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第十四节钻水泥塞共13页
第十四节钻水泥（shuǐní）塞
一、学习（xuéxí）目标
掌握钻水泥塞的工作原理，能够正确（zhèngquè）使用螺杆钻具和修井机转盘钻水泥塞。
二、使用（shǐyòng）工具
修井起重设备1套、螺杆钻具及附件1套、方钻杆1根、水龙头1个、水泥车或钻井泵1台、水龙带1根、转盘1套等。
三、操作步骤
（一）使用螺杆钻具钻水泥塞操作步骤
1．通井：
用小于套管内径6～8cm的通井规通井至欲钻灰面。
2．下钻塞管柱。
（1）检查螺杆钻具转动部分的灵活程度。
检查方法是用1200cm管钳固定螺杆钻具壳体，再用900cm管钳卡住转动部分，一只手轻压正转，能转动即可。
（2）将钻头接在螺杆钻具的下端转动轴上。
（3）将螺杆钻具及辅助井下工具按顺序下入井内。
钻具组合顺序自下而上为：
钻头+螺杆钻具+φ73cm加厚短节+滑套短节+φ73cm油管短节+缓冲器+井下过滤器+φ73cm加厚短节+φ73cm加厚油管。
（4）下油管5根后，井口装好自封封井器，再继续下油管至螺杆钻具距水泥塞面以上约5m时停止下入。
（5）连接钻水泥塞施工地面循环管线。
注意：
地面管线中要接好地面过滤器。
3．钻水泥塞施工
（1）水泥车或修井泵以500～600L/min的排量正循环洗井，待循环洗井正常后，缓快下放钻具，钻具钻至水泥塞面后，观察拉力计，保持钻压在5～10kN的范围内匀速平稳钻进。
（2）钻完一个单根后，上提下放划眼3次并循环洗井一周后停泵。
（3）接另一个单根，继续开泵钻水泥塞，重复操作步骤
（1）、
（2），直至将水泥塞钻完。
（4）水泥塞钻完后，要用干净的修井液充分循环洗井二周以上，将井内灰渣全部洗出，结束钻水泥塞施工。
（二）使用修井机转盘钻水泥塞操作步骤
1．检查转盘，做好钻塞准备工作。
2．下钻施工
（1）将钻头（zuàntóu）长度、直径（小于套管内径6～8cm）测量准确，并绘制草图。
（2）将钻头连接在下井的第一根钻杆（zuànɡǎn）底部，同时也将水龙头与水龙带、方钻杆与水龙头接好。
（3）下钻接近水泥塞面10～10m左右后缓快下放探灰面，探得准确灰面后，在与套管四通平齐位置打好记号（jìhɑo），将探方入那根钻杆起出，量出方入长度，并计算出灰面深度。
（4）将放入鼠洞的方钻杆挂好吊卡提起与井口钻杆对接上紧，补心放入转盘内（补心用螺丝连接牢固），同时连接好水龙带与水泥（shuǐní）车（或钻井泵）的管线。
3．钻塞施工
（1）开泵正循环洗井一周，合转盘离合器，低速转5～10min正常后，加压钻进（钻压控制在10～25kN，转速为60～120r/min），环空上返速度＞0.8m/s。
（2）每钻进一根单根，要大排量洗井20min以上，同时上提下放钻具划眼1～3次，速度不能过快，划眼后停泵起方钻杆，卸掉方补心螺丝，取出方补心，卸掉方钻杆，放入鼠洞，接好单根下入井内再连接好方钻杆，补心放入转盘内，补心用螺丝连接牢固，开泵钻进。
重复上述动作，直至钻塞完毕。
（3）充分洗井二周以上，起出全部钻具结束钻水泥塞施工。
四、技术要求
（一）质量控制
1．钻水泥塞前必须检查修井液质量，一定要干净，严禁不符合设计要求的修井液入井。
同时，确认水泥塞上无金属杂物，否则应先打捞干净再钻水泥塞。
2．在钻水泥塞过程中，如果出现钻柱反转，应立即上提或减小钻压。
3．水龙带及活动弯头，必须栓好保险绳并挂在游动滑车大钩上。
4．方补心必须用螺栓连接牢固，以防飞出伤人。
5．钻杆螺纹抹好密封脂并上紧。
6．起下钻具速度均匀、平稳。
7．每钻进3～5m划眼一次。
8．作业过程中不能损伤套管。
9．钻穿水泥塞或到设计位置后，用通井规（或刮削器）通井至设计深度，清除井壁残留水泥，并用1.5倍井筒容积的干净修井液彻底洗井。
（二）安全要求
1．作业时井口要有专人指挥、协调工作。
2．起下钻具时井口必须装有井控装置。
3．施工时必须安装合格的指重表或拉力计。
4．钻进无进尺时应停钻并提钻，分析原因，采取适当措施。
5．所钻水泥塞下面被封的射开井段为高压层时，要做好防喷准备。
6．上水池和回水沉淀池要分开使用。
7．接换单根之前必须充分循环，防止钻屑卡钻。
五、相关（xiāngguān）知识
（一）螺杆（luóɡǎn）钻
1．螺杆钻具（zuànjù）的结构，见图3－8所示。
螺杆钻具由上接头、旁通阀、定子、转子、过水接头、轴承总成（zǒnɡchénɡ）及下接头组成。
1）旁通阀结构与作用
（1）结构
旁通阀主要由本体、阀套、阀芯、弹簧、弹簧挡圈、丝堵、筛板等组成。
（2）作用
起下钻过程中，旁通阀的阀体在弹簧的作用下移到上部位置，旁通孔打开，钻井液流出或进入钻柱以平衡钻柱内外的液柱压差。
开泵时，由于阀体孔径小于钻具内径，钻井液通过旁通阀时产生阻力，该阻力大于弹簧力时推动阀体压缩弹簧下行，堵死旁通孔，使钻井液流径马达。
2）马达总成结构与作用
（1）结构
马达总成由定子和转子组成。
定子，即是在经过精加工的钢筒内硫化一层具有双头或多头螺旋腔的钢体橡胶套。
转子，即是一根单头或多头螺旋钢轴，用合金钢加工成形后，表面镀一层有利于防腐和耐磨的硬铬，并通过镀铬来控制定转子的配合间隙。
（2）作用
是将泥浆泵泵入的修井液的液压能驱动转子转动，为钻头破碎岩石提供旋转机械能。
马达总成是螺杆钻具的动力源。
3）传动轴总成
传动轴总成是螺杆钻具的重要部件之一，它的寿命决定了螺杆钻具总体寿命。
传动轴总成用于传递钻压、扭矩和修井液。
2．螺杆钻具主要技术参数，见表3－7所示。
表3－7螺杆钻具主要技术参数
生产厂
外径
cm
接头形式
最大排量
l/min
最大
压差
MPa
转速
r/min
扭矩
N·m
适应套管
cm
工具
全长
m
质量
kg
上
下
大港油田
YLⅡ－105型
105
Φ73平式油管螺纹
Φ73加厚油管螺纹
300
1.961
80
225.55
139.7～177.8
2.5
84
370
2.354
90
274.59
139.7～177.8
2.5
84
400
2.451
105
274.59
139.7～177.8
2.5
84
3．螺杆钻具工作原理
是用油管携带螺杆钻具通过水力驱动油管下部的螺杆钻具旋转的。
螺杆钻具通过转子和定子将高压液体的能量转变成机械能。
当高压液体通过钻具内孔进入钻具后，阀球被推动下移，关闭旁通阀，从而进入转子与定子形成的各个密封腔。
液体在各腔中的压力差推动转子沿定子的螺旋通道滚动。
转子在沿自身的轴线转动的同时，还绕与转子轴线平行，并与有一偏差心距e的定子中心线公转。
这就是所谓的螺杆钻具的行星传动原理。
由于转子和定子都采用螺旋线，因而转子绕定子轴线作逆时针转动，并以自身轴线作顺时针转动去带动钻具旋转。
4．螺杆钻具（zuànjù）的使用操作
1）井眼及钻具（zuànjù）准备
（1）井眼畅通（chàngtōng），确保螺杆钻具顺利下到井底。
（2）处理好修井液，含砂量不得大于1％，并清除纤维（xiānwéi）质杂物。
（3）测量井眼起下钻摩阻和循环压降。
（4）用油管通径规对所用油管进行通径，防止钻具水眼中的杂物堵塞螺杆钻具或钻头水眼。
2）入井检查
（1）检查螺杆钻旁通阀活塞是否灵活。
（2）开泵。
先小排量，然后逐渐减少到正常排量检查旁通阀是否关闭。
芯轴转动是否灵活。
（3）上提钻具检查旁通阀关闭情况，一切正常后，正常下钻。
（4）下钻过程中要控制下放速度，一般10m/min为宜，以防止倒抽沉砂堵死钻头和螺杆钻具。
下钻中途可以适当开泵顶通水眼，但不能长时间循环。
3）钻进操作
（1）下钻至水泥塞面5m开泵，记录循环正常之后的泵压，随后逐渐加压钻进。
（2）排量必须保持设计值。
（3）钻进允许最大泵压＝悬空循环泵压＋马达压降。
（4）在排量一定的条件下，工作压差和钻头扭矩随钻压减少而增加。
因此，在钻进过程中可以通过立管压力的变化判断马达和钻头的工作情况。
（5）随着压差的减少，马达的工作功率不断上升。
当压差达到某一值时，功率曲线变得平缓，不再继续大幅度上升。
此时的压差就是该钻具的最优工作压差。
如果继续增加钻压，因钻头扭矩增加，泵压突增，使钻头扭矩大于或等于马达最大扭矩时，马达就会停止转动，这时的压差称为制动压差。
因此，钻进时必须保持压差处于推荐值之内。
（6）在推荐压差之内，扭矩增加，转速基本保持不变。
如有上升，主要是因流体压力上升压迫定子橡胶，使定子与转子的间隙减少所造成的。
（7）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工具。
压死工具应立即上提钻具，然后减压钻进。
（8）严禁压死循环，以防缩短工具寿命。
4）注意事项
（1）不得长时间悬空循环，不得压死循环。
（2）钻头遇卡时不得转动钻柱，以防止螺杆水帽倒扣，芯轴落井。
（3）定向井、水平井钻进时，螺杆本体稳定器有阻卡时不得以反转方式调整工具面，以防止螺杆壳体倒扣。
（4）钻进中加压与否，泵压变化小时，表明螺杆钻具本体有倒扣可能，应起钻检查。
（5）钻进中泵压上升，排除地面因素之外，可能是钻具（zuànjù）刺漏、旁通阀孔刺坏或螺杆壳体倒扣，应立即起钻。
5）故障（gùzhàng）分析与排除
螺杆钻具使用中的故障与排除（páichú）方法见表3－8。
表3－8螺杆钻具使用（shǐyòng）中的故障分析
异常现象
可能原因
处理方法
压力表压力突然升高
马达失速
上提钻具0.3～0.6m，核对循环压力，逐步加钻压，压力随之逐步升高，均正常，可确认曾是失速问题。
马达、传动轴卡死，钻头水眼被堵
钻头提离井底，压力表读数仍很高，只能提出钻具检查或更换。
压力表压力快快增高
钻头水眼被堵
钻头提离井底，检查压力，如果压力仍然高于正常循环压力，可试着改变循环流量或上下移动钻具，如无效，起出修理或更换。
压力表压力快快增高
钻头磨损
可继续钻进，细心观察，如仍无进尺，则起出更换。
地层变化
钻具稍稍提起，如果压力与循环压力相同，则可继续钻进。
续表
异常现象
可能原因
处理方法
压力表压力缓快降低
循环压力损失变化
检查液体流量。
钻杆损坏
稍提钻具，压力表读数低于循环压力，则起出检查。
没有进尺
地层变化
适当改变钻压和循环率。
马达失速
压力表读数增高，钻具提离井底，检查循环压力，加小钻压逐步减少钻压。
旁通阀处于“开”位
压力表读数偏低，稍提钻具，启、停泥浆泵3次仍无效时，则需起出检查旁通阀。
万向轴损坏
常伴有压力波动，稍提钻具，压力波动范围变小，则只能起出钻具，检查或更换。
钻头磨损
起出换新钻头。
（二）转盘（zhuànpán）
转盘是石油修井的主要地面（dìmiàn）旋转设备，用于修井时，旋转钻具、钻开水泥塞和坚固的砂堵；在处理事故时，进行倒扣、套铣、磨铣等工作。
此外，在进行起下作业时，用于悬持钻具等。
常用修井转盘（zhuànpán）按结构形式分有船形底座转盘和法兰底座转盘两种形式。
按传动方式分有轴传动与链条传动两种形式。
1．船形底座（dǐzuò）转盘
船形底座转盘有链传动与轴传动，两种传动方式虽不同，但转盘内部结构原理基本相同。
1）基本结构形式
基本结构形式，见图3－9所示。
图3－9船形底座转盘
1－护罩；2－转盘台；3－补心；4－方瓦；5、9－轴承；6、8－轴；7－齿轮；10－油底壳
2）基本参数
基本参数如下：
开口直径：
520cm；
最大静载荷：
2000kN；
额定功率：
350kW；
最高转速：
300r/min；
齿轮转动比：
3：
22；
外形尺寸：
长×宽×高：
2250cm×1440cm×695cm。
3）使用要求
链传动船形底座转盘使用时，应用修井机作动力来源，用链条带动转盘转动。
（1）使用时，应在船形底座下衬垫木方，木方不得压在井口及套管头上；
（2）四角用钢丝绳（不低于Φ18.5cm）固定在四个专用绳坑（桩）内，不得将钢丝绳系在井架脚上；
（3）各润滑部位加注充满润滑脂；
（4）转盘（zhuànpán）平面应平、正、倾斜度不超过1°；
（5）转盘（zhuànpán）补心与井口（井眼）中心偏差不超过2cm；
（6）方补心应安放（ānfàng）固定牢靠；
（7）方补心安放就位后，应用（yìngyòng）螺栓对穿并上紧；
（8）重载荷时，应先快转，后逐步加速；
（9）严禁超负荷、超载旋转；
（10）转盘停稳后方可上人操作上卸钻具。
2．法兰底座转盘
法兰底座转盘，体积较小，质量轻，安装方便，直接连座于井口之上，螺栓与井口法兰连接即可，较适用于钻水泥塞、套铣等一般修井作业。
法兰底座转盘用链条传动。
1）基本结构形式
基本结构形式见图3－10所示。
图3－10法兰底座转盘
1－方补心；2－方瓦；3－护罩；4－主动齿轮；5－驱动齿轮；6－轴承；7－固定螺孔；8－链轮
2）基本参数
基本参数如下：
开口直径：
180～292cm；
工作负荷：
350kN；
最大扭矩：
4000N·m；
最高转数：
280～300r/min；
外形尺寸：
长×宽×高：
810cm×462cm×525cm；
1720cm×890cm×378cm；
总质量：
263kg,348kg。
3）使用要求
在链轮的相反方向，用钢丝绳固定在专用绳坑（桩）内，以免链条拉紧时，拉歪拉坏井口；其他要求同船形底座转盘。
十五、AD002使用修井机转盘（zhuànpán）钻水泥塞
1.准备（zhǔnbèi）要求
（1）材料（cáiliào）准备
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
方钻杆
76mm×76mm
根
1
2
钻杆
φ73mm
m
280
模拟井深250m
3
鼠洞管
根
1
4
清水
井筒容积的1.5～2倍
5
密封脂
kg
5
（2）设备（shèbèi）准备
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
提升设备
套
1
已安装，运转正常
2
水泥车
台
1
3
旋转水龙头
套
1
4
循环冲洗设备
套
1
（3）工具、用具准备
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
液压油管钳
台
1
2
管钳
900mm
把
2
3
管钳
1200mm
把
2
4
活动扳手
375mm×46mm
把
2
5
死扳手
M46
把
2
6
大锤
把
1
7
活动弯头
φ73mm
副
3
8
活接头
副
4
9
吊卡
CD76×82/675
只
2
（4）考场准备
室外作业场地60m×60m，平坦、无积水；各种工具、用具齐全好用；模拟井深250m，准备工作就绪，待钻水泥塞。
序
号
考核
项目
评分要素
配
分
评分标准
检测结果
扣
分
得分
备注
1
准备
工作
工具、用具准备齐全
4
缺1项扣1分，最多扣4分；
2
选择钻头
钻头直径应小于套管内径6～8mm，检查设备及钻头，测量准确，绘制草图；
15
1．没有选择钻头扣15分，选择不正确扣10分；
2.没有测量扣10分，测量不准确，扣3分；
3.没有绘制草图，扣5分
3
钻塞前的准备工作
1.将钻头接在钻杆底部，将水龙头与水龙带、方钻杆与水龙头连接好，保证无渗漏，放入鼠洞；
2.下钻具至塞面以上10～15m左右，探灰面；
3.将方钻杆连接至钻杆内螺纹，装好转盘补心
20
1.不会连接，扣5分，钻头未上紧扣3分，方钻杆未上紧扣3分；
2.下钻具上扣不到位，1处扣1分；
3．挂单吊环1次，扣5分
4.探灰面速度太快、加压太大，扣5分；5.计算灰面误差每超过0.2m，扣1分；
6.地面管线密封不严，有渗漏现象，扣3分
否定项：
挂单吊环严重者，停止作业
4
钻塞
1.开泵循环1周后，转盘空转5～10min，钻压控制在10～20KN，转速不低于80r/min；
2.每钻完1根要划眼不少于两次
3.钻完后要洗井1周再起钻具
40
1.下管柱过快，造成顿钻，扣5分；
2.循环洗井不彻底，扣2分；
3.补心未用螺栓固定，扣3分；
4.加压钻进，没有控制钻压扣8分，钻速没有控制扣8分，钻进前没有空转扣5分；
5.没有划眼扣6分，划眼次数不够扣3分；
6.钻完后没有洗井1周，扣6分，洗井不充分扣3分；
7.起钻具卸扣时出现崩扣现象，1次扣1分
5
安全
文明
生产
劳保用品穿戴齐全、正确
4
缺1件或着装不正确扣1分，最多扣4分
正确使用工具、用具
10
1.正确使用液压油管钳，操作不当，1次扣1分；
2.正确使用、保养钻盘，使用不对，1次扣2分；
3.准确观察拉力计，否则扣2分；
遵守使用修井机转盘钻水泥塞及相关安全操作规程
4
违章1项扣4分
严格遵守环保要求
3
洗井液回收入罐，乱排、乱放，扣3分；
合计
100
2.操作程序的规定（guīdìng）及说明
（1）准备（zhǔnbèi）工作。
（2）检查地面设备及钻头，并测量（cèliáng）钻头各部分尺寸，绘出示意图。
（3）将钻头（zuàntóu）接在下井钻杆底部。
（4）提出最后一根钻杆，接好方钻杆。
（5）连接好地面管线。
（6）开泵正循环（xúnhuán）洗井1周。
（7）加压钻进后，牙轮（yálún）钻头钻压控制在15kN之内，刮刀钻头钻压控制在20kN之内。
（8）钻进一个（yīɡè）单根划眼2次，停泵后接第2个单根，继续钻进，直到完成钻塞。
（9）洗井1周，提出（tíchū）钻具。
（10）钻塞用的液体必须清洁、无杂质。
（11）水泥塞钻穿以后注意防喷。
3.考核时间
（1）准备时间：
10min。
（2）正式操作时间为90min。
（3）计时从正式操作开始，至操作完毕结束。
（4）规定时间内全部完成，超过5min应停止作业。
4.配分、评分标准
本题分值100分；配分、评分标准见（评分纪录表）。
评分记录表
试题名称：
使用修井机转盘钻水泥塞操作时间：
90min
考评员：
记分员：
年月日
十六、AD003使用螺杆钻具钻水泥塞
1.准备要求
（1）材料准备:
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
油管
φ73mm
m
700
已排放整齐，丈量准确
2
清水
m3
井筒容积的2倍
3
密封脂
kg
5
（2）设备准备:
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
提升设备
套
1
已就绪，运转正常
2
水泥车
400型或300型
台
1
（3）工具、用具准备:
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
牙轮钻头
φ116mm
个
1
2
螺杆钻具
φ100mm
套
1
3
滑套短节
φ73mm
个
1
4
缓冲器
个
1
5
井下过滤器
个
1
6
地面过滤器
个
1
7
自封封井器
个
1
8
吊卡
CD76×82/675
只
2
9
活动弯头
φ73mm
副
4
10
活接头
φ73mm
副
4
11
方罐
m3
个
总容积为井筒容积的2倍
12
液压油管钳
台
1
13
水龙带
根
1
（4）考场（kǎochǎng）准备：
室外（shìwài）作业场地60m×60m，平坦、无积水；各种工具、用具齐全（qíquán）好用；模拟井深600m，准备就绪，待钻塞。
2.操作程序的规定（guīdìng）及说明
（1）准备工作。
（2）检查螺杆钻具的灵活程度。
（3）将钻头接在钻具下的转动轴上。
（4）将螺杆钻具及辅助工具顺序下入井至塞面以上5m内：
钻头→螺杆钻具→φ73mm加厚油管短节→滑套短节→φ73mm加厚油管短节→缓冲器→井下过滤器→φ73mm加厚油管短节→φ73mm加厚油管。
（5）连接地面循环管线。
（6）钻完1根，划眼2次，循环洗井1周。
（7）停泵接单根，继续钻进，直至结束，起出钻。
（8）要求循环液体清洁、无杂质。
（9）操作人员应掌握螺杆钻具的工作原理及注意事项。
（10）要求水泥塞平面无堆积的落物和其他硬质物体。
3.考核时间
（1）准备时间：
10min。
（2）正式操作时间为90min，计时从正式操作开始，至操作完毕结束。
1
准备
工作
工具、用具准备齐全
4
缺1项扣1分，最多扣4分
2
通井
下油管通井规通井
15
1．正确选择通井规，通井规外径应小于套管内径6～8mm，不会选择通井规扣7分；
2.没有通井，扣8分；
3
下螺杆钻具
1.下井前，检查螺杆钻具；
2.连接好钻头和螺杆钻具；
3.螺杆钻具组合为钻头→螺杆钻具→φ73mm加厚油管短节→滑套短节→φ73mm油管短节→缓冲器→井下过滤器→φ73mm加厚油管短节→φ73mm加厚油管；
4.连接好地面管线；
20
1.下井前，检查螺杆钻具，不检查扣3分，检查程序不对扣2分；
2.将钻头接在螺杆钻具的转动轴上，接法不对扣3分，扣未上紧扣2分；
3.下钻塞管柱至塞面以上，不会组合下井工具扣10分，顺序错误1处扣3分，油管扣未上到位1次扣2分
4.不会连接地面管线扣2分，水龙带不拴保险绳扣2分，地面管线不严有渗漏扣2分
否定项：
挂单吊环，停止作业
4
钻塞
1.下油管5根，装自封封井器；
2.水泥车排量控制在500～600L/min，钻压控制5～15kN;
3.每钻完1个单根要划眼；
4.钻塞后要洗井1周以上，起出钻塞管柱
45
1.没有装自封封井器，扣10分；
2.水泥车排量没有控制，扣10分；
3.要求开泵循环洗井正常后开始钻塞，钻压不稳就开始钻塞扣扣5分，钻压没有控制扣10分；
4.每钻完1个单根要划眼，不划眼扣10分；
5.钻塞完毕后，洗井不到1周，扣5分
5
安全
文明
生产
劳保用品穿戴齐全、正确
4
缺1件或着装不正确扣1分，最多扣4分
正确使用工具、用具
6
1.正确使用钻头、钻具等，不正确使用，1次扣1分；
2.正确使用液压油管钳，遵守安全操作规程，不正确使用，1次扣1分；
3.正确使用吊卡，吊卡活门朝下扣2分
遵守使用螺杆钻具钻水泥塞及相关安全操作规程
4
不符合1项扣2分，最多扣4分
严格遵守环保要求
2
循环液体应回收，乱放、乱排，扣2分；
合计
1
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