鑽具技術資料和知識

2022-08-17 16:12:07 字數 3843 閱讀 6051

1、 鑽具的種類

鑽桿、鑽鋌、螺旋鑽鋌、加重鑽桿、方鑽桿

2、 鑽桿接頭分級和扭矩

外螺紋接頭的抗扭強度主要取決於內徑大小,而內螺紋接頭的抗扭強度則取決於外徑大小.

iu:內加厚、eu:外加厚、ieu:內外加厚

3 鑽鋌分級和扭矩

4、加重鑽桿

5、方鑽桿

6、管體+接頭+焊區組成乙個完整鑽桿

各鋼極管體抗拉效能

鑽桿接頭機械效能

摩擦焊區抗拉效能

7、鑽鋌機械效能

8、加重鑽桿機械效能

二、鑽具的製造工藝

1、鑽桿

鑽桿是由接頭和管體通過摩擦焊機對焊而製造的。國外標準:api 5d 鑽桿規範(管體)+api 7 旋轉鑽柱構件規範(接頭)。

國內標準:鑽桿國外訂貨技術條件+摩擦焊接鑽桿焊區技術條件

以∮127×9.19 mm ieu g 105鑽桿為例,其結構如圖所示。其中,d=127 mm,d= 108.6 mm ,dou= 131.

8 mm ,dou =90.5mm ,leu =76.2mm,leu +meu =139.

7mm,liu =108,miu=100mm,r=300mm。

2、鑽鋌

是先對鋼坯整體熱處理,車削鋼坯外徑後用深孔鑽床一次或兩次鑽通,在銑床銑螺旋槽,最後數控工具機車扣。

它分a型:圓拄型,代號:zt;b型:螺旋型,代號:lt;c型無磁型,代號:wt。

3、加重鑽桿

1)是先對鋼坯整體熱處理後,用深孔鑽床一次或兩次鑽通,然後,使用工具機車扣和車外徑。

2)接頭和管體通過摩擦焊機對焊而製造的。

4、方鑽桿

1)接頭和管體通過摩擦焊機對焊而製造的。

2)是先對鋼坯整體熱處理後,用深孔鑽床一次或兩次鑽通,然後,使用工具機車扣和車銑外徑。

它分四方鑽桿,代號:fzgs;六方鑽桿,代號:fzgl

三、鑽具的容易發生問題的部位

1鑽桿薄弱部分

接頭螺紋部分、對焊區、加厚過渡區三個部分

1) 接頭螺紋部分出現問題:

a、當使用液壓大鉗緊扣時,由於上扣扭矩達不到規定扭矩,在井下易於再次進扣,導致內螺紋接頭漲大變形。或形成雙颱肩。由於上扣扭矩太小,在受到反扭矩的作用下,內外螺紋鬆扣,導致內外螺紋脫扣後落井事故發生。

b、螺紋粘扣原因分析

(1)修復鐵屑的影響

幾乎所有鑽具不同程度的帶有磁性(無磁鑽鋌、鑽桿除外).這給鐵屑、鏽渣等粘附在鑽具螺紋上提供了條件,由於在修復過程中總會有鐵屑產生,而在鑽具歸位、吊裝、運輸等過程中.鐵屑易粘附在螺紋部位。

(2) 對修復螺紋上扣時沒有按規定操作

新修復螺紋的配合間隙相對較小,在用液壓大鉗上扣時用低速上扣後在卸扣,這樣反覆三次,即合扣。而井隊用液壓大鉗高速一次上扣完成,如果螺紋部分粘著異物時很容易粘扣。

(3)螺紋沒有及時清洗或清洗不乾淨的影響

送去的鑽具在螺紋部分塗抹了防腐油,在螺紋清洗時,井隊用柴油經過清洗,因各種原因清洗不乾淨,容易造成粘扣。

(4)上扣時外螺紋碰傷內螺紋扣頭

通過調查發現,內螺紋部分有拉出很深的溝槽,在對扣時損傷內外螺紋,旋接鑽桿時內外螺紋未對正,在旋合的過程中已經螺紋嚴重研磨,液壓大鉗高速上扣時造成鑽具螺紋損傷,發生錯扣、研扣、造扣現象。

(5) 鼠洞太髒導致塗抹螺紋脂不均勻引起的粘扣

由於鼠澗太髒,在鑽桿放到鼠洞裡後,鑽桿外螺紋侵泡在鼠洞裡的鑽井液中。若在上扣時不將螺紋清理於淨就塗抹螺紋脂,就會造成因塗抹螺紋脂不均勻引起的粘扣現象。

(6)螺紋密封脂不符合使用標準

鉛油筒不加蓋混人鑽井液、雜質使螺紋密封脂附著困難和加速磨損,或井隊在快速鑽進中,上部地層井口翻泥漿,螺紋密封脂塗抹量少或塗抹不到位等,造成螺紋連線時不能進行有效的潤滑而發生螺紋粘扣。

預防螺紋粘扣的具體措施

1、下井前井隊的清理

鑽具螺紋經過維修防腐後,在井場有沙粒和塵土等異物,在風的作用下螺紋部位會吸附一定的沙礫等雜物,若不及時清理會直接影響鑽具螺紋的清潔,也會造成鑽具上扣扭矩大或粘扣現象。因此,鑽具在使用之前,必須認真清洗每乙個螺紋,以確保螺紋的清潔,堅決克服修復螺紋不需要進行認真清洗的觀念。

2、均勻塗抹螺紋脂

強調在上扣前清潔螺紋,均勻塗抹螺紋脂是避免螺紋粘扣的重要手段。在使用鑽具密封脂時要保證鑽具螺紋清潔、密封脂乾淨、用量足且塗抹均勻。

3、嚴格按照操作規程工作

對於修復螺紋第一次連線時必須進行三次合扣,因為現在修復的螺紋用的是成型刀,螺紋的精度很高,兩接頭螺紋配合間隙很小。如果螺紋連線時碰傷或有異物,螺紋損傷後剝落金屬會充當磨料粒子,剝落後的磨料是損傷螺紋是非常嚴重的,造成鑽具失效。

4、加強現場操作人員的規範操作

在安裝時保證井口、天車、大鉤在同心度在20mm以內,在旋接鑽具時內外螺紋容易對正,液壓大鉗上扣時不會造成鑽具螺紋損傷。按規定的上扣扭矩緊扣(鑽具在上扣旋接過程中,應進行多次開啟旋合開關,使鑽具螺紋逐漸扶正,防止鑽具粘扣。

2) 對焊區:目前還沒有出現過質量問題,生產廠家使用的對焊焊機都是國外產品,對焊工藝和熱處理實現了計算機控制,質量比較穩定。

3) 加厚過渡區:這是目前頻繁發生刺本體的部分,在鑽柱中,鑽桿的柔性很好,其彎曲變形集中在本體,而不象在鑽柱底部的鑽具那樣彎曲變形集中在接頭螺紋上。目此,鑽桿管體上容易引起應力集中的部位即加厚過渡區附近就形成鑽桿最薄弱的部位,且由於鑽桿水眼的變化,鑽井液在此處易形成渦流,對鑽桿形成沖蝕作用。

因此,此處的疲勞腐蝕就是鑽桿的疲勞壽命。目前在訂貨時要求當鑽桿內加厚過渡區長度》100mm,過渡圓角半徑》300mm時,鑽桿的疲勞壽命可以提高數倍。同時使用內塗層鑽桿可以提高鑽桿的使用壽命1~2倍,相當於減少一半的鑽桿消耗。

因為內塗層阻止了鑽井液等對鑽桿的腐蝕作用。

在承鑽的斜井、水平井時井隊在鑽桿內放置了濾清器。

鑽具沖蝕刺漏機理概述和刺漏的原因

a、鑽具內壁沖蝕刺漏的一般機理:在交變應力、渦旋、腐蝕介質的共同作用下,塗層剝落,腐蝕進一步加劇,出現腐蝕坑,應力集中會使腐蝕坑底部萌生許多微裂紋,隨著工作時間的延長,裂紋在交變應力和腐蝕的聯合作用下由里向外擴充套件,直至穿透管壁發生刺漏。

b、當鑽桿內放入濾清器後,鑽井液的流動方向發生變化,由與鑽桿內壁平行變為直射向鑽桿內壁。濾清器水眼中噴出的鑽井液高速射向鑽桿內壁,這種射流沖蝕相當於鑽井工程的噴射鑽井。它造成鑽桿內塗層剝落,加劇了腐蝕,從而在內壁上出現沖蝕坑,在坑底產生疲勞裂紋,裂紋在衝擊和腐蝕的聯合作用下由里向外擴充套件,直至穿透管壁發生刺漏。

c、鑽井液對鑽桿造成腐蝕,鑽井液強烈加劇鑽桿的腐蝕。

d、鑽具的反轉運動導致彎曲應力頻率增大,較高的轉盤轉速及其較小的環隙比,產生較高的反轉轉速,加劇了鑽桿疲勞刺穿。

e 、使用濾清器的危害

(1)、使鑽井液流速急劇增加,沖蝕鑽桿以至造成鑽桿刺漏,甚至造成鑽具斷裂。

(2)、使鑽井液迴圈裝置的磨損加快,缸套、活塞、閥體等更換頻率加快。

(3)、由於鑽井液流向改變直接沖蝕鑽桿,消耗動能,降低鑽井功率。

例如:50523隊在承鑽的李11井時,

例如:70520

如果非要使用濾清器時,可考慮在平管線內加過濾網,也可使用加長保護接頭把濾清器放在接頭內,通過更換接頭來保護鑽桿。

f 鑽柱轉速快,轉速可能與鑽柱固有頻率重合導致鑽桿振動

鑽柱轉速過快無疑增大了應力交變頻率,減少了鑽桿疲勞壽命。根據機械振動理論,當轉速與鑽柱固有頻率重合時,鑽柱便發生共振,共振是鑽井的大敵,當共振發生時無論鑽桿新舊便會很快疲勞破壞。

j 一些井有較大的狗腿

當井眼特別是上部井眼出現較大的狗腿時肯定發生大量鑽桿疲勞失效

h 鑽井液腐蝕

在腐蝕環境下鑽桿沒有疲勞極限,任何大小的迴圈應力都可以發生腐蝕疲勞影響鑽桿腐蝕疲勞的介質和因素有溶解在鑽井液中的氧、氯離子、二氧化碳、ph值以及介質溫度,將鑽井液的ph 值控制在10或1o以上,是防止氧溶解在鑽井液中腐蝕鑽桿腐蝕疲勞的主要措施。硫化氧會導致鈷杆的應力腐蝕開裂,將ph值控制在1o以上,並加入除硫劑,採用有機鑽井液等都是控制硫化氫腐蝕的辦法。

鑽具技術資料和知識

1 鑽具的種類 鑽桿 鑽鋌 螺旋鑽鋌 加重鑽桿 方鑽桿 2 鑽桿接頭分級和扭矩 外螺紋接頭的抗扭強度主要取決於內徑大小,而內螺紋接頭的抗扭強度則取決於外徑大小 iu 內加厚 eu 外加厚 ieu 內外加厚 3 鑽鋌分級和扭矩 4 加重鑽桿 5 方鑽桿 6 管體 接頭 焊區組成乙個完整鑽桿 各鋼極管體...

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