油田技術－定向井工程師序列培訓講義〔T2－21〕第一局部 定向井常用井下工具的分類1、泥漿馬達〔PDM〕2、旋轉導向工具3、扶正器〔STB〕4、非磁鉆鋌〔NMDC〕5、懸掛短節〔HOS〕6、短非磁鉆鋌〔SNMDC〕7、浮閥〔F/V〕8、定向接頭〔O/S〕9、撓性短節〔F/J〕10、震擊器〔JAR〕11、加重鉆桿〔HWDP〕、短鉆鋌、彎接頭14、套管開窗工具15、其它定向井工具其次局部 場檢查測繪及使用一、泥漿馬達1、泥漿馬達的主要組成局部1)旁通閥總成 2)馬達總成萬向軸總成 4)驅動軸總成2、泥漿馬達的工作原理:馬達是一種螺桿鉆具SCREWDRILL，它是以泥漿作為動力的一種井下軸和傳動軸傳遞給鉆頭，來實現鉆井作業。3、旁通閥構造及工作原理：(鉆具)內孔，起鉆時使鉆桿內孔的泥值時，旁通閥關閉，泥漿流經馬達，將泥漿能量轉換為機械能。4、馬達總成的構造及工作原理：中旋轉。馬達可形成幾個密封腔就稱幾級馬達。5、萬向軸總成的工作原理：運動轉換成傳動軸的定軸轉動。6、傳動軸總成(driveshaftassembly)的工作原理：〔扭矩和轉速產生的軸向和徑向負荷。7、泥漿馬達操作參數及留意事項< 工作壓力< 循環壓力< 工作壓差< 馬達井口試驗應留意的問題< 不同馬達所允許的軸向間隙< 馬達使用完畢后應留意的問題< 馬到達達井場后先要作什么二、旋轉導向工具〔另有專題爭論〕方位等定向鉆井目的的井下工具效果具有導向作用。到目前為止我們只用過SCHLUMBERGER公司的POWERDRIVE、BAKERHUGHESINTEQ公司的AUTOTRAK和HALLIBURTON公司的GEO-PILOT旋轉導向系統。前者為調整式，后兩者為靜止式三、扶正器1、扶正器的分類可調扶正器可換套筒式扶正器2、扶正器的作用1)．在增斜鉆具組合和降斜鉆具組合中，穩定器起支點作用，通過轉變穩軌跡的目的；2)．增加下部鉆具組合的剛性到達穩定井斜和方位的目的。穩斜鉆具組合，的剛性，以限制下部鉆具受壓變形，到達穩斜效果；3)．修整井壁，平滑井眼。3、扶正器的外形直翼4、扶正器的檢查狀況，兩端絲扣及臺肩，測繪扶正器的外形尺寸四、非磁鉆鋌常用非磁鉆鋌的規格9非磁鉆鋌：扣型：731*7302-13/16″外徑：9〔71.44mm〕〔228.6mm〕8非磁鉆鋌：扣型：631*630外徑：8”3“〔203.2mm〕3-1/4”〔82.55mm〕6-1/2“非磁鉆鋌： 扣型：411*410 外徑：6-1/2“(165.1mm)內徑：3-1/4“或2-13/16”〔71.44mm〕4-3/4”非磁鉆鋌： 扣型：311*310 外徑：4-3/4“(120.65mm)內徑：2-1/4”〔57.15mm〕組份、原理與作用〔l〕組份：3065％鎳的合金；1813％以上鎳的合金；18％的含鉻合金；④鉻鐵銅合金?！?〕用途儀器工作時必需是一個無其它干擾磁場的環境。然而在鉆井過程中，無磁鉆鋌可以實現無干擾磁場的環境，并且具有一般鉆鋌的作用。到的數據為真實大地磁場信息。五、懸掛短節MWDMWDMWD量環境。懸掛短節外壁上有一高邊刻度線，其作用是校正馬達高邊及量MWDOFFSETMWD不使用MWD鍵，造成井下事故。主要作用：與非磁鉆鋌的作用類似。只是長度不同利于配立柱。削減測點到鉆頭的距離七、浮閥接頭主要作用：工具，以及防止鉆頭水眼被堵。很細碎，在井眼的環空會有很多的細砂，在下鉆、接單根時泥漿會倒流，大量砂粒從鉆頭水眼進入鉆具內，開泵就可能造成堵死水眼。在MWD在下入過程中,特別是斜井段,由于下入時產生的回流,井壁上的壞周密的MWD儀器,也可能形成砂堵憋泵。此外在起下鉆過程中,使用浮閥,而且在井涌時,浮閥本身就是單流閥,可以阻擋流體進入鉆具內,使處理工作能順當進展。使回流減至最小，關井時不影響鉆桿穩定的壓力值，其構造見以下圖。八、定向接頭1、根本構造定向直接頭的根本構造，包括殼體、扶正套、定向鍵和定位螺釘2、主要作用〔磁性單多點或陀螺等供給一個穩定的座封。九、震擊器隨鉆震擊器是連接在鉆具中隨鉆具一起進展鉆井作業的井下解卡工具。按工作原理分為機械式、液壓式、和液壓機械式；按其功能組合中。在鉆井過程中覺察鉆具遇卡時，可馬上進展上擊或下擊，使之快速解卡。它是削減深井、定向井、簡單井卡鉆事故的主要工具。留意事項最好不要單純當震擊工具用〔指當井內發生卡鉆事故時才下隨鉆震擊器去解卡作業〕，而要隨鉆具下入井中進展鉆井作業，卡鉆時即啟動震擊器解卡，才能表達出隨鉆震擊器的使用價值。在井中要嚴格按說明書接裝，不行裝錯。接錯會影響產品的使用壽命，嚴峻會發生折斷，發生井下事故。產品對拆裝要求較高，拆裝時需有專用拆裝設備，不行亂拆。上擊器和下擊器配套使用，能有效的處理起下鉆的遇阻。遇卡。下井時上擊器呈拉開狀態，與鉆具連接好后卸掉卡箍。卡箍保存好，以待起鉆重卡住芯軸拉開部位。下鉆快到井底前應先開泵循環，再漸漸地下到井底，切忌直通井底造成“人為的下擊”。5～6min。上擊時，先下放鉆具〔在井口鉆桿上標出刻度，下放一個工作行程〕，直到指重表的讀數略小于上擊器以上鉆具的懸重，然后司鉆剎過上擊器允許的最大震擊噸位。十、撓性短節撓性短節的作用：增加鉆柱的柔性，降低應力集中對鉆具的損害程度。與震擊器連接，保護震擊器，增加震擊時的彈力。有利于增加增斜鉆具的增斜率。ID撓性接頭FlexSub十一、加重鉆桿鉆鋌之間，防止鉆柱截面的突然變化，削減鉆桿的疲乏。用它替代一局部鉆鋌，在鉆深井中可以削減扭矩和提升負荷，增加鉆深力量。起下鉆不用提升短節和安全卡瓦，操作便利，削減起下鉆時間。在定向裂開。由于其剛性比鉆鋌小，和井壁接觸面積小，也不簡潔形成壓差卡鉆。十二、短鉆鋌1斜的目的。28″短鉆鋌： 扣型：631*630 外徑：8″〔203.2mm〕內徑：2-13/16″〔71.44mm〕6-1/2″短鉆鋌：扣型：411*410 外徑：6-1/2″(165.1mm)內徑：2-13/16″〔71.44mm〕4-3/4″短鉆鋌：扣型：311*310 外徑：4-3/4″(120.65mm)內徑 2″〔50.8mm〕十三、彎接頭彎接頭的作用：方向的標線，純彎接頭需要與定向接頭協作使用〔類同與定向彎接頭，用作單點或有線隨鉆側斜儀確定工具面的方向。彎接頭的彎角越大，造斜率越大；彎曲點以上鉆柱鋼性越大，造斜率越大；彎曲點至鉆頭的距離越小且重量越小，造斜率越大。彎接一般為1～2.5°，彎角超過3°時，下井較困難，一般不用。不同彎角接頭造斜力量見表9－16。可調角度彎接頭是一種較為先進的井眼軌式、液壓式等幾種類型。它們的共同特點是不起鉆，通過地面掌握把彎接頭調到需要的角度〔包括零度?？蛇B續進展定向、增斜、降斜、精度、削減起鉆次數、加快鉆井速度、降低鉆井本錢。１、非旋轉保護器管壁，而鉆桿接頭與套管壁不接觸，當鉆柱旋轉時，保護器相對于鉆柱可自由轉動，而相對于套管壁幾乎無轉動。由于鉆柱本體外徑小，的目的。在大位移定向井、水平井的鉆進過程中，使用保護器，對于保護套管和鉆具，實現安全鉆進，提高鉆進效率，有著重要的作用。２、非磁加重鉆桿nmhwdp具有非磁鉆鋌和加重鉆桿的特性，在大斜度井和水平井作業中替代非磁鉆鋌可以削減鉆柱的摩阻力，利于滑動鉆進。３、協作接頭由于井里的鉆具不是單一的扣型，不同的鉆具扣型各異，無法連接成鉆柱，這時就需要用協作接頭〔也叫轉換接頭或變扣接頭〕進展扣型的轉換。協作接頭就是起到連接上下不同扣型的作用。４、液力加壓器〔一〕構造液力加壓器構造如以下圖所示。兩級液力加壓器構造示意圖1．上接頭；2上液缸；3密封圈I；4密封圈II；5.上加壓桿；6.密封圈III；7下加壓桿；8下液缸；9墊圈；10密封圈IV；11下接頭；12花鍵軸〔二〕作用及工作原理善井下鉆柱高壓區，而活塞下腔由于有阻尼孔與環空相通，是低壓區?；钊趬翰畹淖饔孟庐a生軸向推力，推動加壓桿軸向移動，給鉆頭加壓，其反作用力作用在外筒上。使懸重削減，并在指重表上顯示出鉆壓。液力活塞的行程無關。５、鍵槽破壞器金焊條堆焊成錐形，具有切削、擴孔、破壞鍵槽的性能。鍵槽破壞器在鉆柱中的位置如下。1．特地用于破壞鍵槽的鉆具組合鍵槽破壞器＋隨鉆震擊器＋加重鉆桿。1柱＋鍵槽破1柱＋隨鉆震擊器＋加重鉆桿。100m左右，掌握下放速度，覺察遇阻遇卡開頭2．隨鉆破壞鍵槽簡潔形成鍵槽的井段，實行預防措施，分井段，定期把鍵槽破壞器接在予先計算好的拐彎井段，邊鉆進邊劃眼，以防形成鍵槽。６、變向器種類目前現場使用的變向器有圓筒式和葉片〔游動臂〕式兩種。用途可以抑制井眼軌跡自然漂移，保持方位不變。②地層傾角小的地層，使用變向器可以在小范圍調整方位。使用條件①變向器只有在斜井段才能起作用。在巖性、井眼、轉速等條件一樣的狀況下，井斜角越大，變向器使用效果越好。②井徑擴大率小且井徑規章。不適用于井徑擴大率大的地層。③適用于中硬地層。葉片式變向器構造原理的〔增方位或減方位〕調換葉片的方向。〔近鉆頭處〕葉片穿出，在井壁一側形成一個支點，推動井底鉆頭偏2°～5°／100m。鉆具組合鉆具組合形式如下：鉆頭＋鉆頭接頭＋葉片式變向器＋鉆鋌20～30m＋穩定器＋鉆鋌＋隨鉆震擊器＋加重鉆桿＋鉆桿。套筒型變向器：下側，左右各置一個瓦片，兩個瓦片中心線間夾角約120°。當上瓦片轉動到下井壁處，接觸處便產生一個壓力P1，通過圓柱殼體的傳遞，將下瓦片推內側井壁，從而產生變方位力P2，獲得增方位或減方位的效果，增減方位通過轉變兩個瓦片的位置確定。這種變向器，比葉片式變向器在構造上更加合理，工作安全牢靠，其構造見以下圖７、旁通接頭、高壓循環頭用途頭或高壓循環頭進入鉆具水眼，把測斜儀器送至井底。構造、特點構造簡潔，使用便利。使用旁通接頭進展隨鉆定向、扭方位施工，中途不需要起下電纜，節約時間。業應特別留意不要擠壞電纜和防止電纜打扭。其特點是：高壓循環頭直接和水龍帶連接，不用水龍頭。每次接單根必需把井下儀器提到井口最上面一根鉆桿里，增加了起下儀器的時間。8、套管內定向開窗側鉆工具在已下套管的井內進展套管內開窗側鉆，目前有兩種方法。第一種方法是承受斜向器定向，使用磨銑工具在套管上開窗側鉆。其次種方法是承受水力擴張式套管磨鞋，磨掉一段〔30～50m〕套管，用常規定向造斜方法進展測鉆。套管內定向開窗側鉆的用途①鉆多底井②事故井側鉆。③老油田枯竭采油井二次完井。油層井段嚴峻砂堵或被水錐漂浮，可承受套管開窗技術在上部適當位置開窗側鉆，鉆達油氣層進展二次完井，采油。則采油井下部套管損壞或發生事故、井下落物無法處理，也可承受套管開窗技術，重鉆達目的層，二次完井，采油。已鉆井偏離含油區，可在上部技術套管內的適當位置進展開窗側鉆，調整目標點，以獲得工業油氣流?！并簟忱嫌吞锟萁呔ㄟ^定向開窗側鉆，開采死油區。套管定向開窗工具1〕承受斜向器進展套管開窗側鉆。斜向器類型分為：液壓卡瓦式，底部觸發卡瓦式，套管接箍觸發卡瓦式、固定錨式等多種。②磨銑工具包括：啟始銑鞋、開窗銑鞋，錐形銑鞋、西瓜銑鞋、10—13。第三局部 的連接一、接頭絲扣標準及表示方法：第一位數字表示工具的直徑，以英寸為單位，用2、3、4(A)、5、6分別表示2-7/8〔73m3-1/289m4-1/2(4) “114m、5-1/2 “〔140m、6-5/8 “〔168m〕工具的名義尺寸；1、2、3三個數字分別內平、貫眼、正規三種類型；4114-1/2“的鉆桿，內平式的公接頭。二、鉆具接頭的類型：1〕內平接頭I：有利于水功率的利用。但該類接頭強度低，易于磨損。2〕貫眼接頭F：適用于內外加厚及內加厚鉆桿。接頭內徑等于鉆桿加厚局部但強度大于內平式接頭。正規接頭RE：大。但該類接頭外徑小，耐磨損，強度大，常用某些打撈工具和水龍頭下部保護接頭等的連接處。三、接頭類型的識別：在鉆井中，正確地選配和連接鉆具是一項很重要的工作，假設將接頭配錯，就會引起鉆具事故。在實際工作中如何識別不同尺寸不同類型的接頭呢？、先看接頭本體上有無標記槽。在標記槽內用鋼字碼打有“420”“631”等字樣，以識別接頭扣型所用。接頭一般無標記槽，但有時也大有尺寸類型代碼。、用特別的接頭尺，在測定時通過接頭尺，可以直接讀出接頭的尺寸和類型。鏜孔直徑，然后將測得數據查表可得出接頭死扣的尺寸和類型。另外還可觀看粗扣的扣尖寬度和錐度的大小來識別接頭的尺寸和類型。四、數字扣型和API扣型轉換NC26=23/8“IF NC31=27/8“IFNC38=31/2“IF NC40=4“FHNC46=4“IF NC50=41/2“IF各種工具的抗拉、抗扭極限具體數據參看鉆井數據手冊五、常用工具的上扣扭矩ID(in)ThreaddaN-mft-1bWeight111/16“31/2“IF990~12307161~889714.155“DP(E)43/8“41/2“IF2622~276018965~1996331.245“DP(G)43/8“41/2“IF3312~372623956~2695031.995“DP(S135)23/4“41/2“IF3850~431027847~3117429.045“HWDP41/2“IF3312~372623956~2695074.5243/4“DC21/4“31/2“IF35002531669.761/4“DC21/4“4“I761/4“DC213/16“4“IF330023869123.661/2“DC21/4“41/2“IF420030379148.161/2“DC213/16“41/2“IF330023869146.47“DC21/4“51/2“REG565040867174.97“DC213/16“51/2“REG480034718163.28“DC213/16“65/8“REG715051716222.78“DC3“65/8“REG670048461218.89DDC213/16“75/8“REG1010073053290.29“DC6“BIT3“9700966~1242701606987~8983285.76“BITID(in)Thread31/2“REGdaN-m966~1242ft-1b6987~8983Weight81/2“BIT91/2“BIT121/4“BIT1656~22083864~446611978~1597027948~32303171/2“BIT75/8“REG4692~552033937~399269“NMDC3“75/8“REG908065676285.78“NMDC213/16“65/8“REG632045713222