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1、井下作业教材第一章 井下作业设备 井下作业设备是用来对井下管柱或井身进行维修或更换而提供动力的一套综合机 组。它包括动力机、传动设备、绞车、井架、天车、游动滑车、大钩、水龙头、转盘、 泥浆泵和其它辅助设备。第一节 修井机修井机或通井机是修井和井下作业施工中最基本、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，其动力越野性好，适用于低洼泥泞地带施工。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，适合快速搬迁的需要，但在低洼泥泞地带及雨季、翻浆季节行走和进入井场相对受到限制。各油田使用的轮胎式修井机型号较多，目前现场使用较多的有XJ350型、XJ2
2、50型、库泊LTO350型、英格索兰350型和KREMCO120。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AT10型，青海拖拉机制造厂制造的XT12，XT15型等型号。第二节 井架、 天车、游动滑车、大钩 井架是支撑吊升系统的构件，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。 天车和游动滑车是吊升系统的两个部件,通过纲丝绳的反复上下穿绕把它们连成一个定、动滑轮组合。最后一
3、道纲丝绳绕过天车轮后，绳头放下缠绕在绞车滚筒上，从天车轮另一端下来的纲丝绳则把它固定在井架下的死绳固定器上。天车、游动滑车、钢丝绳三个部把绞车、井架以及钻、管柱联系起来，以实现起下作业。大钩是修井机游动系统的主要设备之一。它的作用是悬挂水龙头并通过吊环、吊卡悬挂钻柱、套管柱、油管柱，并完成修井作业及其他辅助施工。 游车大钩为游动滑车与大钩组成为一体的整体结构型式，其游车为单轴式，大钩为三钩。 第三节 水龙头 水龙头是修井机旋转系统的一个部件。它上部悬挂在大钩上，下部通过方钻杆与钻柱相连接，在循环修井工作液的同时悬挂钻柱，并保证钻柱旋转。 一、水龙头的作用 1、有足够的承载能力悬挂钻杆柱； 2、
4、能保证在有悬挂钻杆柱的情况下正常旋转； 3、要具有高压密封循环修井工作液通道的功能。 / 二、水龙头的形式 水龙头的结构如图3-10所示。从承载能力区分，水龙头有轻型和重型两种形式；从有 无动力区分，水龙头可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。第四节 转盘 转盘是修井施工中驱动钻具旋转的动力来源。修井时用修井机发动机为主动力，带动 转盘转动，转盘则驱动钻具转动，用来进行钻、磨、铣、套等作业，完成钻水泥塞、侧钻、磨铣鱼顶及倒扣、套铣、切割管柱等施工。大修中常用的转盘按结构形式可分为船形底座转盘和法兰底座转盘两种形式。第五节 泥浆泵在大修和井下作业施工过程中，泥
5、浆泵主要用于循环修井工作液，完成冲洗井底，冲洗鱼顶等项作业施工。一般有条件的井场可配备电驱动泥浆泵，无电源情况下，配备柴油机驱动的泥浆泵。一、 泥浆泵的形式二、 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，泵作一次吸入和排出。三、 按液缸的布置方式分类，往复泵有卧式、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活塞泵。 第六节 钢丝绳、吊环、吊卡一、钢丝绳在井下作业施工中，一般常用
6、19mm（3/4）和22mm（7/8）钢丝绳作滚筒与游动滑车之间的连结大绳，使修井机滚筒、井架天车、游动滑车及大钩连结成为统一的吊升系统，将滚筒的转动力转变为游动系统的提升力，完成井下作业施工的各种工艺管柱的起下和悬吊井口设备等作业。钢丝绳的另外用途，是用于井架绷绳，固定稳定井架，使井架能承载井下作业管柱负荷。钢丝绳在井下作业施工中还用于牵引拖拉起吊设备时的承力、承重绳套。1、钢丝绳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式的钢丝绳。在用户无特殊要求时，一般均按左交互捻供货。按钢丝绳截面形式分类，可将钢丝绳分成西鲁式（S）、填充式（Fi）、纤维绳芯式（NF）、绳式
7、钢芯式（LWR）四种形式，捻制与截面形式见图3-14。修井施工中的吊升用钢丝绳（大绳），一般常选用6股19丝左交互捻制成的西鲁式纤维绳芯钢丝绳。2、钢丝绳强度钢丝绳强度一般分三级，即普通强度（P）、高强度（G）、特高强度（T）三级。3、钢丝绳技术要求1）钢丝绳必须采用符合GB4354要求的盘条钢制造，其化学成分中硫、磷含量不得大于0.035%；2）钢丝绳直径的极限偏差不超过（0.801.6）mm0.020mm，（1.63.7）mm0.030mm；3）钢丝椭圆度不得超过钢丝公称直径公差之半；4）钢丝表面在全长上应光滑、清洁，不得有裂纹、竹节、斑痕、腐蚀和划痕等缺陷；5）钢丝制股后，股应均匀紧密地
8、捻制，不得有股丝松动现象，股中心钢丝的尺寸应能充分有效的支撑外层钢丝，股中钢丝接头应尽量减少，在必须接头时，应采用熔焊。接头处钢丝直径不得过大、发脆、接头间距不得小于5m；6）股制成绳后，钢丝绳各股应均匀紧密地捻制在绳芯上，但允许股间有均匀的间隙；7）在同一条钢丝绳中，各层股的捻距不应有明显差别；8）钢丝绳内不得有断裂、折弯、交错、锈蚀的钢丝；9）制成的钢丝绳不应松散，在自由展开状态下，不应呈波浪状；10）钢丝绳及股的捻距不应超过7.25绳径(D)/10股径；11）石油修井专用619S+NF钢丝绳内纤维绳芯用高质量剑麻制造，也可使用聚丙纤维等其它材料制造，不允许使用黄麻。纤维绳芯的直径应均匀一
9、致，并能有效地支撑绳股；12）钢丝绳表面应均匀地涂敷专用表面脂，纤维绳芯浸透专用麻芯脂；13）钢丝绳在连续使用35月后,绷绳应允许每捻距内断丝少于12，提升大绳用每捻距内允许断丝少于6丝；14）任何用途的钢丝绳不得打结、接结，不应有夹偏等缺陷，原则上用于绷绳的钢丝绳不得插接；15）任何用途的钢丝绳，均不得有断股现象；16）提升大绳使用58井次，应倒换绳头一次，必要时可由井架死绳端切断13m；17）当游动滑车放到井口时，大绳在滚筒上的余绳，应不少于15圈，活绳头在滚筒上固定牢靠；18）大绳死绳头应该用不少于5只配套绳卡固定，卡距150200mm；19）不得用鎯头等重物敲击大绳、绷绳；20）长期停
10、用的钢丝绳应该盘好、垫起，做好防腐工作。二、吊环吊环是起下钻管柱时连接大钩与吊卡用的专用提升用具。吊环成对使用，上端分别挂在大钩两侧的耳环上，下端分别套入吊卡两侧的耳孔中，用来悬挂吊卡。1、吊环的结构按结构不同，吊环分单臂吊环和双臂吊环两种形式，如图3-15与图3-16所示。单臂吊环是采用20SiMnMoV等高强度合金钢锻造而成，具有强度高、重量轻、耐磨等特点，因而适用于深井作业。双臂吊环则是用一般合金钢锻造、焊接而成，所以只适用于一般修井作业中。单臂吊环在双吊卡起下钻、管柱过程中，因重量轻而消耗体力少，但套入吊卡耳孔中较困难。双臂吊环重量较大，但套入吊卡耳孔比较方便。3、吊环基本参数4、吊环
11、使用要求1）吊环应配套使用；2）不得在单吊环情况下使用；3）经常检测吊环直径、长度变化情况，成对的吊环直径长度不相同时，不得继续使用；4）应保持吊环清洁，不得用重物击打吊环。三、吊卡吊卡是用来卡住并起吊油管、钻杆、套管等的专用工具，在起下管柱时，用双吊环将吊卡悬吊在游车大钩上，吊卡再将油管、钻杆、套管等卡住，便可进行起下作业。修井施工中常用的吊卡一般有侧开活门式和月牙式两种吊卡。2、吊卡的结构1）侧开活门式吊卡结构如图3-17所示。该型吊卡重量较重，适用于对钻杆、套管和油管卡持，使用较广泛，能与双臂吊环配合起下钻杆、油管。2）月牙式吊卡（闭锁环式吊卡）月牙式吊卡它只适用于小尺寸、中等载荷的油管
12、。第二章 井下作业施工准备井下作业施工是多工种多设备联合作业的大型施工，只有做好大量的准备工作后，才能按期开工。井下作业施工准备的质量直接关系到整体作业质量和施工效果，因此要充分认识到施工准备在井下作业施工中的重要性。此章的主要内容包括作业设计、井场调查、搬迁安装、立井架、穿大绳、校正井架、吊井口房、吊驴头、安装井口控制装置、搭操作台、搭油管桥、连接地面管线及安全检查等内容。作业设计作业设计是根据油田开发的要求来编制的。编制作业设计要充分了解施工井的井况和地下油层的物性及现有的工艺条件，优化工艺技术参数，选择最佳施工方案，以提高作业施工的科学性，求得最佳施工效果和较好的经济效益。作业设计是指导
13、作业施工的纲领性文件，是施工过程中应遵守的规定和原则。每项井下作业施工都应有地质方案设计，工艺设计和施工设计，对于有些比较简单的维护作业施工项目的工艺设计，可以直接代替施工设计用来指导现场施工。一、地质方案设计井下作业地质方案设计是根据油田开发需要，结合油田综合调整方案要求，针对油水井油藏地质因素而编制的。它由发包方地质专业部门编制。主要包括以下内容：1、油田名称、井号、井别。2、原因分析、施工项目、施工目的、效果预测。3、基础数据。4、生产数据。5、地质要求。二、工艺设计工艺设计是根据不同的施工项目，优化施工工艺，计算施工参数，合理选择施工材料、设备和工具，以保证地质方案设计的顺利实施，由发
14、包方工艺技术部门或委托第三方编制。主要包括以下内容：1、油田名称、井号、井别。2、施工项目、施工目的、施工层段。3、基础数据。4、生产数据。5、施工工艺和施工技术参数。6、井下管柱结构和地面设备。7、施工要求及安全措施。三、施工设计施工设计是根据地质方案设计和工艺设计的要求而编制的，主要内容是合理确定施工步骤，保证达到施工目的。它是由承包方负责编制的，主要有以下内容：1、油田名称、井号、井别。2、施工项目、施工目的、施工层段。3、基础数据。4、生产数据。5、施工准备。6、施工步骤。7、施工要求和安全注意事项。四、设计编写要求1、作业设计的封面应有统一格式，应注明油田名称、井号、井别、编写人、审
15、核人、审批人、编写单位和日期。2、应提供明确的施工目的。3、基础数据应包括： 开钻和完钻时间、套管规范及不同壁厚下入深度、完钻深度、人工井底深度、水泥返高、试压情况、套补距、四通高度、采油（气）树型号、井下管（杆）柱结构、下井工具规范及深度（附管柱图）、射孔日期、射孔井段、射孔层位、射开厚度、射孔枪型、射孔密度、发射率、固标差、压井液名称、压井液密度、压井液浸泡油层时间、原始地层压力以及其它必要的施工数据。4、生产数据应包括 生产方式、油嘴规范、油压、套压、日产液量、日产油量、油气比、含水率、静压、流压、冲程、冲次、注水井的注水方式、注水压力、日注水量。如本次施工涉及到某个层位或井段，还应写明层号或井段深度、小层射开厚度、有效厚度、夹
