第四章检修磨铣类工具pdf文档格式.docx

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2.三牙轮钻头

修井作业中,三牙轮钻头是用以钻水泥塞、堵塞井筒的砂桥和各种矿物结晶的工具。

三牙轮钻头由接头、巴掌、牙轮、轴承及密封

件等组成,如图2—4—4所示。

外径小于374.6mm的三牙轮钻头,其上接头

均为外螺纹。

巴掌除有安装牙轮的轴外,还有润滑

密封装置。

牙轮内孔安装轴承,并与润滑系统连通,外部

为牙齿,牙齿的结构有锥形、楔形、球形及复合形

等。

在修井作业中,有时为了特殊要求,需使用两

牙轮时,可以将三牙轮钻头改制成二牙轮,方法是

将三牙轮钻头牙轮部分放入水中,快速将其巴掌用

气焊割掉两只,并修整出焊接坡口,然后将母体(只

余一只巴掌与牙轮)与切下的一只巴掌放在专用的

夹具中焊接而成(夹具需事先准备),这样即可得到

不同尺寸的两牙轮钻头。

当三只锥形牙轮中心线与钻头中心线交于一

点时,钻头旋转,带动三只牙轮绕自身锥体母线相

对井底作滚动运动,锥体长的牙齿依次对井底进行碾压破碎。

当三只锥形牙轮中心线与钻头中心线相互错开时,每只牙轮除滚动运动之外,还有进给

运动,这时牙齿对井底同时产生碾压、破碎与切刮作用,将地层逐步破碎。

(1)三牙轮钻头系列特征代号见表2—4—2所示。

5)操作方法及注意事项

(1)操作方法:

①用钻头规测量钻头尺寸并配好连接接头。

②下井前,地面检查每只牙轮转动是否灵活,有无较大的松旷。

用手转动牙轮,并在巴

掌与牙轮结合缝隙处注机油,然后在接头螺纹处涂密封脂,接上钻具下井。

③下至井底前开泵循环洗井并启动转盘,待转盘运转平稳之后,再缓慢下放、冲净井内

沉砂。

④逐步向钻头施加钻压,钻水泥塞时钻压控制在钻头尺寸(in)x(o.5—o.8)kN范围,

不宜太大,否则有可能使钻头变形或致使牙轮脱落。

⑤选用适当的转速,钻水泥塞时一般用50—70r/min较为合适。

(2)注意事项:

①钻进中不能停止循环,尤其长时间夜间施工时,更应严格注意井口返出的洗井液。

②若钻进中途出现故障停泵时,应立即将钻具提升至少一个单根,以防止沉砂卡钻。

③钻头水眼较小,应防止下钻过程中沉砂堵死水眼。

6)维修保养

(1)将钻头清洗于净,并用工具将牙齿之间的充填物去掉,然后置于废机油中浸泡。

(2)将浸泡后的三牙轮钻头逐个检查牙轮的磨损情况。

如牙轮卡住不转,可用工具敲击

使之活动,再注机油润滑,达到自由转动为合格。

(3)检查牙轮的松旷程度,用钢板尺检查牙轮与巴掌之间的缝隙松旷量,若松旷量超过

2.5mm,即应报废处理。

(4)涂抹黄油存放待用。

(二)维修保养磨鞋类工具

1.平底磨鞋

平底磨鞋是用底面所堆焊的YD合金或耐磨材料去研磨井下落物的工具,如磨碎钻杆、

钻具等落物。

平底磨鞋是由磨鞋本体及所堆焊的YD合金或其他耐磨材料组成,如图2—4—5所示。

磨鞋本体由两段圆柱体组成。

小圆柱上部是内螺纹,与钻柱相连;

大圆柱体底面和侧面

有过水槽,在底面过水槽间焊满YD合金或其他耐磨材料。

磨鞋体从上至下有水眼。

水眼可

做成直通式和旁通式两种。

平底磨鞋依其底面上YD合金或其他耐磨材料在钻压的作用下,吃入并磨碎落物,磨屑

随循环洗井液带出地面。

YD合金由硬质合金颗粒及焊接剂(打底焊条)组成,在转动中对落

物进行切削。

而采用钨钢粉作为耐磨材料的工具,可利于用较大的钻压对落物表面进行研磨。

技术规范见表2—4—4所示。

①下井前检查钻杆螺纹是否完好,水眼是否畅通,YD合金或耐磨材料不得超过本体直径。

②将平底磨鞋连接在工具最下端。

③下至鱼顶以上2~3m,开泵冲洗鱼顶。

待井口返出的洗井液流平稳之后,启动转盘慢

慢下放钻具,使其接触落鱼进行磨削。

①下钻速度不宜太快。

②作业中不得停泵。

③如果出现单点长期无进尺,应分析原因,采取措施,防止磨坏套管。

④对活动鱼顶不宜使用,以防止磨鞋带动落鱼向井底钻进,或损坏下面落鱼。

(1)每次用完后要清洗干净,冲净水眼里的一切杂物。

(2)对磨损了的底平面上的YD合金或耐磨材料允许补焊,但必须注意先预热,待焊接

表面加热均匀后,再施补焊料,并防止过热。

2.凹面磨鞋

凹面磨鞋可用于磨削井下小件落物以及其他不稳定落物。

如钢球、螺栓、螺母、炮垫子、

钳牙、不规则金属块(片)等。

由于磨鞋凹面,在磨削过程中能罩住落鱼,迫使落鱼聚集于切

削范围之内而被磨碎,由洗井液带出地面。

凹面磨鞋底面为5°

~30°

凹面角,其上有YD合金或其他耐磨

材料,其余结构与平面磨鞋相同,如图2—4—6所示。

与平底磨鞋相同。

同平底磨鞋。

除与平底磨鞋基本相同外,尚应注意:

①在磨削较长落物时(如钻杆、钻铤等)容易出现固定部分磨削,当YD合金和耐磨材料

全部磨损后,落物进入工具本体,形成落物与本体摩擦,使泵压上升无进尺,扭矩下降,此

时应上提钻具再轻压,改换磨削位置。

②旁通式水眼容易被泥沙堵死,影响井下作业。

除下井前检查外,在下井过程中应采取

分段洗井,一般为400m洗一次井。

3.领眼磨鞋

领眼磨鞋可用于磨削有内孔,月在井下处于不定而晃动的

落物,如钻杆、钻铤、油管等。

领眼磨鞋由磨鞋体,领眼锥体或圆柱体两部分组成,如图

2-4—7所示。

磨鞋体上部为钻杆内螺纹与钻柱相连,下步是直径较大的

圆柱体,其底面加焊YD合金或耐磨材料。

底面中央安装一锥

体或圆柱体。

起着导向固定鱼顶底作用。

磨鞋体锥体或圆柱体

有水眼,水眼也可做成旁通式。

另外,无论在平底或凹面加焊

底YD合金问留2—4个过水槽,保证循环畅通。

领眼磨鞋主要是靠进入落物内的锥体或圆柱体将落物定

位,然后随着钻具旋转,焊有YD合金底磨鞋磨削落物,磨削

下底铁屑被洗井液带到地面。

领眼磨鞋外径尺寸规范与平底磨鞋相同。

领眼锥体根据不同磨铣对象而不同。

①使用前必须清洗水眼,在下钻过程中每下人200—300m时,洗井一次。

一旦正洗不

通可反憋压洗井;

②领眼磨鞋在下人斜井中时,下钻速度应慢,防止破坏套管;

③当遇到落物内孔堵死或部分堵死,除洗井外,还需用焊有YD合金底锥体或圆柱体磨

削。

4.梨形磨鞋

梨形磨鞋可用来磨削套管较小的局部变形,修整在下钻过程中,各种丁具将接箍处套管

造成的卷边及射孔时引起的毛刺、飞边,清整滞留在井壁上的矿物结晶及其他坚硬的杂物等,

以恢复通径尺寸。

其外径尺寸,可根据该工艺的具体要求进行设计。

3)技术规范

技术规范同梨形磨鞋,但长度须按表2-4-6选用。

4)操作方法及注意事项

(1)下钻速度应在1~2m/min之内。

有水刹车设备的应控水刹车下钻,切忌快速下钻。

其害处:

一是将磨削合金碰坏及损伤套管,二是在发生突然遇阻时会形成卡钻事故,而且难

于处理。

(2)水槽必须畅通。

(3)洗井液必须清洁,防止堵死水眼。

(4)下至磨铣井段以上2-3m开泵洗井,待洗井液返出及泵压正常后,方能加压进行磨

削,洗井液上返速度不低于最大钻屑沉降速度的2倍。

(5)钻压不能超过10kN,应采用低压快转慢放的操作方法。

(6)发现扭矩增加,应及时上提钻具再行慢放重磨。

(7)焊接接头及下部锥体时,必须预热至300‘c以上,方能进行焊接。

(8)焊接合金磨铣焊料时,必须在同一圆周方向旋转焊接逐步推进,严禁单边单条焊接,

否则将形成严重弯曲,并可造成井下断裂事故。

(9)加焊完毕之后应整体加温回火处理。

6.内铣鞋

内铣鞋主要用来修理被破坏的鱼顶,对不规则的鱼顶进行周边切削,逐步将破坏的鱼顶

修切成圆形。

内铣鞋由接头与铣鞋体构成。

按其内部结构又分为内齿铣鞋和YD合金焊接式内铣鞋两

种。

内齿铣鞋底铣鞋体内腔呈喇叭口形,加工有细密底长条形切削铣齿,如图2-4—10、

图2-4—11所示。

其铣齿经渗碳淬火处理,硬度较高,能对鱼顶进行修整,并作为洗井液底

过流通道。

内铣鞋是依靠内齿底刃尖(或YD合金焊料),对不规则的鱼顶,进行周向切削(与机床切

削相似),逐步将破坏鱼顶修切成圆形。

技术规范见表2-4—7所示。

内齿铣鞋的操作方法与磨鞋基本相同,但由于内部铣齿的直径较大,齿数较多,因而所产

生的反扭矩大,所以在施工中应采用低压慢转的参数。

YD合金焊接式内铣鞋,其结构与前者相同,其内腔只加工成喇叭口形,不必加工切削

铣齿,而用YD型焊料焊接代替,可以省去插齿与热处理几道工序,而且可以反复焊接使用。

其操作方法与内齿铣鞋相同。

(1)在正常的施工中应采用低钻压慢转速的参数,一般情况下钻压不宜超过10kN,转速

不宜超过50r/min。

(2)钻具出现蹩跳时,应上提及活动钻具摸清鱼顶准确位置,采用较轻的钻压提高转速

磨铣直到消除为止,此时排量随即增大。

与内铣鞋相同,,

与钻头相同。

8.裙边铣鞋

裙边铣鞋由于有裙边的存在,因而它可以将落

防罩人裙边之内,以保证落鱼始终置于磨鞋磨铣

范司之内,用底部切削材料对落鱼进行磨削。

种铣鞋可以靠裙边铣人环形空间,又可以对鱼顶

进行磨刊,用它可以磨削各种管类和杆类落物。

裙边铣鞋与平底磨鞋结构基本相同,只是在平

底磨鞋体上增加圆柱形裙边,并在裙边底部加焊

yD型焊料,如图2—4—13所示。

裙边与磨鞋连接可分为整体式与分离式两种。

整体式裙边铣鞋:

整体加工或将裙边与母体焊

螺纹连接而成。

前者强度大,使用安全,后者由

于悍缝存在,故强度较低。

分离式裙边铣鞋:

将裙边与母体用螺纹连接而

成。

由于螺纹连接强度低加之井下工作条

件恶劣,往往容易形成螺纹损坏造成落井事故,尤其当裙边承担向下切削时,套铣中蹩钻打

倒车易将裙边倒开而落井。

但分离式具有容易更换裙边,可多次重复使用的优点,对于扭矩

负荷不大的浅井比较合适。

裙边铣鞋由于磨铣的对象不一,故只能根据具体情况设汁制作。

4)注意事项

(1)裙边铣鞋由于裙边尺寸限制,一般均无过水槽,使用中应特别防止卡钻与憋泵。

(2)因裙边无过水槽,所以尺寸相对较小,易于歪斜,为防止裙边单独切割鱼顶,将鱼顶

呈抖口切下,而增加下步工作困难,故磨铣时钻压不易过大。

(三)检修保养套铣类工具

1.套铣鞋

套铣鞋有的也叫空心磨鞋或铣头,是用以清除油套管环形空间各种脏物的工具。

也可以

套铣环形空间水泥和坚硬的沉砂、石膏及各种矿物结晶等。

套铣鞋按其与套铣筒(有的叫套铣管)的连接形式可分为:

(1)整体型:

如图2—4—14(a)所示,即将套铣鞋与套铣筒焊接为一整体,或直接在套铣筒

底部加工套铣鞋。

这种形式强度大,不易产生脱落,因而一般多用于深井。

(2)分离型:

如图2—4—14(b)所示,即将套铣鞋与套铣筒用螺纹连接。

这种形式加工更

换方便,但其强度较低,不能承受较大的扭矩,因而只适用于浅井。

按套铣鞋本身的结构又可分为:

(1)底部单向磨铣型:

铣A2鞋本身只在其底部镶焊切削的合金材料(如YD焊料),对落

鱼底部进行磨削,如图2—4—14(c)所示。

(2)底部及内孔双向磨铣型:

除在底部之外,还在内腔加焊切削合金焊料,因而不但有

底出刃还有内出刃,除了对落鱼底部切削之外,还可以向内磨削,如图2—4—14(d)所示。

(3)底部三向磨铣型:

除底部和内孔焊有合金焊料之外,还在套铣鞋母体外圆加焊一定

厚度的合金焊料。

这种磨铣鞋底底部、内部与外部三向出刃,能在三个方向切削,如图2—

4—14(e)所示。

3)注意事项

使用三向磨铣型磨鞋时,由于有外出刃,应注意如下事项:

(1)下钻速度应缓慢,下钻速度控制在1~2m/min左右,并随时观察拉力表(指重表)的

变化,防止外出刃撞坏和损坏套管。

(2)套铣过程中,如遇停泵应立即上提钻具或大井段地活动钻具,防止卡钻的事故产生,

K时间不能开泵循环时,钻具必须提到鱼顶30m以上。

(3)套铣过程中,应参考磨铣工艺,严禁在深井段长期磨削。

2.套铣筒

套铣筒是与套铣鞋联合使用的套铣工具,其功能除旋转钻进套铣之外,还可用来进行冲

砂、冲盐、热洗解堵等作用。

(1)冲铣型套铣筒:

由上接头与筒体焊接而成,其底部在管体本身切割成铣齿,并可在

底部加焊切削合金。

由于只起冲铣作用,故多用薄壁无缝钢管制作,以保证有较大的内通径

及较小的外径,结构如图2—4—15所示。

它主要用以冲洗盐结晶卡钻、地层出砂卡钻、压

裂形成的沉砂卡钻等不需要旋转的冲铣作业。

这种形式的套铣筒多用于套铣水泥、硬结砂、井下工具及某些硬度较高的材料等,因而

需用强度较大的厚壁无缝钢管或高强度钻杆制作。

焊接时,应进行焊接前的预热处理,否则

会形成微裂纹,在套铣时造成断裂事故。

套铣的操作方法及注意事项与磨鞋基本相同,可参考磨鞋部分。

但有一点应特别指出,

即套铣筒直径大,与套管环形空间间隙小,而且长度大,在井下容易形成卡钻事故,因而注

意在操作中应使工具经常处于运动状态,停泵必须提钻,还应经常使其旋转并上下活动,直

至恢复循环。

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