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第九章修井设备与工具王希尧2第一节修井设备概述油气水井从生（钻井）到死（永久封井）（除采油、注水、注汽、注气、燃烧油层等）过程中，所进行的各种作业项目统称为修井当一口井出现小毛病如落物、渗漏、套管下沉等，不及时维修，可导致报废；因此，一旦发现问题应及时维修。修井就是为恢复井的正常生产而进行的一系列维修和解除故障的工作。修井的目的和任务就是恢复井的正常生产，提高井的生产时率和利用率，以最大限度地增加井的产量。3修井项目新井投产检下泵射补孔下封隔器验串封串压裂酸化打捞落物钻塞捞封修套换套侧钻老井加深封井4一般的简单修理、维护性工作，称作小修作业又叫维护作业。其主要内容有：冲砂检泵、清蜡检泵、打捞简单落物、更换井下管柱或井下工具、注水泥、测压、卡堵水、注水井测试、调配等5大修作业内容归纳起来主要为下列三大类：第一类，复杂打捞，顾名思义，这个打捞很复杂，一般小修作业队干不了。所谓复杂打捞是指油气井内，因各种原因造成井下落物情况非常复杂，举一个例子：某井把井下管柱、工具全部卡死，小修作业队处理时又拔断油管，无法作业，只好交大修作业队来修理。第二类，修复油井套管，套管是保证油气井正常生产的必要条件，而油井因各种原因造成套管损坏经常发生，因此修复油井套管是大修作业队的主要任务之一。套管损坏主要有以下几种情况：一是套管缩径，即油井的套管内径变小了，致使下井工具通不过去，油井无法正常生产；二是套管破裂，即油井的套管破裂成缝或洞，造成地层砂子大量涌入井内，使油气井停产；三是套管错位、断开，有的井套管会折断，且上下断口错开。第三类，套管内侧钻，即用小钻杆带钻头，从老井套管内下入，在预定位置钻开一个窗口（术语叫“开窗”），小钻头从“窗口”往外钻进，打一个小井眼，然后下小套管、固井。这种从老井套管内往外钻一段小井眼完井的工程叫老井侧钻，它适用于以下情况：老井下部报废，不能开采，侧钻后可以重新恢复生产；老井眼的油层不好，而井眼附近有好的油层，侧钻后可开采新的储量。67修井工程类似人体钻杆---胳膊工具---双手泥浆---血液油层---心脏载车---双脚井架---躯干套管---皮肤指重表---眼睛井眼—动脉血管管柱内孔—静脉血管固体颗粒—血脂总之：地面地下协调配合才能顺利完成修理。油气水井----病人修井工------医生修井机、钻具、工具、井控装置等——医疗器械8井下作业常用设备提升设备：修井机、通井机、井架、滑轮组。循环设备：动力机、泥浆泵、水龙头和附属管路配件。旋转设备：转盘和附属工具。9一、修井机为了满足井下作业施工各项目的要求，整套修井机一般需要具备以下三个方面的设备。1、动力设备：是修井机的动力来源，主要由动力驱动设备组成，为修井机的各个工作设备提供动力，一般为柴油机。2、传动设备：是连接动力设备与工作机组的设备，如连接绞车、转盘、行走部分等，主要由传动系统和控制系统组成，用于传递能量和进行能量的分配。3、工作设备：是修井机进行井下作业施工的设备，主要由地面旋转系统、提升系统等组成。（一）修井机的组成10（二）修井机型号表示方法（SY/T5202-2004石油修井机）5000TJC-XJ000ABCDEFGHIA—企业名称代号B—专用汽车代号C—专用汽车名义总质量tD—产品序号：0，1……E—专用汽车结构及用途特征代号F—修井机代号G—最大钩载数值，10KNH—绞车形式（单、双）I—更新设计号，用阿拉伯数字表示，第一次不标注一、修井机11一、修井机5000TJC-XJ000ABCDEFGHI例1：最大钩载为600KN的单滚筒修井机，装在铁马底盘车上，名义总质量30t，第一次设计生产，则该修井机的型号表示为：5300TJC-XJ60。例2：最大钩载为900KN的自走式双滚筒修井机，名义总质量50t，第二次更新设计，则该修井机的型号表示为：5500TJC-XJ90S2。12一、修井机XJ650修井机主要技术性能表修井深度7500m(2-1/2″油管)大修深度6500m(2-7/8″)大钩额定载荷1176kN（风力小于或等于20m/s）大钩最大静载1470kN发动机功率485kW650HP(2100)r/min井架高度（距地面）35m最高车速63km/h转弯半径18m主车重量56t(燃油：刹车循环水注满)作业环境温度-25℃—50℃13一、修井机（三）修井机类型修井机是修井施工中最基本、最主要的动力来源，按其运行结构分为履带式和轮胎式两种形式。履带式修井机一般不配带井架，其越野性好、适用于低洼、泥泞地带施工。缺点是行走速度慢，横穿公路需保护路面不被轧坏，有所限制。轮胎式修井机一般配带自背式井架、行走速度快，施工效率高，适合快速转搬的需要，其缺点是在低洼、泥泞地带、雨季翻浆季节行走和进入井场相对受限制。14一，按行走底盘分类：车载式、自走式。二，按动力分类：单发（引用底盘动力源）、双发（台上另装发动机做为动力来源）、电动（台上安装电动机）、双动力（台上安装发动机和电动机）三，按井架型式分类：单节井架、双节井架四，按功能分类：修井机、钻修两用机、沙漠修井机、滩涂修井机、斜井修井机、防喷修井机五，按结构型式分类：双滚筒修井机、无绷绳修井机、不压井修井机六，按提升负荷分：20t、30t、40t、80t、100t、120t、150t、180t、225t120t——225t大吨位修井机100t——180中吨位修井机20t——150t中小吨位修井机15现场上习惯把不带井架的履带式作业机称为通井机，把自带井架的轮胎式作业机称为修井机。161、履带式修井机履带式修井机一般通称通井机，其实是一种履带式自走型拖拉机经改装添加滚筒而成。目前常用的修井机型号有兰州通用机械厂制造的红旗100型，鞍山红旗拖拉机制造厂制造的AT-10型，青海拖拉机制造厂制造的XT-12型、XT-15型等。一、修井机红旗100型修井机17一、修井机2、轮胎式修井机各油田使用的轮胎式修井机型号较多，目前使用较多的有XJ650、XJ450、XJ350型、XJ250型、库泊LTO－350型、英格索兰350型等。18盘管（连续油管）修井机盘管修井机是60年代初期发展的一种新型修井设备，主要用于循环操作。当配备小直径的迪纳钻具时，可进行小扭矩的旋转操作。目前已经广泛地应用于陆地与海上修井，但由干其使用的局限性，仍不能取代普通修井机。又由于它节省作业时间，能在较小直径的油管中进行修井作业，可以在不压井情况下操作，容易实现操作自动化19VERTICALHORIZONTALHoleSizeMaximum6-1/8”4-3/4”Minimum3-1/2”3-1/2”Future2-3/4”2-3/4”Depth4000m3500mCasingSizeMaximum9-5/8”7”Minimum4-1/2”4-1/2”20二、井架、天车、游动滑车、大钩井架是施工作业过程中支撑吊升起重系统的构件，其顶部安装天车，与大绳、游动滑车组成吊升起重系统，用来完成起、下油管、钻杆和抽油杆的作业。1、井架的种类常用的井架可分为固定式井架和车载式井架两种。在常规作业和油水井增产增注措施作业施工中，经常使用固定式井架；在油水井大修作业施工中，经常使用车载式井架。2、井架的规格车栽式井架种类较多，根据修井机生产厂家和修井机型号不同，大致可分为300KN，800KN，950KN，1000KN，1200KN，1500KN等几种负荷，井架高度也可以分为15m，18m，29m等几种规格。（一）井架21二、井架、天车、游动滑车、大钩天车是一组定滑轮，由滑轮、天车轴、天车架及轴承等主要零件组成。天车的滑轮有3~8个，同装在一根天车轴上，排成一行。（二）天车天车型号表示方法：更新设计号，1，2……TC-滑轮个数最大钩载的1/10，KN天车代号22二、井架、天车、游动滑车、大钩游动滑车是一组动滑轮，由滑轮、游车轴、下提环、下销座、侧板、提环销及轴承组成。（三）游动滑车游动滑车型号表示方法：更新设计号，1，2……YC-滑轮个数最大钩载的1/10，KN游车代号23二、井架、天车、游动滑车、大钩大钩主要由钩身、钩座及提环组成。目前现场使用的主要是三钩式大钩，即有一个主钩和两个侧钩。主钩主要用于悬挂水龙头，两个侧钩用于悬挂吊环。（四）大钩大钩型号表示方法：DG最大钩载的1/10，KN大钩代号24三、水龙头1、悬挂钻杆、油管柱；2、有悬重的情况下正常旋转3、具有高压密封、循环修井液的通道。常用于钻进时循环泥浆以携带碎屑和冷却钻具，还可用于冲砂和其他作业。（一）水龙头的作用（二）水龙头的形式从承载能力：水龙头有轻型和重型两种形式；从有无动力：水龙头又可以分为无动力水龙头及动力水龙头。目前在修井施工中普遍使用的是无动力水龙头。动力水龙头又可以分为液压驱动和电驱动两种形式。采用动力水龙头可以省去转盘、方钻杆以及旋扣器等设备。25三、水龙头水龙头主要由循环部分、固定部分、承转部分组成。循环部分是由主轴承、鹅颈管及其接头组成；固定部分由壳体、上盖、下盖、提环5个部分组成；承转部分由主轴承、防跳轴承、上下扶正轴承、修井工作液密封件、上下机油密封件组成。（三）水龙头的结构1-提环；2-鹅颈管；3-冲管；4-密封盒垫环；5-密封圈；6-上盘根座；7-下盘根；8-密封盒；9-黄油嘴；10、13-止推轴承；11-主体；12-螺钉；14-底盖；15-中心管；16-接头；17-挡油圈；18-防松垫。水龙头型号表示方法：SL最大钩载的1/10，KN水龙头代号2627四、转盘转盘是修井施工中的重要设备，是主要的钻具旋转来源。修井时用修井机的发动机为主动力，带动转盘转动，转盘则驱动钻具转动，用来进行钻、磨、铣、套等的钻水泥塞、侧钻、磨铣鱼顶、鱼头以及倒扣、套铣、切割管柱等作业。大修中常用的转盘按结构形式分有船形底座转盘和法兰底座转盘两种形式。按传动方式分有轴传动与链条传动两种形式。目前大修井队大都装备轮式修井机、自背式伸缩井架和钻台，钻台上配有专用轴传动转盘。转盘型号表示方法：ZP转盘通孔直径代号，mm转盘代号28五、泥浆泵大修过程中，泥浆泵主要是用于循环工作液、冲洗井底、鱼顶等。（一）泥浆泵的作用（二）泥浆泵的形式与修井机配套的泥浆泵主要有双缸双作用泵和三缸单作用泵两种形式。双缸双作用泵有两个缸，每个缸中的活塞在一侧吸入的同时，另一侧则排出，活塞往复一次，吸入、排出各两次。三缸单作用泵有三个缸，三个活塞，活塞仅一面给流体施加压力，活塞往复一次，泵做一次吸入和排出。29按液缸的布置方式分类，泥桨泵有卧式、立式之分；按活塞式样分类，有活塞泵、柱塞泵之分。对修井泵来说，大都为卧式往复泵。（三）泥浆泵型号表示方法NB额定功率/最高压力泥浆泵代号1、双缸双作用泵型号表示方法2、三缸单作用泵型号表示方法3NB额定功率代号三缸单作用泥浆泵代号变型代号五、泥浆泵3031（四）泥浆泵基本结构l-空气包；2-排出阀；3-拉杆密封函；4-活塞拉杆；5-皮带轮；6-上水阀；7-缸套；8-中心拉杆；9-十字头；10-连杆五、泥浆泵32柴油驱动泥浆泵参数（取套、侧钻、磨铣常用）：（l）柴油机型号：DZIZV190B；功率：882kw（1500r／min）；（2）泥浆泵型号：3NB-1000ZQ；缸径：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；压力：34MPa，29MPa，25MPa，22MPa；20MPa；18MPa；冲程：273mm；冲数：110/min；质量：16.8t；输入功率：735KW。五、泥浆泵注：额定功率与实际功率（kW）并不一致，这是由于以往人们用“马力”来表示泥浆泵的功率，为了照顾人们习惯，沿用马力值来表示。33六、钢丝绳、吊环、吊卡（一）钢丝绳1、钢丝绳的种类：按钢丝绳的捻制方法来分，石油工程中常用左交互捻和右交互捻两种结构形