石油礦場(chǎng)機(jī)械9

第九章修井設(shè)備與工具王希堯第一節(jié)修井設(shè)備概述油氣水井從生（鉆井）到死（永久封井）（除采油、注水、注汽、注氣、燃燒油層等）過程中，所進(jìn)行的各種作業(yè)項(xiàng)目統(tǒng)稱為修井當(dāng)一口井出現(xiàn)小毛病如落物、滲漏、套管下沉等，不及時(shí)維修，可導(dǎo)致報(bào)廢；因此，一旦發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)維修。修井就是為恢復(fù)井的正常生產(chǎn)而進(jìn)行的一系列維修和解除故障的工作。修井的目的和任務(wù)就是恢復(fù)井的正常生產(chǎn)，提高井的生產(chǎn)時(shí)率和利用率，以最大限度地增加井的產(chǎn)量。2修井項(xiàng)目新井投產(chǎn)檢下泵射補(bǔ)孔下封隔器驗(yàn)串封串壓裂酸化打撈落物鉆塞撈封修套換套側(cè)鉆老井加深封井3一般的簡(jiǎn)單修理、維護(hù)性工作，稱作小修作業(yè)又叫維護(hù)作業(yè)。其主要內(nèi)容有：沖砂檢泵、清蠟檢泵、打撈簡(jiǎn)單落物、更換井下管柱或井下工具、注水泥、測(cè)壓、卡堵水、注水井測(cè)試、調(diào)配等4大修作業(yè)內(nèi)容歸納起來主要為下列三大類：第一類，復(fù)雜打撈，顧名思義，這個(gè)打撈很復(fù)雜，一般小修作業(yè)隊(duì)干不了。所謂復(fù)雜打撈是指油氣井內(nèi)，因各種原因造成井下落物情況非常復(fù)雜，舉一個(gè)例子：某井把井下管柱、工具全部卡死，小修作業(yè)隊(duì)處理時(shí)又拔斷油管，無法作業(yè)，只好交大修作業(yè)隊(duì)來修理。第二類，修復(fù)油井套管，套管是保證油氣井正常生產(chǎn)的必要條件，而油井因各種原因造成套管損壞經(jīng)常發(fā)生，因此修復(fù)油井套管是大修作業(yè)隊(duì)的主要任務(wù)之一。套管損壞主要有以下幾種情況：一是套管縮徑，即油井的套管內(nèi)徑變小了，致使下井工具通不過去，油井無法正常生產(chǎn)；二是套管破裂，即油井的套管破裂成縫或洞，造成地層砂子大量涌入井內(nèi)，使油氣井停產(chǎn)；三是套管錯(cuò)位、斷開，有的井套管會(huì)折斷，且上下斷口錯(cuò)開。第三類，套管內(nèi)側(cè)鉆，即用小鉆桿帶鉆頭，從老井套管內(nèi)下入，在預(yù)定位置鉆開一個(gè)窗口（術(shù)語叫“開窗”），小鉆頭從“窗口”往外鉆進(jìn)，打一個(gè)小井眼，然后下小套管、固井。這種從老井套管內(nèi)往外鉆一段小井眼完井的工程叫老井側(cè)鉆，它適用于以下情況：老井下部報(bào)廢，不能開采，側(cè)鉆后可以重新恢復(fù)生產(chǎn)；老井眼的油層不好，而井眼附近有好的油層，側(cè)鉆后可開采新的儲(chǔ)量。56修井工程類似人體鉆桿---胳膊工具---雙手泥漿---血液油層---心臟載車---雙腳井架---軀干套管---皮膚指重表---眼睛井眼—?jiǎng)用}血管管柱內(nèi)孔—靜脈血管固體顆?！傊旱孛娴叵聟f(xié)調(diào)配合才能順利完成修理。油氣水井----病人修井工------醫(yī)生修井機(jī)、鉆具、工具、井控裝置等——醫(yī)療器械7井下作業(yè)常用設(shè)備

提升設(shè)備：修井機(jī)、通井機(jī)、井架、滑輪組。

循環(huán)設(shè)備：動(dòng)力機(jī)、泥漿泵、水龍頭和附屬管路配件。

旋轉(zhuǎn)設(shè)備：轉(zhuǎn)盤和附屬工具。8一、修井機(jī)為了滿足井下作業(yè)施工各項(xiàng)目的要求，整套修井機(jī)一般需要具備以下三個(gè)方面的設(shè)備。

1、動(dòng)力設(shè)備：是修井機(jī)的動(dòng)力來源，主要由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)設(shè)備組成，為修井機(jī)的各個(gè)工作設(shè)備提供動(dòng)力，一般為柴油機(jī)。

2、傳動(dòng)設(shè)備：是連接動(dòng)力設(shè)備與工作機(jī)組的設(shè)備，如連接絞車、轉(zhuǎn)盤、行走部分等，主要由傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，用于傳遞能量和進(jìn)行能量的分配。

3、工作設(shè)備：是修井機(jī)進(jìn)行井下作業(yè)施工的設(shè)備，主要由地面旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、提升系統(tǒng)等組成。（一）修井機(jī)的組成9（二）修井機(jī)型號(hào)表示方法（SY/T5202-2004石油修井機(jī)）5000TJC-XJ000ABCDEFGHIA—企業(yè)名稱代號(hào)B—專用汽車代號(hào)C—專用汽車名義總質(zhì)量t

D—產(chǎn)品序號(hào)：0，1……E—專用汽車結(jié)構(gòu)及用途特征代號(hào)F—修井機(jī)代號(hào)G—最大鉤載數(shù)值，10KNH—絞車形式（單、雙）I—更新設(shè)計(jì)號(hào)，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，第一次不標(biāo)注一、修井機(jī)10一、修井機(jī)5000TJC-XJ000ABCDEFGHI

例1：最大鉤載為600KN的單滾筒修井機(jī)，裝在鐵馬底盤車上，名義總質(zhì)量30t，第一次設(shè)計(jì)生產(chǎn)，則該修井機(jī)的型號(hào)表示為：5300TJC-XJ60。

例2：最大鉤載為900KN的自走式雙滾筒修井機(jī)，名義總質(zhì)量50t，第二次更新設(shè)計(jì)，則該修井機(jī)的型號(hào)表示為：5500TJC-XJ90S2。11一、修井機(jī)XJ650修井機(jī)主要技術(shù)性能表修井深度7500m(2-1/2″油管)大修深度6500m(2-7/8″)大鉤額定載荷1176kN（風(fēng)力小于或等于20m/s）大鉤最大靜載1470kN發(fā)動(dòng)機(jī)功率485kW<650HP(2100)r/min井架高度（距地面）35m最高車速63km/h轉(zhuǎn)彎半徑18m主車重量56t(燃油：剎車循環(huán)水注滿)作業(yè)環(huán)境溫度-25℃—50℃12一、修井機(jī)（三）修井機(jī)類型修井機(jī)是修井施工中最基本、最主要的動(dòng)力來源，按其運(yùn)行結(jié)構(gòu)分為履帶式和輪胎式兩種形式。履帶式修井機(jī)一般不配帶井架，其越野性好、適用于低洼、泥濘地帶施工。缺點(diǎn)是行走速度慢，橫穿公路需保護(hù)路面不被軋壞，有所限制。輪胎式修井機(jī)一般配帶自背式井架、行走速度快，施工效率高，適合快速轉(zhuǎn)搬的需要，其缺點(diǎn)是在低洼、泥濘地帶、雨季翻漿季節(jié)行走和進(jìn)入井場(chǎng)相對(duì)受限制。13一，按行走底盤分類：車載式、自走式。二，按動(dòng)力分類：?jiǎn)伟l(fā)（引用底盤動(dòng)力源）、雙發(fā)（臺(tái)上另裝發(fā)動(dòng)機(jī)做為動(dòng)力來源）、電動(dòng)（臺(tái)上安裝電動(dòng)機(jī)）、雙動(dòng)力（臺(tái)上安裝發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)）三，按井架型式分類：?jiǎn)喂?jié)井架、雙節(jié)井架四，按功能分類：修井機(jī)、鉆修兩用機(jī)、沙漠修井機(jī)、灘涂修井機(jī)、斜井修井機(jī)、防噴修井機(jī)五，按結(jié)構(gòu)型式分類：雙滾筒修井機(jī)、無繃?yán)K修井機(jī)、不壓井修井機(jī)六，按提升負(fù)荷分：20t、30t、40t、80t、100t、120t、150t、180t、225t120t——225t大噸位修井機(jī)100t——180中噸位修井機(jī)20t——150t中小噸位修井機(jī)14現(xiàn)場(chǎng)上習(xí)慣把不帶井架的履帶式作業(yè)機(jī)稱為通井機(jī)，把自帶井架的輪胎式作業(yè)機(jī)稱為修井機(jī)。151、履帶式修井機(jī)履帶式修井機(jī)一般通稱通井機(jī)，其實(shí)是一種履帶式自走型拖拉機(jī)經(jīng)改裝添加滾筒而成。目前常用的修井機(jī)型號(hào)有蘭州通用機(jī)械廠制造的紅旗100型，鞍山紅旗拖拉機(jī)制造廠制造的AT-10型，青海拖拉機(jī)制造廠制造的XT-12型、XT-15型等。一、修井機(jī)紅旗100型修井機(jī)16一、修井機(jī)2、輪胎式修井機(jī)各油田使用的輪胎式修井機(jī)型號(hào)較多，目前使用較多的有XJ650、XJ450、XJ350型、XJ250型、庫泊LTO－350型、英格索蘭350型等。17盤管（連續(xù)油管）修井機(jī)盤管修井機(jī)是60年代初期發(fā)展的一種新型修井設(shè)備，主要用于循環(huán)操作。當(dāng)配備小直徑的迪納鉆具時(shí)，可進(jìn)行小扭矩的旋轉(zhuǎn)操作。目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于陸地與海上修井，但由干其使用的局限性，仍不能取代普通修井機(jī)。又由于它節(jié)省作業(yè)時(shí)間，能在較小直徑的油管中進(jìn)行修井作業(yè)，可以在不壓井情況下操作，容易實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化18

VERTICALHORIZONTALHoleSizeMaximum 6-1/8” 4-3/4”Minimum 3-1/2”3-1/2”Future 2-3/4” 2-3/4”

Depth 4000m3500mCasingSizeMaximum9-5/8”7”Minimum4-1/2”4-1/2”19二、井架、天車、游動(dòng)滑車、大鉤井架是施工作業(yè)過程中支撐吊升起重系統(tǒng)的構(gòu)件，其頂部安裝天車，與大繩、游動(dòng)滑車組成吊升起重系統(tǒng)，用來完成起、下油管、鉆桿和抽油桿的作業(yè)。1、井架的種類常用的井架可分為固定式井架和車載式井架兩種。在常規(guī)作業(yè)和油水井增產(chǎn)增注措施作業(yè)施工中，經(jīng)常使用固定式井架；在油水井大修作業(yè)施工中，經(jīng)常使用車載式井架。2、井架的規(guī)格車栽式井架種類較多，根據(jù)修井機(jī)生產(chǎn)廠家和修井機(jī)型號(hào)不同，大致可分為300KN，800KN，950KN，1000KN，1200KN，1500KN等幾種負(fù)荷，井架高度也可以分為15m，18m，29m等幾種規(guī)格。（一）井架20二、井架、天車、游動(dòng)滑車、大鉤天車是一組定滑輪，由滑輪、天車軸、天車架及軸承等主要零件組成。天車的滑輪有3~8個(gè)，同裝在一根天車軸上，排成一行。（二）天車天車型號(hào)表示方法：更新設(shè)計(jì)號(hào)，1，2……TC-滑輪個(gè)數(shù)最大鉤載的1/10，KN天車代號(hào)21二、井架、天車、游動(dòng)滑車、大鉤游動(dòng)滑車是一組動(dòng)滑輪，由滑輪、游車軸、下提環(huán)、下銷座、側(cè)板、提環(huán)銷及軸承組成。（三）游動(dòng)滑車游動(dòng)滑車型號(hào)表示方法：更新設(shè)計(jì)號(hào)，1，2……YC-滑輪個(gè)數(shù)最大鉤載的1/10，KN游車代號(hào)22二、井架、天車、游動(dòng)滑車、大鉤大鉤主要由鉤身、鉤座及提環(huán)組成。目前現(xiàn)場(chǎng)使用的主要是三鉤式大鉤，即有一個(gè)主鉤和兩個(gè)側(cè)鉤。主鉤主要用于懸掛水龍頭，兩個(gè)側(cè)鉤用于懸掛吊環(huán)。（四）大鉤大鉤型號(hào)表示方法：DG最大鉤載的1/10，KN大鉤代號(hào)23三、水龍頭1、懸掛鉆桿、油管柱；2、有懸重的情況下正常旋轉(zhuǎn)3、具有高壓密封、循環(huán)修井液的通道。常用于鉆進(jìn)時(shí)循環(huán)泥漿以攜帶碎屑和冷卻鉆具，還可用于沖砂和其他作業(yè)。（一）水龍頭的作用（二）水龍頭的形式從承載能力：水龍頭有輕型和重型兩種形式；從有無動(dòng)力：水龍頭又可以分為無動(dòng)力水龍頭及動(dòng)力水龍頭。目前在修井施工中普遍使用的是無動(dòng)力水龍頭。動(dòng)力水龍頭又可以分為液壓驅(qū)動(dòng)和電驅(qū)動(dòng)兩種形式。采用動(dòng)力水龍頭可以省去轉(zhuǎn)盤、方鉆桿以及旋扣器等設(shè)備。24三、水龍頭水龍頭主要由循環(huán)部分、固定部分、承轉(zhuǎn)部分組成。循環(huán)部分是由主軸承、鵝頸管及其接頭組成；固定部分由殼體、上蓋、下蓋、提環(huán)5個(gè)部分組成；承轉(zhuǎn)部分由主軸承、防跳軸承、上下扶正軸承、修井工作液密封件、上下機(jī)油密封件組成。（三）水龍頭的結(jié)構(gòu)1-提環(huán)；2-鵝頸管；3-沖管；4-密封盒墊環(huán)；5-密封圈；6-上盤根座；7-下盤根；8-密封盒；9-黃油嘴；10、13-止推軸承；11-主體；12-螺釘；14-底蓋；15-中心管；16-接頭；17-擋油圈；18-防松墊。水龍頭型號(hào)表示方法：SL最大鉤載的1/10，KN水龍頭代號(hào)2526四、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤是修井施工中的重要設(shè)備，是主要的鉆具旋轉(zhuǎn)來源。修井時(shí)用修井機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)為主動(dòng)力，帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤則驅(qū)動(dòng)鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)，用來進(jìn)行鉆、磨、銑、套等的鉆水泥塞、側(cè)鉆、磨銑魚頂、魚頭以及倒扣、套銑、切割管柱等作業(yè)。大修中常用的轉(zhuǎn)盤按結(jié)構(gòu)形式分有船形底座轉(zhuǎn)盤和法蘭底座轉(zhuǎn)盤兩種形式。按傳動(dòng)方式分有軸傳動(dòng)與鏈條傳動(dòng)兩種形式。目前大修井隊(duì)大都裝備輪式修井機(jī)、自背式伸縮井架和鉆臺(tái)，鉆臺(tái)上配有專用軸傳動(dòng)轉(zhuǎn)盤。轉(zhuǎn)盤型號(hào)表示方法：ZP轉(zhuǎn)盤通孔直徑代號(hào)，mm轉(zhuǎn)盤代號(hào)27五、泥漿泵大修過程中，泥漿泵主要是用于循環(huán)工作液、沖洗井底、魚頂?shù)取＃ㄒ唬┠酀{泵的作用（二）泥漿泵的形式與修井機(jī)配套的泥漿泵主要有雙缸雙作用泵和三缸單作用泵兩種形式。雙缸雙作用泵有兩個(gè)缸，每個(gè)缸中的活塞在一側(cè)吸入的同時(shí)，另一側(cè)則排出，活塞往復(fù)一次，吸入、排出各兩次。三缸單作用泵有三個(gè)缸，三個(gè)活塞，活塞僅一面給流體施加壓力，活塞往復(fù)一次，泵做一次吸入和排出。28按液缸的布置方式分類，泥槳泵有臥式、立式之分；按活塞式樣分類，有活塞泵、柱塞泵之分。對(duì)修井泵來說，大都為臥式往復(fù)泵。（三）泥漿泵型號(hào)表示方法NB額定功率/最高壓力泥漿泵代號(hào)1、雙缸雙作用泵型號(hào)表示方法2、三缸單作用泵型號(hào)表示方法3NB額定功率代號(hào)三缸單作用泥漿泵代號(hào)變型代號(hào)五、泥漿泵2930（四）泥漿泵基本結(jié)構(gòu)l-空氣包；2-排出閥；3-拉桿密封函；4-活塞拉桿；5-皮帶輪；6-上水閥；7-缸套；8-中心拉桿；9-十字頭；10-連桿五、泥漿泵31柴油驅(qū)動(dòng)泥漿泵參數(shù)（取套、側(cè)鉆、磨銑常用）：（l）柴油機(jī)型號(hào)：DZIZV190B；功率：882kw（1500r／min）；（2）泥漿泵型號(hào)：3NB-1000ZQ；缸徑：130mm，140mm，

150mm，160mm，170mm，180mm；排量：19.93L/s，23.11L/s，25.63L/s，30.19L/s，34.28L/s，38.2L/s；壓力：34MPa，29MPa，25MPa，22MPa；20MPa；18MPa；沖程：273mm；沖數(shù)：110/min；質(zhì)量：16.8t；輸入功率：735KW。五、泥漿泵注：額定功率與實(shí)際功率（kW）并不一致，這是由于以往人們用“馬力”來表示泥漿泵的功率，為了照顧人們習(xí)慣，沿用馬力值來表示。32六、鋼絲繩、吊環(huán)、吊卡（一）鋼絲繩1、鋼絲繩的種類：

按鋼絲繩的捻制方法來分，石油工程中常用左交互捻和右交互捻兩種結(jié)構(gòu)形式的鋼絲繩。在無特殊要求時(shí)，一般均按左交互捻供貨。按鋼絲繩截面形式分類：可將鋼絲繩分成西魯式（S）、填充式（Fi）、纖維繩芯式（NF）、繩式鋼芯式（LWR）四種形式。修井施工中吊升用鋼絲繩一般選用6股×19絲左交互捻制成的西魯式纖維繩芯鋼絲繩。2、鋼絲繩強(qiáng)度

鋼絲繩強(qiáng)度一般分三級(jí)，即普通強(qiáng)度（P）、高強(qiáng)度（G）、特高強(qiáng)度（T）三級(jí)。33六、鋼絲繩、吊環(huán)、吊卡3、鋼絲繩使用技術(shù)要求

1）鋼絲繩必須采用符合GB4354要求的盤條鋼制造，其化學(xué)成分中硫、磷含量不得大于0.035%；

2）鋼絲繩直徑的極限偏差不超過∮（0.80～1.6）mm±0.020mm，∮（1.6～3.7）mm±0.030mm；

3）鋼絲橢圓度不得超過鋼絲公稱直徑公差之半；

4）鋼絲表面在全長(zhǎng)上應(yīng)光滑、清潔，不得有裂紋、竹節(jié)、斑痕、腐蝕和劃痕等缺陷；

5）鋼絲制股后，股應(yīng)均勻緊密地捻制，不得有股絲松動(dòng)現(xiàn)象，股中心鋼絲的尺寸應(yīng)能充分有效的支撐外層鋼絲，股中鋼絲接頭應(yīng)盡量減少，在必須接頭時(shí)，應(yīng)采用熔焊。接頭處鋼絲直徑不得過大、發(fā)脆、接頭間距不得小于5m；

6）股制成繩后，鋼絲繩各股應(yīng)均勻緊密地捻制在繩芯上，但允許股間有均勻的間隙；

7）在同一條鋼絲繩中，各層股的捻距不應(yīng)有明顯差別；

8）鋼絲繩內(nèi)不得有斷裂、折彎、交錯(cuò)、銹蝕的鋼絲；

9）制成的鋼絲繩不應(yīng)松散，在自由展開狀態(tài)下，不應(yīng)呈波浪狀；

10）鋼絲繩及股的捻距不應(yīng)超過7.25×繩徑(D)/10×股徑3411）石油修井專用6×19S+NF鋼絲繩內(nèi)纖維繩芯用高質(zhì)量劍麻制造，也可使用聚丙纖維等其它材料制造，不允許使用黃麻。纖維繩芯的直徑應(yīng)均勻一致，并能有效地支撐繩股；

12）鋼絲繩表面應(yīng)均勻地涂敷專用表面脂，纖維繩芯浸透專用麻芯脂；

13）鋼絲繩在連續(xù)使用3～5月后,繃?yán)K應(yīng)允許每捻距內(nèi)斷絲少于12，提升大繩用每捻距內(nèi)允許斷絲少于6絲；

14）任何用途的鋼絲繩不得打結(jié)、接結(jié)，不應(yīng)有夾偏等缺陷，原則上用于繃?yán)K的鋼絲繩不得插接；

15）任何用途的鋼絲繩，均不得有斷股現(xiàn)象；

16）提升大繩使用5～8井次，應(yīng)倒換繩頭一次，必要時(shí)可由井架死繩端切斷1～3m；

17）當(dāng)游動(dòng)滑車放到井口時(shí)，大繩在滾筒上的余繩，應(yīng)不少于15圈，活繩頭在滾筒上固定牢靠；

18）大繩死繩頭應(yīng)該用不少于5只配套繩卡固定，卡距150～200mm；

19）不得用鎯頭等重物敲擊大繩、繃?yán)K；

20）長(zhǎng)期停用的鋼絲繩應(yīng)該盤好、墊起，做好防腐工作。35六、鋼絲繩、吊環(huán)、吊卡（二）吊環(huán)吊環(huán)的作用：吊環(huán)是起下修井工藝管柱時(shí)連接大鉤與吊卡用的專用提升用具。吊環(huán)成對(duì)使用，上端分別掛在大鉤兩側(cè)的耳環(huán)上，下端分別套入吊卡兩側(cè)的耳孔中，用來懸掛吊卡。吊環(huán)的結(jié)構(gòu)：a一雙臂吊