修井设备w教材

修井设备渤海石油职业学院王亚欣

井下作业设备

（一）井下作业概述（二）提升设备（三）旋转设备（四）循环冲洗设备(五）辅助设备一、井下作业概述

井下作业是油田勘探开发过程中保证油水井正常生产的技术手段。

油、水井在长期的生产过程中，不停顿地受到油气流的作用，受到为了维护正常生产所进行的修井作业，以及为了提高采收率进行的工艺改造措施的作用，使油井每时每刻都在发生着变化，逐渐老化，出现各种不同类型的故障，导致油水井不能正常生产，甚至停产。因此，必须对出现问题与故障的油水井进行井下作业，使油水井恢复正常生产井下作业的特点：（1）在野外进行，流动性大，环境艰苦，并且是多工种协作施工；（2）石油、天然气、硫化氢等又是易燃、易爆的有毒物质，生产过程中事故隐患较多，危险性较大，如果防护措施跟不上，不仅影响生产进度和降低施工质量，还可导致职工体质下降，生命受到威胁。因此“安全第一，预防为主”，抓好安全生产是各级生产管理者的重要管理内容之一，应引起高度重视，层层落实安全生产责任制，严格执行各项规章制度和井下作业技术操作规程，加大井下作业安全监督机制，把事故隐患消灭在萌芽状态。（3）严守岗位，紧密配合，确保施工人员人身安全、设备安全和作业施工安全。井下作业内容主要有油水井维修、油水井大修、油层改造和试油。（一）油水井维修油水井在采油、注水的过程中，因地层出砂、出盐，造成地层掩埋、泵砂卡、盐卡，或因管柱结蜡、泵凡尔腐蚀、封隔器失效、油管、抽油杆断脱等种种原因，使油水井不能正常生产。油水井维修的目的，是通过作业施工，使油水井恢复正常生产。油水井维修包括：水井试注、换封、测吸水剖面；油井检泵、清砂、防砂、套管刮蜡、堵水及简单的井下事故处理等修井作业。1、油井检泵抽油泵在井下工作过程中，受到砂、蜡、气、水及一些腐蚀介质的侵害，使泵的部件受到损害，造成泵失灵，油井停产。因此，检泵是保持泵的性能良好，维护抽油井正常生产的一项重要手段。油井检泵的主要工作内容就是起下抽油杆和油管。油层压力不大，可用不压井作业装置进行井下作业，对于有落物或地层压力稍高的井，可用卤水或清水压井后进行井下作业，应避免用泥浆压井。检泵工作中需特别重视的是：准确计算下泵深度，合理组配抽油杆和油管，以及下入合格的抽油杆、油管和深井泵等，这是提高泵效的重要措施。2、试注：油井在正式投入注水前，所进行的新井投注或油井转注的试验与施工过程叫试注。具体到一口注水井，就是清除新井或油井转注前的井壁和井底的泥饼、杂物、脏物，并确定出注水井的吸水指数，为实施注水方案打下良好基础。试注分三个阶段，即排液、洗井、转注及必要的增注措施。3、堵水：堵水的目的就是在于控制产水层中水的流动和改变水驱油中水的流动方向，提高水驱油效率，力图使得油田的产水量在一段时间内下降或稳定，以保持油田增产或稳产，提高油田最终采收率。

堵水工艺可分为：机械堵水和化学堵水两大类，化学堵水又包括：选择性堵水和非选择性堵水及注水井调整吸水剖面。（1）机械堵水就是用封隔器及井下配套工具卡封油井中的出水层位。这种堵水没有选择性，在施工时，配好管柱，使封隔器座封准确、严密，才能达到堵水目的。这种堵水方法可以封上层采下层，封下层采上层，或封中间层采两头和封两头采中间层位。（2）化学堵水就是将化学堵剂注入出水层位，利用堵剂的化学性质或化学反应物在地层中变化生成的物质达到封堵地层出水孔道，降低油井综合含水。（二）、油水井大修油水井大修主要包括：井下事故处理，复杂落物打捞，套管修理，侧钻等。

特点：油水井大修作业施工复杂，难度大，操作技术要求高，再者，造成井下事故的原因很多，井下事故类型也很多。事故种类：常发生的井下事故一般分为技术事故，井下卡钻事故和井下落物事故三大类。处理时，须查明事故的性质，弄清事故的原因，采取相应的技术措施加以妥善处理。（三）油层改造1、酸化：是将要求配制的酸液注入到油层中，溶解掉井底附近地层中的堵塞物质，使地层恢复原有的渗透率，溶蚀地层岩石中的某些组分，增加地层孔隙，沟通和扩大裂缝延伸范围，增大油流通道，降低阻力，从而增产。（1）碳酸盐地层的盐酸处理：碳酸盐地层的酸处理，就是要解除孔隙，裂缝中的堵塞物质或溶解部分方解石，白云石，扩大沟通地层原有的孔隙，裂缝，提高渗透性能。盐酸酸化原理：碳酸盐地层的酸处理所用的酸液主要是盐酸，盐酸能溶解油层中的碳酸盐类，生成一种可溶性的盐类，用自喷或抽汲等排液方式，将反应后的残酸和可溶物质排到地面，增大油流孔道，提高渗透率。

（2）砂岩地层的土酸处理：砂岩地层的增产措施通常用水力压裂的方法，对于胶结物较多或堵塞严重的砂岩油气层，也常采用以解堵为目的的常规酸化方法。但它与碳酸岩的酸化有区别，只能通过酸液溶解砂粒之间的胶结物和部分砂粒，或者溶解孔隙中的泥浆堵塞物以提高、恢复井底附近地层的渗透率。由于地层含泥质较多，含碳酸盐较少，油井泥浆堵塞较为严重而泥浆中碳酸盐含量较低。因此砂岩地层酸处理普遍用土酸处理。土酸酸化原理：盐酸与氢氟酸的混合液称土酸。土酸中的盐酸可以溶解油层中碳酸盐和一部分铁质，铝质；土酸中的氢氟酸可以溶解砂岩油层中的硅酸盐矿物和粘土矿物。反应生成的气体氟化硅和水均可排到地面，以解除地层中粘土堵塞和泥饼，从而增加近井地带的渗透率。排酸：为了防止残酸在地层中停留时间过长发生沉淀，反应后立即开井排酸。开井能自喷的，采用控制放喷排液，若不能自喷应及时采用抽汲、混排等方式排液。（三）压裂：

油层水力压裂简称为油层压裂或压裂。它是利用水力传压的方法把油层劈开形成一条或数条裂缝，加进支撑剂，使其不闭合，从而改造油层物性，达到油井增产，注水井增注的目的。油层压裂的基本原理：利用液体传压的性质，在地面利用高压泵组，向井内高速注入高粘液体，当注入速度大于地层的吸收速度时，在井底逐渐形成高压，当井底压力超过地层应力和岩石的抗张强度时，地层就产生裂缝或使原有微小裂缝张开，形成裂缝。随着高压液体不断注入，裂缝不断扩展和向地层深部延伸。当液体的注入速度与地层的渗透速度相等时，裂缝就不再扩展和延伸，此时停泵，裂缝就会重新闭合，为了使裂缝不重新闭合，向裂缝中填入具有一定强度和粒度的支撑剂，停泵后，裂缝就不会重新闭合。这样就改善了近井地带的渗滤条件，使油井增产，水井增加注入量。（四）试油与试气

1.试油：钻井完井后，对可能出油(气)的地层射孔，利用一套专用设备和方法，降低井内液柱压力，诱导地层中的流体流入井内，对流体和地层进行测定的工艺过程称为试油。2.试油的目的：是认识油、气层的基本手段；是对钻井地质录井、地球物理测井的解释确认；是评价油、气层的关键环节。试油取得的有关地层流体的产量、·压力、温度、物理化学性质及地层参数等资料是对油、气、水层作出的决定性结论；是油气田开发重要的科学依据。油田勘探开发的阶段不同，所钻井的种类不同，试油的工艺、目的和任务也不同，3.试油的种类：常见的有：参数井(区域探井)试油、预探井试油、详探井试油、开发井试油。

提升设备，就是在油井维修中起到动力传递、悬吊和起下作业施工所用的设备，它是井下作业中最基本的条件和最主要的设备，主要包括：作业机、井架、天车、游动滑车、大钩、钢丝绳、吊环等。（二）提升设备施工设备

作业机是井下作业施工中最基本、最主要的动力来源，常用的作业机按行走驱动方式不同可分为：履带式作业机和轮式作业机两种。现场上习惯把不带井架的履带式作业机称为通井机，把自带井架的轮胎式作业机称为修井机。作业机提升设备（二）提升设备施工设备为了满足井下作业施工各项目的要求，整套修井机一般需要具备以下三个方面的设备。

1、动力设备：是修井机的动力来源，主要由动力驱动设备组成，为修井机的各个工作设备提供动力，一般为柴油机。

2、传动设备：是连接动力设备与工作机组的设备，如连接绞车、转盘、行走部分等，主要由传动系统和控制系统组成，用于传递能量和进行能量的分配。

3、工作设备：是修井机进行井下作业施工的设备，主要由地面旋转系统、提升系统等组成。（一）修井机的组成修井机概述（二）修井机应具备的能力：1、起下钻具的能力；2、循环冲洗的能力；3、旋转钻进的能力；4、行走的能力；5、操作维修简便的能力。（三）修井机的主要技术参数：1、修井深度；2、动力机的转速和功率；3、游车大钩的起重量和功率；4、井架的高度和最大载荷；5、转盘的转矩和转速；6、修井机的行驶速度和牵引力。（三）修井机的发展趋势1、钩载和功率储备系数不断提高；2、修井机移运性不断提高；3、盘式刹车的到广泛应用；4、采用顶部驱动系统；5、完善侧钻用修井机；6、大力发展AC-SCR-DC和VFD驱动方式；7、不断提高修井机自动化水平。修井机的型号表示方法5000TJC-XJ000ABCDEFGHI

例1：最大钩载为600KN的单滚筒修井机，装在铁马底盘车上，名义总质量30t，第一次设计生产，则该修井机的型号表示为：5300TJC-XJ60。

例2：最大钩载为900KN的自走式双滚筒修井机，名义总质量50t，第二次更新设计，则该修井机的型号表示为：5500TJC-XJ90S2。（三）修井机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，横穿公路需保护路面不被轧坏，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。1、履带式修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100型，鞍山红旗拖拉机制造厂制造的AT-10型，青海拖拉机制造厂制造的XT-12型、XT-15型等。修井机红旗100型修井机2、轮胎式修井机各油田使用的轮胎式修井机型号较多，目前使用较多的有XJ650、XJ450、XJ350型、XJ250型、库泊LTO－350型、英格索兰350型等。典型修井机介绍

二、起升设备主要包括：绞车、井架、天车、游动滑车、大钩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。1、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。2、井架的规格车栽式井架种类较多，根据修井机生产厂家和修井机型号不同，大致可分为300KN，800KN，950KN，1000KN，1200KN，1500KN等几种负荷，井架高度也可以分为15m，18m，29m等几种规格。

（二）井架（一）绞起升设备.doc车井架型号配套天车井架高度，m额定负荷，KN最大负荷，KN支脚距，mm自重，t

BJl—18

TC—50

18.28

400

600

1530

3.03TCl—50一

500

700一

3.625

BJ2—18

TC一30

18.28

300

410

1530

3.42

BJ一18

TC3—50

18.28

500

700

1530

3.42

DJ—29

TCI一50

28.9

500

700

2130

5.8

TC3—50一一一一

1.347JJ-80-18

T3—2—I

18.3

800

1000

1530

4．5JJ-80-11

T3—2—1

21.3

800

1000

1530

5.162JJ-80/29-W

T3—2—1

29

800

1000

1520

6.403游车大钩井架、天车、游动滑车、大钩天车是一组定滑轮，由滑轮、天车轴、天车架及轴承等主要零件组成。天车的滑轮有3~8个，同装在一根天车轴上，排成一行。（二）天车天车型号表示方法：更新设计号，1，2……TC-滑轮个数最大钩载的1/10，KN天车代号井架、天车、游动滑车、大钩游动滑车是一组动滑轮，由滑轮、游车轴、下提环、下销座、侧板、提环销及轴承组成。（三）游动滑车游动滑车型号表示方法：更新设计号，1，2……YC-滑轮个数最大钩载的1/10，KN游车代号井架、天车、游动滑车、大钩大钩主要由钩身、钩座及提环组成。目前现场使用的主要是三钩式大钩，即有一个主钩和两个侧钩。主钩主要用于悬挂水龙头，两个侧钩用于悬挂吊环。（四）大钩大钩型号表示方法：DG最大钩载的1/10，KN大钩代号

天车是安装在井架顶端的一组定滑轮。天车、滑车通过钢丝绳组成游动系统，使作业机滚筒的钢丝绳拉力变为井下管柱起下的动力，并有省力的作用。大钩是安装在游动滑车下面的钩状构件。作用是悬吊井内管柱，实现起下作业。天车、游动滑车、大钩提升设备1螺母2提环3套筒4轴承5弹簧6油杯7提环销8钩座9钩杆10钩体11侧钩12安全机构13钩销14锁紧装置

YG-170游车大钩的结构

1顶盖2油杯3右侧板4活塞5缸套6中心轴7旋转体8钩体9连接销轴10左侧板11滑轮12滑轮轴13轴承14中间体15弹簧16锁紧装置17推力轴承18锁紧轮19大钩连接销20锁紧臂

提升设备三、旋转设备主要包括：转盘、水龙头、螺杆钻具等

转盘是修井作业中常用的旋转设备，是旋转钻具的主要设备，修井时用修井机的发动机为主动力，带动转盘转动，转盘驱动钻具转动，用来进行钻水泥塞、侧钻、磨铣、套铣施工作业，此外在起下作业时用于悬挂钻具。转盘转盘是修井施工中的重要设备，是主要的钻具旋转来源。修井时用修井机的发动机为主动力，带动转盘转动，转盘则驱动钻具转动，用来进行钻、磨、铣、套等的钻水泥塞、侧钻、磨铣鱼顶、鱼头以及倒扣、套铣、切割管柱等作业。大修中常用的转盘按结构形式分有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。目前大修井队大都装备轮式修井机、自背式伸缩井架和钻台，钻台上配有专用轴传动转盘。

转盘型号表示方法：ZP转盘通孔直径代号，mm转盘代号水龙头1、悬挂钻杆、油管柱；2、有悬重的情况下正常旋转；3、具有高压密封、循环修井液的通道。（一）水龙头的作用（二）水龙头的形式从承载能力：水龙头有轻型和重型两种形式；从有无动力：水龙头又可以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。动力水龙头又可以分为液压驱动和电驱动两种形式。采用动力水龙头可以省去转盘、方钻杆以及旋扣器等设备。水龙头水龙头主要由循环部分、固定部分、承转部分组成。循环部分是由主轴承、鹅颈管及其接头组成；固定部分由壳体、上盖、下盖、提环5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。（三）水龙头的结构1-提环；2-鹅颈管；3-冲管；4-密封盒垫环；5-密封圈；6-上盘根座；7-下盘根；8-密封盒；9-黄油嘴；10、13-止推轴承；11-主体；12-螺钉；14-底盖；15-中心管；16-接头；17-挡油圈；18-防松垫。水龙头型号表示方