螺杆钻具使用规程讲课教案.docx

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螺杆钻具使用规程讲课教案

螺杆钻具使用规程

螺杆钻具使用规程

一、螺杆钻具的选择

（1）根据井眼大小确定使用螺杆钻具的尺寸（见表1）。

（2）根据所施工井眼类型和所设计造斜率的大小来选用螺杆钻具类型：

直螺杆、单弯、双弯（同向双弯和异向双弯），进一步确定其长度、弯壳体度数、稳定器外径及稳定器数量。

（3）用于复合钻进的弯壳体螺杆的度数应根据井眼尺寸的大小来定，只要所选弯壳体螺杆的弯曲点绕井眼轴线的公转半径R≤φ/2（Φ为钻头直径mm），就不会导致井眼扩大。

R的计算如下：

式中

R：

弯壳体的弯曲点绕井眼轴线的公转半径mm

L1：

钻头到弯曲点的长度m

　　L2：

弯曲点至其上第一个切点或至上稳定器的长度m

γ：

弯壳体的弯曲度数°

d：

弯壳体外壳直径mm

（4）对于井底温度比较高的特殊井，选用耐高温的螺杆钻具（常规螺杆的耐高温指标为120°）。

（5）相同排量下，螺杆钻具马达转子的头数越多，自身转数越低，产生的扭矩越大,反之螺杆马达转子的头数越少，自身转数越高，产生的扭矩越小。

如果使用螺杆的井段地层较软，应该选用头数较少，发挥螺杆高转速的特性，从而获得较高的机械钻速，反之，相对较硬的地层，尽量选择多头，从而保证井下有较大的扭矩，适应现场需要为原则。

马达转子头数多少决定了该型号螺杆的一个转速和扭矩的基本特征。

而螺杆实际输出转数由马达头数的多少、螺杆马达的设计参数、实际输入流量、马达井下负载大小等综合因素决定。

可以结合实际情况优选更适合现场的螺杆钻具。

表1不同井眼尺寸对应的螺杆公称外径型号

井眼尺寸

螺杆公称外径型号

118-120（45/8-43/4）

95mm

120-142（43/4-55/8）

105mm

149-165（55/8-61/2）

120或127mm

172-200（63/4-77/8）

140mm

200-216（77/8-81/2）

159mm

216-222（81/2-83/4）

172mm

222-241（83/4-95/8）

185mm

251-270（91/2-105/8）

197或203mm

270-289（105/8-113/8）

210mm

289-311（113/8-121/4）

216mm

311-394（121/4-151/2）

244mm

394-508（151/2-20）

286mm

二、螺杆钻具对钻头的要求

（1）采用螺杆钻具钻进时间不长的作业，如定向造斜、侧钻、纠斜等，选用适合于高速旋转的牙轮钻头。

（2）采用螺杆钻具钻进时间较长的作业，如水平井、大斜度井等需要采用复合钻进的作业，选用适合于定向造斜用的PDC钻头。

（3）合理选择钻头水眼,保持一定的钻头压降。

三、螺杆钻具的使用条件

（1）螺杆钻具的工作排量按螺杆厂家推荐的范围选择。

（2）螺杆钻具适用于各种类型,不同密度的钻井液,包括淡水、盐水、油基钻井液,乳化钻井液,高粘度钻井液,但要求钻井液含砂量小于0.5%,润滑性好。

四、螺杆钻具下井前的检查

（1）测量好螺杆钻具的每一部分尺寸并做好记录（见图1、表2），用肉眼检查是否有损坏的地方，特别是两端螺纹和台阶，然后用探伤仪器再作进一步检查。

图1螺杆钻具尺寸量取示意图

表2螺杆钻具尺寸记录表

名称

编号

角度

扣型

L

D

L1

L2

L3

L4

L5

L6

L7

L8

°

上

下

m

mm

cm

cm

cm

cm

cm

cm

cm

cm

导向马达

（2）用链钳转动驱动头或者吊上钻台后用大钳转动驱动头,以防抱死；上好提升短节，用电（气）动小铰车配合大门绷绳将螺杆钻具抬到大门坡道上，然后用大钩将其提升上钻台,卸去护丝并将螺杆钻具放入井内,使旁通阀位于转盘面上,用卡瓦将螺杆钻具卡牢并装好安全卡瓦,卸掉提升短节。

（3）用小于旁通接头水眼的木棒向下压旁通阀阀芯,从上部向水眼内注满水,此时旁通阀侧孔应不漏水、水面无明显下降,撤去木棒,阀芯在弹簧力的作用下复位,所注水从旁通阀侧孔均匀流出,则为正常。

（4）将螺杆钻具用吊卡吊起，测量此时不转动部分的最下端（下径向轴承的下端）与驱动接头之间的间隙值为D1（见图2）。

然后将螺杆钻具坐于转盘面上,释放其重量,使传动轴受压,再次测量此时不转动部分的最下端（下径向轴承的下端）与驱动接头之间的间隙值为D2（见图2）。

D1-D2为轴向间距,其大小必须小于表3所规定的数据方可下井。

图2螺杆径向间隙测量示意图

表3不同型号的螺杆允许的最大径向间隙

钻具型号（本体外径mm）

最大允许间隙

mm

43

2

54/60/73/79

3

89/95/105

4

120/127/140

5

159/165/172

6

197/203/216/228

7

244

8

286

10

五、井口试运转

（1）下接钻头（不含PDC钻头）,上接方钻杆,下放螺杆钻具使其旁通阀位于转盘面以下能观察到的位置。

（2）随着排量增加旁通阀芯下行关闭侧孔,保持排量不变,上提方钻杆使钻头位于喇叭口内,观察传动轴是否转动正常。

（3）传动轴转动时,一小部分钻井液经轴承呈伞状从传动轴与定子外壳间喷出,其流量约为总排量的7%左右，伞状喷出钻井液量过大、过小均为不正常。

同时注意泵压表上压力的变化，在钻头水眼合适的情况下，观察其压力值是否符合所推荐的压力值。

（4）下放钻具使旁通阀位于转盘面以下能观察到的位置停泵,钻井液能从旁通阀侧孔均匀流出为正常。

六、螺杆钻具下钻

（1）控制下钻速度,不应大于60m/min。

弯壳体螺杆下钻时要周期性地转动钻具以消除井眼台阶、硬地层和套管鞋对下钻的影响。

（2）井眼必须畅通,遇阻不得超过正常摩阻100KN，严禁使用螺杆钻具进行长时间划眼，防止发生螺杆断裂落井。

（3）下钻时认真观察钻井液返出量,当发现返出钻井液量异常时（旁通阀堵塞时,排出量约为正常量的3倍），应考虑为旁通阀堵塞，立即接方钻杆开泵打通旁通阀后再继续下钻。

（4）在下钻过程中不得使用螺杆钻具进行堵漏、处理泥浆等作业。

（5）对于深井和高温井,在下钻过程中要周期性地进行中途循环泥浆,防止温度过高而使钻具堵塞或损坏。

七、螺杆钻具的启动和钻进

（1）滑动钻进

①滑动钻进前，应充分冲洗井底，清除井底岩屑、沉淀物，消除循环不彻底对定向的影响。

②将钻头下钻至离预定深度1m处,逐渐加大排量使之达到设计要求,记录此时立管泵压为“悬空泵压”。

慢慢将钻头放至井底，钻头接触井底受压后,产生扭矩泵压升高,此时的立管压力为“工作泵压”,使工作泵压与悬空泵压之差小于螺杆厂家所推荐的马达压降值。

③滑动钻进中过程中,司钻要密切关注钻压表、泵压表和测量仪器司钻显示仪上工具面的变化,均匀送钻,如遇泵压突然升高或工具面变化很大时立即上提钻具。

④滑动钻进中要适时处理泥浆保证泥浆的润滑性。

⑤考虑合适的反扭角大小，不得因为反扭角考虑过大而使得钻压过大造成螺杆制动或损坏。

（2）复合钻进

①用于复合钻进的单弯螺杆的度数根据井眼尺寸大小来定。

②启动转盘前，钻头离开井底1m。

③复合钻进时转盘转速控制在40-80（r/min）（见表4），钻压不宜过大（见表5），如转速过快，会使马达和传动轴机构的离心力增大，使寿命缩短。

螺杆外壳本体的高速转动还容易造成壳体断裂。

钻压的大小根据井眼的摩阻情况来定，钻进中随时注意转盘扭矩的变化。

表4不同型号螺杆推荐的转盘转速

弯壳体角度（0-3°）

转盘转速（rpm）

0°

80

0.25°/0.5°

70

0.75°

60

1°

50

1.25°/1.5°

40

1.75/2/2.25/2.5/3°

禁止复合钻进

表5不同型号螺杆的推荐钻压

钻具型号（本体外径mm）

推荐钻压（KN）

最大钻压（KN）

43/45

3

6

54/60

4/5

8/10

73/79

12

25

89

22

35

（95、102）/105

30/35

55/80

120/127/140

49

100

159/165

80

160

172/178/185

100

170

197/203

150

200

210/216/228/244

180-220

300-330

286

300

550

八、故障分析与处理办法

综合考虑钻具使用过程中的各种因素，各种故障分析与处理办法如表6所示

表6故障分析与处理办法

异常现象

可能原因

处理办法

压力表压力突然升高

马达制动失速

将钻具上提0.3m-0.6m,压力恢复正常,再将其放至井底，逐渐加大钻压,压力表随之慢慢升高至正常值,可确认是失速问题。

马达、传动轴卡死，钻头水眼被堵

轻轻转动转盘，上下大幅度活动钻具数次。

压力表压力慢慢地增高（不是指随钻井深度增加而增大的正常压降）

钻头水眼被堵

把钻具提离井底，检查压力是否正常，如果压力仍然高于正常循环压力，可试着改变泥浆流量或上下大幅度活动钻具，如无效，只能起钻检查。

钻头磨损

可以在短时间内继续观察，如仍无进尺，只能起钻更换钻头。

地层变化

把钻具稍稍提起，如果压力与循环压力相同，则可继续工作。

压力表压力缓慢降低

循环压力损失变化

检查泥浆流量是否变小

钻具损坏

几分钟后如还继续降低，则应起钻检查钻具是否有刺漏现象

无进尺、无压差、无反扭矩

地层变化

适当改变钻压和排量（注意两者都必须在允许的范围内）

马达失速

上下活动钻具，检查循环压力，从小钻压开始，逐渐加大钻压。

旁通阀处于“开位”状态

上下活动钻具或开、关泥浆泵数次。

万向轴损坏

常伴有压力波动，稍提起钻具，压力波动范围小些，只能起钻，检查更换螺杆

钻头磨损

起钻更换新的钻头

九、螺杆钻具的起出

（1）用低速起钻,液压大钳或旋绳卸扣,当起至套管鞋附近应小心上提注意指重表的变化,防止钻头挂在套管鞋处,提坏螺杆钻具。

（2）起钻若返喷钻井液严重,应接方钻杆开、关泵数次，打通旁通阀后继续起钻。

（3）起钻完后，将钻头坐入钻头盒,大钳咬住定子外壳,转动转盘排出螺杆钻具内的钻井液。

（4）卸掉钻头,从螺杆钻具传动轴水眼插入清水管冲掉残余钻井液。

（5）卸去上面钻具后,用清水从旁通阀顶部进行冲洗,然后用木棒将阀芯按下、松开,使其自由地活动,若阀芯卡死或密封失灵,则应更换。

（6）测量轴向间隙,填入螺杆钻具收使用跟踪记录卡。

（7）上好提升短节和护丝,将螺杆钻具抬下钻台,放置在管架台上。

十、螺杆钻具的现场交接

（1）螺杆钻具装卸卡车时采用吊车,不得硬摔。

（2）建立螺杆钻使用跟踪记录卡，由现场负责认真填写（见表7）

表7螺杆钻具使用跟踪记录

序号

施工井段m

地层

钻进参数

泥浆性能

轴向间隙

纯钻进时间

故障

记录

钻压（KN）

排量L/S

泵压Mpa

密度g/cm3

含砂量%

固相含量%

下入mm

起出mm

滑动h

旋转h

总计h

滑动

复合

1

2

3

4

5

6

7