第五章检修修井整形类工具_pdf

1、第五章检修修井整形类工具一、学习目标掌握修井整形类工具的结构、原理，能够检修、使用工具和正确选用工具。二、使用工具管钳、螺丝刀、抹布、黄油等。三、主要工作内容(一)梨形胀管器1用途梨形胀管器简称胀管器，是用以修复井下套管较小变形的整形工具之一。它依靠地面施加的冲击力(冲击力由钻具本身重力或由下击器来实现)，迫使工具的锥形头部楔人变形套管部位，进行挤胀，实现恢复其内通径尺寸的目的。2结构梨形胀管器为一整体结构，其过水槽可分为直槽式和螺旋槽式两种，如图 251所示。3作用原理梨形胀管器的工作部分为锥体大端。当钻具施加给工具力户时，其锥体大端与套管变形部位接触的瞬间所产生的侧向分力 F直接挤胀套管变

2、形部位，如图 252所示。mv2F =(253)4 tan 2式中P钻具施加给工具的力；F侧向分力(挤胀力)；胀管器锥角；m-钻具质量；v-钻具下放速度。由(253)式可知：(1)挤胀力尸与钻具质量成正比，并与下放速度的平方成 lekCo(2)挤胀力 F与半锥角的正切成反比。当锥角小于 25时，经验证明胀管器锥体与套管接触部位将产生挤压粘连，而发生卡钻事故，因此选用胀管器的锥角应大于 30较为合适。4技术规范技术规范见表 2-51，所示。5操作方法及注意事项1)操作方法(1)打铅印或下通径规，搞清变形套管的最大通径。(2)选用比最大通径大 2mm的胀管器，接上钻具下井。当井较深，钻具重力足够大

3、时，可不下下击器。若钻具重力不够大时应在工具上部接下击器。(3)下至套管变形井段以上一单根时，开泵洗井，然后下钻具，探遇阻深度，并作好深度记号。(4)上提钻具 23m后，以较快速度下放。当记号离转盘面高 0304m时，突然刹车，让钻具的惯性伸长使工具冲胀变形套管。如此数次之后尚不能通过，应将钻具刹车高度下降 l0cm再重复操作。(5)如使用下击器时，应根据当时的钻具重力、井斜和井内液体情况，制定好钻具上提高度及下放速度，以达到冲击胀大变形套管的目的。(6)经过以上操作仍不能通过时，则表明胀管器所选尺寸过大，应起钻，更换较小一级的胀管器重新进行挤胀。(7)第一级胀管器通过之后，第二级胀管器的外径

4、只能比第一级大 152mm左右，以后逐级按 15-2mm增量进行挤胀。2)注意事项当选用胀管器外径尺寸超过套管变形部位内通径 2mm以上时，有可能按上述操作方法多次胀不；开。此时切忌高速下放冲胀，由于速度及下放高度的增加所产生的瞬时冲击力很大，胀管器虽可强行通过，但套管被挤胀之后钢构本身的弹性恢复力将使胀管器通过后的尺寸缩小，把胀管器卡死，形成恶性卡钻事故。(二)偏心辊子整形器1用途主要用于对油、气、水井轻度变形的套管进行整形修复，最大可恢复到原套管内径的98。2结构偏心辊子整形器由偏芯轴、上辊、中辊、锥辊、钢球及丝堵等组成，如图 2-5-3所示。偏芯轴：上端有与钻柱连接的内螺纹，下端为四阶不

5、同尺寸，不同轴线的台阶。其中上接头、上辊、下辊三者为同一轴线；中辊与锥辊为另一轴线，两条轴线的偏心距为 e。辊子：共分上、中、下和锥辊四件，其中上、中、下三辊为对套管整形的挤胀零件。锥辊除起引鞋作用之外，在辊子内孔部加工有半球面形槽与芯轴相配合，装入相应的滚球，旋转时起上、中、下三辊的限位作用，同时锥辊也参与初始整形工作。3工作原理当钻柱沿自身轴线旋转时，上、下辊绕自身轴线作旋转运动。而中辊轴线由于与上、下1辊轴线有一偏心矩 e，绕钻具中心线以 D中 + e为半径作圆周运动，这样就形成一组曲轴2凸轮机构，形成以上、下辊为支点，中辊以旋转挤压的形式对变形部位套管进行整形。除此之外，当工具在变形较

6、复杂的井段内工作时，由于变形量的不同，上、下辊与中辊又可互为支点，但各支点的阻力各不相同，因此具有偏心距 e的偏芯轴旋转时，在变形量小、阻力小的支点处，辊子边滚动进外挤。在变形量大、阻力也大的支点处，偏芯轴与辊子间产生滑动摩擦运动，并对变形部位向外挤胀。4操作方法(1)用卡钳检查各辊子尺寸是否符合设计要求。各辊子孔径与轴的间隙不得大于05mm。(2)安装后用手转动各辊子是否灵活，上下滑动辊子，其窜动量不得大于 1mm。(3)检查滚珠口丝堵是否上紧。上紧后锥辊应灵活转动，不能有任何卡阻现象。(4)将工具各部涂油，接上钻柱，下人井中。(5)下至变形位置以上 1-2m处，开泵循环，待洗井平稳后启动转

7、盘空转。(6)慢放钻柱，使辊子逐渐进入变形井段，转盘扭矩增大后，缓慢进尺，直至通过变形井段。(7)上提钻柱，用较高的转速反复进行划眼，直至上下能比较顺利地通过为止。5维修保养偏心辊子整形器(1)工具用完后应清洗干净，拆卸后检查偏芯轴及各辊子有无擦伤，磨损量是否过大。对于损坏件应更换。(2)：具涂油及润滑脂后置阴干处保存。(三)旋转震击式套管整形器1用途主要用于对油、气、水井轻度变形的套管进行整形修复，最大可恢复到原套管内径的 98。2结构旋转震击式套管整形器简称旋震式整形器，由锤体、整形头、钢球螺钉等组成，如图 254所示。锤体上部是钻杆螺纹与钻柱连接，下部是两段阶梯形圆柱，同整形头的内孔配合

8、在一起。其中一个圆柱体上有半球状环形体与此相对应的整形体的内孔壁上有一较宽的环形槽。槽宽略大于旋震式整形器的冲程，槽内装满钢球，被螺钉锁住，不能外窜。钢球把锤体和整形头连接在一起。锤体和整形头相接触的端面处有凸凹螺旋形凸轮曲面配合。整形头外部结构形状实质上是一个长锥面胀管器，由起冲胀和整形作用的锥体和定形作用的圆柱体两部分构成。为了保证冲胀过程中循环液的正常流动，在圆柱体上加工有三条螺旋形过水槽。在整形器中心有水眼直通。3作用原理随着钻具的旋转，旋震式整形器的锤体同整形头间的凸轮面间产生相对运动，锤体带动钢球沿宽环形槽抬起。经旋转一定角度后，凸轮曲面出现陡降，被抬起的锤体下落，砸在整形头上，给

9、变形区以胀力，使其恢复通径。由于锤体、整形头端面的凸轮轮廓面是三个等分的螺旋，故钻具每旋转一周震击三次。4技术规范旋震式整形器的技术规范见表 252所示。5操作方法及注意事项1)下井前的准备(1)钻具按下列顺序连接：旋震式整形器+钻铤+开式下击器+钻杆。(2)选择合适工具，检查锤体和整形头间的转动、上下窜动情况及水眼情况等。2)操作方法(1)选择合适的旋震式整形器，拧紧在钻具上。(2)下人井内，距套变段 23m处停止下放，循环洗井。待循环正常，继续下放钻具，使工具与变形井段顶部接触。钻压略超过所加钻挺的重量。(3)上提钻具，使悬重为总悬重与钻铤重之差，再上提 100150mm轻微拉开下击器。(

10、4)低速旋转钻具，工具开始整形。(5)当扭矩明显降低，钻具旋转自如时，说明整形器已通过套变区，整形完成。(6)如果套变区段大于下击器拉开的冲程，当钻具扭矩降低时，也要停钻，再次下放钻具，重复上述操作，继续修整下面的变形套管。3)注意事项(1)旋震式整形器必须加接钻铤或加重钻杆(重量根据现场情况而定)以保证稳定的钻压。(2)钻挺必须连接长冲程下击器，以吸收螺旋形凸面上下活动的行程并保证钻铤施加的钻压值不变。(3)旋转前的上提十分必要，否则全悬重加在旋震式整形器上，工具会立即损坏。(4)作业过程中须始终开泵循环洗井，以冷却整形器与套管变形区温度。6维修保养旋转震击式套管整形器(1)每次作业结束后，

11、仔细检查凸轮轮廓面是否擦伤。若擦伤不严重的地方可用油石磨平；对于擦伤严重的不能再用。(2)检查钢球及滚道，对其损坏件要更换。(3)擦洗干净，涂油脂放阴干处保管。(四)鱼顶修整器1用途鱼顶修整器用来修整椭圆形鱼顶和较小弯曲的鸭嘴形鱼顶。尤其对井口操作过程中，因挂单吊环提钻将油管从吊卡下部折断，掉入井内的变形鱼顶，成功率可达 100。这种工具的特点是不管鱼顶有无劈裂，鱼顶修整器都能将其修整成便于打捞的圆度。这种修整鱼顶的方法，比用铣磨的方法操作简便、工效高，还减少了一些附属设备。2结构鱼顶修整器由上接头、芯轴、喇叭口、引鞋等组成，如图 255所示。上接头上部有与钻柱相连接的螺纹，下部为平台阶，中孔

12、有与芯轴相连接的内螺纹。喇叭口上端有与芯轴相连接的内螺纹，下端有与引鞋相连接的外螺纹，其下端有锥度为1：8的锥面，锥面与芯轴螺纹之间有一等直径空心圆柱稳定段。芯轴上端有与上接头喇叭口相连接的外螺纹，下端为锥度 1：6的圆锥体。在圆锥体与外螺纹当中，有一等直径圆柱体稳定段。喇叭口内的稳定段与芯轴上的稳定段恰好处于同一位置，可对管柱内孔与外圆同时修整。如图 256所示。引鞋上端有与喇叭口相接的内螺纹，下端开有拨人切口，引鞋尺寸较长，一般应长于15m，其作用如下：(1)便于观察引鞋碰鱼与人鱼后整形时的方入变化；(2)保证芯轴能顺利进入鱼腔；(3)保证芯轴对中龟腔时能有足够的上下运动长度，下放或溜钻时

13、能产生足够的整形冲击力。3作用原理当引鞋引入落鱼之后，由于引鞋本身的扶正作用，使芯轴尖部在任何状态下均能对中鱼腔。利用钻柱下滑力量使芯轴尖部进入，首先对椭圆形的短轴向外挤胀使短轴加长，继而喇叭口部分进入鱼顶，首先接触长轴，迫使长轴向内收缩。在这内胀外缩的作用下，使椭圆弯曲的鱼顶，逐渐变形复原而进入环形锥体空间，将其弯曲部分校直，并继续对椭圆变形下部的过渡段整形，达到全部整形复原效果。4技术规范技术规范见表 253所示。5操作方法及注意事项1)操作方法(1)地面检查各零件是否完整，芯轴及喇叭口是否有损伤，检查后在芯轴与喇叭口涂黄油上紧。(1)测绘工具草图留查。(3)下钻至鱼顶以上 5m左右后，慢

14、下钻柱并开泵洗井，初探鱼顶找出引鞋碰鱼方人。(4)转动钻具使引鞋引入落鱼，缓慢下放钻柱至芯轴锥体接触落鱼，记好芯轴人鱼方入。(5)根据引鞋长度及两次方人，计算出冲胀高度。冲胀上提高度应保证引鞋始终套住鱼顶，(6)上提钻柱至预定高度，下放或溜放钻具(钻具本身重力较大超过 200kN时可快速下放，如钻具较轻则应高抬刹把进行溜钻)，对变形鱼顶进行冲胀整形。为增加整形效果，可重复上述操作一次，然后提钻，即可将变形鱼顶修复。2)注意事项(1)下钻不宜过快，以免将引鞋切口碰坏，尤其对管壁较薄的引鞋，更应特别注意。(2)引鞋碰鱼方人与锥体人鱼方人一定要校核准确，以保证冲胀时，落鱼始终在引鞋筒体内上、下移动。

15、一般应校核两次，否则下顿时，会将引鞋与鱼顶同时顿坏，恶化事故。(3)整形冲胀次数以 2次为宜，不宜过多，否则将对鱼顶产生不良影响。(4)经鱼顶修整器修整后的鱼顶，在其顶部都有大小不等的裂纹存在，因而在修整后下人打捞工具时，应充分考虑此情况，以免将鱼顶撕裂，使打捞失败。建议采用卡瓦打捞筒、带引鞋的滑块卡瓦打捞矛或可退打捞矛，切勿使用公锥，以免恶化事故。6维修保养鱼顶修整器(1)工具使用完毕后，应及时拆开清洗，对损坏变形件应即时更换。(2)对芯轴中部的应力减震槽应仔细检查，若发现有裂纹，或怀疑有裂纹应作报废处理。(3)对引鞋切口应检查修理或重新切割加工。(4)工具涂油保养后，重新组装入库待用。四、

16、相关知识(一)偏心辊子整形器整型量计算偏心辐子整形器在设计中，上、下辊尺寸选择均采用同一最大外径，因此对选配辊子时只要改变中辊尺寸，就能在这一组相同的上下辊组配合，得到不同的整形尺寸。D套=1/2D上+1/2D中+e套管整形前的通径(或上次整形后的最大通径)应当大于或等于下辊外径，故一次整形量c为：(254) = 1 (D上 + D下）+ e D上(255)2由式(2-55)知，如三辊外径尺寸相同时=e，此时该工具的偏心量即该工具的整形量。以上计算为理想值，实际工作中一次整形量同轴与辊子之间的间隙、辊子外径的磨损、套管材料本身的弹性恢复值等因素有关，故实际的整形量应按下式计算： e = 1 (

17、D上 + D中） D下 （S + +）（2-5-6）2式中e实际整形量；S-辊子与轴最大间隙；滚子磨损值；-套管弹性恢复值。式(2-5-6)中几个影响整形量的因素中，除前两者可以从测量得知之外，其余受制约影响的因素较多，难于计算。从地面试验与井下试验资料证实三者之和大约为 l15mm，因而在整形之后选用通径规通井时，应充分考虑这一影响因素。(二)辊子尺寸的选择(1)上、下辊尺寸选择原则为：偏心辊子整形器上、下辊外径应相同，同时外径必须小于或等于套管损坏部位的最大通径。否则一旦下辊外径大于变形处的最大通径，则下辊将在该处遇阻，钻具转动之后，下辊遇卡不动，偏芯轴与下辊相对滑动，上辊与中辊在完好的大

18、井筒中自由空转，无整形的受力支点，因而不能工作。(2)中辊尺寸的选择：上、下辊尺寸确定之后，根据变形套管的最大通径与确定的整形量来选用中辊尺寸，按下式计算。 e = 1 (D上 + D中）+e D下(257)2式中、D上、D下、e均为已知数据，由此可以解得D中之值。(三)整形次数的确定偏心辊子整形器只适用于修整套管变形量较小的井。若变形量较大时，由于受钻具强度和地面动力限制，整形后的通径将达不到要求。对变形较小的井也不能一次修整完毕，而应该分多次修整。根据地面试验与井下实践所取得的动力消耗资料证实，二次整形时所确定的整形量，应比第一次整形量下降 50左右，第三次又应比第二次下降 50左左较为合适，因而当测出变形套管的最大通径之后，可根据需要的整形量考虑整形次数后的各次整形量，以选用辊子组合尺寸。(四)计算实例某井于 1350m处套管变形，测得变