完整版修井技术员手册.doc

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1、修井技术员手册井下作业分公司2007年8月15日1计算公式11.1水力参数常用计算11.2修井液常用计算41.3固井常用计算61.4井控常用计算71.5压井常用计算71.6事故处理常用计算82套管数据112.1套管容积数据表112.2常用套管数据 122.3套管识别123钻具及井口常用工具 133.1方钻杆133.1.1方钻杆基本结构 133.1.2 方钻杆基本参数 143.1.3使用要求143.2钻杆143.2.1 钻杆基本结构 153.2.2钻杆基本技术参数 153.2.3钻杆使用要求163.3钻铤163.3.1 钻铤基本结构 163.3.2 钻铤技术参数 163.3.3 钻铤使用要求 1

2、73.4套铳筒173.4.1基本结构173.4.2基本技术参数173.5井口常用工具173.5.1 吊卡173.5.2抽油杆吊卡 183.5.3 吊环193.5.4 卡瓦193.5.5安全卡瓦213.5.6常用上卸扣工具224常用修井工具224.1检测类工具224.1.1平底带护罩铅模 224.1.2 普通型铅模 234.1.3 胶模234.1.4通径规244.2打捞类工具 244.2.1锥类打捞工具24422矛类打捞工具26423筒类打捞工具284.2.4钩类打捞工具344.2.5篮类打捞工具354.2.6其它打捞工具384.3切割类工具414.3.1机械式内割刀414.3.2机械式外割刀4

3、24.3.3聚能切割（爆炸）工具 444.4倒扣类工具454.4.1倒扣器454.4.2倒扣捞筒464.4.3 倒扣捞矛 474.5套管刮削类工具 484.5.1胶筒式套管刮削器 484.5.2弹簧式套管刮削器494.6挤胀类工具504.6.1梨形胀管器 504.6.2旋转震击式整形器514.6.3 偏心辊子整形器514.6.4三锥辊套管整形器 524.6.5整形弹534.7钻、磨、铳类工具 544.7.1钻头类工具544.7.2平底磨鞋544.7.3凹面磨鞋554.7.4领眼磨鞋564.7.5梨形磨鞋574.7.6 铳锥584.7.7套铳筒584.8震击类工具594.8.1开式下击器 594

4、8.2液压式上击器604.9套管补接类工具624.9.1铅封注水泥套管补接器 624.9.2封隔器型套管补接器634.10加固类工具644.10.1 不密封式丢手加固 644.10.2液压密封加固654.11辅助类工具654.11.1安全接头664.11.2沉砂筒675修井工艺技术及案例 685.1打捞工艺技术及案例 685.1.1打捞的基本原则685.1.2管类落物打捞685.1.3杆类落物打捞 695.1.4小件落物打捞 695.1.5绳类落物打捞 695.1.6气井解卡打捞 695.1.7 现场应用案例 715.2 解卡工艺技术及案例 735.2.1 卡钻事故的原因735.2.2 卡钻

5、事故的处理745.2.3 现场应用案例 765.3套管整形工艺技术及案例 785.3.1 冲胀碾压整形 785.3.2 磨铳整形795.3.3 燃爆整形795.3.4 现场应用案例 795.4套管加固、补贴工艺技术及案例 795.4.1 不密封加固 795.4.2 液压密封加固805.4.3 燃气动力加固805.4.4 波纹管补贴技术805.4.5 现场应用案例 805.5 取换套工艺技术及案例 815.5.1 取换套工艺原理815.5.2 取换套工艺过程 815.5.3 取换套常见问题815.5.4 现场应用案例 825.6 侧斜工艺技术及案例 835.6.1 侧斜的概念 835.6.2 侧

6、斜工序835.6.3 侧斜井井身质量要求 835.6.4 现场应用案例835.7潜油电泵解卡打捞工艺技术及案例 845.7.1 潜油电泵井下事故的原因 845.7.2 潜油电泵解卡打捞工艺过程 855.7.3 现场应用案例865.8工程报废工艺技术及案例 865.8.1 工艺要求875.8.2 现场应用案例876修井液体系886.1修井液处理剂886.2压井液密度的选择907单位换算91III11计算公式1.1水力参数常用计算ppr=prq r式中p pr-修井泵额定水功率,KW ；Pr 修井泵额定泵压，Mpa;Qr 修井泵额定流量，L/S.(2)修井泵实发水功率PP=PS Q式中PP修井泵实

7、发水功率，KW ；PS修井泵工作泵压，Mpa;修井泵额定水功率(1)L/S.(3)Q 修井泵工作流量, 修井泵水功率分配关系PP=Pb +P cr式中(4)-修井泵实发水功率， 钻头（喷嘴）水功率,Pcr 循环系统损耗水功率, 修井泵压力分配关系PPPb式中(5)式中式中KW ;KW ;KW ;PS = p+ Pg + p cspS修井泵工作泵压，Mpa;Pb 钻头（喷嘴）压降,Pg 地面管汇压力损耗，PCS 循环系统压力损耗，pCS = p pi + pci + p pa + 钻头（喷嘴）压力降Mpa;Mpa;Mpa;Pb=kbP ca + p gPb 钻头（喷嘴）压降， Q 修井液流量，L

8、/S ； kb 钻头（喷嘴）压降系数，无因次量。554.4 d2 kb=JMpa;(1-1)(1-2)(1-3)(1-4)(1-5)(1-6)(1-7).3d修井液密度，g/cm ;2A J喷嘴截面积，mm ；554.4 dQ2AJ=PsPcs0.5(1-8)式中 d修井液密度，g/cm ;Q 修井液流量，L/S ;P S修井泵工作泵压，Mpa;PCS循环系统压力损耗，Mpa.(6)地面管汇压力损耗Pg=kg Q1.8(1-9)式中PgQkg-地面管汇压力损耗，Mpa;-流量，L/S;地面管汇压力损耗系数；4 0.8kg =3.76710d严(塑性粘度)=600 -600、 3oo分别为旋转粘

9、度计 600r/min、(7)管内循环压力损耗 钻杆内0.2pv300 , mp a .s;300r/min的读数，无因次量。(1-10)(1-11)式中P pi =k pi L0.8k pi =7628 d1.8Q10.2d 4.8pvd pi(1-12)(1-13)P pi钻杆内循环压力损耗，钻杆内循环系统压力损耗系数，无因次量;Mpa;kpiLp Q钻杆长度，m;流量，L/S ；3修井液密度，g/cm ;-一塑性粘度，mpa.s;钻杆内径，mm.dpi钻铤内Ppi =k ci Lc1.8Q1.4.8dci0.80.2kci =7628dpv式中P Pi钻铤内循环压力损耗，Mpa;kci

10、钻铤内循环系统压力损耗系数，无因次量;Lc -钻铤长度，m;Q流量，L/S ;d3修井液密度，g/cm ;dpv(1-14)(1-15)ci-塑性粘度，mpa.s;钻铤内径，mm.(1-21 )3（8）管外循环压力损耗 a、钻杆外P pa =k pa L p 76280.83K pa = dhd p dh1.8Q0.2pvd p(1-16)(1-17)式中pa钻杆内循环压力损耗，Mpa;k pa钻杆内循环系统压力损耗系数，无因次量;钻杆长度，m; 流量，L/S ;修井液密度，g/cm塑性粘度,mp a .s;dh井眼直径,mm.d p 钻杆外径,b、钻铤外mm.Pea ca =k7628Lc

11、1.8QK pa = dhdcdhdc式中P ca钻铤内循环压力损耗，Mpakca 钻铤内循环系统压力损耗系数，Lc -钻铤长度，m;Q流量，L/S ;d3修井液密度，g/cm ;pv塑性粘度，mpa.s;dh井眼直径，mm.dc -钻铤外径，mm.(9)钻头（喷嘴）水功率pb=Pb Q式中Pb钻头（喷嘴）水功率，KW ;Pb 修井泵实发水功率，KW;Q -流量，L/S.(10)射流喷射速度1000QV J=Aj式中V J射流喷射速度,m/S;Q流量，L/S;A J2喷嘴截面积，mm 。无因次量;0.2 pr0.8 d(1-18)(1-19)(1-20)水(1-34)7(11)射流冲击力(1-

12、22)式中F J射流冲击力，N ；FJ = d vJ Q3修井液密度，g/cm ;射流喷射速度，m/S;流量，L/S.(12)钻头单位面积水功率(比水功率)1000Fb(1-23)式中K 2Fbs钻头单位面积水功率，W/mmpbs =AbPb 钻头水功率，KW ;. 2A b 井底面积，mm ;12(1-24)Ab=4 db(13)db钻头直径，mm.修井泵功率利用率PbPp(1-25)式中修井泵功率利用率，无因次量;KW。Fb钻头水功率，KW ；PP 修井泵实发水功率,(14 )修井液环空返速1273Q式中 V aQd2V a =修井液环空返速,流量，L/S;dh 井眼直径,mm;d p 钻

13、杆外径，mm.2dpm/s;(1-26)1.2修井液常用计算(1 )加重剂用量计算公式:加乂原(重原)力卩重式中：w加所需加重剂的重量,t ;加重材料的比重，g/cm 3;3加重前修井液比重，g/cm ；g/cm 3;重加重后修井液比重，v原 加重前的修井液体积，m3;(2 )修井液循环一周(从进井口到返出井口)所需时间计算公式:Vh VpT= 16.67 h pQ(1-28 )式中：T 修井液循环一周的时间，min ;Vh井眼容积,m3;V p 钻柱本体体积，m3;Q修井液泵排量，L/s。V =1274Q返22dh dp式中：V返返修井液上返速度，m/s ;Q修井液泵排量丄/s ;dh井径(

14、钻头直径)，mmd p钻柱外径(4 )井漏速度的计算公式：,mm;式中：V漏一一漏失速度，mQ漏 漏失量m3;t漏 漏失时间 h.(5 )井底温度计算：3/h;T=TH0 +168 C;C;式中：T井底循环温度T0一一井口循环温度H 井深m.(6)配置修井液所需粘土和水量计算:粘土量W土土 V( d水量Q水 =V d(1-29 )(1-30)(1-31 )(1-32 )(1-33)(3) 修井液上返速度计算公式：g/cm 3 ；g/cm 3 ；g/cm 3 ；式中：W土所需粘土的量 kg;Vd所需修井液量 L;水的密度，土土的密度， d 一一修井液密度，Q7K所需水量L.(7)降低修井液密度时

15、加水量的计算: 她水 =丝丄卫式中：W水所需水量，m3;9V原原稀水原修井液体积，m3;原修井液密度,g/cm 3稀释后修井液密度,g/cm水的密度，g/cm3.1.3固井常用计算(1) 注水泥量计算：Q=(Vi+V2)/V 3Q注水泥总袋数 V i封固段环形容积 V 2水泥塞容积V3 1袋水泥配制的水泥浆体积(2) 替修井液量计算：V=V 1+V2+ViV= ( 0.7854di) /10 6 (m 3)V 替修井液量 V 1不同壁厚套管的每米内容积di2同一壁厚套管的内径(mr)i L i同一壁厚套管的长度( 管内注速计算：Vz=Qq/(V 1Tz) (m/s)Vz管内注速 Q 注水泥总袋

16、数 q 每袋水泥的配浆体积(VI 每米套管内容积(升) T z注水泥时间(秒)(4)环空返速计算：(1-35)Vf=Vh/(VhTt) (m/s)Vf环空返速V 替修井液量(朋)h 封固咼度(m)3Vh环空容积(m) T t替修井液时间(s)(5)水泥计算：V1Q=、V2V3Q -水泥总代数V1封固段环空V2水泥塞容积V31袋水泥配制的水泥浆容积(1-36 )(1-37 )(1-38 )(1-39 )(1-40 )(6) 替泥浆计算：V 替=V1+V2+ Vi0.785d2li / 3、 Vi=(m3)1000Vi 不同壁厚的套管内容积li 同一壁厚的套管总长(7) 注速计算：(1-41 )(

17、1-42 ) 、管内注速：V Qq ( m/S)V 60 、管外注速：V1=(m/S)V 60Q 每分钟注灰代数q每袋水泥的配浆体积V每米套管内容积V1-每米平均环型容积(8)替速计算：替泥浆量圭寸固高度(m)V替=替环形容积(1-43)(1-44)m/S)替泥浆时间(S)1.4井控常用计算地层压力(1)泥浆比重=10 (没有附加)井深地层压力=立管压力+0.1 x密度x井深(关闭环空)1替泥浆泵压=一 (H-h) (丫 1-y 2) +0.01L+ (816)10式中：H 管外水泥柱高度，m;h管内水泥塞高度 ，m;3丫 1水泥浆密度 ,g/cm ;3丫 2修井液密度 ，g/cm ;L套管下

18、深，m.1.5压井常用计算(1)关井立管压力:Ps+Pd=Pp=Pa+Pad 式中：Ps 关井立管压力，MPa;Pd 钻柱内修井液压力，MPa;P p地层压力，MPa;Pa 关井套管压力，MPa; Pad 环空内修井液柱压力，MPa.(2)压井所需修井液的新比重：d1 =(1-45)式中:d +_ 1OO0(Ps pe)=g h3d1压井所需修井液新密度，g/cm ;3d钻柱内修井液密度，g/cm ;压井所需修井液密度增量，Ps关井立管压力，MPa;3g/cm ;(1-46)(1-47)e安全附加当量修井液密度33(油井 0.05-0.10 g/cm ；气井 0.07-0.15g/cm )；P

19、e附加压力，Mpa ;(油井1.5-3.5;气井 3.0-5.0)井深,m。压井循环时立管总压力:(4)钻杆伸长系数13PT =P s + P cs+Pe(1-48)式中：PT 压井循环时立管总压力，MPa;Ps关井立管压力，MPa;Pcs定排量压井循环时钻柱内、钻头水眼、环形空间内流动阻力的循环压力,MPa ；P e 考虑平衡安全时的附加压力，MPa。（4）求初始循环压力： 用不同泵速，如 25、30、35、40、45、50冲/分（即不同排量时）记录下来的立管压力Pci PTi =Ps+Pci+Pe式中：PTi 初始循环压力，MPa ；Ps关井立管压力，MPa ；Pci不同排量时立管循环压力

20、MPa ；Pe附加压力， Mpa。求终了循环压力Pcf（ PTf）PTf=4 Pci（ 1-49）d式中：PTf 压井终了循环压力，MPa;di压井时所需修井液密度，g/cm 3;d关井时钻柱内未气侵修井液密度，g/cm3 ；Pci不同排量循环时立管压力，MPa。1.6事故处理常用计算（1 ）卡点深度eL=K (K=21F)(1-50)P式中：L卡点深度米e平均伸长厘米P平均拉力吨K计算系数（见表 1）F管体截面积厘米2表1常用卡点计算系数K值表外径 (mm)壁厚(mm)内径(mm)F(cm2)KAPI钻杆11410.9292.535.477451279.195108.634.0371573

21、9.1954.618.43387API139.76.20127.326.00546套139.77.72124.331.91670管139.79.17121.437.51788(2 )复合钻具卡点深度计算L (一般取多次提拉通过大于钻柱原悬量的实际拉力提拉被卡钻具，量出钻柱总伸长 伸长量的平均值)计算在该拉力下，每段钻具的绝对伸长：(假设有三段钻具) LiL1 P 105 .E Fi； L 2 = L 3 =L3 P105E F3(1-51) 分析 L与厶L i+ L2 + L3值的关系：如果 L Li+ L2+A L3，说明卡点在钻头上；如果 L Li+ L2 ,说明卡点在第三段上； L Li

22、说明卡点在第二段上； L Li，说明卡点在第一段上； 计算 L Li + L2的卡点位置：a 先求 L 3 , L 3 = L ( Li + L 2 )b计算L3*值：L3*=P护，为第三段钻具未卡部分的长度。c计算卡点位置：L=L i +L 2 + L 3* 其他情况可类推。 符号说明： Li L2、 L3自上而下三种钻具的伸长，cm; L总伸长，cm；P上提拉力，KN ；Li、L2、L3 自上而下三种钻具下井长度 ，m；Fi、F2、F3自上而下三种钻具的截面积，cm2 ；E 钢材弹性系数， E=2.i iO5 MPa；(3)钻杆允许扭转圈数N=K H式中：N允许扭转圈数圈；K扭转系数(见

23、表 2)圈/米;卡点深度米；表2 API钻杆扭转系数K值外径(mm)扭转系数(圈/米)D级E级P105 级730.007030.009570.0134890.005770.007870.011011140.004490.006120.008561270.004040.005510.00771拉力钻杆伸长系数拉力钻杆伸长系数t89mm127mmt89mm127mm100.02037610.0139933580.11818160.08116088200.04075230.0279865680.13855780.095154136240.04890270.0335838720.14670820.10

24、0751438280.05705320.0391811760.15485870.10634874300.06112840.0419798780.15893390.109147391340.06927890.0475771820.16708440.114744693380.07742930.0531744860.17523480.120341995400.08150460.055973880.17931010.123140646440.0896550.0615703920.18746050.128737948480.09780550.0671676960.1956110.13433525500.

25、10188070.0699663980.19968620.137133901520.10595590.07276491000.20376140.139932553540.11003120.07556361020.20783670.142731204560.11410640.07836221040.21191190.145529855注：表中数值乘以钻杆长度(m)即为伸长量(cm)计算公式为：dL=(P*L)/(E*A)P:拉力L:钻杆长度E:弹性模量A:钻具截面积127mm 钻杆：dL=P*L/714.6389mm 钻杆：dL=P*L/490.77(5) 泡油量计算:式中:Q=KQ1n( D2

26、 Di2)4-泡油量H+ n d2h4m3(1-52)K附加系数一般1.2-1.5D井径D1钻杆外径md钻杆内径mH钻杆外油柱高mh钻杆内油柱高m2套管数据2.1套管容积数据表外径 （英寸）内径 (mm)壁厚（mm）重量(kg/m)容积（l/m）1m3相当于官 内长度（m）5 %(139.7)127.36.2020.8312.7378.55125.76.9823.0612.4280.51:124.37.7225.3012.1382.44:121.49.1729.7611.5786.43118.610.5434.2211.0590.50 丁7(177.8)166.15.8725.3021.664

27、6.10P 164.06.9129.7621.1147.30161.78.0534.2220.5448.68P 159.49.1938.6919.9650.10157.110.3643.1519.3851.59154.811.5147.6218.8253.13152.512.6552.0818.1055.20150.413.7256.5417.7656.308 5/8(219.7)r 205.76.7135.7133.2230.10203.77.7241.6632.5730.70r 201.28.9447.6231.7931.46198.810.1653.5731.0332.23P 196.2

28、11.4359.5230.2433.07 厂193.712.7065.4729.4633.94P 190.814.1572.9128.5934.989 5/8(244.5)226.958.9453.5740.4524.72P 224.4110.0359.5239.5525.28222.3811.0564.7338.8425.75220.5011.9969.9438.1926.18216.7913.8479.6136.9127.0910 3/4(273.1)258.97.0948.7352.6219.00255.38.8960.2651.1819.54252.710.1667.7050.1719

29、93r 250.110.4375.8949.1620.34:247.912.5782.5848.2720.72245.413.8490.3247.2821.15242.815.1197.7646.3121.5912 3/4(325)307972.974.0213.513051080.573.0613.693031188.072.1113.873011295.471.1614.0513 3/8(339.7)322.98.38P 71.4281.8912.21320.49.6581.1080.6312.40317.910.92P 90.7779.3712.60315.312.19101.1878

30、0812.81313.613.06107.1477.2412.952.2常用套管数据规格/mm(in)重量/kg/m钢级外径/mm内径/mm壁厚/mm容积/l/m标准 接箍 外径/mm通径/mm抗挤 毁压 力/MPa1m 3相、【/当于管 内长度（m）127(5)26.79P110127108.619.1912.68141.3105.4492.9139.72 )20.83 J55139.7127.36.2012.73153.7124.121.578.5517.86J55139.7124.37.7212.13153.7121.133.982.4425.30 1N80139.7124.37.72

31、12.13153.7121.143.382.4429.76N80139.7121.49.1711.57153.7118.260.986.43219.1(85/8)35.71J55219.1205.76.7133.22244.5202.59.430.1041.66H40219.1203.77.7232.57244.5200.511.130.7047.62J55219.1201.28.9431.79244.5195.615.230.4653.57J55219.1198.810.1631.03244.519817.432.2359.53 HN80219.1196.211.4330.241244.5P

32、19338.133.0765.48N80219.1193.712.7029.46244.5190.547.933.9472.92N80219.1190.814.1528.59244.5187.659.234.98273.1(103/4)48.74 1H40273.1258.97.0957.96298.5P 254.95.819.00 :60.27J55273.1255.38.8951.18298.5251.310.919.5467.71J55273.1252.710.1650.17298.5248.814.419.9375.90 ”N80273.1250.111.4349.16 298.5P

33、243.927.720.34 :82.59N80273.1247.912.5748.27298.5246.223.420.7290.33P110273.1245.413.8447.28298.5241.440.521.1597.77P110273.1242.815.1146.31298.5P 238.951.721.59 339.7(133/8)71.42H40339.7322.98.3881.89365.13195.112.2181.10J55339.7320.49.6580.63365.1316.57.812.4090.77J55339.7317.910.9279.39365.1313.9

34、10.612.60101.18J55339.7315.312.1978.08365.1311.413.412.812.3套管识别API套管标记 螺纹类型的标记螺纹类型英 文标记缩写字圆螺纹ROUNDTHREADCSG （短圆螺纹）LCSG （长圆螺纹）偏梯形螺纹RUTTRESSTHREADBCSG直连形螺纹EXTREMELINEXCSG钢级标记钢级标记符号接箍颜色环带颜色H 40H黑或不涂黑或不涂J 55J绿一条鲜绿K 55K绿一条鲜绿N 80N红一条红色C 75C 75蓝一条蓝色L 80L80红色带棕色带红棕各一条C 95C 95棕一条棕色P110P白一条白色3钻具及井口常用工具修井中常用钻

35、柱主要由方钻杆、钻杆、钻铤、各种接头及专用工具组成，其中方钻杆、 钻杆及钻铤等统称为钻具。本部分重点介绍钻具， 专用工具已在其它章节中介绍，本节不再重复。3.1方钻杆在修井作业中，方钻杆位于钻柱的最上端，其上部与水龙头相接，下部与钻杆连接，方 钻杆的主要作用是传递转盘扭矩，承载钻柱的全部悬重。3.1.1方钻杆基本结构方钻杆的基本结构形式见图3- 1、图3-2所示。Ri2x45*25图3-1四棱方钻杆结构图3-2 六棱方钻杆结构1 上接头；2 六方本体；3下接头方钻杆由于所处工作条件非常繁重，应具有较高的抗拉、 抗扭强度，因此方钻杆厚度一般比钻杆大3倍左右，用高强度优质合金钢制成。方钻杆两端接头配有螺纹，以便与水龙头、钻杆或套铳筒连接，修井作业中方钻杆的上端始终处在转盘面以上， 为防止在旋转中自动卸扣，方钻