一種新型鉆井用安全接頭的研制與應(yīng)用

鐘號軍

一種新型鉆井用安全接頭的研制與應(yīng)用

鐘號軍

中國石油大慶鉆探工程公司鉆井一公司（黑龍江大慶163400）

針對鉆井常用安全接頭在使用過程中不易退扣、退扣后下接頭不易打撈等缺點，研制了一種新型鉆井用滑動式L型安全接頭。介紹了滑動式L型安全接頭的結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用情況?；瑒邮絃型安全接頭在現(xiàn)場使用1只，累計倒扣12次，成功率100%，起出后經(jīng)現(xiàn)場重新裝配、更換限位銷釘可以繼續(xù)使用。結(jié)果表明，該安全接頭結(jié)構(gòu)合理、操作方便、安全可靠，能滿足鉆井現(xiàn)場施工要求，保證了安全接頭的退扣成功率，在打撈、震擊解卡等鉆井作業(yè)中有廣闊的應(yīng)用前景。

鉆井；安全接頭；作業(yè)管柱；退扣

安全接頭是連接在井內(nèi)管柱上的一種易于脫扣、對扣的安全工具，它安裝在管柱需要脫開的位置，可同管柱一起傳送扭矩和承受各種復(fù)合應(yīng)力，井內(nèi)發(fā)生故障時通過井口操作完成作業(yè)管柱的脫扣、對扣，為預(yù)防及解除井下事故提供保障[1-2]。鉆井常用的安全接頭按丟手脫扣原理分為機械式和液壓式。機械式安全接頭有C型、H型和J型，C型安全接頭上、下部分由鋸齒形螺紋連接，此螺紋配合比較松、螺距大，易于退扣；H型和J型安全接頭上、下部分由銷釘固定，通過滑鍵在滑槽中的移動進行退扣和對扣[3]。液壓式安全接頭一般為投球式，利用鉆井液將球送至球座憋壓形成壓差，推動活塞剪斷安全銷釘達到上下接頭脫開的目的[4]。

在安全接頭的使用過程中，存在以下問題：第一，C型安全接頭使用過程中，由于鉆柱沿井深各處的摩擦力是隨機的，倒螺紋時不能保證聯(lián)接處倒螺紋扭矩最大[5-6]，從而不能保證在聯(lián)接處倒開，且通過鋸齒螺紋連接的C型安全接頭在經(jīng)過緊扣等作業(yè)后，因螺紋連接強度較高，上下接頭結(jié)合臺肩處貼死鎖緊，安全接頭不易倒開；第二，C型、H型和J型安全接頭退扣后，留在井下的下接頭都是內(nèi)螺紋或內(nèi)滑槽，井筒中的巖屑等雜物容易落入其中，導(dǎo)致落魚內(nèi)腔堆滿巖屑等雜物不易清理，無法再用上接頭對扣打撈，只能采用公錐或母錐、撈筒打撈，增加了作業(yè)風(fēng)險；第三，液壓式安全接頭在管柱不能循環(huán)時無法投球入座，也就無法脫扣，且大多數(shù)卡鉆等事故中鉆柱是不能循環(huán)的，因此液壓式安全接頭在處理事故中應(yīng)用范圍極小。為了解決以上問題，通過多方面調(diào)研，研制出一種新型鉆井用安全接頭——滑動式L型安全接頭。

1 工具結(jié)構(gòu)與原理

如圖1和圖2所示，滑動式L型安全接頭由上、下接頭組成，兩接頭用限位銷釘連接成整體，上下接頭間用O型橡膠密封圈密封，上接頭上端與下接頭下端車有管柱連接螺紋，上接頭下部內(nèi)孔中有滑鍵，下接頭上部柱體外側(cè)有滑槽，裝好后上接頭的滑鍵正好處在下接頭的滑槽里，作業(yè)時，上提管柱，剪斷限位銷釘，上接頭的滑鍵就可沿下接頭的滑槽作上下運動，轉(zhuǎn)動一定的角度，就可完成安全接頭的退扣、對扣動作。

如圖3（a）所示，滑動式L型安全接頭退扣的具體操作如下：①安全接頭與落魚對扣連接后，上提鉆具剪斷限位銷釘，上接頭滑鍵沿下接頭滑槽滑入滑槽A點，此時安全接頭可傳遞扭矩、拉力和壓力，可進行緊扣、倒扣、震擊等作業(yè)；②在鉆具受拉狀態(tài)下，下放鉆具使安全接頭承受鉆壓5～10kN，此時滑鍵移至B點；③向左旋轉(zhuǎn)1～3圈（深井和定向井要轉(zhuǎn)動2～3圈），此時滑鍵移至C點；④在保持鉆柱扭矩的同時上提鉆具，滑鍵移至D點，上接頭與下接頭分開，鉆具可自由活動，表明安全接頭已經(jīng)退開。

圖1 滑動式L型安全接頭示意圖

圖2 滑動式L型安全接頭實物圖

若要重新接上安全接頭，按退扣操作程序反方向操作即可。如圖3（b）所示，對扣具體操作如下：①將安全接頭上接頭下至預(yù)定深度，接觸到安全接頭下接頭，開泵清洗魚頂；②清洗完魚頂后停泵，緩慢下放鉆具，下壓10～20kN向右旋轉(zhuǎn)1～3圈（深井和定向井要轉(zhuǎn)動2～3圈），此時滑鍵嵌入下接頭的滑槽內(nèi)，滑鍵沿滑槽由D點移至C點，再移至B點；③在保持鉆柱扭矩的同時上提鉆具，滑鍵移至A點，上提鉆具懸重增加，表明安全接頭已經(jīng)接上。

圖3 滑動式L型安全接頭退扣、對扣示意圖

2 現(xiàn)場應(yīng)用情況

龍斜A井完鉆井深1 694m，起鉆至996m時發(fā)生卡鉆，原鉆具倒扣倒出全部鉆桿，井內(nèi)落魚結(jié)構(gòu)：Φ215mm鉆頭×0.30m+Φ214mm螺扶×1.45m+ Φ178mm鉆鋌×9.36m+Φ214mm螺扶×1.45m+ Φ178mm鉆鋌×9.32m+Φ208mm螺扶×1.29m+ Φ159mm無磁鉆鋌×9.42m+Φ165mm鉆鋌×68.82m。接滑動式L型安全接頭和鉆桿下鉆，對扣成功后上提，安全接頭受拉170kN時剪斷限位銷釘，上提鉆具安全接頭受拉100kN倒扣，共倒扣6次懸重未增加，下放鉆具使安全接頭受壓20kN鉆盤倒轉(zhuǎn)1圈后上提，成功退開安全接頭，起出安全接頭上接頭。接安全接頭上接頭和震擊器下鉆，下鉆至魚頂位置開泵清洗魚頂，下壓鉆具10kN正轉(zhuǎn)1圈有反扭后上提，懸重增加，對扣成功。上提鉆具使安全接頭受拉300～400kN進行震擊作業(yè)，震擊900次未解卡，期間多次大噸位活動使安全接頭受拉1 000kN仍未解卡。上提鉆具使安全接頭受拉100kN倒扣，懸重增加50kN，撈獲5根鉆鋌。之后經(jīng)過多次套銑，下安全接頭多次倒扣，事故解除。

另外，滑動式L型安全接頭還在徐斜A井和龍A井卡鉆事故中使用，使用情況如表1所示，共使用1只，累計倒扣12次，成功率100%，安全接頭起出后經(jīng)現(xiàn)場重新裝配、更換限位銷釘可以繼續(xù)使用。

表1 滑動式L型安全接頭現(xiàn)場使用情況表

3 結(jié)論與認識

滑動式L型安全接頭結(jié)構(gòu)合理、操作方便、安全可靠，能滿足現(xiàn)場施工要求，在打撈、震擊解卡、正扣倒正扣等鉆井作業(yè)中有廣闊的應(yīng)用前景。該安全接頭依靠滑鍵沿滑槽軌道移動，保證了安全接頭的退扣成功率；安全接頭退扣后，留在井下的是公接頭，解決了以往留在井下的是母接頭時落魚內(nèi)腔堆滿巖屑等雜物不易清理、安全接頭無法再對扣的難題；安全接頭使用完后，只需重新裝配、更換限位銷釘，即可重復(fù)使用。

[1]蔣希文.鉆井事故與復(fù)雜問題[M].北京：石油工業(yè)出版社, 2006.

[2]王慧嶺,朱立強,程林.AJ-C型安全接頭的研究[J].地質(zhì)裝備,2011,12(2)：14-16.

[3]程貴華,潘紅政,李高升,等.新型安全接頭的研制與應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù),2001,29(2)：52-53.

[4]李金鳳,李哲,陳志忠,等.滑套式安全接頭的設(shè)計與研制[J].石油鉆采工藝,2013，35(6)：109-111.

[5]朱榮東,陳平,夏宏泉,等.一種新型隨鉆安全接頭設(shè)計及其強度分析[J].石油礦場機械,2007,36(8)：33-36.

[6]趙彬.煤礦定向鉆進用安全接頭的研制[J].煤炭技術(shù), 2014,33(7)：212-215.

Inviewoftheshortcomingsofthecommonlyusedsafetyjointindrillingprocess,suchasnoteasytounscrew,andafterunscrewing noteasytosalvagethelowerjoint,anewtypeofL-shapedslidingsafetyjointisdeveloped.Thestructure,principleandapplicationofthenew safety joint are introduced.A safety joint was used for debuckling 12 times,and its success rate is 100%.After replacing limit pin and reas?sembling,it can be reused.The application results show that,the safety joint has the advantages of reasonable structure,convenient opera?tion,safetyandreliability,itcanmeettherequirementsofdrillingsiteconstruction,toensurethedebucklingsuccessrateofsafetyjoint,and ithasawideapplicationprospectindrillingoperation,suchasfishing,shock,etc..

drilling well;safety joint;operation string；dropping buckle

梅

2017-01-12

鐘號軍（1984-），男，工程師，現(xiàn)從事鉆井技術(shù)管理工作。