DXG型段铣工具

DXG型套管段铣工具一、概述目前在国内外套管段铣和套管开窗，都是在套管内定向侧钻前所必需的施工手段。在国内段铣和开窗并存，但从发展眼光来分析，段铣有取代开窗的趋势。这是因为采取段铣作业工具简单，操作方便，适用各种尺寸套管，对以后的钻井、完井作业均无防碍；而开窗则不具备上述各项优点。但段铣作业也还存在着一定的问题，如作业时间长，需要打水泥塞，套管切削量大，容易形成缠绕卡钻等，但这些问题在今后的设计以及施工作业中终将被克服，或在一定程度上得到改善，从而使段铣工艺得到更普遍的推广。二、结构及工作原理段铣工具主要由上接头、过流环、限流塞、活塞、芯轴、弹簧、主筒体、压块、销轴座、段铣刀、阻流环、限位环、扶整套、下接头等零件组成，如图所示。该工具由液力控制，具有切割、报警和复位三种工作状况。当工具下到预定深度以后，要低速旋转并开泵。这时泥浆流向分为两支，一支通过限流塞小孔流向下接头组成大循环；另一支则通过阻流环大孔流向活塞端面，推动活塞下移。因活塞与心轴用螺纹连为一体，所以心轴同时下移，心轴下移后其端部与段铣刀背部斜面接触。心轴继续下移，段铣刀张开，直到与套管内壁接触开始切削。当套管切断以后，过流环正好与主筒体台肩抵住，不能再往下移动；限流塞与过流环是用挡圈连在一起的，过流环停止下移，限流塞当然也停止移动。此时泥浆走向将合二为一，同时流向下接头组成大循环。这时的过流面积与初始的过流面积之比基本上是3:1。在钻台上能明显的看到泵压降低，这就是报警信号，证明套管已被割断。此时司钻必须再让工具旋转一段时间，使工具张开到最大位置，直到段铣刀限位小平台与主筒体上的限位环接触为止。然后根据施工方案调整钻压和扭矩向下切削。当铣切长度达到预定数值时，停泵，活塞在弹簧力的作用下上移复位，芯轴同时也上移，段铣刀收回到主筒体内，这就是复位工作状况。上提钻具，段铣完成。这就是简单的工作原理。DXG型套管段铣工具活塞上接头限流塞过流环钢球环弹簧芯轴主筒体压块肖轴座肖轴阻流环段铣刀限位环下接头三、基本参数规格型号DXG140DXG178DXG244段铣套管尺寸in(mm)51/2(140)7(178)95/8(244)工具外径mm114140206刀片张开尺寸mm176215310上接头扣型27/8IF31/2IF41/2IF下接头扣型27/8IF31/2IF41/2IF总长mm137915831627四、段铣套管施工程序1、准备工作⑴根据施工井井下条件及开发提出的要求确定段铣的深度。⑵认真查阅施工井井史，确认段铣井段的套管尺寸、钢级、壁厚，这将有助于选择正确的段铣工具。⑶认真查阅施工井地质剖面图，确定段铣井段的层位、岩性。尽可能避开膨胀性页岩、盐岩，易垮易漏地层，选择可钻性比较好的地层，如沙岩地层。⑷认真查阅固井声幅测井图，确认段铣井段的水泥封固质量情况。如果质量不好，应实施射孔挤水泥。⑸段铣所用的泥浆比重应和原井钻该地层所用的泥浆比重相同，但漏斗粘度应在75-100秒，以便携带铁屑。⑹确认被段铣的井是直井还是斜井；段铣井段的井斜、方位；段铣定向侧钻后应达到的井斜、方位；作好有关的计算和设计。⑺段铣作业时应在泥浆槽内放置磁铁打捞器，吸附由于段铣被泥浆带出的碎铁屑，减少对泥浆的磨损。⑻下井工具作业前，应下一次钻头并带刮蜡器进行通径、刮蜡作业，以保证打水泥塞的质量。⑼认真检查确认所有的下井工具是否满足要求。如：长度、外径、扣型等并记录，画出草图。2、段铣套管的施工⑴在预定段铣井段下界以下50-100米处打水泥塞，厚度不小于50米，并进行套管试压(试压等级由开发部门定)。确定套管无损坏后再进行下步作业。50-100米的口袋用来在磨铣过程中沉淀没有被泥浆携带上来的比较大的铁屑。⑵段铣工具在下井前应细致检查所有螺钉是否上紧，再次确认其型号、刀片的尺寸及扶正器的外径。⑶按照标准要求的上扣扭矩上扣。⑷段铣工具接好后应在钻台上开泵进行功能试验，可在井口开泵观察泵压和排量的变化与刀片张开角度的变化关系，并记录下来。1⑸用细的棕绳或铁丝将刀头扎住，以避免铣刀下井时自由张开，影响下钻，碰坏刀片。特别是在井斜比较大的井段，下放速度要求平稳。⑹下到预定井深后，先不开泵，慢慢启动转盘，转几分钟将扎刀片的细棕绳或铁丝磨断。转速在50-60转/分。⑺启始磨铣点要避开套管接箍(在套管接箍以下5-6米处)，慢慢开泵，使泵压在7-10MPa，以50-60转/分的转速磨铣，同时观察扭矩、泵压、排量的变化，如发现扭矩减小，泵压下降(一般下降1-2MPa)，且转盘转动平稳，则确认套管已被铣断(一般10-15分钟)，这时再增加排量至推荐值(16-20升/秒)，并慢慢加钻压至推荐值(18-36kN)，进入正常磨铣。⑻磨到接箍时，进尺速度较慢，要有耐心，但不应加大钻压，以免快速磨损刀片。⑼每磨铣1-2米要慢慢上下活动钻具，观察是否有铁屑堆积和缠绕现象。⑽在磨进中要有专人观察振动筛处的铁屑质量与磨铣进尺的铁屑量是否相符，如差异太大，应打2-5方稠泥浆塞将井下铁屑顶替出来，待井眼循环干净后再继续磨铣。⑾如果磨铣速度太慢或无进尺，应循环泥浆，起钻检查刀片磨损情况及工具完好情况。⑿磨铣到预定井深后，停止送钻，慢慢等待钻压降到15kN以下停转盘，充分的循环泥浆把应带的铁屑带干净。然后起钻，停泵慢慢上提钻具，注意观察悬重的变化，特别是工具进入套管时，要加倍小心。⒀再下光钻杆打水泥塞封固段铣井段。⒁准备下步侧钻作业。五、启始磨铣出现困难的原因分析1、排量不够，刀片没有足够的张力使其全部张开。2、泥浆泵上水不好，泵压不平稳，钻具震动，影响刀片的吃入。3、泥浆不干净，有异物堵塞，影响芯轴的工作。六、段铣时技术参数的选择1、排量启始切削排量：300-470升/分正常切削排量：946-1230升/分2、转速启始切削转速：50-60转/分正常切削转速：100-125转/分3、钻压启始切削钻压：0kN正常磨铣钻压：15-36kN在操作中尽可能在推荐的参数中优选一组合理的参数。2七、段铣作业中应注意的问题1、随时注意铁屑返出的情况：正常情况下泥浆返速要求在0.8-1米/秒以上。实际上采用返速大于1米/秒以上，泥浆屈服值22Pa以上，可以有效的携带铁屑。2、及时清除铁屑：及时清除振动筛的铁屑，防止堵塞泥浆通道跑泥浆，保证作业连续顺利进行。3、根据铁屑形状，及时调整参数：正常情况下，返出的铁屑厚0.2-0.5mm，长7-8mm，呈卷曲状，如车床加工的铁屑。如铁屑太厚，则说明钻压过大，对刀片磨损太快；如铁屑太薄，则说明钻压太小。这些都需要操作者根据现场实际情况加以调整。4、确认窗口是否已经打开：铣进0.5m左右就可以进行检查，具体方法是：开着泵下压40-50kN钻压在工具上，然后上提至开窗点，若遇阻40-50kN的负荷，就说明窗口已经打开了。5、工具提不出窗口：由于铁屑多，堆积在刀臂附近或由于排量不够，大量铁屑缠绕在工具上都可能使工具不能提离窗口。在这种情况下，不可着急硬提狠拔，以免损坏刀片。可以采用先正铣，然后上下活动钻具，用倒划眼的方法解卡，慢慢将工具提出窗口。倒划眼时上下提力不应太大，以免破坏套管鞋。6、套管与磨铣工具的偏磨：磨铣段固井质量不好或水泥胶结质量差，均会导致套管与工具偏磨而影响段铣作业正常进行，造成刀片的严重损坏。应控制转速在50-60转/分，钻压不大于10kN，慢慢磨过这一段。7、适当施加钻压：在段铣过程中，钻压是关键，按照工具推荐的钻压范围进行优选。过大的钻压只能加快刀片磨损，特别是磨铣到套管接箍，一定要有耐心，保持正常磨铣时的钻压，万万不可加大钻压。八、拆装方法1、拆卸方法a、拆工具之前要备有装配图。备有管钳、链钳、孔用挡圈手钳、内六方扳手、螺丝刀、Φ10x100钢棒两根、塑料布、清洗剂等。b、卡住主筒体，拆下上接头和过流环。c、松开芯轴上端钢球环内螺塞，取出钢球，拆下钢球环。d、用钢棒松开与芯轴用螺纹连接的活塞并移走，同时取出弹簧。e、拆卸扶正套内三条定位螺钉，拆卸下接头、定位套、限位环。f、拆下段铣刀后面的压块，将段铣刀张到最高点，推出销轴座，连同段铣刀一同取出。g、取出芯轴。h、拆出所有O型圈及孔用挡圈。2、检查a、把所有拆下来的金属零件首先清洗，然后进行外观检查，包括丝扣部分是否有变形、碰伤等缺陷。轻微的进行修复，严重的更换零件。3b、对主筒体、芯轴、上、下接头探伤检查。c、仔细检查密封件，若发现涨大、刮伤、老化等影响密封的缺陷时应及时更换。3、装配方法a、装配工具之前，除拆卸工具时所需的工具之外，尚须备有清洗剂、丝扣油、润滑脂等。b、清洗所有零件并凉干，不得用棉纱及其它织物擦拭。c、装好O型圈及小的组合件，装好孔用挡圈。d、将芯轴装入主筒体，装好主弹簧。e、将活塞旋入芯轴，在芯轴上端装好钢球环，填满钢球，用螺钉固紧。f、装好上接头及过流环，扭矩为25kN.m。g、装好段铣刀及压块。h、装好限位环，扶正套及下接头，扭矩为25kN.m；i、装好护丝，存放备用。九、维护保养段铣工具每段铣完一口井，都必须拉回厂房拆检，对金属件除宏观检查外，还要进行超声波探伤。段铣刀要重新更换，不允许修复使用。密封件原则上使用一口井一换，但经检查确实可以使用者只允许再使用一口井。检修装配后的工具应水平存放在干燥通风库房内。十、地面试验试验要具备泥浆池、泥浆泵、试压管线等，主要检查段铣刀张开外径、复位情况、、密封元件的可靠性等。当不具备上述条件时，也可在井口进行简单试验，开泵时检查刀片张开外径，停泵后检查复位情况。地面试验一定要做，以免下井后带来意想不到的麻烦。