液压减震送钻器使用手册

1、液压减震送钻器 库尔勒胜科石油技术有限责任公司 HPAL工具特点 l 结构简单可靠；l 1500mm长行程减震送钻，可保证100在液压缓冲段工作；l 具有液压减震、液力送钻双重功能；l 具有防斜打直、提高钻速、减轻司钻劳动强度、保护钻具等多项效果；l 地面选配调节压力大小，适合牙轮钻头高钻压，也适合PDC钻头低钻压；l 根据要求的钻压大小，可以任意增减工具级数，灵活实用；l 工具本身几乎没有压力损失；l 系列化适合各种尺寸井眼6,6-1/4,7-7/8,8-1/2,9-1/2,9-7/8,11-3/4,12-1/4。目录HPAL工具特点 P1目录 P2一、概述 P3二、结构原理 P4三、工作原

2、理 P5四、设计与操作 P5五、技术规范六、 注意事项 P8七、清洗维护 P91.概述本工具是一种石油天然气钻井用的井下工具，具有液压减震、自动送钻等功能；具有防斜打直、提高钻速、减轻司钻劳动强度、保护钻头、钻具等多项功能。在钻井过程中，由于地层和钻头的相互作用产生动载，引起整个钻柱和井底附近岩石产生弹性波，使钻头、钻柱不规则地震动，当激震频率和钻柱的固有频率相当或接近时，钻柱则产生强烈震动。钻头破碎岩石时离开井底破坏了钻头的稳定工作方式和稳定的工作状态，底部钻柱组合的垂直位移（振幅）一般在23mm，在坚硬岩石和有裂缝的岩石中钻进，振幅可达100mm（与钻头转速有关）,用三牙轮钻头钻进时，震动

3、频率接近钻头转动频率的3倍，因而对井底产生的动载荷有时超过钻压的4倍。当然，钻柱震动的也取决于钻井泵的脉冲情况。总之，震动的结果使钻头提前破坏、钻柱断裂、井斜以及严重影响钻进效率。减振器的真正作用在于吸收和释放震动能，或者改变钻柱的自身频率，从而避免钻柱的共振，通常的机械减振器（叠簧式、橡胶球式等等），由于地层岩性的不确定性，钻头与地层产生的振动频率也不确定，就存在着钻头钻柱震动的频率与减振器频率匹配问题，也存在着机械减振器的寿命问题，机械减振器一般起不到很好地减震作用。液压减震送钻器是以液压吸收、缓冲、阻尼震动，又能通过钻头水眼及时释放震动能，同时具有改变整个钻柱固有频率的功能，使整个钻具组

4、合的刚度、自身频率发生了根本的变化，在全频率波段范围内广泛适应钻头与钻柱的震动，所以在大量的钻井实践中，液压减震器的减震效果是很好的。本液压减震送钻器（HPAL），是目前国内液力减震器类型中行程最长的产品，可以伸缩15003000mm，这是我们在结构设计上的突破，并根据井眼尺寸和钻头类型，调节液压力的大小，使之完全适合所需钻压的要求，因此具有自动送钻功能，以减轻司钻的劳动强度，并充分发挥平稳加压、减震的功能。如果液压减震器的行程过短（200300mm），在钻进过程中，就很难完全控制在液压行程段工作，可能随时就有合并碰撞的可能，起不到很好地减震和平稳送钻的效果，更谈不上有自动送钻的功能。随着定向

5、井、水平井特别是大位移延伸井的应用和发展，大曲率小井眼水平井的应用，一般都使用井下马达钻进，钻具与井壁的摩阻力很大，经常存在加压困难的问题。随着井斜角的增大，摩阻越来越大；随着水平位移的延伸，摩阻扭矩越来越大。使用井下液压减震送钻器可以补偿滑动钻进损失的钻压，很好地解决加压困难问题。并且，不论是在直井还是在斜井钻井过程中，具有液力减震、加压平稳、提高机械钻速、提高马达和钻头的机械寿命、减少钻具事故，实现自动送钻、减轻司钻劳动强度等优点。用在段铣套管作业中，保持钻压平稳，准确地调整钻压，改变铣刀与套管接触的力学状态，由硬接触变为液力柔性接触，减小震动，对于保护铣刀，延长铣刀寿命具有很好的作用。2

6、.结构原理液压减震送钻器HPAL（四级长行程1500mm）由上接头、1级和2、3、4级液压缸外筒，1级和上2、3、4级心轴、1级和2、3、4级推动活塞，中间接头、和扭矩接头、扭矩球、钻头接头以及滤板等组成，由1级心轴和扭矩接头通过扭矩球来传递扭矩，达到心轴自由伸缩的目的。液压缸外筒采用优质合金钢厚壁管加工，经过严格的热处理和表面处理，强度高，安全性好，心轴推动活塞采用特殊的密封结构形式，具有密封、防偏磨、自润滑效果，密封可靠。3.工作原理当开泵循环时，由于液压减震送钻器HPAL以下工具（钻头、马达）产生压降，使HPAL的内外产生一个压差，在这个压差作用下活塞向下产生推力，各级活塞推力的总和，就

7、是该工具对下部工具（钻头、马达）施加的液力钻压。推力（钻压）的大小，与工具本身结构系数有直接的关系，与液压减震送钻器HPAL内部和环空中的钻井液压差大小成正比，这个压差大小的就是由工具（HPAL）以下的工具产生的压降，所以改变钻头水眼大小就可以改变推力的大小。在泥浆密度和钻头水眼一定的情况下，可以通过改变井下液压减震送钻器HPAL的级数和排量来调节钻压的大小。由于这个连续的柔性推力的存在，当钻头震动时它吸收震动能量，并及时通过钻头水眼释放，使震动在液压减震送钻器HPAL上消失，不再传递到钻铤上，从而阻止钻柱的进一步震动。4.设计与操作 液压减震送钻器HPAL作为井底工具，1、在软地层中钻进，可

8、以直接接在钻头之上变径稳定器钻铤；若使用马达可接在马达之上使用变径稳定器钻铤。2、在硬地层中钻进，应在钻头和工具（HPAL）之间连接一根钻铤变径稳定器钻铤；若使用马达可接在马达之上使用变径稳定器钻铤。 液压减震送钻器HPAL现场使用钻压的确定和调节，不同尺寸的工具有不同的结构系数，根据现场使用钻头类型、地层岩性，选择钻头水眼尺寸，选择使用工具级数。工具下到井底，开泵前轻放探井底，然后提起1.0m开泵循环泥浆。停泵下放钻具到井底，提起钻具，开泵调整钻压表为零，由于本工具推力比地面钻压表上现实的钻压要大（ 其中-兆帕） ，也就是说反作用在上部钻柱上的力小于实际钻压。钻进时，缓慢下放（下放的速度略大

9、于钻进速度），观察钻压的大小，继续下放钻具（大约0.5m），直到钻压增加0.51吨，停止下放，此时为自动送钻旋转钻进。直到扭矩减小，此时自动送钻1.5m钻完，继续上一个循环操作，下放钻具-.用于9-1/2,9-7/8,11-3/4,12-1/4,16井眼的8工具钻压与压差和级数的关系表： 级数钻压（t）结构系数压差(MPa)G=2.10G=3.68G=5.26G=6.84NG=2.1+(n-1)1.58还可以通过调节排量的大小，在一定范围内调节水力推进钻压的大小。例如：当钻头水眼压差时，1级液压减震送钻器可达到吨的钻压；使用4级时可达到吨钻压。可见，使用PDC钻头时可以使用一级液压减震送钻器；

10、使用牙轮钻头时可以使用三级或四级液压减震送钻器钻进。用于7-7/8和8-1/2井眼的7工具钻压与压差和级数的关系表：级数钻压（t）结构系数压差(MPa)G=1.58G=2.77G=3.97G=5.16。G=。NG=1.58+(n-1)1.19用于6,6-1/4井眼的5工具钻压与压差和级数的关系表：级数钻压（t）结构系数压差(MPa)G=1.27G=2.34G=3.41G=4.48G=NG=1.27+(n-1)1.07这样就根据使用的钻头类型和钻井参数，计算钻头水眼大小和使用的工具（HPAL）级数；下井时在井口试压，工具伸缩部分及钻头放入井口内，开泵检查密封情况，以不刺不漏为合格；并要求达到钻进

11、时的排量，准确纪录该工具以下（钻头马达）压降，再次确定钻进时的液压推力大小。用于4-1/2井眼的3-7/8工具钻压与压差和级数的关系表：级数钻压（t）结构系数压差(MPa)G=0.48G=0.83G=1.18G=1.53G=NG=0.48+(n-1)0.355.技术规范胜科公司5液压减震送钻器井眼尺寸6通眼/孔（心轴）30mm重量200kg本体材料4145HTSR弯曲强度率1.9最大流体密度2.1流量（最大）25L/s操作温度范围-17C-204C 长度32009600mm最大行程1500mm位置信号钻压表数值本体尺寸本体直径5本体内径97mm扶正器直径66-1/4内径90mm伸缩杆伸缩杆直径

12、90mm内径30mm激活压力要求最小压差2psi两端接头（可供选择接头）母扣向上3-1/2API IF公扣向下3-1/2API IF连接接头有效长度200mm外径5双公接头3-7/8-5Acme内径51mm扭矩接头（扶正器）4-3/8-5Acme内径90mm紧扣扭矩3-1/2API IF14.4KN.m屈服扭矩22.37KN.m3-7/8-5Acme28.4 KN.m屈服扭矩34.4KN.m4-3/8-5Acme38.3 KN.m屈服扭矩40.3KN.m胜科公司8-1/2液压减震送钻器井眼尺寸8-1/2通眼/孔（心轴）30mm重量300kg本体材料4145HTSR弯曲强度率1.9最大流体密度2

13、.1流量（最大）50L/s操作温度范围-17C-204C 长度32009600mm最大行程1500mm位置信号钻压表数值本体尺寸本体直径7本体内径97mm扶正器直径8-1/2内径128mm伸缩杆伸缩杆直径128mm内径50mm激活压力要求最小压差2psi两端接头（可供选择接头）母扣向上4-1/2API IF公扣向下4-1/2API IF连接接头有效长度200mm外径7双公接头6-4Acme内径71mm扭矩接头（扶正器）6-4Acme内径128mm紧扣扭矩4-1/2API IF43.39KN.m屈服扭矩72.3KN.m6-4Acme60.4 KN.m屈服扭矩76.4KN.m5-6Acme52.4

14、 KN.m屈服扭矩70.4KN.m胜科公司9-1/212-1/4液压减震送钻器井眼尺寸9-1/212-1/4通眼/孔（心轴）70mm重量400kg本体材料4145HTSR弯曲强度率2.0最大流体密度2.1流量（最大）70L/s操作温度范围-17C-204C 长度32009600mm最大行程1500mm位置信号钻压表数值本体尺寸本体直径88-1/2本体内径163mm扶正器直径9-1/212-1/4内径146mm伸缩杆伸缩杆直径146mm内径60mm激活压力要求最小压差2psi两端接头（可供选择接头）母扣向上6-5/8API IF公扣向下6-5/8API IF连接接头有效长度200mm外径5双公接

15、头6-3/8-5Acme内径81mm扭矩接头（扶正器）6-3/8-5Acme内径146mm紧扣扭矩6-5/8API IF62.4KN.m屈服扭矩76.80KN.m6-3/4-5Acme63.2 KN.m屈服扭矩75.4 KN.m6.注意事项 1、 现场装配一定注意密封圈的位置、规格型号要正确，不能有任何擦伤；2、 每道丝扣要使用丝扣油并上紧，外壳每道丝扣要用大钳紧扣，扭矩要根据设计参数表操作，防止有刺漏现象和上到极限扭矩；3、 吊装、运输和上下钻台严防弄弯壳体和心轴；4、 根据使用的钻头类型和钻井参数，计算钻头水眼大小和使用的工具（HPAL）级数；5、 下井时在井口试压，工具伸缩部分及钻头放入井口内，开泵检查密封情况，以不刺不漏为合格；并准确达到钻进排量，准确纪录该工具以下（钻头马达）压降，再次确定钻进时的液压推力大小；6、 每使用200小时应起出井内地面维修保养，更换密封