螺杆钻具使用规程.docx
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螺杆钻具使用规程.docx
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螺杆钻具使用规程
螺杆钻具使用规程
一、螺杆钻具的选择
(1)根据井眼大小确定使用螺杆钻具的尺寸(见表1)。
(2)根据所施工井眼类型和所设计造斜率的大小来选用螺杆钻具类型:
直螺杆、单弯、双弯(同向双弯和异向双弯),进一步确定其长度、弯壳体度数、稳定器外径及稳定器数量。
(3)用于复合钻进的弯壳体螺杆的度数应根据井眼尺寸的大小来定,只要所选弯壳体螺杆的弯曲点绕井眼轴线的公转半径R≤φ/2(Φ为钻头直径mm),就不会导致井眼扩大。
R的计算如下:
式中
R:
弯壳体的弯曲点绕井眼轴线的公转半径mm
L1:
钻头到弯曲点的长度m
L2:
弯曲点至其上第一个切点或至上稳定器的长度m
γ:
弯壳体的弯曲度数°
d:
弯壳体外壳直径mm
(4)对于井底温度比较高的特殊井,选用耐高温的螺杆钻具(常规螺杆的耐高温指标为120°)。
(5)相同排量下,螺杆钻具马达转子的头数越多,自身转数越低,产生的扭矩越大,反之螺杆马达转子的头数越少,自身转数越高,产生的扭矩越小。
如果使用螺杆的井段地层较软,应该选用头数较少,发挥螺杆高转速的特性,从而获得较高的机械钻速,反之,相对较硬的地层,尽量选择多头,从而保证井下有较大的扭矩,适应现场需要为原则。
马达转子头数多少决定了该型号螺杆的一个转速和扭矩的基本特征。
而螺杆实际输出转数由马达头数的多少、螺杆马达的设计参数、实际输入流量、马达井下负载大小等综合因素决定。
可以结合实际情况优选更适合现场的螺杆钻具。
表1不同井眼尺寸对应的螺杆公称外径型号
井眼尺寸
螺杆公称外径型号
118-120(45/8-43/4)
95mm
120-142(43/4-55/8)
105mm
149-165(55/8-61/2)
120或127mm
172-200(63/4-77/8)
140mm
200-216(77/8-81/2)
159mm
216-222(81/2-83/4)
172mm
222-241(83/4-95/8)
185mm
251-270(91/2-105/8)
197或203mm
270-289(105/8-113/8)
210mm
289-311(113/8-121/4)
216mm
311-394(121/4-151/2)
244mm
394-508(151/2-20)
286mm
二、螺杆钻具对钻头的要求
(1)采用螺杆钻具钻进时间不长的作业,如定向造斜、侧钻、纠斜等,选用适合于高速旋转的牙轮钻头。
(2)采用螺杆钻具钻进时间较长的作业,如水平井、大斜度井等需要采用复合钻进的作业,选用适合于定向造斜用的PDC钻头。
(3)合理选择钻头水眼,保持一定的钻头压降。
三、螺杆钻具的使用条件
(1)螺杆钻具的工作排量按螺杆厂家推荐的范围选择。
(2)螺杆钻具适用于各种类型,不同密度的钻井液,包括淡水、盐水、油基钻井液,乳化钻井液,高粘度钻井液,但要求钻井液含砂量小于0.5%,润滑性好。
四、螺杆钻具下井前的检查
(1)测量好螺杆钻具的每一部分尺寸并做好记录(见图1、表2),用肉眼检查是否有损坏的地方,特别是两端螺纹和台阶,然后用探伤仪器再作进一步检查。
图1螺杆钻具尺寸量取示意图
表2螺杆钻具尺寸记录表
名称
编号
角度
扣型
L
D
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
L8
°
上
下
m
mm
cm
cm
cm
cm
cm
cm
cm
cm
导向马达
(2)用链钳转动驱动头或者吊上钻台后用大钳转动驱动头,以防抱死;上好提升短节,用电(气)动小铰车配合大门绷绳将螺杆钻具抬到大门坡道上,然后用大钩将其提升上钻台,卸去护丝并将螺杆钻具放入井内,使旁通阀位于转盘面上,用卡瓦将螺杆钻具卡牢并装好安全卡瓦,卸掉提升短节。
(3)用小于旁通接头水眼的木棒向下压旁通阀阀芯,从上部向水眼内注满水,此时旁通阀侧孔应不漏水、水面无明显下降,撤去木棒,阀芯在弹簧力的作用下复位,所注水从旁通阀侧孔均匀流出,则为正常。
(4)将螺杆钻具用吊卡吊起,测量此时不转动部分的最下端(下径向轴承的下端)与驱动接头之间的间隙值为D1(见图2)。
然后将螺杆钻具坐于转盘面上,释放其重量,使传动轴受压,再次测量此时不转动部分的最下端(下径向轴承的下端)与驱动接头之间的间隙值为D2(见图2)。
D1-D2为轴向间距,其大小必须小于表3所规定的数据方可下井。
图2螺杆径向间隙测量示意图
表3不同型号的螺杆允许的最大径向间隙
钻具型号(本体外径mm)
最大允许间隙
mm
43
2
54/60/73/79
3
89/95/105
4
120/127/140
5
159/165/172
6
197/203/216/228
7
244
8
286
10
五、井口试运转
(1)下接钻头(不含PDC钻头),上接方钻杆,下放螺杆钻具使其旁通阀位于转盘面以下能观察到的位置。
(2)随着排量增加旁通阀芯下行关闭侧孔,保持排量不变,上提方钻杆使钻头位于喇叭口内,观察传动轴是否转动正常。
(3)传动轴转动时,一小部分钻井液经轴承呈伞状从传动轴与定子外壳间喷出,其流量约为总排量的7%左右,伞状喷出钻井液量过大、过小均为不正常。
同时注意泵压表上压力的变化,在钻头水眼合适的情况下,观察其压力值是否符合所推荐的压力值。
(4)下放钻具使旁通阀位于转盘面以下能观察到的位置停泵,钻井液能从旁通阀侧孔均匀流出为正常。
六、螺杆钻具下钻
(1)控制下钻速度,不应大于60m/min。
弯壳体螺杆下钻时要周期性地转动钻具以消除井眼台阶、硬地层和套管鞋对下钻的影响。
(2)井眼必须畅通,遇阻不得超过正常摩阻100KN,严禁使用螺杆钻具进行长时间划眼,防止发生螺杆断裂落井。
(3)下钻时认真观察钻井液返出量,当发现返出钻井液量异常时(旁通阀堵塞时,排出量约为正常量的3倍),应考虑为旁通阀堵塞,立即接方钻杆开泵打通旁通阀后再继续下钻。
(4)在下钻过程中不得使用螺杆钻具进行堵漏、处理泥浆等作业。
(5)对于深井和高温井,在下钻过程中要周期性地进行中途循环泥浆,防止温度过高而使钻具堵塞或损坏。
七、螺杆钻具的启动和钻进
(1)滑动钻进
①滑动钻进前,应充分冲洗井底,清除井底岩屑、沉淀物,消除循环不彻底对定向的影响。
②将钻头下钻至离预定深度1m处,逐渐加大排量使之达到设计要求,记录此时立管泵压为“悬空泵压”。
慢慢将钻头放至井底,钻头接触井底受压后,产生扭矩泵压升高,此时的立管压力为“工作泵压”,使工作泵压与悬空泵压之差小于螺杆厂家所推荐的马达压降值。
③滑动钻进中过程中,司钻要密切关注钻压表、泵压表和测量仪器司钻显示仪上工具面的变化,均匀送钻,如遇泵压突然升高或工具面变化很大时立即上提钻具。
④滑动钻进中要适时处理泥浆保证泥浆的润滑性。
⑤考虑合适的反扭角大小,不得因为反扭角考虑过大而使得钻压过大造成螺杆制动或损坏。
(2)复合钻进
①用于复合钻进的单弯螺杆的度数根据井眼尺寸大小来定。
②启动转盘前,钻头离开井底1m。
③复合钻进时转盘转速控制在40-80(r/min)(见表4),钻压不宜过大(见表5),如转速过快,会使马达和传动轴机构的离心力增大,使寿命缩短。
螺杆外壳本体的高速转动还容易造成壳体断裂。
钻压的大小根据井眼的摩阻情况来定,钻进中随时注意转盘扭矩的变化。
表4不同型号螺杆推荐的转盘转速
弯壳体角度(0-3°)
转盘转速(rpm)
0°
80
0.25°/0.5°
70
0.75°
60
1°
50
1.25°/1.5°
40
1.75/2/2.25/2.5/3°
禁止复合钻进
表5不同型号螺杆的推荐钻压
钻具型号(本体外径mm)
推荐钻压(KN)
最大钻压(KN)
43/45
3
6
54/60
4/5
8/10
73/79
12
25
89
22
35
(95、102)/105
30/35
55/80
120/127/140
49
100
159/165
80
160
172/178/185
100
170
197/203
150
200
210/216/228/244
180-220
300-330
286
300
550
八、故障分析与处理办法
综合考虑钻具使用过程中的各种因素,各种故障分析与处理办法如表6所示
表6故障分析与处理办法
异常现象
可能原因
处理办法
压力表压力突然升高
马达制动失速
将钻具上提0.3m-0.6m,压力恢复正常,再将其放至井底,逐渐加大钻压,压力表随之慢慢升高至正常值,可确认是失速问题。
马达、传动轴卡死,钻头水眼被堵
轻轻转动转盘,上下大幅度活动钻具数次。
压力表压力慢慢地增高(不是指随钻井深度增加而增大的正常压降)
钻头水眼被堵
把钻具提离井底,检查压力是否正常,如果压力仍然高于正常循环压力,可试着改变泥浆流量或上下大幅度活动钻具,如无效,只能起钻检查。
钻头磨损
可以在短时间内继续观察,如仍无进尺,只能起钻更换钻头。
地层变化
把钻具稍稍提起,如果压力与循环压力相同,则可继续工作。
压力表压力缓慢降低
循环压力损失变化
检查泥浆流量是否变小
钻具损坏
几分钟后如还继续降低,则应起钻检查钻具是否有刺漏现象
无进尺、无压差、无反扭矩
地层变化
适当改变钻压和排量(注意两者都必须在允许的范围内)
马达失速
上下活动钻具,检查循环压力,从小钻压开始,逐渐加大钻压。
旁通阀处于“开位”状态
上下活动钻具或开、关泥浆泵数次。
万向轴损坏
常伴有压力波动,稍提起钻具,压力波动范围小些,只能起钻,检查更换螺杆
钻头磨损
起钻更换新的钻头
九、螺杆钻具的起出
(1)用低速起钻,液压大钳或旋绳卸扣,当起至套管鞋附近应小心上提注意指重表的变化,防止钻头挂在套管鞋处,提坏螺杆钻具。
(2)起钻若返喷钻井液严重,应接方钻杆开、关泵数次,打通旁通阀后继续起钻。
(3)起钻完后,将钻头坐入钻头盒,大钳咬住定子外壳,转动转盘排出螺杆钻具内的钻井液。
(4)卸掉钻头,从螺杆钻具传动轴水眼插入清水管冲掉残余钻井液。
(5)卸去上面钻具后,用清水从旁通阀顶部进行冲洗,然后用木棒将阀芯按下、松开,使其自由地活动,若阀芯卡死或密封失灵,则应更换。
(6)测量轴向间隙,填入螺杆钻具收使用跟踪记录卡。
(7)上好提升短节和护丝,将螺杆钻具抬下钻台,放置在管架台上。
十、螺杆钻具的现场交接
(1)螺杆钻具装卸卡车时采用吊车,不得硬摔。
(2)建立螺杆钻使用跟踪记录卡,由现场负责认真填写(见表7)
表7螺杆钻具使用跟踪记录
序号
施工井段m
地层
钻进参数
泥浆性能
轴向间隙
纯钻进时间
故障
记录
钻压(KN)
排量L/S
泵压Mpa
密度g/cm3
含砂量%
固相含量%
下入mm
起出mm
滑动h
旋转h
总计h
滑动
复合
1
2
3
4
5
6
7
(学习的目的是增长知识,提高能力,相信一分耕耘一分收获,努力就一定可以获得应有的回报)
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