实用井口可调螺杆钻具(AKO)的推广应用..doc

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实用井口可调螺杆钻具(AKO)的推广应用.

可调弯壳体螺杆钻具(AKO)的推广应用 王春阳 夏秀文 李良君 (大港油田中成机械制造有限公司) 摘要:本文介绍了可调弯壳体螺杆钻具的结构原理、使用方法,介绍了其使用优点和具体的应用实例,对使用中出现的问题加以总结,并提出改进方法,指出该技术的发展方向,可调螺杆钻具(AKO)的推广应用适应了钻井工艺的发展。 主题词:可调弯壳体 螺杆钻具 调角方法 工具面 实践应用 螺杆钻具作为一种井下动力钻具,是在上个世纪70年代开始应用于钻井作业。80年代我国在引进国外螺杆钻具制造技术的基础上,通过消化、吸收和发展,研制出具有自主知识产权的实用的螺杆钻具,如今国内已经拥有各种规格的螺杆钻具满足钻井作业要求。螺杆钻具广泛用于钻定向井、水平井、丛式井的造斜、定向、纠偏、及水平段钻进作业。为了钻出一定斜度和方位的井眼,控制井眼的轨迹,螺杆钻具带有一定的弯度,螺杆钻具的万向轴壳体设计为弯壳体,一般为0~3°的弯度,来达到一定的造斜率要求。传统的螺杆钻具弯壳体的角度是固定的,即每一根螺杆钻具具有一定的结构弯角,通常完成一定曲率半径的某一井段的钻井作业。而不同井段曲率半径变化较大时,需更换螺杆钻具,达到不同的造斜率要求。随着钻井工艺的发展,螺杆钻具在各类钻井作业中的使用数量大幅度增加,这就对螺杆钻具的性能提出了更高的要求。尤其是在海洋钻井平台和边远地区进行钻井作业,考虑到减少工具的储备量、提高螺杆钻具的使用率、缩短钻井周期、降低作业成本,井队希望螺杆钻具万向轴壳体的角度可以在钻井平台上随意调整,从而获得满意的造斜、纠偏及直井钻进的能力。因此可调弯壳体螺杆钻具便应运而生,国内最先设计出实用的可调弯壳体螺杆钻具是大港螺杆钻具、随后北石、德州、立林螺杆钻具也都开发出各自的可调弯壳体螺杆钻具。各家都在不断的改进结构,使之使用更加安全可靠、操作更加方便。目前可调弯壳体的调整角度一般为0~3°,可以满足钻井造斜率要求。本文就可调弯壳体螺杆钻具的结构特征、调整角度原理做概括的阐述及对其应用和推广做深入的探讨和研究。 一、结构及工作原理 可调弯壳体螺杆钻具与普通螺杆钻具的结构相似,也是由四部分组成,如图1所示,它由带近钻头稳定器的传动轴总成、带可调弯壳体的万向轴总成、马达总成、旁通阀总成等部件由下而上依次连接而成。其中可调弯壳体是井口可调弯壳体螺杆钻具的关键部件。目前可调弯壳体有两种结构,一种为角度无级调整结构,另一种为牙嵌式角度分级可调结构,现以常用的角度无级调整结构为例,说明其结构特征和工作原理。其结构如图2所示,其主要由上壳体、弯公扣短节、调整滑套、平键、下壳体及密封圈等零件组成。其中上壳体的主要起锁紧可调弯壳体连接螺纹的作用,弯公扣短节两端均为公扣,除了通过改变与下壳体连接弯螺纹的相对位置从而改变壳体的角度,同时还起连接作用;调整滑套则起调整间隙和定基准的作用;平键的作用是将弯短节与调整滑套的基准统一,确保角度的准确性。 可调弯壳体调整角度的原理是如图3所示,图中(a)是无弯角初始状态,当下壳体绕连接螺纹轴线旋转时,与上壳体螺纹轴线间有夹角γ,当下壳体绕螺纹轴线旋转一周,其轴线OA画出了顶角为2γ的圆锥面。每一个切割平面OO3A形成一个带有不同结构弯角的工具面,OA所在的位置即为高边所在的位置。 与可调弯壳体相配套,螺杆钻具的其他零部件也将满足安全可靠的同时,使用寿命必须是比较高的,至少要满足两次下井的要求,否则可调角度将失去意义。在结构上,马达通常采用高性能橡胶马达,万向轴通常采用特殊材料挠性轴万向轴。 二、井口调整角度的方法 当在钻井平台上调整可调弯壳体的角度时,建议将螺杆钻具悬挂在吊卡上。如果使用卡瓦,卡瓦应卡在下壳体上,司钻动作要缓慢。调整遵循下列步骤: 1、用背钳卡住上壳体,并用外钳卡住调整滑套,施加扭矩,松开连接,如图4-(a)所示。 2、小心地相对转盘左转的方向上给上壳体松扣一圈,如图4-(b)。 3、使用两个链钳分别抱住调整滑套与下壳体,逆时针转动下壳体至要求位置,使要求角度的刻度线与调整滑套上的标记V形槽对齐,如图4-(c)。 4、用背钳卡住调整滑套,并用外钳卡住上壳体,小心的以相对转盘右转的方向转动上壳体至两台肩相碰,并上紧到规定的扭矩。如图4-(d)。 5、进行调整检验,把背钳从调整滑套下移至下壳体上,并施加100%的额定扭矩,如果调整步骤准确,角度将不会变化,最下面一排所示的相同角度值的刻度线即为高边的所在位置,如图4-(f)。 三、使用可调弯壳体螺杆钻具的优点 弯外壳螺杆钻具是钻定向井、水平井 和轨道控制作业的主要工具,由于弯壳体螺杆钻具的结构弯角是固定的,每台螺杆钻具有一个基本确定的造斜率,为了增加钻井过程中的控制能力,势必需要准备几种不同结构弯角的导向钻具,工具储备量的增加导致钻井成本的增加。使一台螺杆

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