定向井工具簡介

1、定向井常用工具簡介－定向井服務中心－ 　　　　　 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）,馬達內部結構圖

3、：,一、馬 達（3）,,馬達外型結構：,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：泥漿泵產生的高壓泥漿流，經旁通閥進入馬達時，轉子在壓力泥漿的驅動下，繞定子的軸線旋轉，馬達產生的扭矩和轉速，通過萬向軸和傳動軸傳遞給鉆頭，來實現鉆井作業(yè)。,,旁通閥總成---馬達（5）,旁通閥結構及工作原理： 旁通閥有旁通和關閉兩個位置，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面的閥口孔流向鉆桿內孔，起鉆時使鉆桿內孔的泥漿從閥體側面的閥口流入環(huán)空，減少井臺溢出泥漿，當泥漿流量及壓力達到一定值時，旁通閥關閉，泥漿流經馬達，將泥漿能量轉換為機械能。,,馬達總成-----馬達（6）,馬達總成的結構及工作原理： 馬達總成由轉子和定子兩部分組成。定子與轉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子在定子中旋轉。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）,萬向軸總成的結構及工作原理： 萬向軸總成未于轉子下端，其作用是把馬達產生的扭矩和轉速傳遞到傳動軸上。由于轉子作的是偏心運動，因此要求萬向軸具有較好的撓性功能，能將偏心運動轉換成傳動軸的定軸轉動。,,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動力（扭矩和轉速）傳遞給鉆頭，同時承受鉆

6、壓所產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注意的問題不同馬達所允許的軸向間隙馬達使用結束后應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、螺旋扶正器結構（2）,,,二、扶正器（3）,扶

7、正器作用 在現場作業(yè)中，無論是在轉盤鉆具組合中，還是在導向鉆具中，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改變井斜，即進

8、行增斜、降斜或穩(wěn)斜。此類工具是在轉盤鉆的基礎上，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80年代以來，國內外對扶正器鉆具組合的研究逐步深入。運用數學、力學和計算機工具，出現了微分方程法、有限元法、縱橫連續(xù)梁法、加權余量法等等方法，且都需要使用較復雜的計算機程序。在沒有計算機軟件計算在情況下，可使用現場常用的經驗數據。轉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. 注意保持低轉速。,二、轉盤穩(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）,,盡可能多的使用轉盤扶正器鉆具組合來進行軌跡控制 。所以在造斜段結束之后，一般都換用轉盤鉆繼續(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)．轉盤鉆扶正器組合不能控制方位

11、，而且在鉆進中常常出現方位偏差。當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，使測量結果準確有效。,,三、非磁鉆鋌（2）,8 "非磁鉆鋌： 扣型：631*630 外徑：8 " （203.2mm）

12、內徑：3-1/4 " （82.55mm）6-1/2 "非磁鉆鋌： 扣型：411*410 外徑：165.1mm 內徑：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、內外徑及扣型： 8 "短非磁鉆鋌： 扣型：631*630 外徑：8 " （203.2mm） 內徑

14、：3-1/4 " （82.55mm） 6-1/2 "短非磁鉆鋌： 扣型：411*410 外徑：165.1mm 內徑：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、浮閥和定向接頭結構（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、 我國現場用三位數字來表示粗扣接頭的類型，如411，420，630等。第一位數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；第二位數字表示接頭類型，用1、2、3三個數字分別內平、貫眼、正規(guī)三種類型；第三位數字用1和0分別表示公扣和母扣

19、。例如：411表示4-1/2 "的鉆桿，內平式的公接頭。,,工具扣型識別(2),鉆桿接頭的類型：1）內平接頭（IF）： 實用于外加厚及內外加厚鉆桿，其接頭內徑鉆桿加厚部分內徑和鉆桿本體內徑相等或相近。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）： 適用于內外加厚及內加厚鉆桿。接頭內徑等于鉆桿加厚部分內徑，但小于鉆桿本體內徑。泥漿流過

20、時，流動阻力大于內平式接頭，但強度大于內平式接頭。3）正規(guī)接頭（ERG）：適用于內加厚鉆桿，正規(guī)式接頭內徑小于鉆桿加厚部分內徑，鉆桿加厚部分內徑又小于鉆桿本體內徑，因此該類型連接的鉆桿有三種不同的內徑，并且公接頭內徑比母接頭內徑還小。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記槽。在標記槽內用鋼字碼打有“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，然后將測得數據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,,導向鉆具組合示意圖,,,馬達導向組合,,旋轉導向系統(tǒng)（Power Drive）,,,旋轉導向系統(tǒng)優(yōu)點,,旋轉鉆進時連續(xù)導向：1、排除了滑動鉆進 2、減少了扭矩和摩阻3.  提高了井眼質量 4、改善了井眼清潔5、提高了機械鉆速