螺杆钻具工作原理及结构Word格式.docx
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DT钻具规格及技术参数(附录四)
DT钻具标牌说明
例:
(1)外径165mm、5/6瓣比液马达、钻头水眼压力降7MPa、经过第三次改进的直型
螺杆钻具应表示为:
5LZ165X7川。
(2)外径172mm、5/6瓣比液马达、大偏移同向双弯、弯点下带稳定器、钻具允许最
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允许最高工作温度»
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允许最高工作温度120F:
中空分流
略:
中空不分流W:
弯点下有稳定器
略;
弯点下无稳定器匕可调弯売体略:
不可调弯壳休
高工作温度150C、钻头水眼压力降7MPa的弯壳体螺杆钻具应表示为:
5LZ172X7
—PWG。
六、大港一钻具的使用方法
大港一钻具除提升短节和旁通阀外,其他部分的壳体联接均涂以锁紧剂,并按API标
准紧扣扭矩上紧。
在选择钻具及其组合方案时,应制订钻井作业计划,充分考虑井眼孔径、井眼轨道、钻头类型、规格、地层结构和水力计算等细节。
1•地面检查
钻具下井前,应在钻台上按下述方法进行试验。
a用提升短节将钻具提起坐入转盘卡瓦内,装上安全卡瓦卸去提升短节。
b.检查旁通阀:
用木棒下压旁通阀阀芯,从上部注满水,此时旁通阀应不漏,水面无明显下降。
然后松开阀芯,阀芯复位,所注水应从旁通阀口均匀流出。
c.接上方钻杆,卸去安全卡瓦,提出卡瓦,下放钻具使旁通阀阀口处于转盘下易于观察的位置。
d.开泵:
逐渐提高排量直到旁通阀关闭、马达起动为止(记下该排量值)。
不停泵上提钻具至能看见转动的驱动接头为止。
在此过程中可能有部分泥浆经轴承组流出,观察钻具运转情况。
停泵前应再下放钻具,让旁通阀阀口位于转盘以下,检查停泵时是否泥浆经旁通阀阀口顺利流出。
e.地面检查结束后,用吊钳卡住扭动摇头,用钻头盒把钻头和钻具接上(大钳只可咬在
旋转传动轮驱动接头上),紧扣扭矩见附录6。
(注:
应保证传动轮驱动接头相对于上面的
壳体反时针转动,以防止内部螺纹松扣。
)
使用弯摇头时,定向装置带的转盘套和定位键必须和工具面对正,如果要用回压凡尔,可直接安装在旁通阀上方。
如果在驱动接头和钻头之间还要加转换接头,建议不应超过250mm长,以免产生过多的方位变化,以及会降低轴承寿命或损坏传动轴。
2.钻具下井:
a•下放钻具及其组合应小心地控制下放速度,以防撞到沙林、井壁台肩和套管鞋上使钻
具损坏。
下钻遇阻,应开泵循环,慢慢划眼通过。
若带有弯接头或弯壳体的钻具遇阻时应周期性地转动钻具组合,慢慢通过,以防止划出新井眼。
b•对于深升和高温升,下放钻具建议周期性地进行中途循环,这样可防止钻具堵塞,或因高温造成的钻具定子损坏。
c.在井内,泥浆若不能迅速通过旁通阀阀口流进钻柱中,应减慢下钻速度或不时停下来
充灌泥浆。
下钻时,注意不可顿钻或将钻具直接坐入井底。
3.启动
a.钻具达到预先计划的井深位置,可以开采循环,由于钻头侧向力的影响,压力值可能超过计算值。
b.定向前应充分清洗井底,清除井底岩屑沉淀或堆积,消除循环不彻底对定向的影响。
具体方法是以正常的泥浆循环慢慢转动钻具(每次转30°
-45°
)依次把堆积井底岩屑和
沉砂清出,清理干净后,上提钻具0.3-0.6m循环并记录,校对压力值。
4.钻进
、a.钻具悬离井底进行空循环时,立管压力在所显示的是整个系统的空载循环泵压,也称
离井底泵压。
容积式马达特性之一,马达所产生的扭矩与两端所产生的压力降成正比,和整个系统
压力变化成正比。
钻头钻进时,随着钻压升高,工作扭矩的加大,马达两端的压力降也成正比例增加。
循环系统的压力表反应出该压力的的增值。
通过监视地面立管压力表,便可以判断钻具压力和扭矩的变化(钻杆与井壁的磨擦可能会影响判断精度)。
在充分考虑钻头水眼压降和钻压的关系后,把表压增值限制在所选钻具推荐值范围内就会产生最佳效能。
工作打钻泵压=离井底泵压+钻具负载压力降
离井底泵压不是一个常数,它随井深和泥浆的变化而变化,在实际操作中,一般取每次单根后的离井底泵压为近似值,这样做完全可以满足要求,当泵压处于最佳工作状态时,停止增加钻压,泵压会产生波动稳定下降,直到再次调整钻压。
b.施加钻压不要太猛,钻压不是监视钻具工作的指标,只是作为参考指标,判断钻具工
作情况的主要依据应该是泵压。
判断钻具工作情况的主要依据应该是泵压。
对于发生较大磨损的马达,还应以进尺速度为依据。
5.起钻
钻具起钻过程类似常规钻机起钻操作。
起钻时,旁通阀处于开位,允许钻柱中的泥浆汇入环空。
但钻具本身不能快速地排除泥浆,通常在起钻前柱上部注入一段加重泥浆,使钻杆内的泥浆顺利排出。
6.现场维护保养
a.卸下旁通阀以上各件,用清水冲洗旁通阀,同时上、下移动阀芯调整使其移动无阻,清洗完毕,拧上提升短节。
b.将钻头座入钻头盒中,用大钳夹紧钻具,反时针旋转钻头,空出钻具中剩余泥浆(泥浆由旁通阀阀口流出),然后卸去钻头。
c.从传动轴驱动接头中冲洗钻具,将转动轴上部水帽及轴承清洗干净,然后平放钻具,正常维护保养后待用。
若暂停使用或长时间搁置不用,建议向钻具内注入少量的矿物油防锈蚀(注意,不允许加入柴油)。
七、故障分析与排除
注意观察泥浆压力的变化,可发现和判断钻进过程中出现的许多问题。
正确分析和采取适当的措施,往往可节省起、下钻所耗费的时间和费用。
列举以下几种情况,供大家参考。
1.钻具离井底情况:
(1)循环压力低于计算值这种情况通常是因为旁通阀打开关不上,钻柱刺坏形成循环短路或出现井漏,解决方法一般是起钻检修。
(2)循环压力高于计算值原因可能是钻具或钻头堵塞,传动轴轴承受卡或损坏,井眼过小或弯接头角度过大;
使钻头侧向力增大引起的,典型情况有:
1无循环,检查整个循环系统。
2部分循环,可能是钻头堵塞或钻头侧向力过大。
3完全循环,一般认为钻具负载太大,工作扭矩大于该钻具尺寸下的推荐值。
采取的措施包括:
a.稍许起钻,减少钻压
b.改变循环排量,判断是否是钻具或钻头堵塞
c.短时间内交替开或停泥浆泵,以降低泵压
d.如钻具组合装有弯接头或弯壳体,应将方钻杆稍向下送进,使钻具在弯曲井眼中放松,以减少侧向力
2.钻具坐井底情况
(1)循环压力低于计算值:
可能是由于旁通阀打开关不上,钻柱刺坏或出现升温,也可能是由于钻具马达定传之
间的密封不良引起的,后一种情况可通过检测钻具制动点的方法判断,具体方法与步骤如下:
a.将钻具提高井底0.3—0.5m并开泵
b.记下泵的排量,核准输入钻具的泥浆排量是否符合要求
c.记下钻具提离井底时的空循环压力值
d.缓慢将钻头坐入井底,逐渐地施加钻压
e.泵压逐渐上升,达到推荐值,此时钻具获得最佳功率值,随钻压不断增加,所需的工作担任最终将超出钻具能提供的功率值,钻具产生制动。
此时无论怎样地续增加钻压,泵压不会再增加,该值即为制动时压力降。
f.多数情况下,钻具制动点的压力降应是推荐工作压力的2倍,如果制动压力降过长较
低,轻意制动,这说明马达已不能继续使用,应予以更换。
这种试验只能偶尔进行,而且应尽可能的快,以防高压泥浆长时间流过不转的马达刺坏定子。
(2)循环压力高于计算值通常是钻具式钻头堵塞,轴承卡住或损坏,或由于施加钻压过大而引起的。
处理办法:
a.减少钻压
b.停泵
c.将钻头提离井底
如压力还是降不下来,说明钻具或钻头已经堵塞。
八、大港—钻具的发展状况
螺杆钻具是一种发展较快的井下动力钻具,随着钻井和定向钻井市场的需要,我厂由原只生产直型钻具和带弯接头的导向钻具,发展到今天可生产各种组合的导向钻具。
不仅满足了钻井打普通定向井的需要,而且,适合于打各类中、长、短水平井的需要,并伴随开发了DTU、DKO、AKO、FAB四种类型的钻具组合,这些钻具组合的特点:
1.DTU组合是在螺杆钻具的万向轴(或挠性轴)部分装有反向双弯的外壳。
由于是反向双弯,故钻头的偏移距较小,这种组合可以开动转盘(低速)实现稳斜及水平段钻进。
这种组合既可用来打长曲率半径的造斜段,也可用来打6°
—10°
/30m造斜率的中
曲率半径的造斜段,还可用来打稳斜段及水平段。
它由MWD、DTU马达及高效钻头组成导向钻井系统的硬件部分,可以实现井眼轨迹的连续控制。
如图8。
如图9。
2.DK0组合是在螺杆钻具的万向轴(或挠性轴)部分装有同向双弯外壳,这种组合的功能基本与DTU相同,但由于双弯同向钻头偏移距稍大,可以有较大的造斜能力。
3.AK0组合是在螺杆钻具的万向轴(在挠性轴)部分装有地面可谓的单弯外壳,其功能与DKO组合相当。
如图10。
4.FAB组合是在螺杆钻具马达的上部及下部(万向轴部分)各装有一单弯外壳,由于这种组合的钻头偏移距很大,故有很强的造斜能力,是一种强造斜组合。
正因为钻头偏移距很大,不能开动转盘钻井,故不能用FAB马达组成导向钻井系统。
如图11。
在钻具稳定器的种类上,不仅有固定式的,而且有可换式稳定器。
稳定器的扶正条形式多种多样,可以起到较好的稳定效果。
总之,钻井市场发展的目标,就是我们产品的最终目标。
我们愿同用户共同开发新型的螺杆钻具和钻具组合。
附录1
大港-钻具水力推力和钻压平衡图
I)最佳
在钻井过程中,若施加的钻压与钻头水马力匹配,使钻具处于“平衡”状态工作,有助于取得最快钻井效果。
水力推力和钻压平衡图可用来确定最佳平衡点和确定:
(钻压;
(2)最大钻压;
(3)推荐钻头水眼压降;
(4)轴承负荷。
具体方法如下:
1.最佳钻压:
a从图上选择相应的钻头水眼压降线;
b.
推力轴
沿压降线向右下观察找出与钻压坐标相交点;
c.该交点和即为在该钻头水眼压降下的最佳钻压值,此时水力推力与钻压相等,
承上作用负载为零。
2.最大钻压:
b.沿此线向右下方观察,找出与坐井底推力轴承最大推荐载荷线的交点;
c.从该点向上作垂直线交于钻压坐标线;
d.该交点的值即为最大推荐钻压。
3.推荐钻头水眼压降
a.在钻压坐标上找出已知钻压值;
然后再
b.沿钻压线找出一条与已知钻压最近的钻头水眼压降线,确定钻头水眼压降值,
确定所选钻头的类型和过流面积大小。
4.轴承负荷
a.从已知钻压值垂直向下或向上划一直线。
b.与对应钻头水眼压降线相交,然后从交点左引水平线与轴承负荷坐标相关;
c.交点的数值即为轴承负荷。
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附录2
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附录3
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