定向井工具簡介

1、定向井常用工具簡介－定向井服務(wù)中心－ 　　　　　 魯禮兵 2003年7月26日,海洋鉆井平臺,,定向井常用井下工具,一、馬達（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、開窗工具十四、其它定向井工具,一、馬 達（1）,旁通閥總成（by-pass valve assembly）馬達總成（motor assembly）萬向軸總成（cardan shaft） 傳動軸總成(drive shaft assembly),馬達主要組成部分：,一、馬 達（2）,馬達內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

3、：,一、馬 達（3）,,馬達外型結(jié)構(gòu)：,馬達的工作原理（4）,馬達是一種 螺桿鉆具（SCREW DRILLS），它是以泥漿作為動力的一種井下動力鉆具。 馬達工作原理：泥漿泵產(chǎn)生的高壓泥漿流，經(jīng)旁通閥進入馬達時，轉(zhuǎn)子在壓力泥漿的驅(qū)動下，繞定子的軸線旋轉(zhuǎn)，馬達產(chǎn)生的扭矩和轉(zhuǎn)速，通過萬向軸和傳動軸傳遞給鉆頭，來實現(xiàn)鉆井作業(yè)。,,旁通閥總成---馬達（5）,旁通閥結(jié)構(gòu)及工作原理： 旁通閥有旁通和關(guān)閉兩個位置，在起下鉆時位于旁通位置

4、，下鉆時勻許環(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，減少井臺溢出泥漿，當(dāng)泥漿流量及壓力達到一定值時，旁通閥關(guān)閉，泥漿流經(jīng)馬達，將泥漿能量轉(zhuǎn)換為機械能。,,馬達總成-----馬達（6）,馬達總成的結(jié)構(gòu)及工作原理： 馬達總成由轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成。定子與轉(zhuǎn)子之間形成若干個密封腔，在泥漿動力作用下，密封腔不斷的形成與消失，完成能量交換從而推動轉(zhuǎn)子在定子中旋轉(zhuǎn)。馬達可形成幾個密封

5、腔就稱幾級馬達。,,萬向軸總成-----馬達（7）,萬向軸總成的結(jié)構(gòu)及工作原理： 萬向軸總成未于轉(zhuǎn)子下端，其作用是把馬達產(chǎn)生的扭矩和轉(zhuǎn)速傳遞到傳動軸上。由于轉(zhuǎn)子作的是偏心運動，因此要求萬向軸具有較好的撓性功能，能將偏心運動轉(zhuǎn)換成傳動軸的定軸轉(zhuǎn)動。,,傳動軸總成-----馬達（8）,傳動軸總成的工作原理： 傳動軸總成(drive shaft assembly)，它的作用是將馬達的旋轉(zhuǎn)動力（扭矩和轉(zhuǎn)速）傳遞給鉆頭，同時承受鉆

6、壓所產(chǎn)生的軸向和徑向負荷。 常用馬達廠家： NADRILL、BAKER、立林、 大港、 德州,,馬達操作注意事項（9）,泥漿馬達操作參數(shù)及注意事項工作壓力循環(huán)壓力工作壓差馬達井口試驗應(yīng)注意的問題不同馬達所允許的軸向間隙馬達使用結(jié)束后應(yīng)注意的問題馬達到達井場后先要作什么,,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)場作業(yè)中，無論是在轉(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，扶正器起支點作用，通過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)，從而進行增斜、穩(wěn)斜或者降斜來達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

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，國內(nèi)外對扶正器鉆具組合的研究逐步深入。運用數(shù)學(xué)、力學(xué)和計算機工具，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)雜的計算機程序。在沒有計算機軟件計算在情況下，可使用現(xiàn)場常用的經(jīng)驗數(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、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，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、中、弱三種。在使用中要注意保持正常鉆壓和較高轉(zhuǎn)速。若需要更強的穩(wěn)斜組合，可使用雙扶正器串聯(lián)起來作為近鉆頭扶正器。,二、轉(zhuǎn)盤降斜鉆具組合（7）,,按降斜能力分為強、弱兩種。使用中要注意：保

10、持小鉆壓和較低轉(zhuǎn)速對于強降斜組合來說，L1越長則降斜能力越強，但不得與井壁有新的接觸點。,二、扶正器（8）,,盡可能多的使用轉(zhuǎn)盤扶正器鉆具組合來進行軌跡控制 。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)斜和降斜的時候，仍然使用轉(zhuǎn)盤鉆來完成。只有在下列兩種情況下，才使用動力鉆具進行控制：(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，改用動力鉆具造斜工具進行強力增斜或降斜；(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，必須使用動力鉆具造斜工具來完成扭方位。,三、非磁鉆鋌（1）,非磁鉆鋌作用 在使用MWD或者電子多點測斜儀等儀器時，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的磁干擾，使測量結(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提供一個安全穩(wěn)定的測量環(huán)境。 懸掛短節(jié)外壁上有一高邊刻度線，其作用是校正馬達高邊及

13、量MWD到馬達OFFSET值。內(nèi)壁有一凸出的鍵，為MWD座封時使用。在不使用MWD時，一定要注意先甩掉懸掛短節(jié)，以避免排量過大沖掉該鍵，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）提供一個穩(wěn)定的座封環(huán)境，便于準(zhǔn)確地知道馬達等井下工具的方向，保障下部作業(yè)順利進行。,,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，在卡鉆時幫助解卡。 撓性接頭的作用： 主要作用是保護震擊器，增加震擊時的彈力。,,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： 在動力鉆

17、具和鉆鋌之間的一個接頭，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；彎曲點以上鉆柱鋼性越大，造斜率越大；彎曲點至鉆頭的距離越小且重量越小，造斜率越大；鉆進速度越小，造斜率越大。,,十一、配合接頭,,,十二、開窗工具,常見開窗工具：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,,,工具扣型識別(1),接頭絲扣規(guī)范及表示方法：

18、 我國現(xiàn)場用三位數(shù)字來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。,,工具扣型識別(2),鉆桿接頭的類型：1）內(nèi)平接頭（IF）： 實用于外加厚及內(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。泥漿流過該類型接頭時，流動阻力小，有利于水功率的利用。但該類接頭強度低，易于磨損。,,工具扣型識別(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

20、時，流動阻力大于內(nèi)平式接頭，但強度大于內(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。泥漿流過時阻力大。但該類接頭外徑小，耐磨損，強度大，常用某些打撈工具和水龍頭下部保護接頭等的連接處。,,工具扣型識別(4),接頭類型的識別： 在鉆井中，正確地選配和連接鉆具是一項很重要的工作，若

21、將接頭配錯，就會引起鉆具事故。在實際工作中如何識別不同尺寸不同類型的接頭呢？1）、先看接頭本體上有無標(biāo)記槽。在標(biāo)記槽內(nèi)用鋼字碼打有“420”、“631”等字樣，以識別接頭扣型所用。接頭一般無標(biāo)記槽，但有時也大有尺寸類型代碼。2）、用特別的接頭尺，在測定時通過接頭尺，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識別接頭的尺寸和類型。,,工具扣型識別,API與日本扣型識別扣型轉(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,,旋轉(zhuǎn)鉆進時連續(xù)導(dǎo)向：1、排除了滑動鉆進 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、提高了機械鉆速