| 标题 | 影响螺杆钻使用原因分析及对策 |
| 范文 | 王涛等 摘 要： 螺杆钻具是油水井修井中常用的一种钻铣工具，它是以液体压力为动力，驱动井下钻具旋转的工具。由于对洗井液的要求比较高，在现场施工时，操作不当易造成螺杆钻具的损坏，这样既影响施工进度，又增加作业费用。本文根据螺杆钻现场实际使用情况，从选钻到如何操作提出自己见解。 关键词：螺杆钻；损坏原因；如何选钻；使用及操作 一、影响螺杆钻使用原因分析 1、液体影响：液体中含砂量高于5%，易堵塞钻具，钻具寿命将大大降低。 2、温度影响：温度过高对钻具马达性能影响不利。井底温度低于95°C，钻具可以正常工作，若超过120°C，影响钻具工作性能的诸多不利因素逐渐达到临界危害点。因此，正常使用钻具，一般不允许超过120°C。 3、液体排量：螺杆钻的输出转速与液体排量成正比，流量（技术参数480-720L/min）过大会导致螺杆钻具的转速过高，减少连续使用的时间，甚至损坏马达；流量太小会导致螺杆钻具的转速下降，输出功率不够，甚至螺杆钻具因旁通阀不能关闭而不工作。 4、泵压与钻压：钻具工作时，随钻压逐渐增加，液体循环压力逐渐上升，该压力的增量与钻压成正比，当达到最大推荐工作压降时（3.2Mpa），产生最佳扭矩。继续增加钻压，当马达压降超过最大设计值（3.2Mpa），钻具发生滞动，应迅速将钻具提离井底降低钻压，长时间滞动会严重损害钻具。 5、扭矩：螺杆钻输出扭矩与马达压降成正比，螺杆钻工作时的实际输出扭矩，取决于钻压的大小。螺杆钻带动钻头作顺时针旋转，同时在钻具壳体上产生反扭矩，反扭矩的大小为输出扭矩与摩擦损失扭矩之和，反扭矩通过螺杆钻壳体传递到钻柱上，从而引起螺杆钻马达以上部分连接丝扣紧扣，螺杆钻马达以下部分连接丝扣松扣，反扭矩在钻具滞动时达到最大值，易发生螺杆钻具马达以下连接部位脱落。 6、钻头：钻头水眼大小的选择与所使用的钻头、地层结构及钻进进尺有关。水眼过大会使轴承得不到良好的润滑，降低螺杆钻具承受钻压的能力，水眼过小，流量相对小，不能充分发挥马达的性能，系统压力偏高，影响轴承的寿命。 二、常用钻头和磨鞋简介 1、尖钻头（单刮刀钻头）。 1）结构：尖钻头由接头、钻头体与磨铣材料焊接而成。 由于本身结构的原因底部承压面积较小，故此不能使用较高钻压与较快转速，尤其是使用油管作钻具时更注意。钻水泥塞时钻压一般以6-12KN为宜。 2）用途：它是修井作业中常用的一种简单工具，用来钻水泥塞、冲钻砂桥、刮去套管壁上的脏物和硬蜡及某些矿物结晶。 2、四刮刀钻头。1）结构：由接头、钻头体焊接而成，底部断面呈十字形，承压面积较单刮刀钻头要大，可以适当提高钻压。2）在钻水泥塞或涂料砂等施工中常用。 3、三牙轮钻头。1）结构：由接头、巴掌、牙轮、轴承及密材件等组成。2）修井作业中用以钻水泥塞和各种矿物结晶，擅长啃硬，但不易在钻磨中有蹩跳现象的情况下使用，否则易造成牙及轴承损坏。 4、磨鞋。1）分类：平底磨鞋、凹底磨鞋及领眼磨鞋。2）结构： a、平底磨鞋：由磨鞋本体及堆焊的YD合金或其他耐磨材料组成。 b、凹面磨鞋的底面成一定角度，（5-30?）其上有YD合金或其它耐磨材料，其它同平底磨鞋。c、领眼磨鞋由磨鞋体、领眼锥体或圆柱体两部分组成。3）磨碎井下落物，如钳牙、螺丝、油管裂体等。 5、西瓜皮钻头：由上接头、钻头本体、水槽、水眼及焊接材料如钨钢块等组成，因此形状象西瓜皮而得名，它能攻坚啃硬，适用于比较难啃的骨头，缺点是对套管损坏较大。 6、三刃（五刃）磨鞋：它是在平底（凹底）磨鞋的基础上，根据刀削原理，在底面上焊上三刃（五刃）而成，主要特点是切削速度快，有利于提高磨铣速度和磨铣时间，在钻压、钻速、排量相匹配的前提下可以在井下连续磨铣6-8小时 。 三、钻头选择 通常情况下指裸眼井段地层坍塌而影响正常采注或地质要求继续下钻的裸眼。由于裸眼井段地层岩石质地比较坚硬，常规情况下可选择牙轮钻头或平底磨鞋。但对于井内憋跳钻严重的，三牙轮钻头并不适用。应选用适当外径的西瓜皮钻头或三刃（五刃）磨鞋可收到良好的效果。选择西瓜皮钻头时应接扶正器，以防破坏井壁。同时由于西瓜皮钻头结构的原因加之地层可能坍塌，在钻磨中每钻下5米左右应起下几次，无阻无卡后才能继续下钻。 四、螺杆钻具工作原理及使用方法 螺杆钻具的构成和工作原理：螺杆钻具自上而下依次由旁通阀、马达总成、万向轴总成和传动轴总成四部分。作用是把入井液的水力能转化为机械能供给钻头。 1、入井前检查：（1）检查螺杆钻旁通阀活塞是否灵活；用硬木棒压下旁通阀的阀芯至下死点，然后松开阀芯，检查弹簧是否能将阀芯复位，如复位灵活，方可使用。（2）盘钻：用管钳盘动钻头要有一定的力矩，如太松，说明转子和定子之间空隙大，输出扭矩小；如太紧，说明转子和定子之间或转动轴异物堵塞，无法输出扭矩。（3）开泵。先小排量，然后逐渐增大到正常排量检查旁通阀是否关闭，芯轴转动是否灵活。 2、钻具配合：在套管内钻塞时自下而上钻具配合为：钻塞工具+螺杆钻具+提升短节+井下过滤器+提升短节+油管钻柱。 井眼及钻具：（1）井眼畅通，保证螺杆钻具顺利下入井底。（2）用油管通井规对所用油管进行通径，防止管内碎削堵塞螺杆钻具或钻头水眼。（3）液体要干净。 3、下钻：过程中要平稳操作，控制下放速度，一般 10m/min 为宜，以防止倒抽赃物堵死钻头和螺杆钻具。下钻途中可适当开泵顶通水眼或每下 500 米向钻柱内灌注清洁洗井液一次。 4、钻进操作：1）泵车进水口与出水口在大罐中尽量远离，两端距离在5-6米，上水口放置在尽量远离罐底，保持在水面下10-20厘米。2）钻进：（1）在钻头接触水泥塞前充分循环洗井，在出口排量与泵压都稳定后缓慢加压，通过变换钻压试验，发现压力值保持在6-8KN，泵压4-5MPa之间，排量以 400-600L/min钻井速度最快，根据钻进情况随时下放管柱，始终保持钻头6-8KN的恒压。（2）排量必须保持设计值。（3）钻进允许最大泵压等于悬空循环泵压与马达压降之和。（4）在排量一定的条件下，工作压差和钻头扭矩随钻压增大而增加。（5）钻进中要认真掌握钻压和泵压的变化，防止钻压过大而压死钻具。若压死钻具应立即上提钻具，然后减压钻进。（6）每钻完一个单根后，要上提下放划眼3次并循环洗井一周。 3）压力表压力突然升高。可判断为马达失速。马达失速是指当载荷过大，压力高到一定程度后，破坏定子与转子间形成的密封容腔的密封性能，高压液体不经马达做功而强行穿过定子、转子间形成的缝隙，转数严重丢失的现象。马达失速的原因：4）钻压过大，把钻具压死，使钻具暂时失速，判断是否暂时失速可把钻具提离井底0.3-0.6米，核对循环压力，然后再逐步加压。如压力表随之逐步升高，其他一切正常，可确认是暂时失速。5）马达、传动轴卡死，钻头水眼被堵。把鉆头提高井底，压力表读书仍然很高，说明钻具轴承卡死。如发生严重憋泵现象则可以判断马达泥包堵塞或钻头水眼堵塞。处理办法提出检查或更换。6）压力表压力慢慢增高。a、钻头水眼堵塞或部分堵塞。把钻具提离井底，检查压力，如仍高于正常循环压力，可试着改变循环流量或上下移动钻杆，如无效，只能提出检查，更换。b、地层变化。把钻具稍稍提起，如压力与循环压力相同，可继续使用。7）压力表压力缓慢降低。可能是由于旁通阀未完全关闭，钻具刺坏或井漏引起的。a）旁通阀关不上，钻具损坏。稍提钻具，压力表读书低于循环压力，低于循环压力，提出检查。b）井漏，检查水泥车流量。8）无进尺。a、地层变化。适当改变钻压和泵压。b、马达失速。压力表读书增高，钻具提离井底，检查循环压力，加小钻压，后逐步增大钻压。c、旁通阀处于“开”位，压力表读书偏低，稍提钻具，启、停泵两次仍无效，提出检查、更换旁通阀。d、万向轴损坏。常伴有压力波动，稍提钻具仍波动，只能提出钻具，检查更换。e、钻头磨损，更换钻头。 参考文献： [1] 万仁溥 罗英俊《井下作业技术数据手册》第五分册，石油工业出版社，2012.6 |
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