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1、 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
2、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03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
3、 1 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03 ，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
4、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 2 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
5、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，当下壳体绕螺纹轴线旋转一周，其轴线OA画出了顶角为2的圆锥面。每一个切割平面OO 3A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。 2连接螺纹轴线下壳体轴线图3 可调弯壳体调整角度原理图3 二、井口调整角度的方
6、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。如图图4 可调弯壳体角度调整方法111上壳体调整滑套下壳体下
7、壳体调整滑套上壳体111122111111221111211211111（a）（b）（c）（d）（f）工具面111 4 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
8、钻具实现几种不同的结构弯角，增加工具本身的可控性能和应变能力，同时减少钻井工具的储备量以降低钻井的投入，这是应用可调弯壳体螺杆钻具的最大优点。四、现场应用举例 可调弯壳体螺杆钻具已成功的国内用于现场钻井作业，其技术日趋成熟，在国内得到大力推广的同时，由于其高的性价比，还不断地出口国外，目前国外订购我国的螺杆钻具大部分为可调角度螺杆钻具。以下给出几个应用实例。1中海油田服务有限公司定向井事业部湛江基地在琼东南盆地多次使用系列号为66-5IVOK-105的5LZ172X7Y-K-O中空可调弯角度螺杆钻具，连续五次下井，并在井口调整角度进行不同的钻井作业，先后使用2.5、1.75、1.5、1.25角
9、度进行造斜、导向、扭方位及增斜作业，共获进尺2140米，该螺杆钻具累计纯钻179.3小时， 5 运行242.5小时，测斜数据及完井电测表明，所钻井段井深轨迹质量好，控制精度高。由于机械钻速明显提高，且避免了传统定向造斜多次起下钻操作，故节约了钻井成本，缩短了钻井时间并降低了工人劳动强度，经济效益显著，得到了用户的认可，实践证明其特别适用于海洋钻井平台及边远地区的钻井作业要求。2、在新疆油田HD4-22井的应用HD4-22属中半径水平井,从4891m开始造斜，造斜率大约是9/30m,靶区垂深5056,水平段长度300m,视平移195m，井眼曲率半径197m。4892.1米的石碳系的砂泥岩到505
10、6米的车河砂岩，中间依次经过上泥岩、标准灰岩、砂1、砂2、砂3、中泥岩、角砾岩层。采用一台5LZ172-IV-K螺杆钻具，先后调整3次角度，分别为2.5、1.75、1.5，先后钻进造斜段、稳斜段。该螺杆钻具运行101小时，纯钻64.3小时，进尺98米，电测数据表明造斜准确、轨迹控制较好，与邻井相比机械钻速得到提高，效益显著。3、 5LZ172X7Y-K中空可调角度螺杆钻具在南海油田使用情况螺杆编号 弯角 使用井名 作业方式 使用井段 转盘转速 纯钻 运行时间1.25 YC13-4-1 定向 17141863m 26.6h 37.8h 0.7 YC13-4-1 复合 18633001 m90rp
11、m 52.3h 68.5 0.75YC14-2-1 复合 18853014 m80rpm 47.8h 63.5 0.75YC15-3-1 复合 17253257 m80rpm 45.6h 64.8 66-5IVOK-104 累计 172.3h 234.6h0.85 DF1-1S-4 复合 9862425 m 98rpm 25.9h 32.1h 0.75DF1-1S-3 复合 9062143 m 65rpm 34.5 h 42.5 h 1.5 DF1-1N-3 定向 10351197 m 25.4 h 42.1 h 0.75DF1-1N-3 复合 11972447 m80rpm 36.8 h 41.7 h 66-5IVOK-105 0.7 DF1-1N-2 复合 9932583 m 70rpm 56.7 h 84.1 h 累计 179.3h 242.5h
