钻具,立即对扣捞获。(4定向井、水平井钻进中,螺杆本体稳定器有阻时不得以反转方式调整工具面,以防止螺杆壳体倒扣。4 认识与结论(1螺杆钻具作为一种井下造斜工具,组成部件多、技术要求高、使用频次大、工况条件差,与其它下井钻具、工具相比,潜在的事故风险较大。(2近几年,通过准确分析事故各项原因,对螺杆钻具结构设计和制造、修复工艺进行相应改进,严格控制成品钻具质量,显著提高了钻具使用的安全性,(3在目前国内螺杆钻具设计制造技术水平的情况下,可以采取一些有效的预防措施,最大限度地增加螺杆钻具使用寿命。参考文献1苏义脑 螺杆钻具研究及应用 北京:石油工业出版社,20012陈湖滨 何元君 史桂云等。降低螺杆钻具井下事故率的工艺措施 石油工程技术2006第4卷 第4期3刘汝山、曾义金主编.复杂条件下钻井技术难点及对策.北京:中国石化出版社,2005图2 所断钻具 提高螺杆钻具使用寿命的措施作者:赵娜作者单位:胜利油田黄河钻井总公司管具公司 山东东营257000刊名:中国石油和化工标准与质量英文刊名:China Petroleum