浅析修井工具分类与应用

浅析修井工具分类与应用第一页，共51页。修井工具的分类修井工具的应用1.解卡打捞管柱工具组合2.内割刀切割管柱组合3.铣磨管柱工具组合4.取套补接工具5.倒扣管柱工具组合6.震击解卡管柱工具组合7.小通径套损井扩径工具工艺组合第二页，共51页。根据用途可把修井工具分成十大类.一.打捞类工具.二.切割类工具.三.震击类工具四.整形类工具.五.铣磨类工具.六.补接,补贴类工具.七.侧钻类工具.八.倒扣类工具.九.爆炸类工具.十.辅助类工具第三页，共51页。内捞工具：公锥、高强度公锥、滑块捞矛、提放式倒扣捞矛、提放式可退捞矛、倒扣捞矛、伸缩捞矛、泵套捞矛、对扣接头。外捞工具：母锥、高强度母锥、卡瓦捞筒、可退式捞筒、提放式可退捞筒、测井仪器打捞兰、开窗捞筒、活页捞筒。其它打捞工具：

强磁打捞器、反循环捞兰、强磁反循环捞兰、内钩、外钩、活齿外钩、液压牙轮打捞器、三球打捞器、随钻打捞杯。第四页，共51页。二.切割类工具：机械式内割刀、机械式外割刀、水力式内割刀、水力式外割刀、化学割刀、聚能割刀。三.震击类工具：液压上击器、机械上击器、开式下击器、闭式下击器、液体加速器、气体加速器、双向震击器、超级震击器。四.整形类工具：套管整形器、梨形胀管器、长锥面胀管器、双扣胀管器、弹头胀管器、契形胀管器、鱼顶修整器、冲击整形器、滚球整形器。第五页，共51页。五.铣磨类工具：按形状分类有：平底磨鞋、凹面磨鞋、梨形铣鞋、锥形铣鞋、空心铣鞋、环形铣鞋、圆头铣鞋、裙边铣鞋、柱形铣鞋、领眼铣鞋、套铣头、三刮刀钻头。按材料分类有：焊YD合金、镶硬质合金块、镶硬质合金柱、镶钮扣合金、镶金刚石、镶复合片。六.补接、补贴类工具：铅封注水泥套管补接器、封隔器式套管补接器、波纹管套管补贴器、密封式套管加固器。第六页，共51页。七.侧钻类工具：通道式导器、封隔器式导器、液压式导斜器、可捞式导斜器、钻铰式铣锥、尾管悬挂器、双挂钩胶塞、截断磨鞋、阻流阀。八.倒扣类工具：倒扣器、倒扣捞筒、倒扣捞矛、倒扣下击器、倒扣安全接头、提放式倒扣捞矛、提放式倒扣捞筒。第七页，共51页。九.爆炸类工具：爆炸松扣装置、爆炸整形装置、爆炸补贴装置、爆炸加固装置、爆炸切割装置。十.辅助类工具：安全接头、套管刮削器、扶正器、铅印、活动肘节。第八页，共51页。一.解卡打捞管柱工具组合1)组合原则：管柱组合应遵循：下得去，抓得住，起得出，有退路的原则。工具一般是先外捞，后内捞，先捞筒，后捞矛的原则。解卡方式先提拉，后倒扣，实在不行就切割，最后一招是铣磨。2)管柱工具组合：解卡打捞管柱工具组合有多种方式。我们仅得以最简单的工具组合为例进行分析。由上而下：钻杆——开式下击器——安全接头——可退式捞筒。第九页，共51页。可退式捞筒抗拉强度高,且具有可退性,是打捞作业的首先工具.在管柱上安装安全接头,是防止事故扩大化的有效措施.以上两种工具给打捞管信柱带来了很大的保险系数,增加了作业的安全性,但是,在有些特殊情况下,仍不能化解作业风险.在深井、超深井、斜井打捞作业中,如果抓住落鱼后,经过大负荷提拉仍不能解卡时,往往会出现意想不到的反常现象.可退式工具不可退,安全接头卸不开,这是什么原因呢?可退式捞筒抓住落鱼并用力上提后,筒体、卡瓦、被捞落鱼之间象楔子一样夹紧.只有在受到比较大的下压力作用下,三者才能松开,为退出工具创造条件,但由于井深,斜井,第十页，共51页。

钻杆与套管之间有较大的磨擦力,而且在井口施压后,钻杆进一步产生弯曲,摩擦阻力进一步增大.抵消了大部分下压力,使捞筒难以解卡退出.

为了防止这种现象发生,我们在可退式捞筒和安全接头上方安装了开式下击器,当需要退出工具时,我们拉开下击器行程然后迅速下放管柱,关闭下击器,瞬间产生的向下震击力,就在可退捞筒附近,足以使工具解卡退出.目前,打捞管柱中安装的安全接头大部分属于美国波纹公司生产的安全接头仿制系列,因结合面呈锯齿形,我们习惯称之为锯齿安全接头.

这种安全接头设计构思独特,它具备卸开时的灵活性,又具备工作时的自锁性.锯齿安全接头卸开时,也和可退式捞筒第十一页，共51页。

一样需要一强大的下击力,使上下接头之间产生松动,为卸工创造条件.管柱中安装了开式下击器后,这一关不成问题,即使是深井、超深井或斜井,也可以保证.要卸开锯齿安全接头,还必须具备下一个条件:在保持下压负荷的情况下,同时施加反扭矩.只有同时具备这些条件,安全接头才会顺利卸开.如果忘记了向下压,只管施加反扭矩,即使其它联接螺纹都卸开了,安全接也不会卸开.

从以上分析可以看出,可退式捞筒,安全接头,开式下击器共同组成了一个安全可靠的解卡打捞管柱,优化组合,再加上正确操作,完全可以保证作业成功.第十二页，共51页。第十三页，共51页。1).机械式内割刀主要优点：主要优点是：切割成功率高，切割位置准确，切口平整，无切割事故。操作简单，割刀可反复利用，切割成本低。因此，它是切割作业的首选工具。

2).机械式内割刀的主要用途：第十四页，共51页。

机械式内割刀经常用于切割油管和套管在潜油泵采用生产中，电潜泵遇卡，最好先用机械式内割刀将卡点以上的油管和电缆切断，然后再进行打捞电潜泵。取套补接作业时，可先将套管周围水泥环套铣掉，后用机械式内割刀将套管分段切割取出。如要回收废弃的套管，最好的办法是先用机械式内割刀分段切割，然后用拔管机拔套管。例如:油田曾试用先爆炸切割,后拔套管的办法，但多次均未获得成功。原因是爆炸切割后的套管断口呈外翻喇叭口状，给拔套管带来很大的阻力，改用机械式内割刀后均获得成功。第十五页，共51页。3).机械式内割刀操作的基本要求：转速：30-50转/分;钻压：450公斤-900公斤下放量：1.5-3.0毫米/每分；切割时要求平稳、缓慢下放；总下放量：30-40毫米；纯切割时间10-20分钟，即可成功切断。4).钻柱组合钻杆柱或可在油管内使用的小直径油管__开式下击器__配重钻铤__可退式捞矛__安全接头__机械式内割刀.这种工艺管柱适用于油管和套管的切割.如切割27/8油管时,可选用第十六页，共51页。1½小油管+27/8内割刀+1½加重杆.切割5½套管时,可选用27/8钻杆+105钻铤+5½机械式内割切.切割时,开式下击器处于半开半闭状态,上部管柱悬在井口,只有下击器以下的配重钻铤和工具压在机械式内割刀上,构成切割钻压,确保切割成功.可退式捞矛将每次切断后的管柱一同捞获,减少一趟起下管柱,切割时,可退式捞矛处在鱼顶上方1-2M的位置,不要进入鱼腔内,以免影响正常切割.管柱切断后,先上提钻具,内割刀收回座卡部分,再下放管柱,使可退捞矛进入被套割断的鱼腔内进行正常打捞.第十七页，共51页。注意事项:1切断管柱后应及时停钻,以免打碎刀片.2切割P105或P110高强度管柱时,要更换使用硬质合金刀片.3切割位置要避开接箍.第十八页，共51页。内割刀切割管柱第十九页，共51页。当遇到井下被捞管柱拔不动,倒不开,割裂不断的情况时,应当考虑用铣磨或套铣的办法去处理.1).一般原则能用套铣解卡点的,就不要采用全部磨铣方式.2).提高铣磨效率的几种途径1.正确选用磨鞋的形状,使之适应被磨铣对象.2.正确选用铣磨钻压和转速.第二十页，共51页。3.正确选用泥浆的比重,粘度和排量,保证能将铣屑及时返至地面.4.合理配备钻柱磨鞋之上安装扶正器,防止磨鞋仿摆,损伤套管,安装随钻打捞杯,将重颗粒收集到打捞杯中,减少铣磨阻力.3).铣磨钻柱工具组合从上而下:钻杆_开式下击器_配重钻铤_随钻打捞杯_扶正器_安全接头_磨鞋.4)注意事项当磨铣活动鱼头时,可向井内注适量水泥固定鱼头,再进行铣磨.第二十一页，共51页。铣磨管柱工具组合第二十二页，共51页。1).修补套管一般原则油(水)进入中后期开采阶段后,套管变形,管柱错断,套管破漏等现象经常发生.修补套管成了井下作业一大课题.一般说来,套管损坏部位在井段上部比较浅的位置,最好采用取套补接方案,损坏部位在井段下部,靠近油层的较深位置,可采用开窗,侧钻方案修复;损坏部位在井段中部,以上两个办法成本太高,可采用套管补巾或下加固管,用密封加固的方法来处理.第二十三页，共51页。2)铅封注水泥套管补接器简介铅封注水泥套管补接器(以下管称补接器)主要用于换套补接.当套管某一段发生破漏错断之后,可通过套铣,切割等办法,将损坏部位以上套管全部取出,然后用好套管带着补接器下井打捞对接.补接器主要由打捞总成,密封总成和注水泥总成三大部分组成,打捞总成与可退式捞筒的结构十分相似,可以抓住井下旧套管,实现新旧套管对接;密封总成由三道铅封组成密封系统,使新旧套管对接后能够密封,注水泥总成是为补接之后注水泥而设计的,通道可开可闭,保证不用射孔即可完成注水泥作业.第二十四页，共51页。3).补接程序1.测井_打塞_套铣_切割_对接_试压_注水泥_钻铣_清理_试压.4).取套补接的优点修后不产生缩径.修后的井强度不降低修后的井密封长久可见,采用补接器取套补套,是根治套管损坏的最好办法,只要损坏部位不太深,套铣不太困难,应尽量采用这种办法,目前大庆井下已实现900米取套,不久就可突破1000米大关,创造取套补接新纪录.第二十五页，共51页。取套补接工具第二十六页，共51页。当修井过程中需要进行倒扣作业,而现场又没有反扣钻杆,只有正扣钻杆或油管时,只要有倒扣器,同样能够进行倒扣作业.1)倒扣器简介:倒扣器是一种换向装置,它能够将上部管柱的右旋运动转变成下部工具的左旋运动.从而实现倒扣作业.倒扣器主要由接头提升部分,坐卡部分,换向部分及锁定部分四大部分组成.提升部分可以传递提拉负荷和倒扣扭矩;坐卡部分为可以张开又可以闭合的第二十七页，共51页。锚定翼板,倒扣时锚定在套管上,成为工作支点,换向部分为行星齿轮机构,将上部的右旋运动变成下部的左旋运动;锁定部分是为防止事故而设计的退卡机构.整个倒扣器是一个减速增力机构.上部钻杆可转1.88圈,下部钻杆左转1圈.如果扭矩传递过程中的效率损失忽略不计,则输也扭矩为输入扭知矩的1.88倍2)管柱组合:(由上而下)右旋钻杆(或油管)+倒扣器+反扣下击器+反扣安全接头+反扣打捞工具(倒扣捞矛、倒扣捞筒、提放式倒扣捞矛、提放式倒扣捞筒).第二十八页，共51页。这些工具的作用是:①反扣下击器:用来补尝和调整倒扣过程中落鱼管柱因螺纹倒开而产生的上升移动距离,否则翼板的锚牙将因向上滑动而崩齿.②反扣安全接头:当遇到倒不开、提不动、工具又退不出鱼头的情况下,可以从安全接头处旋开,将安全接头以上钻杆、工具提出井口外,从而把事故限制在最低程度.③反扣打捞工具:主要用于对井下落鱼进行打捞和倒扣.选取工具时,尽量采用可退式倒扣工具,最好不用公母锥3)操作程序第二十九页，共51页。①联接好各种工具,上紧联接螺纹,其扭矩不应小于1000N.ｍ②将工具下入井内，下放过程中最好不要旋转管柱③下放至预定深度后抓住落鱼，向上提拉④保持上提负荷，慢速右旋倒扣，观察扭矩表和指重表．当扭矩突然下降，转盘转速加快，说明扣已松动，再继续倒扣，见悬重减轻，说明已完成倒扣作业．⑤左旋钻杆２－３圈，使倒扣器翼板收回，然后将倒掉的管柱提出．第三十页，共51页。４）退出工具程序①左旋钻杆２－３圈，使翼板收回；②下击打工具，使工具处于松开状态；③逐渐加大循环泥浆的排量和压力，使压力达到３－３.5Mpa左右,将倒扣器上下锁定.④保持循环压力,右旋钻杆1-2圈,上提管柱,退出工具.如果下部接的打捞工具不是倒扣捞筒或倒扣捞矛,而是提放式倒扣捞筒和倒扣捞矛,则不必锁定倒扣器.而是收回翼板后直接下放工具.然后上提管柱,即可完成退出工具.第三十一页，共51页。第三十二页，共51页。在打捞作业中,用上击器与打捞工具配套使用,用震击解卡,可以使拔不动的卡点震松,收到理想的解卡效果,从而省去倒扣-打捞-再倒扣-再打捞等繁琐工序.1)用途液压上击器与液体加速器通常配套使用,用于遇卡管柱的上击解卡。对砂卡、蜡卡、小物件卡、井下工具胶件失灵卡阻以及轻度套管变形卡阻等有极佳的解卡效果。尤其对于井架提升负荷较小的井况，上击器与加速器配套效果更佳。2）作用原理第三十三页，共51页。液压上击器是利用液体窄缝溢流延时作用，拉伸钻柱储存了变形能，瞬时释放，在极短的时间内转变成向上的冲击动能，传至落鱼解除卡阻。上提钻柱,因打捞管柱下落鱼被卡阻,钻柱只能拉动上击器活塞上移,由于活塞环缝隙很小,溢流很少,上移速度十分缓慢,因而钻具有时间被拉长,储存了变形能.活塞继续缓慢上移,当活塞移至卸荷槽位置时,受压流体立即经卸荷槽泄出而卸荷,受拉伸的钻具急速第三十四页，共51页。收缩,芯轴快速上行,弹性变形能迅速转变成向上的动能,成为震击解卡的原动力.液体加速器腔内充满硅油。硅油是一种特殊流体，它象气体一样，可以压缩，可以膨胀。向上提拉管柱时加速器腔内硅油受压收缩，储存能量。当上击器卸荷的一瞬间，加在硅油上的压荷负荷突然取消了，硅油体积迅速膨胀，象一个液压弹簧，给正在急速上行的管柱又一个向上的巨大拉力，从而使上击器的震击力更大。更有力。第三十五页，共51页。3）震击管柱工具组合（自下而上）可退式打捞工具——安全接头——上击器——配重钻铤——加速器——钻杆柱。4）操作程序①在试验上检验工具，检验工具充油情况及卸荷动作，卸荷吨位。②按顺序组合管柱下井③抓住落鱼后，按规定拉力从小到大依次上提工具，第三十六页，共51页。最大不要超过许用上提负荷，每次上提后停止刹把，等候震击。震击后下放管柱，使上击器关闭，再上提，再上击反复进行，直至解卡。5）注意事项①在使用上击器之前，最好倒掉卡点以上管柱，震击器离卡点越近，效果越好。②注油要注意，上击器注耐磨润滑油，加速器注甲基硅油.第三十七页，共51页。第三十八页，共51页。目前，一些油田早期开发的油（水）井套管损坏相当严重。由于套管严重变形甚至错断，使套管通径越来越小。我们把通径小于70mm的51/2井统称为小通径套损井。这类井的共同特点是：井下都有被卡死的封隔器、配水器或其它工具，上部带有一定长度的油管管柱。由于通径狭小，无法直接下打捞工具进行打捞，往往被当作“死井”放置多年得不到修复。第三十九页，共51页。这类井的修复工作必须经过三个阶段：（1）对小通径井段进行扩径，为下打捞工具打捞落物创造条件;（2）下入打捞工具，对井下落物实施打捞；（3）对破损套管进行修理。第四十页，共51页。

我们这里要重点讲的是第一阶段，即如何通过各种工具不同的组合，实现对小通径套损井进行扩径。1、顿击胀管管柱工具组合小通径套损井的共同特点是，狭窄小通道的位置均偏向套管一侧，不在套管中心。因此不能采用常规的梨形胀管器进行冲胀。针对这种情况，我们专门设计了偏心胀管器和顿击器。工具组合为；（由下而上）偏心胀管器---顿击器---钻杆至井口。如图一所示。第四十一页，共51页。

偏心胀管器是圆柱体与圆锥体的结合。二者的轴心线不是重合而是相交。圆锥体的一条母线与圆柱体的一条母线相重合。这种偏心胀管器下井后，底部始终偏向套管一侧，便于插入套损通道。顿击器是一种长冲程开式下击器，其冲程在3m以上，即可关闭自如，又能传递扭矩。第四十二页，共51页。

工作时，首先按要求组合钻具，然后下放钻具入井。当偏心胀管器到达错断口时，通过几次下放钻具----上提钻具---转角度---下放钻具，找到一个钻具下放的最深点，保证偏心胀管器插入错断通道。上提钻具2.5m，注意上提高度不要超出顿击器最大行程，以免偏心胀管器脱离错断口。然后下放钻具，顿击器迅速关闭，将强大的震击力传递给偏心胀管器。反复上提下放，偏心胀管器就像楔子一样楔入错断口，达到扩径的目的。第四十三页，共51页。2、探针铣磨扩径工具组合这种管柱工具组合为：(由下而上)

探针式铣锥---钻杆短节----密封万向节---钻杆---开式下击器---钻杆至井口。如图二所示。探针式铣锥是一种细而长的锥形铣磨工具，其下端带有细长的领眼导向杆，锥面镶焊硬质合金。细长的导向杆始终引导铣锥处于错断口内，不至于磨铣出套管。第四十四页，共51页。

密封万向节是一个既能传递扭矩，又能在10°范围内自由摆动的万向节。它与一般机械上的万向节不同之处是内外密封，钻具磨铣时可以正常循环。它也不同于美国波纹公司的活动肘节。活动肘节打压后会定向偏转，不改变动力传递方向。而密封万向节只能改变动力传递方向，不会定向偏转。由于错断口总是偏向套管一侧，探针式铣锥插入错断口后，其轴心线与上部钻具的轴心线不在同一条直线上，而是构成一定角度。在铣磨时会产生别钻。这对细而长的探针式铣锥非常危险。在钻具中安装了密封万向节以后，受力状态改变了，别钻现象消除了，铣锥折断的风险化解了。钻柱中安装开式下击器，主要是控制钻压，可以使下部铣锥获得一个恒定不变的进给力，因此又被称为钻压控制器。第四十五页，共51页。

工作过程：将钻具下至错断口，开泵循环，进行冲洗。反复下放---上提---转角度---下放钻具，找出钻具下放最