第二章选择修井打捞工具pdf讲解Word格式文档下载.docx

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打印选择的印模要根据井下落鱼的材质和井内套管的内径而定。

井下落鱼为有色金属材

质受压后不易变形的可采用铅模，落鱼材质受压后易变形的可采用软模（沥青、肥皂、胶

泥等

印模），主要防止打印时鱼顶受压后被破坏发生变形破坏鱼顶。

印痕确认大体分两种，

则印痕，二是不规则印痕。

见表5—2—1。

一是规

（1）规则印痕确认。

一般规则的铅模印痕都在铅模的底平面显示出来，确认印痕一目了

然。

律

（2）不规则印痕确认：

不规则的印痕往往出现在铅模底平面的边缘，显示的痕迹无规律，侧面的擦痕形状无规

不明显，给确认带来较大的困难，需结合作业施工井的实际情况综合分析判断确认。

2）铅模打印的操作与技术要求

（1）操作步骤：

①打印前下笔尖进行大排量冲洗鱼顶；

②铅模下至鱼顶以上5m左右时，开泵大排量冲洗，边冲洗边缓慢下管柱，下放速度不超

2m／min；

③当铅模下至距鱼顶0.5m时，冲洗5～lOmin后停泵，再以1m/min的速度下放管柱，遇

到鱼顶后，加压打印，加压范围为10～20kN；

④提出铅模后不可用硬物清洁铅模表面，用棉纱和破布清洁干净。

（2）技术要求：

①严禁带铅模冲砂；

②铅模在井内只能加压打印一次，禁止重复打印；

③下铅模管柱操作要平稳，拉力表灵活好用，并随时观察拉力表的变化，若铅模遇阻时，

应立即起出检查，找出遇阻原因，更换铅模重新下井；

④在使用压井液压井打印时，当铅模下井后，因故停工，应立即起出铅模，防止压井液

沉淀卡钻；

⑤起铅模管柱遇卡时，要平稳活动管柱，严禁猛提猛放。

（3）铅模描述：

①用相机拍照铅模，以保持铅模原样；

②用1：

1的比例绘制草图，详细描述铅模变形和印痕情况，记录在班报内。

（三）落鱼卡点深度确定

1．卡点

卡点是指井下落物被卡部位最上部的深度。

卡点的测定就是对这一深度的测定。

2．测定卡点深度的意义

（1）可以确定大修施工中管柱倒扣时的悬重，即确定管柱的中和点。

施工中能准确地从

卡点处倒开，减少打捞次数。

（2）可以确定管柱切割的准确位置，能保证切割时在卡点上部1～2m处切断。

（3）判断套管损坏的准确位置，有利于对套管损坏部位的修复。

（4）判断管柱被卡类型，有利于事故的处理。

3．卡点的测定及计算

井下工艺管柱遇卡有各种原因，而准确地测得卡点深度，对于打捞解卡是非常重要的。

目前卡点的测定两种方法：

一是测卡仪测卡，二是经验提拉法推算测卡。

现场常用的是经验

提拉法推算测卡测得卡点预计深度。

1）测卡仪器测卡法

测卡仪测卡点，是近几年发展起来的新的测卡技术，它提高了打捞解卡的成功率和缩短

了施工时间，测得的卡点直观准确可靠。

这种方法主要配合切割方法处理被卡管柱。

（1）测卡仪的用途：

测卡仪主要用于钻井、修井、井下作业中被卡管柱的卡点测定，为制定处理措施提供准

确依据。

（2）结构：

由电缆接头、磁性定位器、加重杆、滑动接头、振荡器、上弹簧锚、传感器、下弹簧锚、

底部短节等组成，如图5—2—1所示。

（3）工作原理：

井下各种工艺管柱被卡阻，由于其材质不同，在所受到弹性极限范围内的拉、扭时，应

变与应力成一定的线性关系，被卡管柱在卡点以上的部位受力时，符合这种关系。

卡点以下

部分，因为力传递不到而无应变，而卡点则位于无应变到有应变的显著变化部位，测卡仪则

能精确地测出2．54xl0-3的应变值，二次仪表能准确地接收、放大并显示在地面仪表上

测卡仪通过天车、井口滑轮，经井口短方钻杆下人被卡管柱至遇阻位置，在不同的上提力

或不同的扭矩下或在一定的上提力和扭矩的综合作用下，管柱卡阻位置的应力应变被传感器

接收放大，经二次仪表反映在地面仪表上，即可直接读到卡点深度位置。

（4）基本参数：

仪器本体外径：

ф25mm、ф4lmm；

加重杆直径长度：

ф40mmx200mm；

空心可容导线穿过，每根重约16kg；

能够准确的在ф60mm～ф298mm的各种管内测卡。

（5）操作使用：

①调试地面仪表，将地面仪表读数调到100，然后将指针拨归零。

②提法计算卡点大约位置，然后确定测卡管柱不同的3次上提力。

③仪器人井至遇阻后缓慢上提，同时按确定的上提力分别上提管柱，则可测出卡点深度。

也可在仪器缓慢上提时，分别施加扭转力，在3次不同的管柱扭转力下，可测得管柱卡

点深度。

测卡仪弹簧外径应合适，加重杆数量应适当，使仪器能顺利起下，以利测试。

2）计算法测卡点

（1）理论计算法：

理论计算法的理论依据是虎克定律，即

L=E•F•λ/P

L--卡点深度，m；

A--油管平均伸长，cm；

p--油管平均拉伸拉力，kN；

（5—2—1）

式中

E--钢材弹性模数（=2．1x104），kN／cm2；

F——管柱环形截面积，c√。

（1）经验公式汁算法：

L=K•λ/P

（5—2—2）

P——油管平均拉伸拉力，kN；

K--计算系数。

（3）操作步骤：

①上提管柱，当上提负荷比井内管柱悬重稍大时停止上提，记录第一次上提拉力，记为

P1。

②在与防喷器法兰上平面平齐位置的油管上做第一个标记，作为A点。

③继续上提管柱，当上提负荷超过第一次上提拉力50kN时，停止上提，记录第二次上

提拉力，记为P2。

④在与防喷器法兰上平面平齐位置的油管上做第二个标记，作为B点。

⑤用钢板尺测量标记A与标记B之间的距离，记为λl。

⑥继续上提管柱，当上提负荷超过第二次上提拉力50kN时，停止上提，记录第三次上

提拉力，记为P3。

⑦在与防喷器法兰上平面平齐位置的油管上做第三个标记，作为C点。

⑧用钢板尺测量标记A与标记c之间的距离，记为λ2。

⑨继续上提管柱，当上提负荷超过第三次上提拉力50kN时，停止上提，记录第四次上

提拉力，记为P4。

⑩在与防喷器法兰上平面平齐位置的油管上做第四个标记，作为D点。

①用钢板尺测量标记A与标记D之间的距离，记为λ3。

@下放管柱，卸掉提升系统负荷。

⑩计算三次上提拉伸拉力及三次平均拉伸拉力：

第一次上提拉伸拉力Pa=P2-P1

第二次上提拉伸拉力Pb=P3-P1；

第三次上提拉伸拉力PC=P4-P1；

平均拉伸拉力P=（Pa+Pb+Pc／3。

（5-2-3）

@计算三次上提拉伸的平均油管伸长量：

λ=（λ1+λ2+λ3）/3

（5—2—4）

⑩根据经验计算卡点公式，算出卡点深度：

L=K·

A／P

L--卡点深度，m

A——油管平均伸长，cm；

K——计算系数，常用的可由表5-2-2查出。

例1：

某井井深2512m，嗽叭口完成深度为2000m，第一次上提拉力250kN，油管挂高

出井口法兰平面30em，第二次上提拉力400kin，油管挂高出井口法兰平面125cm，试求卡

点深度（井内为曲73mm平式油管）。

理论计算法：

解：

已知P1=250kN；

P2=400kN；

P=P2—P1，

λ1=30em；

λ2=125cm，λ=λ2−λ1

F=π（D2—d2）／4=3．14（7．22-6．22）／4

E=2．1X104kN／cm2

根据公式：

L=EFλ／P=2．1x104[π（D2一d2）／4]（（λ2−λ1））／（P2一P1）

=2．1x104[3．14（7．32—6．22）／4]（125—30）／（400—250）

≈1550．41m

卡点的深度预计在1550．41m。

经验公式法：

经验公式：

L=Kx（λ／P）根据上述已知数计算。

L=2450X95／150=1551．66m

卡点的深度预计在1551．66m。

（四）落鱼中和点的计算

当钻具被卡落井，打捞时如果所提拉力小于管柱重力时，则上面钻具受拉，下面钻具受

压，其中有一位置既不受拉，又不受压，称为中和点。

一般倒扣时容易在此部位倒开。

可

由下式算出：

L=P／q

（5—2—5）

L--中和点的深度，…；

p--打捞时上提力，kN；

q——海米油管在压井液中的重力，N／m。

例2：

某井井深2456m，采用中73mm平式油管完井，完井深度2152m，用密度1．05g

／cm的压井液压井，现上提100kN倒扣，估计在什么位置倒开?

已知：

上提拉力户为100kN，每米油管在空气中的重力为89．73N／m；

压井液密

度为

1．05g／em3查得浮力系数是0．866，海米油管在压井液中的重力是89．73

x0．866=77．71N=0．07771kN。

根据公式

L=P／q=100／0.07771=1286．84m

所以估计在1286．84m处倒开。

其中钻柱在液体中的重量；

钻柱总重量x浮力系数。

常用浮力系数见表5-2-3所示。

（五）打捞工具的选择

在各种修井作业中，打捞作业约占三分之二以上。

而井下落物种类繁多，形态各异，归

纳

起来主要有管类落物、杆类落物、绳类落物、井下仪器工具类管物和零部件等小落物。

井下落

物影响生产，一般需打捞处理，针对不同落物的特点选择不同的打捞工具和现行设

计可行的打

捞工具，提高作业施工速度。

1．打捞作业难易程度划分

（1）简单打捞的划分界限是：

凡掉入井内的管类、封隔器和绳类等，没有卡钻遇阻等复

杂情况，一般作业队的设备及技术力量能够解除的故障，并且不需要采用转盘倒扣、套铣、

磨铣等工艺的作业。

即在采油、注水、修井过程中掉人井内的铣锤、刮蜡片、压力计、钢丝

和钢丝绳等，或在修井过程中没有按操作规程办事，造成修井工具、管类、绳类掉入井中，

或钻具（管柱）、封隔器被卡断在井内，用简单提拉、震击解卡可以解除的，均属于简单打捞。

（2）复杂打捞的划分界限是：

凡掉人井内或卡在井内的管类、封隔器和绳类等，一般作

业队设备及技术力量无法处理，须使用转盘倒扣、套铣、钻磨等措施处理才能恢复正常生产

的作业过程，均属复杂打捞。

2．常用打捞工具的选择

1）管类落物打捞工具

公锥、母锥、滑块卡瓦打捞矛（单滑块、双滑块、对称双滑块）、油管接箍分瓣打捞矛、

可退式打捞矛、卡瓦打捞筒、可退式打捞筒（篮式卡瓦打捞筒、螺旋卡瓦打捞筒）、短鱼顶打

捞筒。

打捞负荷较轻的（单根、油管短节等）采用开窗打捞筒、弹簧打捞筒。

打捞大直径的有

水力打铹矛。

2）杆类落物打捞工具

分两种类型：

套管内打捞和油管内打捞。

（1）套管内扪-捞工具：

抽油杆接箍打捞矛、抽油杆短鱼顶打捞筒、篮式卡瓦抽油杆打捞

筒、螺旋式卡瓦抽油杆打捞筒（为A型可退式抽油杆扪‘捞筒）、活页式打捞筒、三球打捞器、

偏心式抽油杆接箍打捞筒、测井仪器打捞器、不可退式抽油杆扪‘捞筒、开窗打捞筒、弹簧

打捞筒、卡瓦打捞筒。

上述打捞工具除三球打捞器以外，其他工具均根据套管的尺寸变化更

换引鞋。

（2）油管内打捞工具：

抽油杆接箍打捞矛、卡瓦打捞筒、短鱼顶打捞筒、篮式卡瓦抽油

杆打捞筒、螺旋卡瓦式抽油杆打捞筒、组合式抽油杆打捞筒、偏心式抽油杆接箍打捞筒，上

述工具的连接螺纹均为抽油杆螺纹。

3）绳类落物打捞工具

分二种类型，套管内和油管内打捞。

（1）套管内打捞工具：

内钩（死钩形双向内钩、活钩形双向内钩、死钩形单向内钩、单向

活动内钩）、外钩（死钩形双向外钩、单活动外钩、双活动外钩、单钩捞钩）、内外组合钩、老

虎嘴、多向内外组合钩。

（2）油管内打捞工：

具：

内钩（双向死内钩、单向死内钩、多向死内钩、外钩、多向外钩）、

多向内外组合钩。

上述工具连接螺纹均为加重杆螺纹。

4）小件落物扪捞工具

（1）一把抓可捞不规则的小件落物（牙轮、卡瓦牙、钳牙、刮蜡片、阀座、井口使用的小件

工具、加重杆，泵活塞、油管节箍、油管短节、泵衬套、录井钢丝、电缆包皮、碎块胶皮、

螺栓、螺母）。

（2）磁力打捞器（正循环磁力打捞器、反循环磁力打捞器，也可分强磁打捞器和高强磁打

捞器）可打捞小于吸重力的金属物件（钳牙、金属碎片、螺母、炮弹金属垫，短的录井钢丝、

井口使用小件工具等）。

（3）反循环打捞篮（局部反循环打捞篮）可

打捞重量较轻的井下小件落物（钢球、金属

碎块、炮弹垫子、井口螺母、非磁力金属碎块、

胶皮碎块、柔性落物、短钢丝等），钻洗水泥塞

前起到清理井底作用的专项工具。

三、相关知识

选择合适的修井打捞工具对于完成打捞施

工是最为关键的工作。

但打捞施工中打捞

管柱的组配是保证施工安全不可缺少的一个环

节。

下面主要介绍一些打捞施工中的常用辅助

类工具。

（一）倒扣器

1．用途

倒扣器是一种变向传动装置，其主要功能

是将钻杆的右旋转动（正扭矩）变成遇卡管

柱的左旋转动（反扭矩），使遇卡管柱的连接螺纹

松扣。

由于这种变向传动装置没有专门的抓捞

机构，因此必须同特殊形式的打捞筒、打捞矛，

公锥或母锥等工具联合使用以便倒扣和打捞。

由亡可见，倒扣器就其所要完成的作业而言，

是一种组合型打捞工具。

此外，与公、母锥倒扣、滑牙块打捞矛倒

扣作业比较有下列优点：

（1）节省反扣钻杆。

（2）该工具可释放亦可随时收回。

（2）操作过程中安全可靠，反弹力小。

2．结构

倒扣器主要由接头总成、变向机构、锚定

机构、锁定机构等组成，如图5—2—2所示。

1）接头总成

主要由连接轴、牙嵌块、锁定套、节流塞

等组成，如图5—2—3所示。

连接轴：

上部是右旋钻杆母螺纹，下部是牙嵌，内孔是方螺纹，中间是水眼，径向有一与水

眼相通的溢流孔。

牙嵌块：

厚壁套中间是花键孔，上端面的牙嵌与连接轴相结合。

锁定套：

套装在长轴上。

其上的内螺纹与锚定机构的空芯轴连接，并有4个紧固螺钉固

定。

节流塞：

拧在连接轴溢流孔里，中间有通孔做溢流用。

接头总成的作用：

（1）用连接轴牙嵌块将钻杆上的转动扭矩传至变向机构的长轴。

（2）水眼和溢流孔的作用是投球之后，在倒扣器以上形成新的循环通道，避免憋泵。

（3）锁定套机器厂的紧定螺钉、锁定连接轴和变向机构，都用来防止松扣和脱节。

2）变向机构

主要由长轴、行星齿轮、支承套、外筒、承载套等零件组成，如图5—2—4所示。

长轴：

长轴下端面有对称的两个槽，在槽的中央沿轴向有2个深孔，长轴上还有4个承载

槽和渐开线齿形。

长轴的上部是方牙螺纹旋人连接轴中，整个长轴从上至下有水眼连通。

行星齿轮：

有5个或6个细而长的行星齿轮，两端的细轴与齿轮成为一体。

支承套：

呈两部分，中间有止口定位，两部分用螺钉紧固成一个整体。

在支撑套的上端

面有牙嵌与锚定机构相咬合。

这一零件相当于行星机构中的摇杆，行星齿轮安装在其中的圆

孔内。

外筒体：

上部是一段光滑的内表面，下部是渐开线型的内齿，再下是一段较长的内锥螺

纹，最下端是特殊形式的内锥螺纹。

承载套：

部分是青铜件，沿轴线有止口定位，用两个螺钉连接成一整体。

承载套外径上

有细牙螺纹与外筒体旋合，内径有与长轴相对应的凸凹相间的承载环。

变向机构的主要作用：

（1）如同变速箱一样，通过行星齿轮机构变换了输入端的转速和旋向，从而把右旋扭矩

变成左旋扭矩。

（2）行星机构上的支撑套把钻杆上的运动和扭矩传给锚定机构，使其坐定在套管内。

（3）长轴和承载套负担打捞作业（包括倒扣作业）中的全部提力。

3）锚定机构

主要包括空芯轴、锚定翼板、连动板、摩擦套筒、摩擦胀圈、转套、销轴等，如图5—

2—5所示。

空芯轴：

上部是细牙螺纹，与锁定套相连，下端面有压嵌与变向机构的支撑套相接。

中

部外圆柱上对称的加工两道凸筋。

加力筋两端被切断的部分钻出锁孔，用以铰接锚定翼板。

锚定翼板：

长条形圆弧板。

两端面钻有销孔，安装在空芯轴上。

沿圆弧板的长度方向安

装有4块合金块。

在翼板一侧沿厚度方向有凸形弧面槽，与锚定机构中的空芯轴加力筋配合。

连动板：

形状如锚定翼板，只是没有安装合金块，用销轴与锚定翼板铰接。

连动板两端

面有小轴，插装在摩擦套管和转套的小孔内。

摩擦套筒：

滑装在空；

匕轴上。

上端面沿轴向有挡圈和密封槽。

摩擦胀圈：

共4个，在其开口处有两个内钩，经压缩后内钩卡在摩擦套筒的扇面形花键

两刚上，依靠其被压缩后的弹力，贴紧在变向机构的外筒体的光滑表面内，从而使摩擦套筒

与外筒体在一定的条件下成为整体。

锚定机构的主要作用：

如同变速箱的地脚，靠展开的一半和坚硬的合金块啃人套管壁内，

将倒扣器坐定在套管上。

4）锁定机构

主要包括滑动轴、弹簧、钢球、下接头等，如图5—2—6所示。

滑动轴：

分粗细两段，中部是对称两个键。

安装时细端朝上，该端面上有球座。

滑动轴

的粗端滑装在下接头的孔内。

被弹簧向—亡抵紧，迫使中部的两个键进入长轴端面的键槽内。

滑动轴与长轴连成一体，滑动轴水眼可保持循环流畅。

下接头：

上下均有连接螺纹，上端面有与滑动轴上两键相对应的槽，中间有阶梯孔，大

者安放弹簧，小者为水眼。

下接头径向有一与水眼相通的溢流孔。

锁定机构的主要作用是在投球后憋压，迫使滑动轴上的键进入下接头槽内，将倒扣器四

个部分连接成一体，有利于打捞作业和释放落鱼。

3．作用原理

1）运动分析

倒扣器实质上是一台立式变速变向装置，其主要传动是：

钻杆带动牙嵌的连接轴长轴行星齿轮组，此时有两种运动，即行星齿轮自转（左向）n，，

支撑套（摇杆）同行星齿轮绕长轴公转（向右）n公，则：

（1）当外筒与支撑套均无制动力矩时，倒扣器整体右旋，即”o’”a。

（2）当外筒有制动力矩使“9‘o时，行星齿轮除自转外，尚带动支撑套公转，则

n公=n钻（1十Z筒／Z釉）

zQ——外筒上的齿数；

z轴——长轴上的齿数。

（3）当支撑套上有制动力矩时，使～：

：

o，此行星机构成为定轴轮系，由于外简体上有

内齿故将钻杆上的转向变为左旋。

即

n筒=n钻Z轴／Z筒

上述第一种情况是倒扣器未打捞时的空运转状态；

第二种情况是倒扣器抓住落鱼后左旋

锚定前状态；

第三种情况是倒扣器锚定后钻杆右旋倒扣的工作状态。

2）锚定动作分析

带抓捞工具的倒扣器抓住落鱼后，使产生上述第二种情况：

n筒=0。

此时行星齿轮除自

转外，还带动支撑套（摇杆）绕长轴（太阳轮）公转。

由于空芯轴与支撑套有牙嵌相接，旋转的

空芯轴与其加力筋推动锚定翼板转动；

又由于连动板插装在摩擦套筒上，而摩擦套筒固装在

外筒体内，连动板不能被推旋转，则产生了对锚定翼板的阻力作用，使锚定翼板外伸，从而

合金块切人管壁而停止，此时即为锚定。

锚定过程中各件运动情况如图5—2—7所示。

倒扣动作实现后，需起出打捞管柱工具。

但是由于倒扣器还坐定在套管上，因此必须解

除锚定。

其方法是反转钻杆1/4~1/2圈，锚定翼板当即复原。

这一动作必须是在倒扣力矩等

于零时才能进行。

3）锁定动作分析

在整个打捞倒扣的操作中，有时要求上、下接头同步同向转动，而锚定机构不坐定在套

管上。

为实现这一工况，必须对倒扣器左旋部分加以锁定。

锁定前必须向倒扣器内投放一钢球，待钢球滚落在滑动轴的球座上后，开泵以大流量、

中等压力循环。

液体的压力克服弹簧力压下滑动轴，滑动轴上两个键进入下接头，但脱不

开长轴的键槽，从而使长轴与下接头连成一体，即所谓的锁定。

4．技术规范

见表5—2—4所示。

5．操作方法及注意事项

（1）倒扣器与打捞工具的组接顺序（自落鱼向上）：

倒扣打捞筒（倒扣打捞矛）+倒扣安全

接头+倒扣下击器+倒扣器+正扣钻杆（油管）。

上述组接形式中，是用倒扣器打捞筒或倒扣打捞矛去抓捞落鱼，用下击器去补偿连接螺

纹松扣时的上移量，用安全接头去收回倒打捞筒或打捞矛在不能释放落鱼（安全接头以上的

管柱）。

（2）倒扣器操作要点：

①按使用说明书检查钢球尺寸。

②根据落鱼尺寸选择打捞工具，按组接顺序连接好工具管柱。

③将工具管柱下至鱼顶深度，记下悬重G：

值，开泵洗井，正常后停泵。

④直下或缓慢反转工具管柱人鱼，待指重表读数下降10—20kN停止下放，在井口记下

第一个记号。

⑤上提工具管柱，其负荷为Q=G+（20~30）kN，并在井口记下第二个记号（此时抓住落

鱼，拉开下击器）。

⑥继续增加上提负荷。

上提负荷大小视倒扣管柱长度而定，但不得超过说明书规定负荷。

⑦在保持上提负荷的前提下，慢慢正转工具管柱（使翼板锚定）。

⑧继续正转工具管柱（倒扣作业开始）。

⑨当发现工具管柱转速加快，扭矩减少，说明倒扣作业完成。

⑩反转工具管柱（锚定翼板收拢）。

⑾提钻。

（3）倒扣器使用中应注意的几个问题：

①倒扣作业前井下情况必须清楚。

如鱼顶形状、落鱼自然状态、鱼顶深度、套管和落鱼

间的环形空间