定向井工具簡(jiǎn)介

1、定向井常用工具簡(jiǎn)介－定向井服務(wù)中心－ 　　　　　 魯禮兵 2003年7月26日,海洋鉆井平臺(tái),,定向井常用井下工具,一、馬達(dá)（PDM）二、扶正器（STB）三、非磁鉆鋌（NMDC）四、懸掛短節(jié)（HOS）五、短非磁鉆鋌（SNMDC）六、浮閥（F/V）七、

2、定向接頭（O/S）,,八、撓性短節(jié)（F/J）九、震擊器（JAR）十、加重鉆桿（HWDP）十一、短鉆鋌（SDC）十二、彎接頭十三、開(kāi)窗工具十四、其它定向井工具,一、馬 達(dá)（1）,旁通閥總成（by-pass valve assembly）馬達(dá)總成（motor assembly）萬(wàn)向軸總成（cardan shaft） 傳動(dòng)軸總成(drive shaft assembly),馬達(dá)主要組成部分：,一、馬 達(dá)（2）,馬達(dá)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

3、：,一、馬 達(dá)（3）,,馬達(dá)外型結(jié)構(gòu)：,馬達(dá)的工作原理（4）,馬達(dá)是一種 螺桿鉆具（SCREW DRILLS），它是以泥漿作為動(dòng)力的一種井下動(dòng)力鉆具。 馬達(dá)工作原理：泥漿泵產(chǎn)生的高壓泥漿流，經(jīng)旁通閥進(jìn)入馬達(dá)時(shí)，轉(zhuǎn)子在壓力泥漿的驅(qū)動(dòng)下，繞定子的軸線旋轉(zhuǎn)，馬達(dá)產(chǎn)生的扭矩和轉(zhuǎn)速，通過(guò)萬(wàn)向軸和傳動(dòng)軸傳遞給鉆頭，來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)。,,旁通閥總成---馬達(dá)（5）,旁通閥結(jié)構(gòu)及工作原理： 旁通閥有旁通和關(guān)閉兩個(gè)位置，在起下鉆時(shí)位于旁通位置

4、，下鉆時(shí)勻許環(huán)空的泥漿由旁通閥閥體側(cè)面的閥口孔流向鉆桿內(nèi)孔，起鉆時(shí)使鉆桿內(nèi)孔的泥漿從閥體側(cè)面的閥口流入環(huán)空，減少井臺(tái)溢出泥漿，當(dāng)泥漿流量及壓力達(dá)到一定值時(shí)，旁通閥關(guān)閉，泥漿流經(jīng)馬達(dá)，將泥漿能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。,,馬達(dá)總成-----馬達(dá)（6）,馬達(dá)總成的結(jié)構(gòu)及工作原理： 馬達(dá)總成由轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成。定子與轉(zhuǎn)子之間形成若干個(gè)密封腔，在泥漿動(dòng)力作用下，密封腔不斷的形成與消失，完成能量交換從而推動(dòng)轉(zhuǎn)子在定子中旋轉(zhuǎn)。馬達(dá)可形成幾個(gè)密封

5、腔就稱幾級(jí)馬達(dá)。,,萬(wàn)向軸總成-----馬達(dá)（7）,萬(wàn)向軸總成的結(jié)構(gòu)及工作原理： 萬(wàn)向軸總成未于轉(zhuǎn)子下端，其作用是把馬達(dá)產(chǎn)生的扭矩和轉(zhuǎn)速傳遞到傳動(dòng)軸上。由于轉(zhuǎn)子作的是偏心運(yùn)動(dòng)，因此要求萬(wàn)向軸具有較好的撓性功能，能將偏心運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成傳動(dòng)軸的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。,,傳動(dòng)軸總成-----馬達(dá)（8）,傳動(dòng)軸總成的工作原理： 傳動(dòng)軸總成(drive shaft assembly)，它的作用是將馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力（扭矩和轉(zhuǎn)速）傳遞給鉆頭，同時(shí)承受鉆

6、壓所產(chǎn)生的軸向和徑向負(fù)荷。 常用馬達(dá)廠家： NADRILL、BAKER、立林、 大港、 德州,,馬達(dá)操作注意事項(xiàng)（9）,泥漿馬達(dá)操作參數(shù)及注意事項(xiàng)工作壓力循環(huán)壓力工作壓差馬達(dá)井口試驗(yàn)應(yīng)注意的問(wèn)題不同馬達(dá)所允許的軸向間隙馬達(dá)使用結(jié)束后應(yīng)注意的問(wèn)題馬達(dá)到達(dá)井場(chǎng)后先要作什么,,二、扶正器（1）,扶正器的分類扶正器的作用扶正器的形狀使用扶正器的一些技巧,,,二、螺旋扶正器結(jié)構(gòu)（2）,,,二、扶正器（3）,扶

7、正器作用 在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中，無(wú)論是在轉(zhuǎn)盤鉆具組合中，還是在導(dǎo)向鉆具中，扶正器都具有很大的作用。 在增斜鉆具組合和降斜鉆具組合中，扶正器起支點(diǎn)作用，通過(guò)改變扶正器在下部鉆具組合中的位置，可改變下部鉆具組合的受力狀態(tài)，從而進(jìn)行增斜、穩(wěn)斜或者降斜來(lái)達(dá)到控制井眼軌跡的目的,還可以增加下部鉆具組合的剛性，修整井眼，防止粘卡等。,,二、轉(zhuǎn)盤扶正器組合（4）,此類工具不能用于改變井眼方位，僅能在已有一定斜度的井眼內(nèi)改變井斜，即進(jìn)

8、行增斜、降斜或穩(wěn)斜。此類工具是在轉(zhuǎn)盤鉆的基礎(chǔ)上，利用靠近鉆頭的鉆鋌部分，巧妙地使用扶正器，得到各種性能的組合。 20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)扶正器鉆具組合的研究逐步深入。運(yùn)用數(shù)學(xué)、力學(xué)和計(jì)算機(jī)工具，出現(xiàn)了微分方程法、有限元法、縱橫連續(xù)梁法、加權(quán)余量法等等方法，且都需要使用較復(fù)雜的計(jì)算機(jī)程序。在沒(méi)有計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算在情況下，可使用現(xiàn)場(chǎng)常用的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)盤鉆扶正器組合有三種：增斜組合穩(wěn)斜組合降斜組合,,二、轉(zhuǎn)盤增斜鉆具組合（5

9、）,,按增斜能力分為強(qiáng)、中、弱三種。使用中要注意： 1. 鉆壓越大，增斜能力越大； 2. L1越長(zhǎng)，增斜能力越??； 3. 近鉆頭扶正器直徑減小， 增斜能力也減小。 4. 注意保持低轉(zhuǎn)速。,二、轉(zhuǎn)盤穩(wěn)斜鉆具組合（6）,,按穩(wěn)斜能力分為強(qiáng)、中、弱三種。在使用中要注意保持正常鉆壓和較高轉(zhuǎn)速。若需要更強(qiáng)的穩(wěn)斜組合，可使用雙扶正器串聯(lián)起來(lái)作為近鉆頭扶正器。,二、轉(zhuǎn)盤降斜鉆具組合（7）,,按降斜能力分為強(qiáng)、弱兩種。使用中要注意：保

10、持小鉆壓和較低轉(zhuǎn)速對(duì)于強(qiáng)降斜組合來(lái)說(shuō)，L1越長(zhǎng)則降斜能力越強(qiáng)，但不得與井壁有新的接觸點(diǎn)。,二、扶正器（8）,,盡可能多的使用轉(zhuǎn)盤扶正器鉆具組合來(lái)進(jìn)行軌跡控制 。所以在造斜段結(jié)束之后，一般都換用轉(zhuǎn)盤鉆繼續(xù)增斜，并在需要穩(wěn)斜和降斜的時(shí)候，仍然使用轉(zhuǎn)盤鉆來(lái)完成。只有在下列兩種情況下，才使用動(dòng)力鉆具進(jìn)行控制：(1)．使用轉(zhuǎn)盤鉆扶正器組合已難以完成增斜或降斜要求時(shí)，改用動(dòng)力鉆具造斜工具進(jìn)行強(qiáng)力增斜或降斜；(2)．轉(zhuǎn)盤鉆扶正器組合不能控制方位

11、，而且在鉆進(jìn)中常常出現(xiàn)方位偏差。當(dāng)井眼方位有較大偏差，有可能造成脫靶時(shí)，必須使用動(dòng)力鉆具造斜工具來(lái)完成扭方位。,三、非磁鉆鋌（1）,非磁鉆鋌作用 在使用MWD或者電子多點(diǎn)測(cè)斜儀等儀器時(shí)，在鉆具組合中使用非磁鉆鋌可以有效防止由于鉆具所帶來(lái)的磁干擾，使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確有效。,,三、非磁鉆鋌（2）,8 "非磁鉆鋌： 扣型：631*630 外徑：8 " （203.2mm）

12、內(nèi)徑：3-1/4 " （82.55mm）6-1/2 "非磁鉆鋌： 扣型：411*410 外徑：165.1mm 內(nèi)徑：3-1/4 " 或 2-13/16 " （71.4mm）,,,三、非磁鉆鋌（3）,,,四、懸掛短節(jié),懸掛短節(jié)作用 將MWD儀器坐在其中，為MWD提供一個(gè)安全穩(wěn)定的測(cè)量環(huán)境。 懸掛短節(jié)外壁上有一高邊刻度線，其作用是校正馬達(dá)高邊及

13、量MWD到馬達(dá)OFFSET值。內(nèi)壁有一凸出的鍵，為MWD座封時(shí)使用。在不使用MWD時(shí)，一定要注意先甩掉懸掛短節(jié)，以避免排量過(guò)大沖掉該鍵，造成井下事故。,,五、短非磁鉆鋌,短非磁鉆鋌的作用： 與非磁鉆鋌的作用類似，只是長(zhǎng)度不同。短非磁鉆鋌尺寸、內(nèi)外徑及扣型： 8 "短非磁鉆鋌： 扣型：631*630 外徑：8 " （203.2mm） 內(nèi)徑

14、：3-1/4 " （82.55mm） 6-1/2 "短非磁鉆鋌： 扣型：411*410 外徑：165.1mm 內(nèi)徑：3-1/4 “ 或 2-13/16 ” （71.4mm）,,六、浮閥和定向接頭（1）,浮閥的作用： 主要作用是防止泥漿倒流損害井下測(cè)量工具，以及防止鉆頭水眼被堵。定向接頭的作用： 主要作用是為定

15、向儀器（陀螺等）提供一個(gè)穩(wěn)定的座封環(huán)境，便于準(zhǔn)確地知道馬達(dá)等井下工具的方向，保障下部作業(yè)順利進(jìn)行。,,六、浮閥和定向接頭結(jié)構(gòu)（2）,,,七、震擊器和撓性接頭（1）,震擊器的作用： 主要作用是保持鉆頭和鉆柱的工作平衡，在卡鉆時(shí)幫助解卡。 撓性接頭的作用： 主要作用是保護(hù)震擊器，增加震擊時(shí)的彈力。,,七、震擊器和撓性接頭（2）,,,八、加重鉆桿和鉆桿,加重鉆桿的作用： 用在鉆具組合底部來(lái)代替鉆

16、鋌加壓，在導(dǎo)向鉆具定向作業(yè)中減少與井壁的接觸面積，減小摩阻力，利于滑動(dòng)作業(yè)，增加井下安全且有利于定向井參數(shù)的控制。還用作鉆鋌與鉆桿之間的過(guò)渡段，以減緩剛度變化。鉆桿的作用： 主要作用為傳遞扭矩和輸送泥漿，并將地面發(fā)出的功率傳遞給鉆頭，并靠鉆桿的逐漸加長(zhǎng)使井眼不斷加深。,,九、短鉆鋌,短鉆鋌的作用： 其作用可以參看轉(zhuǎn)盤扶正器組合。,,十、彎接頭,彎接頭的作用： 在動(dòng)力鉆

17、具和鉆鋌之間的一個(gè)接頭，使該部位形成彎角從而使鉆頭側(cè)向切削，改變井眼方向。 其彎角越大，造斜率越大；彎曲點(diǎn)以上鉆柱鋼性越大，造斜率越大；彎曲點(diǎn)至鉆頭的距離越小且重量越小，造斜率越大；鉆進(jìn)速度越小，造斜率越大。,,十一、配合接頭,,,十二、開(kāi)窗工具,常見(jiàn)開(kāi)窗工具：斜向器洗錐鍛洗工具,,十三、其它定向井工具,承托環(huán)配合接頭減震器鍵槽破壞器循環(huán)頭變向器打撈杯,,,工具扣型識(shí)別(1),接頭絲扣規(guī)范及表示方法：

18、 我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)用三位數(shù)字來(lái)表示粗扣接頭的類型，如411，420，630等。第一位數(shù)字表示工具絲扣的直徑，以英寸為單位，用2、3、4、5、6分別表示2-7/8 “ （73mm）、3-1/2 ” （89mm）、4-1/2 “ （114mm）、5-1/2 ” （140mm）、6-5/8 “ （168mm）工具的名義尺寸；第二位數(shù)字表示接頭類型，用1、2、3三個(gè)數(shù)字分別內(nèi)平、貫眼、正規(guī)三種類型；第三位數(shù)字用1和0分別表示公扣和母扣

19、。例如：411表示4-1/2 "的鉆桿，內(nèi)平式的公接頭。,,工具扣型識(shí)別(2),鉆桿接頭的類型：1）內(nèi)平接頭（IF）： 實(shí)用于外加厚及內(nèi)外加厚鉆桿，其接頭內(nèi)徑鉆桿加厚部分內(nèi)徑和鉆桿本體內(nèi)徑相等或相近。泥漿流過(guò)該類型接頭時(shí)，流動(dòng)阻力小，有利于水功率的利用。但該類接頭強(qiáng)度低，易于磨損。,,工具扣型識(shí)別(3),2）貫眼接頭（FH）： 適用于內(nèi)外加厚及內(nèi)加厚鉆桿。接頭內(nèi)徑等于鉆桿加厚部分內(nèi)徑，但小于鉆桿本體內(nèi)徑。泥漿流過(guò)

20、時(shí)，流動(dòng)阻力大于內(nèi)平式接頭，但強(qiáng)度大于內(nèi)平式接頭。3）正規(guī)接頭（ERG）：適用于內(nèi)加厚鉆桿，正規(guī)式接頭內(nèi)徑小于鉆桿加厚部分內(nèi)徑，鉆桿加厚部分內(nèi)徑又小于鉆桿本體內(nèi)徑，因此該類型連接的鉆桿有三種不同的內(nèi)徑，并且公接頭內(nèi)徑比母接頭內(nèi)徑還小。泥漿流過(guò)時(shí)阻力大。但該類接頭外徑小，耐磨損，強(qiáng)度大，常用某些打撈工具和水龍頭下部保護(hù)接頭等的連接處。,,工具扣型識(shí)別(4),接頭類型的識(shí)別： 在鉆井中，正確地選配和連接鉆具是一項(xiàng)很重要的工作，若

21、將接頭配錯(cuò)，就會(huì)引起鉆具事故。在實(shí)際工作中如何識(shí)別不同尺寸不同類型的接頭呢？1）、先看接頭本體上有無(wú)標(biāo)記槽。在標(biāo)記槽內(nèi)用鋼字碼打有“420”、“631”等字樣，以識(shí)別接頭扣型所用。接頭一般無(wú)標(biāo)記槽，但有時(shí)也大有尺寸類型代碼。2）、用特別的接頭尺，在測(cè)定時(shí)通過(guò)接頭尺，可以直接讀出接頭的尺寸和類型。3）、公扣接頭用外卡量公扣的大小端直徑，母扣接頭用卡量母扣鏜孔直徑，然后將測(cè)得數(shù)據(jù)查表可得出接頭死扣的尺寸和類型。另外還可觀察粗扣的扣

22、尖寬度和錐度的大小來(lái)識(shí)別接頭的尺寸和類型。,,工具扣型識(shí)別,API與日本扣型識(shí)別扣型轉(zhuǎn)換NC26=2 3/8"IF NC31=2 7/8"IFNC38=3 1/2"IF NC40=4"FHNC46=4"IF NC50=4 1/2"IF各種工具的抗拉、抗扭極限,,常用工具的上扣扭矩,,,常用工具上扣扭矩,,常

23、用工具上扣扭矩,,12 1/4 "井眼的底部鉆具組合,1、造斜鉆具：12 1/4”BIT+9 1/2 “MOTOR+1.5 “Bent sub+Orientation sub+8”NMDC1+5”HWDP2、轉(zhuǎn)盤增斜：12 1/4”BIT+12 1/4” STB+8”NMDC1 +8”DC2 +12 1/4” STB +8”DC1 +12 1/4” STB +8”DC5+5”HWDP203、轉(zhuǎn)盤降斜：12 1/4”B

24、IT+8”NMDC1 +12 1/4” STB +8”DC1+12 1/4” STB +8”DC5+5”HWDP204、穩(wěn)斜鉆具：12 1/4”BIT +12 1/4” STB +8”SDC1 +12 1/4” STB +8”NMDC1+12 1/8” STB +8”DC5+5”HWDP205、導(dǎo)向鉆具： 12 1/4 " PDC BIT+9 5/8 " AKO（1.22~1.41o）+11 1/4 &quo

25、t; STB+8 " NMDC1+MWD +8 " S NMDC1+8 " F/J & JAR＋SUB＋5 " HWDP17,,導(dǎo)向鉆具組合示意圖,,,馬達(dá)導(dǎo)向組合,,旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)（Power Drive）,,,旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn),,旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)連續(xù)導(dǎo)向：1、排除了滑動(dòng)鉆進(jìn) 2、減少了扭矩和摩阻3.  提高了井眼質(zhì)量 4、改善了井眼清潔5、提高了機(jī)械鉆速