石油礦場機(jī)械10

第十章井口設(shè)備王希堯概述在鉆井過程中，為了起下鉆具，必須對鉆具進(jìn)行上卸扣，因而起下操作設(shè)備是必不可少的鉆井工具。由于深井和修井工作的起下鉆操作頻繁，用于上卸扣的時(shí)間有所增加，因而井口起下操作設(shè)備應(yīng)向機(jī)械化乃至自動(dòng)化方向發(fā)展。2第一節(jié)常用鉆井地面專用工具常用的鉆井地面專用工具包括：吊鉗、吊卡、吊環(huán)、卡瓦、安全卡瓦和旋繩器等。它們共同完成對鉆具進(jìn)行上扣、緊扣、松扣、卸扣等工作，是保障作業(yè)得以實(shí)施的專用工具。3一、吊鉗吊鉗又稱大鉗，是用來擰緊或松開鉆桿及套管絲扣的專用工具。根據(jù)用途不同，吊鉗主要有鉆桿吊鉗和套管吊鉗兩種。4鉆鋌吊鉗5套管吊鉗

6鉆桿吊鉗7二、吊卡

吊卡是修井作業(yè)時(shí)，用來直接懸掛管柱的井口工具，不同的孔徑懸持不同的管柱。

分類：按懸掛管柱不同，分為鉆桿吊卡、套管吊卡和油管吊卡；按吊卡的結(jié)構(gòu)，分為側(cè)開雙保險(xiǎn)式、對開雙保險(xiǎn)式及閉鎖環(huán)式三種類型。8抽油桿吊卡9油管吊卡10鉆桿吊卡系列鉆桿吊卡系列吊卡是鉆井作業(yè)時(shí)，用來直接懸掛管柱的井口工具，上連吊環(huán)，不同的孔徑懸持不同管柱。

1、執(zhí)行API8C、SY5035等相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2、主要受力件選用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造。

3、強(qiáng)度校核采用ABAQUS有限元分析，并作電測法應(yīng)力測試。

4、熱處理采用雙液淬火新工藝。

5、每件產(chǎn)品進(jìn)行出廠試驗(yàn)，并嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行無損探傷檢測。11目前現(xiàn)場普遍使用的是側(cè)開雙保險(xiǎn)式吊卡。吊卡彈簧為專用配件，嚴(yán)禁用其他彈簧代替。吊卡活門、銷子絞合部和本體應(yīng)無變形和損傷，確保吊卡活門靈活好用。各轉(zhuǎn)動(dòng)部件要經(jīng)常保持清潔，經(jīng)常注機(jī)油活動(dòng)潤滑。使用時(shí)，要根據(jù)井下鉆具尺寸，選用好相匹配的吊卡。吊卡銷應(yīng)有防退出功能，其長度和直徑應(yīng)合適，工作時(shí)應(yīng)用細(xì)麻繩拴在吊環(huán)上，吊卡掛好后，要立即插入吊卡銷。深井、超深井所使用的吊卡要定期進(jìn)行檢查，并配以小補(bǔ)心進(jìn)行作業(yè)。對吊卡的保養(yǎng)應(yīng)按照“鉆井和生產(chǎn)提升設(shè)備技術(shù)規(guī)范”和“提升工具檢查和維護(hù)規(guī)范”來進(jìn)行。12三、吊環(huán)吊環(huán)是起下鉆管柱時(shí)連接大鉤與吊卡用的專用提升用具。吊環(huán)成對使用，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)按其結(jié)構(gòu)形式可分為單臂吊環(huán)和雙臂吊環(huán)兩種。吊環(huán)不得有任何裂紋和焊縫。吊環(huán)在大鉤耳環(huán)內(nèi)應(yīng)有一定的擺動(dòng)自由度，不應(yīng)有阻卡現(xiàn)象。在生產(chǎn)過程中，要按負(fù)荷要求選用合適的吊環(huán)，嚴(yán)禁超負(fù)荷使用。鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)將兩只吊環(huán)用繩捆好，防止吊環(huán)擺動(dòng)碰擊水龍頭外殼。要對吊環(huán)定期進(jìn)行探傷檢查，處理事故完或強(qiáng)力上提后要補(bǔ)充檢查。從安全的決度出發(fā)。吊環(huán)必須要系好保險(xiǎn)繩。雙臂吊環(huán)13單臂吊環(huán)是采用高強(qiáng)度合金鋼鍛造而成，具有強(qiáng)度高、重量輕、耐磨等特點(diǎn)，因而適用于深井作業(yè)。雙臂吊環(huán)則是用一般合金鋼鍛造、焊接而成，所以只適用于一般修井作業(yè)中。

單臂吊環(huán)在雙吊卡起下鉆、管柱過程中，因重量輕而消耗體力少，但套入吊卡耳孔中較困難。雙臂吊環(huán)重量較大，但套入吊卡耳孔比較方便。

14吊環(huán)使用要求及注意事項(xiàng)

1）吊環(huán)應(yīng)配套使用；

2）不得在單吊環(huán)情況下使用；

3）經(jīng)常檢測吊環(huán)直徑、長度變化情況，成對的吊環(huán)直徑長度不相同時(shí)，不得繼續(xù)使用；

4）應(yīng)保持吊環(huán)清潔，不得用重物擊打吊環(huán)。

15四、卡瓦

卡瓦按結(jié)構(gòu)分：三片、四片式卡瓦和長型、短型卡瓦等。鉆井現(xiàn)場多用于三片式卡瓦?？ㄍ吒黜?xiàng)技術(shù)規(guī)范應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。卡瓦本體要無裂紋、無變形?？ㄍ哐酪?guī)格一致，符合設(shè)計(jì)要求，成套換裝。左右手把要對稱，無變形，固定牢固，高低差小于15mm。要保持各個(gè)部件的完好狀態(tài)，各鉸鏈部件轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，無阻卡現(xiàn)象。部件之間不允許用電焊連接。1、鉆桿卡瓦適用的鉆桿直徑為2

3／8-5

1／2in（60.3-139.7mm），按卡瓦牙與鉆桿的接觸長度分為短型（SDS）、中型（SDML）和加長型（SDXL）。SDS適用于淺井、SDML適用于中深井、SDXL適用于深井。

2、DCS型鉆鋌卡瓦有S、R、L三個(gè)型號，適用于卡持直徑3in（76.2mm）至14in（355.6mm）的鉆鋌。

16卡瓦17鉆鋌卡瓦18鉆鋌卡瓦19套管卡瓦套管卡瓦適用套管直徑從65／8-30in（168。3-762mm）。

卡瓦牙，采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造，并經(jīng)化學(xué)熱處理，表面硬度高，心部硬度適宜，具有耐磨、抗蝕，使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。

2021五、安全卡瓦安全卡瓦用于卡持平接頭管柱和鉆鋌，有兩種型號：WA-C型適用管徑為31／2-155／8in（88.9-396.9mm），WA-T型適用管徑為11／8-41／2in（28.6-114.3mm）?！癈”型安全卡瓦是鉆臺上最有價(jià)值的工具之一，當(dāng)補(bǔ)接鉆桿和套管或鋼絲繩斷裂時(shí)，它可以防止鉆桿和套管等鉆具掉入井中。在鉆井過程中，當(dāng)沒有肩臺承接普通的提升裝置時(shí)，它也是一種理想的應(yīng)急提升肩臺，用于提升預(yù)填材料、平頭接管、扭斷的轉(zhuǎn)接段等，同時(shí)，還對打撈工作提供保護(hù)。這種安全卡瓦由一組單個(gè)鏈節(jié)組成，鏈節(jié)用鉸鏈銷柔性連接。每個(gè)鏈節(jié)中都有單獨(dú)的契型夾爪作為夾緊組件，與錐型鉆桿卡瓦類似，每個(gè)夾爪都被彈簧固定在錐面的固定位置。當(dāng)卡瓦夾緊時(shí)，每一塊夾爪都會(huì)緊緊地咬在管子的外表面。當(dāng)管子下滑或載荷增加時(shí)，錐型結(jié)構(gòu)會(huì)使夾爪上的齒與管子咬得更緊，從而增加咬合力，鎖緊管子，防止其進(jìn)一步滑動(dòng)?！癈”安全卡瓦的壓緊力沿管子周圍始終是均勻的，因此，咬傷薄壁管或損傷管子表面的危險(xiǎn)性很小。而且，帶契型夾爪的每一塊鏈節(jié)都可以作為組件整體互換，所以，可以用于任何直徑的管子。22安全卡瓦23安全卡瓦具體要求

安全卡瓦各個(gè)部件要保持完好，不得有裂紋、變形。牙板在牙套內(nèi)要上下活動(dòng)靈活。鉸鏈部位要轉(zhuǎn)動(dòng)靈便，無阻卡現(xiàn)象?？ò踩ㄍ邥r(shí)，要用郎頭打擊各鉸鏈，使卡瓦各節(jié)確實(shí)卡緊管柱。起管柱時(shí)，不準(zhǔn)管柱在安全卡瓦內(nèi)滑行，安全卡瓦不準(zhǔn)卡在管柱上起到二層臺或立于支梁內(nèi)。2425安全卡瓦26六、旋繩器旋繩器是用于鉆桿或套管上扣的工具。旋繩器的組成：主要由主體、銷軸、活門手把、繩鉤組成。27動(dòng)力大鉗動(dòng)力大鉗的用途是完成上卸管扣的工作，以代替人工在井口的繁重而危險(xiǎn)的手工操作。為此它應(yīng)能滿足下列要求：（1）卡緊可靠。（2）有足夠的扭矩。（3）能準(zhǔn)確、迅速地移向管柱并卡緊，工作完能自動(dòng)退回原處。（4）操作使用靈活方便，工作效率高。28一、YQ1—10000型液動(dòng)鉆桿鉗

29動(dòng)力大鉗的分類1、按工作對象不同分為：鉆桿鉗、套管鉗和油管鉗。2、按所采用的動(dòng)力不同分為：氣動(dòng)的、液動(dòng)的和電動(dòng)的。3、按安裝方式不同分為：固定的和懸吊的。4、根據(jù)鉗口形式不同分為：開口鉗和閉口鉗。3031液壓動(dòng)力鉗的工作原理液壓動(dòng)力鉗的工作原理是把修井機(jī)的動(dòng)力傳遞給液壓動(dòng)力鉗的液壓馬達(dá)經(jīng)行程減速器，然后經(jīng)兩級或一級減速，使鉗頭開口齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生高低兩種轉(zhuǎn)速，從而帶動(dòng)管具（鉆具）旋轉(zhuǎn)。開口齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其中板架在制動(dòng)錘的制動(dòng)作用下先不轉(zhuǎn)動(dòng)，使開口齒輪與腭板架之間有個(gè)相對運(yùn)動(dòng)。這樣，腭板的兩個(gè)滾子就會(huì)在坡板上爬坡，并迫使胯板上的鉗牙向管具（鉆具）中心移動(dòng)，直至咬緊管具（鉆具），然后與開口齒輪一起帶動(dòng)管具（鉆具）轉(zhuǎn)動(dòng)。3233鉆桿動(dòng)力鉗鉆桿動(dòng)力鉗ZQ鉆桿動(dòng)力鉗是一種理想的石油鉆井井口工具，廣泛適用于海洋、陸地鉆井、修井作業(yè)時(shí)上卸管柱絲作業(yè)。該系列鉗為開口型，能自由脫開管柱、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)；集扭矩鉗和旋扣鉗于一體，上卸扣替代貓頭、吊鉗和旋繩。動(dòng)力鉗按APISpec7K《鉆井設(shè)備規(guī)范》設(shè)計(jì)、制造。

34動(dòng)力卡瓦卡瓦是用來把鉆柱或套管卡緊在轉(zhuǎn)盤上的工具。國內(nèi)各油田在鉆井施工起下鉆作業(yè)基本上采用雙吊卡倒換方式，該方式易發(fā)生“單吊環(huán)”掉鉆具、掉套管事故，而且需要人工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，安全性差。國外基本采用一吊一卡進(jìn)行起下鉆作業(yè)?？ㄍ卟捎檬謩?dòng)或動(dòng)力卡瓦，動(dòng)力卡瓦得到廣泛推廣應(yīng)用。

世界上生產(chǎn)動(dòng)力卡瓦的廠家很多，而其中最著名的是美國的DEN-CON公司和VARCO-BJ公司。DEN-CON公司生產(chǎn)的動(dòng)力卡瓦在中國海洋油田已得到應(yīng)用并取得良好的應(yīng)用效果，深受海洋平臺工人的歡迎。美國DEN-CON公司的動(dòng)力卡瓦分為氣動(dòng)和液動(dòng)，其功能是一樣的，主要取決于用戶的愛好，從用量和現(xiàn)場使用方便性來說，氣動(dòng)卡瓦應(yīng)用更普遍一些。DEN-CON公司氣動(dòng)卡瓦主要有鉆鋌、套管、鉆桿用氣動(dòng)卡瓦和多功能氣動(dòng)卡瓦。35動(dòng)力卡瓦的安裝類型：1）安裝在轉(zhuǎn)盤外部的動(dòng)力卡瓦2）安裝在轉(zhuǎn)盤內(nèi)部的動(dòng)力卡瓦36鉆桿用動(dòng)力卡瓦37鉆桿用動(dòng)力卡瓦38河北廊坊和諧機(jī)械設(shè)備有限公司公司系列多功能鉆桿氣動(dòng)卡瓦是用于石油、天然氣或地質(zhì)鉆井起下鉆過程中卡持鉆桿、鉆鋌或套管的一種鉆井動(dòng)力卡瓦，是取代手提式卡瓦、半自動(dòng)卡瓦或雙吊卡作業(yè)方式的一種井口機(jī)械化動(dòng)力工具，適用于各種類型鉆機(jī)的轉(zhuǎn)盤使用。它具有安裝方便、操作簡單、氣動(dòng)升降、自動(dòng)刮泥等特點(diǎn)。可大大降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高井口安全性能及自動(dòng)化操作程度，較大幅度地提高起、下鉆速度，一定程度上提高鉆井時(shí)效。39動(dòng)力卡瓦動(dòng)力卡瓦優(yōu)點(diǎn)比較突出，表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：1.安全性強(qiáng)：可取消倒換雙吊卡工序，從根本上避免單吊卡事故發(fā)生，避免了人為發(fā)生的鉆桿折斷或彎曲現(xiàn)象以及對人員的傷害；2.快捷性：不用現(xiàn)場操作人員人工推、拉吊卡或提防卡瓦，節(jié)約起下鉆時(shí)效一半以上；3.可操作性強(qiáng)：可實(shí)現(xiàn)井口一個(gè)人操作，大大降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作環(huán)境；4.先進(jìn)性：卡瓦牙形狀設(shè)計(jì)合理不傷鉆桿，性能可靠而且使用壽命長。5.淺井施工節(jié)奏更快、勞動(dòng)強(qiáng)度更大，動(dòng)力卡瓦的安全、快捷優(yōu)勢就更加明顯。40動(dòng)力卡瓦的安裝類型：1）安裝在轉(zhuǎn)盤外部的動(dòng)力卡瓦2）安裝在轉(zhuǎn)盤內(nèi)部的動(dòng)力卡瓦41方鉆桿旋口器方鉆桿旋口器是在鉆井過程中利用風(fēng)動(dòng)馬達(dá)（或電動(dòng)機(jī)）作動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)方鉆桿旋轉(zhuǎn)，并與小鼠洞卡緊裝置配合使用，從而完成接單根工作的一種專用設(shè)備。

方鉆桿旋口器的組成：動(dòng)力部分、旋扣器和小鼠洞卡緊裝置三部分組成。方鉆桿旋口器安裝在水龍頭下方，整體安裝時(shí)，需在水龍頭的兩側(cè)焊上吊耳，用26mm鋼絲繩與旋扣器連接起來。如圖5—1842方鉆桿旋口器的分類1、風(fēng)動(dòng)旋扣器動(dòng)力部分風(fēng)動(dòng)馬達(dá)。2、電動(dòng)旋扣器動(dòng)力部分是直流電動(dòng)機(jī)。二者的優(yōu)缺點(diǎn)：直流電驅(qū)動(dòng)方鉆桿電動(dòng)旋扣器的缺點(diǎn)是用電時(shí)易產(chǎn)生火花，在鉆氣井或鉆穿高壓油層時(shí)不宜采用，以防井場失火。而方鉆桿風(fēng)動(dòng)旋扣器的缺點(diǎn)是耗氣量大，但安全防火，利用原設(shè)備的氣源方便、易行，因而得到廣泛推廣。43方鉆桿旋扣器

方鉆桿旋扣器東莞艾利特石油提供的方鉆桿旋扣器是按APISpec8A《鉆井和采油提升設(shè)備規(guī)范》設(shè)計(jì)、制造。方鉆桿旋扣器是鉆井過程中，利用風(fēng)馬達(dá)或液馬達(dá)作動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)方鉆桿旋轉(zhuǎn)，與鼠洞管鉆桿卡緊裝置（鼠洞鉗）配合使用來自動(dòng)完成接單根的一種專用裝置，具有安全、省力、效率高等優(yōu)點(diǎn)。444546井控系統(tǒng)是用于當(dāng)井發(fā)生溢流或井噴時(shí)關(guān)閉環(huán)形空間及鉆柱內(nèi)孔，以及壓井時(shí)循環(huán)泥漿的出入通道，并形成必要的回壓。也叫防噴裝置，或井口裝置。對高壓井來說是必不可少的，而且其工作壓力要足夠，尤其對探井更是如此。壓力級別選擇：生產(chǎn)井：壓力=地層壓力-1/2液柱壓力；高壓井（探井）：壓力=預(yù)計(jì)地層壓力。通徑選擇：大于連接套管外徑。井控設(shè)備47第二節(jié)井控設(shè)備球型防噴器（AnnularBOP）旋轉(zhuǎn)防噴器（RotatingBOP)閘板防噴器（RamBOP）方鉆桿旋塞（Kellycock）壓井管匯（chokemanifold）48井控系統(tǒng)—組合形式組合原則：安全可靠，具有二道防線的控制能力。組合形式：單密封：一個(gè)單閘板或一個(gè)環(huán)型防噴器；雙密封：一個(gè)單閘板+一個(gè)環(huán)型防噴器；

三密封：兩個(gè)單閘板+一個(gè)環(huán)型防噴器；四密封：三個(gè)單閘板+一個(gè)環(huán)型防噴器；4914MPa以內(nèi)防噴器組合5021~34MPa防噴器組合5169~105MPa防噴器組合52球型防噴器（AnnularBOP）球型防噴器裝在最上部，發(fā)生溢流時(shí)，一般是先關(guān)這個(gè)防噴器。密封件是由帶鋼骨架的膠芯，關(guān)閉時(shí)用油壓推動(dòng)活塞上行，壓縮膠芯即可密封。放掉油壓，活塞下行，膠芯回到原位，該防噴器即打開。在發(fā)生溢流時(shí)，井口可能是全空的，也可能有鉆桿，方鉆桿。膠芯可封住任何形狀的井口。但因封閉全空井口時(shí)芯子易壞，所以除非是緊急情況，不建議用于無鉆桿時(shí)的全封閉，封閉以后可以允許鉆柱進(jìn)行小量活動(dòng)。53閘板防噴器（RamBOP）閘板防噴器它是用于井內(nèi)有圓鉆桿或方鉆桿時(shí)的井口密封或