接钻具作业工艺方法及工具 |
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| 申请号 | CN201510053552.3 | 申请日 | 2015-02-02 | 公开(公告)号 | CN104632105A | 公开(公告)日 | 2015-05-20 |
| 申请人 | 中国石油天然气集团公司; 中国石油集团钻井工程技术研究院; 北京石油机械厂; | 发明人 | 邹连阳; 张宏英; 李金龙; 黄衍福; 段马利; 贺涛; 米凯夫; 王瑞霄; 王艳君; 刘凤; 张立刚; 周智勇; 王娜; 李子良; 李显义; 周跃武; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种接钻具作业工艺方法及工具。所述接钻具作业工具包括：旋转提升短节，所述旋转提升短节包括：空心的 心轴 (1)；轴向 轴承 (5)，套设在所述心轴(1)的顶端；轴承套(4)，所述轴承套(4)的内壁套设在所述轴向轴承(5)之外，所述轴承套(4)的外侧表面设有与所述心轴(1)相交的台肩，所述台肩为锥面并从上至下向所述心轴(1)的轴线收缩；压紧装置，位于所述轴向轴承(5)之上，并位于所述心轴(1)与所述轴承套(4)之间。所述接钻具作业工艺方法，采用前面所述的旋转提升短节。本发明可降低劳动强度和提高作业效率，可有效地减少或避免人身伤害及复杂的发生。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种接钻具作业工具，其特征在于，所述接钻具作业工具包括： |
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| 说明书全文 | 接钻具作业工艺方法及工具技术领域背景技术[0002] 目前在石油天然气工业中，钻井是打通从地面到油气储层通道的过程，在油气资源勘探和开发的过程中起着十分重要的作用。在钻井过程中，需要将单根的钻杆和其他钻具、仪器连接起来，随着钻进的深入而加长，目前现场接钻具(例如钻铤)的方法及问题如下： [0003] 1、常规水龙头转盘钻井接钻具(钻铤)的方法 [0004] 由于钻铤在整个钻具组合的下部分，目前油气井施工所需钻铤大部分为7"，8"，少部分为6-5/8"及其他规格。一般钻铤的配备数量为200～300m，单根钻铤重量一般为1.5～2.0t。没有配备顶驱的钻机，接钻铤(单根，立柱)的方法就是通过人工推链钳的方式先实现引扣，最后用B型钳紧扣。拆卸方法基本相同。 [0005] 接钻铤单根的方法：不需要卸掉方钻杆，用提丝提钻铤单根入小鼠洞，然后直接在小鼠洞上面接钻铤单根。 [0006] 接钻铤立柱的方法：接两根及以上钻铤首先需要将水龙头及方钻杆入大鼠洞；再用提升短节将单根钻铤入小鼠洞，上卡瓦，再提一根钻铤入鼠洞用大钩接钻铤，大钩锁销必须打开，接第三根时需要司钻配合好，上提合适的力量)。为了方便接钻铤单根或立柱，大钩必须能自由旋转。 [0007] 存在的问题：接钻铤立柱虽然是常规作业，历来已久，但是工人推链钳仍然很费力，有时甚至需要3～5人推链钳，上两个链钳，劳动强度极大。 [0008] 2、配备顶驱钻机接钻具(钻铤)的方法 [0009] 接钻铤单根的方法。如果没打开井口，先用提丝吊钻铤入小鼠洞，然后用提升短节替代提丝(必须紧扣)，再继续在小鼠洞用顶驱接接第二根钻铤最后是第三根钻铤。如果井口已经打开，且有钻具在井下，则需在井口接单根钻铤。 [0010] 接钻铤立柱的方法。在小鼠洞用顶驱接成立柱，将立柱提到立根台上面，钻头已经入井则直接在井口接钻铤立柱。 [0011] 存在的问题：由于钻铤比较重，推单根钻铤引扣时，用双链钳3～4人基本可以推动；但是如果接两根及以上钻铤时，现场有两种方法：一种是上面顶驱牛头吊卡放松或略微上提一些力量，人工用双链钳强行推，有时需要4～6人，链钳经常推断，一口井有时损坏链钳3～4把。另一种方法：对于钻铤(9"及以上，仅7"钻铤立柱三根重量达到5.7t。)规格更大的钻机，由于钻铤太重，井队人员根本无法推动钻铤立柱，钻井队用转盘反转的方法接钻铤，这种方法实际井下风险很大(井下钻具落井，钻台钻具甩飞风险)，用转盘正反转上卸扣属于违章操作，但是现场无法解决此类问题，属无奈之举。 [0012] 综上所述，现有技术中存在以下问题：接钻具作业中，劳动强度大和作业效率低。 发明内容[0013] 本发明提供一种接钻具作业工艺方法及工具，以解决接钻具作业中，劳动强度大和作业效率低的问题。 [0014] 为此，本发明提出一种接钻具作业工具，所述接钻具作业工具包括： [0015] 旋转提升短节，所述旋转提升短节包括： [0016] 空心的心轴； [0017] 轴向轴承，套设在所述心轴的顶端； [0018] 轴承套，所述轴承套的内壁套设在所述轴向轴承之外，所述轴承套的外侧表面设有与所述心轴相交的台肩，所述台肩为锥面并从上至下向所述心轴的轴线收缩； [0019] 压紧装置，位于所述轴向轴承之上，并位于所述心轴与所述轴承套之间。 [0020] 进一步地，所述旋转提升短节还包括：端盖，连接在所述心轴与所述轴承套之间并位于所述压紧装置之上。 [0021] 进一步地，所述压紧装置包括：抵紧在所述轴向轴承之上的调整环、和抵紧在所述调整环之上的压紧螺母。 [0022] 进一步地，所述旋转提升短节还包括：位于所述心轴与所述轴承套之间的第一径向轴承，第一径向轴承位于所述轴向轴承之下。 [0023] 进一步地，所述旋转提升短节还包括：位于所述压紧螺母与所述轴承套之间的第二径向轴承，所述第二径向轴承位于所述轴向轴承之上。 [0025] 进一步地，所述接钻具作业工具还包括：连接在所述心轴底端的一根或多根钻铤。 [0026] 进一步地，所述接钻具作业工具还包括：套设在所述轴承套之外的吊卡，所述吊卡通过所述台肩提升所述轴承套。 [0027] 本发明还提供一种接钻具作业工艺方法，采用前面所述的旋转提升短节，所述接钻具作业工艺方法包括以下步骤： [0028] 将旋转提升短节提升至钻台平面； [0029] 下放钻机大钩，打开吊卡，将吊卡扣在旋转提升短节的台肩处后合上吊卡； [0030] 将预下入井内的钻具从地面运送至钻台，放入鼠洞内并用安全卡瓦锁紧以防掉进鼠洞； [0032] 利用双B型钳，一个固定在钻铤上，另一个固定在旋转提升短节上，按照规定扭矩进行紧扣； [0033] 上提大钩，卸掉安全卡瓦，将钻具移离鼠洞口； [0034] 鼠洞内吊入下一根钻具并用安全卡瓦锁紧，将提起的钻具与鼠洞内的钻具对正并用链钳引扣，旋扣至手动拧紧状态； [0035] 利用双B型钳，一个固定在上钻铤上，另一个固定在鼠洞口钻铤上，按照规定扭矩进行紧扣； [0036] 重复步骤c至步骤h，进行下一根钻具的连接，这样就完成了一个立柱的连接。 [0037] 进一步地，所述接钻具作业工艺方法还包括以下步骤： [0038] 在完成了一个立柱的连接后，上提大钩，拿走井口钻具上的护丝，将提起的钻具与井口钻具螺纹对正，利用链钳引扣并手动拧紧； [0039] 利用双B型钳，一个固定在井口钻具上，另一个固定在上端钻具上，按照规定扭矩上紧； [0040] 重复以上步骤，直至所有钻具入井。其中，鼠洞是指小鼠洞。 [0041] 本发明用于包括常规水龙头转盘钻井和新型顶驱钻井在内的所有钻井方式的钻具(例如钻铤)连接方法，采用本发明的旋转提升短节，在吊卡提升最大悬重工况下，心轴相对轴承套可自由旋转，因而，能够带动连接在所述心轴1底端的钻具(例如为一根或多根钻铤)转动，从而完成螺纹的上卸扣进而实现钻具的连接或者拆卸。 [0042] 本发明具有钻具转动灵活、作业安全可靠的特点。应用本发明可极大地降低劳动强度和提高作业效率，可有效地减少或避免人身伤害及复杂的发生。 [0043] 本发明的有益效果是：旋转提升短节具有以下主要特点： [0044] 第一：省时。同比利用常规提升短节(不可旋转)提升钻具连接的工艺，作业效率可以提高200％以上。由于采用常规提升短节不能旋转，当提升两根及以上的钻铤时，人工很难转动，只能采用双B型钳间隔性的引扣，受B型钳钢丝绳行程限制，每次引扣不到半圈，完成一次上扣特别耗时。采用旋转提升短节后，可以利用链钳带动钻铤实现完整圆周转动，大大节约了上扣时间。 [0045] 第二：省力。过去利用常规提升短节，如果人工引扣，需要4～6人用两个链钳才能勉强扳动，甚至时常把链钳扳断。现在利用旋转提升短节，1个人可以很轻松地利用链钳盘动钻铤实现引扣。 [0046] 第三：安全。无论是利用双B型钳还是多人手动引扣的方式均有很大的风险。利用双B型钳，由于两个钳子之间有一定的距离，在螺纹没有旋入前，容易导致钻铤在摆动下上扣，井口风险较大且容易造成磨扣。多人利用链钳引扣的方式，特别是在链钳扳断的情况下，特别容易引发次生故事，风险很大。利用旋转提升短节后，井口只需一人引扣，司钻视野更为开阔，避免了多人作业时混乱而增加的井口风险。同时，由于旋转提升短节启动扭矩很小，可以有效防止倒扣的发生，即使在上部螺纹没有拧紧的情况下，也不会发生卸扣倒扣现象。 [0047] 第四：方便。旋转提升短节是对常规短节的改进，具有操作简单、使用方便的特点，旋转的功能赋予了它新的内涵。 [0049] 图1为本发明实施例的旋转提升短节的结构示意图； [0050] 图2为本发明的实施例的接钻具作业工具的结构示意图； [0051] 图3为本发明的实施例的接钻具作业工具的工作原理图。 [0052] 附图标号说明： [0053] 1-心轴、2-O形密封圈、3-第一径向轴承、4-轴承套、5-轴向轴承、6-调整环、7-压紧螺母、8-第二径向轴承、9-轴用弹性挡圈、10-O形密封圈、11-端盖、12-吊耳 13-吊卡14-钻铤 100旋转提升短节 具体实施方式[0054] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。 [0055] 如图1所示，本发明实施例的接钻具作业工具包括：旋转提升短节100，所述旋转提升短节100包括： [0056] 空心的心轴1，心轴1是一空心轴体，内孔可通过钻井液，两端分别加工有螺纹，上端螺纹与压紧螺母7配合，下端螺纹与对应作业的钻具(例如为钻铤)相连接； [0057] 轴向轴承5，套设在所述心轴1的顶端，以使得心轴1能够相对轴承套4转动并能够承受轴向负载； [0058] 轴承套4，所述轴承套4的内壁套设在所述轴向轴承5之外，轴承套4从心轴1小端(顶端)穿过，通过轴台配合定位，所述轴承套4的外侧表面设有与所述心轴1相交的台肩41，所述台肩41为锥面并从上至下向所述心轴1的轴线收缩，在作业时，台肩41用来支撑或承载轴承套4，从而为与轴承套4连接的心轴1和钻具(例如为钻铤)的旋转提供支撑面； [0059] 压紧装置，位于所述轴向轴承5之上，并位于所述心轴1与所述轴承套4之间，对轴向轴承5进行轴向限位或固定。 [0060] 进一步地，所述旋转提升短节还包括：端盖11，连接在所述心轴1与所述轴承套4之间并位于所述压紧装置之上。为了确保内部径向轴承不被钻井液或其他污物污染，上端设计加护了端盖11，同时设计安装有内外密封O形密封圈10及O形密封圈2。 [0061] 进一步地，所述压紧装置包括：抵紧在所述轴向轴承5之上的调整环6、和抵紧在所述调整环6之上的压紧螺母7。调整环6能够确保轴向轴承5的轴向游隙，压紧螺母7能够调整轴向轴承5的轴向位置。压紧螺母7与心轴1螺纹连接。压紧螺母7与心轴1通过螺纹配合，从而定位调整环6，为了确保轴向轴承5的良好润滑，在压紧螺母7上加工有凹槽用于存储轴承润滑脂。为了防止压紧螺母7松脱，心轴1上端设计安装有轴用弹性挡圈9。 [0062] 进一步地，所述旋转提升短节还包括：位于所述心轴1与所述轴承套4之间的第一径向轴承3，以确保心轴1相对于轴承套4转动灵活，第一径向轴承3位于所述轴向轴承5之下。 [0063] 进一步地，所述旋转提升短节还包括：位于所述压紧螺母7与所述轴承套4之间的第二径向轴承8，以确保压紧螺母7相对于轴承套4转动灵活，所述第二径向轴承8位于所述轴向轴承5之上。 [0064] 第一径向轴承3与第二径向轴承8可以择一设置，也可以同时存在。较佳的，第一径向轴承3与第二径向轴承8同时设置，以使得心轴1的转动更加灵活。 [0065] 进一步地，所述旋转提升短节还包括：通过螺纹连接或焊接安装在所述端盖11顶部的吊耳12。这样是为了旋转提升短节起吊的方便。 [0066] 进一步地，如图2所示，所述接钻具作业工具还包括：连接在所述心轴1底端的一根或多根钻铤14。通过一根或多根钻铤14，可以实现钻具的连接。 [0067] 进一步地，所述接钻具作业工具还包括：套设在所述轴承套4之外的吊卡13，所述吊卡13通过所述台肩41提升所述轴承套4，或者说，吊卡13卡接在台肩41上。吊卡13可以支撑在钻台处，在重力和摩擦力作用下，轴承套4与钻井吊卡抱为一体。吊卡13能够为轴承套4和心轴1的旋转提供支撑。另外，本发明能够方便导向工具入井前工具面及方位角的旋转调整。 [0068] 本发明还提供一种接钻具作业工艺方法，安装过程具体为： [0069] m)将旋转提升短节提升至钻台平面，卸掉护丝，螺纹处涂敷螺纹润滑脂； [0070] n)下放钻机大钩，打开吊卡，将吊卡扣在旋转提升短节的台肩处后合上吊卡； [0071] o)将预下入井内的钻具钻铤等从地面运送至钻台，放入小鼠洞内并用安全卡瓦锁紧以防掉进小鼠洞； [0072] p)调整大钩高度，吊环将旋转提升短节通过下端连接螺纹与小鼠洞内的钻具钻铤等对正并用链钳引扣，旋扣至手动拧紧状态； [0073] q)利用双B型钳(两个B型钳)，一个固定在钻铤上，另一个固定在旋转提升短节上，按照规定扭矩进行紧扣； [0074] r)上提大钩，卸掉安全卡瓦，将钻具移离小鼠洞口； [0075] s)小鼠洞内吊入下一根钻具钻铤并用安全卡瓦锁紧，将提起的钻具与小鼠洞内的钻具对正并用链钳引扣，旋扣至手动拧紧状态； [0076] t)利用双B型钳，一个固定在上钻铤上，另一个固定在鼠洞口钻铤上，按照规定扭矩进行紧扣； [0077] u)重复以上步骤o-t，进行下一根钻具的连接，这样就完成了一个立柱的连接； [0078] v)上提大钩，拿走井口钻具上的护丝，将提起的钻具与井口钻具螺纹对正，利用链钳引扣并手动拧紧； [0079] w)利用双B型钳，一个固定在井口钻具上，另一个固定在上端钻具上，按照规定扭矩上紧； [0080] x)重复以上步骤，直至所有钻具入井。 [0081] 钻铤的拆卸和安装原理一致，工序相反。 [0082] 本发明将旋转提升短节替代常规提升短节坐在钻井吊卡上；在接钻具作业时可以实现下部钻具的自由旋转，从而完成螺纹的上卸扣进而实现钻具的连接或者拆卸，以及导向工具入井前工具面及方位角的旋转调整，图3示出了导向工具入井前工具面及方位角的旋转调整的原理，或者示出了钻具的自由旋转的原理，如图3，将钻铤14从初始位置20顺时针旋转一定角度到达目标位置30。旋转提升短节作业时心轴1下端螺纹接钻具，上端通过轴承套4坐在钻井吊卡上，在重力和摩擦力作用下，轴承套4与钻井吊卡抱为一体。由于轴向推力轴承5的隔离作用，心轴1相对于轴承套4可自由旋转，从而实现螺纹的旋转连接或拆卸以及钻具组合工具面的调整等作业。 [0083] 本发明进行接钻具作业具有省时、省力、安全、方便和经济的特点，适用于包括常规水龙头转盘钻井及顶驱钻井在内的所有钻井工艺。本发明可以有效地解决常规钻具钻铤连接时不能或者难以旋转的瓶颈，规避了作业时的风险，带来了安全、高效、便捷、经济的工程利好。本发明在吊卡提升最大悬重工况下，可自由旋转，具有转动灵活、安全可靠的特点。应用本提升短节可极大地降低劳动强度和提高作业效率，可有效地减少或避免人身伤害及复杂的发生。 [0084] 以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。 |
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