1、第十章 井口設備王希堯王希堯2概述概述 在鉆井過程中，為了起下鉆具，必須對鉆具進行上卸扣，因而起下操作設備是必不可少的鉆井工具。 由于深井和修井工作的起下鉆操作頻繁，用于上卸扣的時間有所增加，因而井口起下操作設備應向機械化乃至自動化方向發(fā)展。3第一節(jié) 常用鉆井地面專用工具 常用的鉆井地面專用工具包括：吊鉗、吊卡、吊環(huán)、卡瓦、安全卡瓦和旋繩器等。它們共同完成對鉆具進行上扣、緊扣、松扣、卸扣等工作，是保障作業(yè)得以實施的專用工具。4一、吊鉗一、吊鉗 吊鉗又稱大鉗，是用來擰緊或松開鉆桿及套管絲扣的專用工具。根據(jù)用途不同，吊鉗主要有鉆桿吊鉗和套管吊鉗兩種。5鉆鋌吊鉗鉆鋌吊鉗6套管吊鉗套管吊鉗7鉆桿吊鉗鉆

2、桿吊鉗8二、吊卡二、吊卡 吊卡是修井作業(yè)時，用來直接懸掛管柱的井口工具，不同的孔徑懸持不同的管柱。 分類分類：按懸掛管柱不同，分為鉆桿吊卡、套管吊卡和油管吊卡；按吊卡的結構，分為側開雙保險式、對開雙保險式及閉鎖環(huán)式三種類型。9抽油桿吊卡抽油桿吊卡10油管吊卡油管吊卡11鉆桿吊卡系列鉆桿吊卡系列鉆桿吊卡系列 吊卡是鉆井作業(yè)時，用來直接懸掛管柱的井口工具，上連吊環(huán)，不同的孔徑懸持不同管柱。1、執(zhí)行API 8C、SY5035等相關技術標準。2、主要受力件選用優(yōu)質合金鋼制造。3、強度校核采用ABAQUS有限元分析，并作電測法應力測試。4、熱處理采用雙液淬火新工藝。5、每件產(chǎn)品進行出廠試驗，并嚴格按照標

3、準進行無損探傷檢測。12v 目前現(xiàn)場普遍使用的是側開雙保險式吊卡。吊卡彈簧為專用配件，嚴禁用其他彈簧代替。吊卡活門、銷子絞合部和本體應無變形和損傷，確保吊卡活門靈活好用。各轉動部件要經(jīng)常保持清潔，經(jīng)常注機油活動潤滑。使用時，要根據(jù)井下鉆具尺寸，選用好相匹配的吊卡。吊卡銷應有防退出功能，其長度和直徑應合適，工作時應用細麻繩拴在吊環(huán)上，吊卡掛好后，要立即插入吊卡銷。深井、超深井所使用的吊卡要定期進行檢查，并配以小補心進行作業(yè)。對吊卡的保養(yǎng)應按照“鉆井和生產(chǎn)提升設備技術規(guī)范”和“提升工具檢查和維護規(guī)范”來進行。13三、吊環(huán)三、吊環(huán) 吊環(huán)是起下鉆管柱時連接大鉤與吊卡用的專用提升用具。吊環(huán)成對使用，上端

4、分別掛在大鉤兩側的耳環(huán)上，下端分別套入吊卡兩側的耳孔中，用來懸掛吊卡。 吊環(huán)按其結構形式可分為單臂吊環(huán)單臂吊環(huán)和雙臂吊環(huán)雙臂吊環(huán)兩種。吊環(huán)不得有任何裂紋和焊縫。吊環(huán)在大鉤耳環(huán)內應有一定的擺動自由度，不應有阻卡現(xiàn)象。在生產(chǎn)過程中，要按負荷要求選用合適的吊環(huán)，嚴禁超負荷使用。鉆進時應將兩只吊環(huán)用繩捆好，防止吊環(huán)擺動碰擊水龍頭外殼。要對吊環(huán)定期進行探傷檢查，處理事故完或強力上提后要補充檢查。從安全的決度出發(fā)。吊環(huán)必須要系好保險繩。雙臂吊環(huán)14v 單臂吊環(huán)單臂吊環(huán)是采用高強度合金鋼鍛造而成，具有強度高、重量輕、耐磨等特點，因而適用于深井作業(yè)。v 雙臂吊環(huán)雙臂吊環(huán)則是用一般合金鋼鍛造、焊接而成，所以只適

5、用于一般修井作業(yè)中。 v 單臂吊環(huán)在雙吊卡起下鉆、管柱過程中，因重量輕而消耗體力少，但套入吊卡耳孔中較困難。雙臂吊環(huán)重量較大，但套入吊卡耳孔比較方便。15v 吊環(huán)使用要求及注意事項吊環(huán)使用要求及注意事項1）吊環(huán)應配套使用；2）不得在單吊環(huán)情況下使用；3）經(jīng)常檢測吊環(huán)直徑、長度變化情況，成對的吊環(huán)直徑長度不相同時，不得繼續(xù)使用；4）應保持吊環(huán)清潔，不得用重物擊打吊環(huán)。16四、卡瓦 卡瓦按結構分：三片、四片式卡瓦和長型、短型卡瓦等。鉆井現(xiàn)場多用卡瓦按結構分：三片、四片式卡瓦和長型、短型卡瓦等。鉆井現(xiàn)場多用于三片式卡瓦?？ㄍ吒黜椉夹g規(guī)范應符合標準。卡瓦本體要無裂紋、于三片式卡瓦?？ㄍ吒黜椉夹g規(guī)范應符

6、合標準。卡瓦本體要無裂紋、無變形?？ㄍ哐酪?guī)格一致，符合設計要求，成套換裝。左右手把要無變形?？ㄍ哐酪?guī)格一致，符合設計要求，成套換裝。左右手把要對稱，無變形，固定牢固，高低差小于對稱，無變形，固定牢固，高低差小于15mm。要保持各個部件的。要保持各個部件的完好狀態(tài)，各鉸鏈部件轉動靈活，無阻卡現(xiàn)象。部件之間不允許用電完好狀態(tài)，各鉸鏈部件轉動靈活，無阻卡現(xiàn)象。部件之間不允許用電焊連接。焊連接。1、鉆桿卡瓦、鉆桿卡瓦適用的鉆桿直徑為238-512in（60.3-139.7mm），按卡瓦牙與鉆桿的接觸長度分為短型（SDS）、中型（SDML）和加長型（SDXL）。SDS適用于淺井、SDML適用于中深井

7、、SDXL適用于深井。 2、DCS型鉆鋌型鉆鋌卡瓦有S、R、L三個型號，適用于卡持直徑3in（76.2mm）至14in（355.6mm）的鉆鋌。 17卡瓦卡瓦18鉆鋌卡瓦鉆鋌卡瓦19鉆鋌卡瓦鉆鋌卡瓦20套管卡瓦v套管卡瓦套管卡瓦適用套管直徑從658-30 in（168。3-762mm）。 卡瓦牙，采用優(yōu)質合金鋼制造，并經(jīng)化學熱處理，表面硬度高，心部硬度適宜，具有耐磨、抗蝕，使用壽命長的優(yōu)點。 2122五、安全卡瓦v 安全卡瓦安全卡瓦用于卡持平接頭管柱和鉆鋌，有兩種型號：WA-C型適用管徑為312-1558in（88.9-396.9mm），WA-T型適用管徑為118-4 12in（28.6-11

8、4.3mm）。v “C”型型安全卡瓦是鉆臺上最有價值的工具之一，當補接鉆桿和套管或鋼絲繩斷裂時，它可以防止鉆桿和套管等鉆具掉入井中。在鉆井過程中，當沒有肩臺承接普通的提升裝置時，它也是一種理想的應急提升肩臺，用于提升預填材料、平頭接管、扭斷的轉接段等，同時，還對打撈工作提供保護。這種安全卡瓦由一組單個鏈節(jié)組成，鏈節(jié)用鉸鏈銷柔性連接。每個鏈節(jié)中都有單獨的契型夾爪作為夾緊組件，與錐型鉆桿卡瓦類似，每個夾爪都被彈簧固定在錐面的固定位置。當卡瓦夾緊時，每一塊夾爪都會緊緊地咬在管子的外表面。當管子下滑或載荷增加時，錐型結構會使夾爪上的齒與管子咬得更緊，從而增加咬合力，鎖緊管子，防止其進一步滑動。 “C”

9、安全卡瓦的壓緊力沿管子周圍始終是均勻的，因此，咬傷薄壁管或損傷管子表面的危險性很小。而且，帶契型夾爪的每一塊鏈節(jié)都可以作為組件整體互換，所以，可以用于任何直徑的管子。23安全卡瓦安全卡瓦24安全卡瓦具體要求v 安全卡瓦安全卡瓦各個部件要保持完好，不得有裂紋、變形。牙板在牙套內要上下活動靈活。鉸鏈部位要轉動靈便，無阻卡現(xiàn)象。卡安全卡瓦時，要用郎頭打擊各鉸鏈，使卡瓦各節(jié)確實卡緊管柱。起管柱時，不準管柱在安全卡瓦內滑行，安全卡瓦不準卡在管柱上起到二層臺或立于支梁內。2526安全卡瓦安全卡瓦27六、旋繩器六、旋繩器旋繩器是用于鉆桿或套管上扣的工具。旋繩器的組成：主要由主體、銷軸、活門手把、繩鉤組成。2

10、8動力大鉗動力大鉗 動力大鉗的用途是完成上卸管扣的工作，以代替人工在井口的繁重而危險的手工操作。為此它應能滿足下列要求：（1）卡緊可靠。（2）有足夠的扭矩。（3）能準確、迅速地移向管柱并卡緊，工作完能自動退回原處。（4）操作使用靈活方便，工作效率高。29一、一、YQ110000型液動鉆桿鉗型液動鉆桿鉗 30動力大鉗的分類動力大鉗的分類1、按工作對象不同分為：鉆桿鉗、套管鉗和油管鉗。2、按所采用的動力不同分為：氣動的、液動的和電動的。3、按安裝方式不同分為：固定的和懸吊的。4、根據(jù)鉗口形式不同分為：開口鉗和閉口鉗。3132液壓動力鉗的工作原理v 液壓動力鉗的工作原理液壓動力鉗的工作原理是把修井機

11、的動力傳遞給液是把修井機的動力傳遞給液壓動力鉗的液壓馬達經(jīng)行程減速器，然后經(jīng)兩級或一級減壓動力鉗的液壓馬達經(jīng)行程減速器，然后經(jīng)兩級或一級減速，使鉗頭開口齒輪轉動，產(chǎn)生高低兩種轉速，從而帶動速，使鉗頭開口齒輪轉動，產(chǎn)生高低兩種轉速，從而帶動管具（鉆具）旋轉。開口齒輪轉動時，其中板架在制動錘管具（鉆具）旋轉。開口齒輪轉動時，其中板架在制動錘的制動作用下先不轉動，使開口齒輪與腭板架之間有個相的制動作用下先不轉動，使開口齒輪與腭板架之間有個相對運動。這樣，腭板的兩個滾子就會在坡板上爬坡，并迫對運動。這樣，腭板的兩個滾子就會在坡板上爬坡，并迫使胯板上的鉗牙向管具（鉆具）中心移動，直至咬緊管具使胯板上的鉗

12、牙向管具（鉆具）中心移動，直至咬緊管具（鉆具），然后與開口齒輪一起帶動管具（鉆具）轉動。（鉆具），然后與開口齒輪一起帶動管具（鉆具）轉動。3334鉆桿動力鉗鉆桿動力鉗鉆桿動力鉗ZQ鉆桿動力鉗是一種理想的石油鉆井井口工具，廣泛適用于海洋、陸地鉆井、修井作業(yè)時上卸管柱絲作業(yè)。該系列鉗為開口型，能自由脫開管柱、機動性強；集扭矩鉗和旋扣鉗于一體，上卸扣替代貓頭、吊鉗和旋繩。動力鉗按API Spec 7K鉆井設備規(guī)范設計、制造。 35動力卡瓦動力卡瓦 卡瓦是用來把鉆柱或套管卡緊在轉盤上的工具。國內各油田在鉆井施工起下鉆作業(yè)基本上采用雙吊卡倒換方式，該方式易發(fā)生“單吊環(huán)”掉鉆具、掉套管事故，而且需要人工操

13、作，勞動強度大，工作效率低，安全性差。國外基本采用一吊一卡進行起下鉆作業(yè)?？ㄍ卟捎檬謩踊騽恿ㄍ?，動力卡瓦得到廣泛推廣應用。 v 世界上生產(chǎn)動力卡瓦的廠家很多，而其中最著名的是美國的DEN-CON公司和VARCO-BJ公司。DEN-CON公司生產(chǎn)的動力卡瓦在中國海洋油田已得到應用并取得良好的應用效果，深受海洋平臺工人的歡迎。美國DEN-CON公司的動力卡瓦分為氣動和液動，其功能是一樣的，主要取決于用戶的愛好，從用量和現(xiàn)場使用方便性來說，氣動卡瓦應用更普遍一些。DEN-CON公司氣動卡瓦主要有鉆鋌、套管、鉆桿用氣動卡瓦和多功能氣動卡瓦。 36v動力卡瓦的安裝類型： 1）安裝在轉盤外部的動力卡瓦

14、2）安裝在轉盤內部的動力卡瓦37鉆桿用動力卡瓦鉆桿用動力卡瓦38鉆桿用動力卡瓦鉆桿用動力卡瓦39河北廊坊和諧機械設備有限公司河北廊坊和諧機械設備有限公司v 公司系列多功能鉆桿氣動卡瓦多功能鉆桿氣動卡瓦是用于石油、天然氣或地質鉆井起下鉆過程中卡持鉆桿、鉆鋌或套管的一種鉆井動力卡瓦，是取代手提式卡瓦、半自動卡瓦或雙吊卡作業(yè)方式的一種井口機械化動力工具，適用于各種類型鉆機的轉盤使用。它具有安裝方便、操作簡單、氣動升降、自動刮泥等特點?？纱蟠蠼档凸と藙趧訌姸?，提高井口安全性能及自動化操作程度，較大幅度地提高起、下鉆速度，一定程度上提高鉆井時效。 40動力卡瓦動力卡瓦v 動力卡瓦優(yōu)點比較突出，表現(xiàn)在如下

15、幾個方面：動力卡瓦優(yōu)點比較突出，表現(xiàn)在如下幾個方面：v 1.安全性強：安全性強：可取消倒換雙吊卡工序，從根本上避免單吊卡事故發(fā)生，避免了人為發(fā)生的鉆桿折斷或彎曲現(xiàn)象以及對人員的傷害；v 2.快捷性快捷性：不用現(xiàn)場操作人員人工推、拉吊卡或提防卡瓦，節(jié)約起下鉆時效一半以上；v 3.可操作性強可操作性強：可實現(xiàn)井口一個人操作，大大降低工人勞動強度，改善工作環(huán)境；v 4.先進性：先進性：卡瓦牙形狀設計合理不傷鉆桿，性能可靠而且使用壽命長。v 5.淺井施工節(jié)奏更快、勞動強度更大，動力卡瓦的安全、快捷優(yōu)勢就更加明顯。 41v動力卡瓦的安裝類型： 1）安裝在轉盤外部的動力卡瓦 2）安裝在轉盤內部的動力卡瓦4

16、2方鉆桿旋口器 方鉆桿旋口器是在鉆井過程中利用風動馬達（或電動機）作動力，驅動方鉆桿旋轉，并與小鼠洞卡緊裝置配合使用，從而完成接單根工作的一種專用設備。 方鉆桿旋口器的組成：方鉆桿旋口器的組成：動力部分、旋扣器和小鼠洞卡緊裝置三部分組成。 方鉆桿旋口器安裝在水龍頭下方，整體安裝時，需在水龍頭的兩側焊上吊耳，用26mm鋼絲繩與旋扣器連接起來。如圖51843方鉆桿旋口器的分類v 1、風動旋扣器 動力部分風動馬達。v 2、電動旋扣器 動力部分是直流電動機。v 二者的優(yōu)缺點：直流電驅動方鉆桿電動旋扣器直流電驅動方鉆桿電動旋扣器的缺點是用電時易產(chǎn)生火花，在鉆氣井或鉆穿高壓油層時不宜采用，以防井場失火。而

17、方鉆桿風動旋扣器方鉆桿風動旋扣器的缺點是耗氣量大，但安全防火，利用原設備的氣源方便、易行，因而得到廣泛推廣。 44方鉆桿旋扣器方鉆桿旋扣器 v 方鉆桿旋扣器v 東莞艾利特石油提供的方鉆桿旋扣器是按API Spec 8A鉆井和采油提升設備規(guī)范設計、制造。方鉆桿旋扣器是鉆井過程中，利用風馬達或液馬達作動力，驅動方鉆桿旋轉，與鼠洞管鉆桿卡緊裝置（鼠洞鉗）配合使用來自動完成接單根的一種專用裝置，具有安全、省力、效率高等優(yōu)點。 454647v井控系統(tǒng)是用于當井發(fā)生溢流或井噴時關閉環(huán)形空間及鉆柱內孔，以及壓井時循環(huán)泥漿的出入通道，并形成必要的回壓。也叫防噴裝置，或井口裝置。對高壓井來說是必不可少的，而且其

18、工作壓力要足夠，尤其對探井更是如此。v壓力級別選擇： 生產(chǎn)井：壓力=地層壓力-1/2液柱壓力； 高壓井（探井）：壓力=預計地層壓力。v通徑選擇：大于連接套管外徑。井控設備井控設備48第二節(jié)第二節(jié) 井控設備井控設備v球型防噴器（Annular BOP）v旋轉防噴器（Rotating BOP)v閘板防噴器（Ram BOP）v方鉆桿旋塞（Kelly cock）v壓井管匯（choke manifold）49井控系統(tǒng)井控系統(tǒng)組合形式組合形式v組合原則：安全可靠，具有二道防線的控制能力。v組合形式： 單密封：一個單閘板或一個環(huán)型防噴器； 雙密封：一個單閘板+一個環(huán)型防噴器； 三密封：兩個單閘板+一個環(huán)型防噴器； 四密封：三個單閘板+一個環(huán)型防噴器；5014MPa以內防噴器組合512134MPa防噴器組合5269105MPa防噴器組合53球型防噴器（球型防噴器（Annular BOP）v 球型防噴器裝在最上部，發(fā)生溢流時，一般是先關這個防噴器。密封件是由帶鋼骨架的膠芯，關閉時用油壓推動活塞上行，壓縮膠芯即可密封。放掉油壓，活塞下行，膠芯回到原位，該防噴器即打開。v 在發(fā)生溢流時，井口可能是全空的，也可能有鉆桿，方鉆桿。膠芯可封住任何形狀的井口。但因封閉全空井