【钻井工程】修井工具与技术.pdf

旗开得胜 读万卷书 行万里路 1 修井工具与技术 第一章 检测工具 判断、证实井下状况是处理井下事故和油水井大修作业的首要前提，是选择应用修井工具 的主要依据因此，检测工具的作用是很重要的 第一节 通径规 1用途 检测套管、 油管、 钻杆以及其他井下管子的内通径是否符合标 准，检查他们变形后能通过的最大几何尺寸 2结构 套管通径规如图 1-1 所示，使一个两端加工有连接螺纹的筒 体；上端与钻具相连接，下端备用 油管或钻杆通径的测量一般都在地面进行 通径规的形状为一 长圆柱体其中一种形式是两端无螺纹，如 7-2 图（a） 可利用刺油管时的蒸汽作动力，将其 从被测管子的一端推入，另一端顶出另一种形式为两端有抽油杆螺纹，与抽油杆连接用人力 进行痛径，如图 1-2（b） 3参数系列标准和技术规范 表 1-1 套管系列用通径规 套管规格 in 41/2 5 51/2 53/4 65/8 7 通径规外径 mm 9295 102107 114118 119128 136148 146158 通径规长度 mm 500 500 500 500 500 500 上接头螺纹 NC26- 12E NC26-12E 2TBG NC31- 22E NC31-22E 2TBG NC31-22E 2TBG NC38-32E 3TBG 图 1-1 套管通径规 旗开得胜 读万卷书 行万里路 2 2TBG 2TBG 下接头螺纹 NC26- 12E 2TBG NC26-12E 2TBG NC31- 22E 2TBG NC31-22E 2TBG NC31-22E 2TBG NC38-32E 3TBG 表 1-2 油管系列用通径规 油管规格 in 11/2 2 21/2 3 31/2 4 径规外径 mm 38 48 59 73 84 95 径规长度 mm 500 500 500 500 600 600 4操作方法及注意事项 1）将套管通径规连接下井管柱下入井内通径规应 能顺利通过，若遇阻则说明井下套管有问题。

2）当下井的工具较长时，可以在通径规下端再连 接另一个通径规，两通径规间距大于工具长度进行通 井 3)地面通径实验时,管内应没有任何外来物质,并应适当支撑,防止管子下垂,以便通径规自 由通过. 图 1-2 油管、钻杆通径规 旗开得胜 读万卷书 行万里路 3 第二节 铅模 1用途 用来探测井下落鱼鱼顶状态和套管情况通过分析铅模同鱼顶 接触留下的印记和深度，反映出鱼顶的位置、形状、状态、套管变 形等初步情况，作为定性的依据，提供施工作业参考 2结构 铅模由接箍 1、短节 2、拉筋 3 及铅体 4 等组成，中心有水眼， 以便冲洗鱼顶如图 1-3 所示 3技术规范 技术规范见表 1-3 所列 表 1-3 铅模技术规范 套管 in 41/2 5 51/2 53/4 65/8 7 75/8 外径 mm 95 105 118 120 145 158 174 长度 mm 120 120 150 150 180 180 180 4.操作方法 1） 检查铅模柱体四周与底部，不能有影响印痕判断的 伤痕存在，如有轻微伤痕，应及时用锉刀将其修复 平整 2） 测量铅模的外形尺寸，如果是一次成型铅模，铅体 成锥形， 应以铅模底部直径为下井直径， ， 并留草图。

3） 丝扣涂油，接上管柱，下入井中 4） 下钻速度不宜过快，以免中途将铅模顿碰变形，影 响分析结果 图 1-3 铅模 旗开得胜 读万卷书 行万里路 4 5） 下至鱼顶以上一单根时开泵冲洗，待鱼顶冲净后，加压打印 6） 打印钻压一般为 30kN，最大不能超过 50kN. 7） 加压打印一次后即行起钻 5注意事项 1） 铅模在搬运过程中必须轻拿轻放，严禁甩碰存放及车运时，应底部向上或横放，并 用软材料垫平 2） 铅模水眼小易于堵塞，要求钻具清洁，无氧化铁宵为防止堵塞，可下钻 300400m 后洗井一次 3） 打印加压时，只能加压一次，不得二次打印，而使印痕重复，难于分析 图 1-4 铅模制作工具示意图 旗开得胜 读万卷书 行万里路 5 第三节 井径仪 1用途 探测油、套管管内腐蚀、穿孔、裂缝、磨损、变形 及破裂等缺陷 2结构 一般由电缆接头、上扶正器、磁定位器、电桥探 针、电桥、下扶正器、尾接头组成如图 1-5 所示 3作用原理 通电的电桥随井径仪由井底匀速上提，测管子内 径的探针随着管子内径的变化而动作，从而改变了电 桥的电阻值，通过电桥的电流也随之变化，将这个信 号通过放大器及地面二次仪表， 记录出管子内壁的不规则曲线， 从曲线中可以分析出管子内壁 损坏程度的百分比。

4技术规范 油管和套管用井径仪规范分别见表 1-4、表 1-5 所列 表 14 油管井径仪技术规范 仪器直径 in 探针数目，根 适应油管外径尺寸 in 11/8 20 2 11/2 20 21/16 13/4 26 23/8 23/16 32 27/8 211/16 44 31/2 31/32 44 4 表 76 套管井径仪技术规范 图 1-5 管内井径仪 旗开得胜 读万卷书 行万里路 6 仪器直径 in 探针数目，根 适应套管外径尺寸 in 35/8 40 41/26 53/8 64 65/875/8 71/4 64 85/89 73/4 64 95/8 81/4 64 103/4 99/16 64 113/4 5操作方法 测管子内径时,先将仪器下到管子最下部,接通电源,慢速上提电缆,上提速度不超过 25m/s. 仪器下入深度靠仪器上部的磁定位器控制.通过电阻的改变及相关电信号的放大,由地面的二次 仪表记录下来. 测量油管的记录纸共分五格,每格代表 20%的管子壁厚如图 16 所示 测套管的记录纸共分九格其他同上 如果管子无损坏， 则记录曲线较平稳的。

只有在接箍部分出现峰值 若曲线超出格外， 说明管子已经穿孔或有较长的纵向裂缝 第四节 测卡仪 1用途 测卡仪是处理钻井或修井被卡管柱中的 辅助仪器， 与爆炸倒口一起使用时 可迅速起 出卡点以上的管柱，为处理卡钻事故提供了 方便 2结构 如图 1-7 所示，主要有以下部件组成： 旗开得胜 读万卷书 行万里路 7 1 电缆头，2 磁定位仪，3 加重杆，4 滑动接头，5 振荡器，6 上弹簧锚，7 传感器，8 下 弹簧锚，9 底部短节，10 爆炸接头，11 爆炸杆 1）电缆头 是连接电缆和磁定位仪的部件，中间有导线与仪器连接，形成一闭合回路 2）磁定位仪 用来准确地确定卡点以上第一个接箍的位置与测卡仪配套使用的是小直 径磁性定位器,接在电缆头的下面 3) 加重杆 是保证工具顺利下放的附件 为空心杆,孔中有导线,可与仪器接通电路.每根加 重杆长 2m,重约 16kg.测卡时通常接三根,最多不得超过五根. 4) 滑动接头 内腔是密封的,腔内有呈双层 螺旋弹簧的导线内层导线接壳体,外层导线接 芯子,将滑动接头与磁定位及传感器连接后即接 通电路. 5) 震荡器 接在滑动接头下部,中间有导线 连通。

当传感器线圈电感量发生变化时,震荡器 频率也发生变化 6) 上、下弹簧锚 测卡仪有上下两个弹簧 锚,将传感器两端固定在被测管柱内壁上.其中间 距离是 1.32m,每个弹簧锚都是由 4 组弹簧沿圆 周均匀分布构成的,每组有两片弹簧,且用螺钉固定在定位坐上 用螺旋压簧来调节弹簧的外径, 并用中心杆上的定位套与定位环来固定弹簧的外径尺寸.中心杆内有导线 在不同直径的管内测卡时,应选用不同规格的弹簧支座,使弹簧外径适当,以保证测试精度. 7)传感器 感受拉力和扭矩，并对外传出相应的信号传感器接在两个弹簧锚之间，当钻 杆受拉或受扭时，传感器电阻值发生变化 8） 底部短节 接在弹簧支撑体下面下接爆炸接头 10 和接爆炸杆 11 9） 爆炸杆上有导爆索找准卡点后，通 400V 高压电，低电流引爆倒扣 3工作原理 图 1-7 测卡仪 图 1-6 油管内径曲线 旗开得胜 读万卷书 行万里路 8 依据管材在弹性极限范围内受拉或受扭时，应变与应力或力矩成一定的线性关系的规律， 被卡管柱在卡点以上的部分受力时，应符合上述关系；而卡点以下部分，因为力或力矩传不到 而无应变 因此， 卡点位于无应变到有应变的显著变化的部位。

测卡仪能精确的测出 2.5410- 3mm 的应变值 地面二次仪表能准确地接受、 放大并明显地显示在仪表盘上， 从而测出卡点 4技术规范 测卡仪本体有 1 和 15/8两种规格，更换弹簧卡座，改变弹簧外径尺寸，可以适应从 23/8 至 113/4的各种管内侧卡 5操作方法 (1)调试地面仪表 先将调试装置与地面仪表连接好， 再根据被卡管的规范， 将调试装置上 的拉伸应变表调到适当的测量范围（超过最大伸长应变）后，把地面仪表的读数调到 100,然 后把指针拨转归零用同样的方法调试地面仪的扭矩这样才能保证测卡时,既不损伤被卡管 柱,又能准确测出正确的数据 (2)测卡操作 1)先用试提油管柱等方法估算卡点的大致位置和卡点以上管柱的重量,并根据管柱的类型, 规范确定上提管柱的附加力. 方法:用大于管柱悬重的拉力p1提拉油管,并在管柱上沿转盘平面作记号;然后再加大上提 力(加 100200kN),记下拉力P2； 用同样方法在管柱上作记号.两次拉力的差(P=P2-P1)是对 管柱相对状态 1 的拉力;两次记号之间的距离就是管柱相对状态 1 的伸长量L.设卡点到井口 的距离为L,管柱材料的当量截面积为F,则: 管柱轴线方向上的线应变 =L/L 在管柱横街面上的相对应力 =P/F 由虎克定律知 =E 联立以上三式，可得到卡点到井口的距离L为 L=ELF/P 旗开得胜 读万卷书 行万里路 9 从而可计算卡点以上管柱的重量 W=gLF 式中E管柱材料的弹性模量,一般碳钢E=206GPa; F--管柱材料的当量截面积,查有关手册,或简单计算为F=(D2-d2)/4；D,d分别为油管的 外、内径。

管柱材料的密度，一般碳钢=7800kg/m3 g重力加速度9.8m/s2 现场用经验公式为 L=kL/P m 其中：k与管柱有关的常数，对 21/2油管，k=2450 L两次伸长量之差，cm P两次拉力之差，kN 2）将测卡仪下到预计卡点以上某一位置，然后自上而下逐点分别测拉伸与扭转应变，寻 找卡点一般先测拉伸应变，再测扭转应变 测拉伸应变 先松电缆，使测卡仪滑动接头收缩一半，此时仪器处于自由状态将表盘读 数调整归零，再用确定的上提管柱拉力上提管柱，观察仪表读数，并做好记录 测扭转应变 根据管柱的规范确定被卡管柱旋转转数 （一般经验： 每 300m 的自由管柱转 3/4 圈） 先松电缆，使测卡仪处于自由状态，然后将地面仪器调整归零，再按已确定的旋转 转数缓慢平稳的转动管柱，观察地面仪读数的变化，并记录然后控制管柱缓慢退回，观察仪 表读数的变化，以了解井中情况 逐点测试，直到找准卡点为止 6注意事项 （1）被测管柱的内壁一定要干净，不得有泥饼，硬蜡等，以免影响测试精度 （2）测卡仪的弹簧外径必须合适，以保证仪器正常工作 （3）所用加重杆的重量要适当要求既能保证仪器顺利起下，又能保证仪器处于自由状 况；以利于顺利测试。

旗开得胜 读万卷书 行万里路 10 7爆炸倒扣 测卡仪可以一次连续完成测卡与爆炸倒扣两项工作，但最好分开进行爆炸倒扣的简单操 作如下： （1） 测卡后先将管柱上紧，借助磁定位器，。