應用螺桿鉆鉆水泥塞的工藝

王書山

螺桿鉆具又稱定排量馬達，是油水井修井中常用的一種鉆銑工具。它是以液體壓力為動力，驅(qū)動井下鉆具旋轉的工具，可以用來進行鉆進、磨銑、側鉆等作業(yè)。本文主要介紹螺桿鉆結構、原理、鉆水泥塞施工、及安全環(huán)保注意事項。

一、螺桿鉆的結構

螺桿鉆主要由上接頭、旁通閥、定子、轉子、過水接頭、軸承總成及下接頭組成。

1、旁通閥的結構與作用

結構：旁通閥主要由本體、閥套、閥芯、彈簧、彈簧擋圈、絲堵、篩板等組成。

作用：a、防止下鉆或接單根時因環(huán)形空間液體密度較大，液體倒流到鉆具內(nèi)，造成轉子倒轉及松扣現(xiàn)象。b、防止含鉆屑的洗井液進入定子腔內(nèi)卡死鉆具。c、防止鉆具內(nèi)的意外井噴。d、起鉆時可泄出鉆柱內(nèi)的洗井液。

2、馬達總成的結構與作用

結構：馬達總成由定子和轉子組成。定子是經(jīng)過精加工的鋼筒內(nèi)硫化一層具有雙頭或多頭螺旋腔的剛體橡膠套。轉子是一根單頭或多頭螺旋鋼軸，用合金鋼加工成形后，表面鍍一層有利于防腐和耐磨的硬鉻，并通過鍍鉻來控制定子和轉子的配合間隙。

作用：把泵入的修井液的液壓能驅(qū)動轉子轉動，為鉆頭破碎巖石提供旋轉機械能。馬達總成是螺桿鉆具的動力源。

3、傳動軸總成

傳動軸總成是螺桿鉆具的重要部件之一，它的壽命決定了螺桿鉆具總體壽命。傳動軸總成用于傳遞鉆壓、扭矩和修井液。

二、螺桿鉆鉆水泥塞的特點

優(yōu)點：操作簡便、勞動強度低、對套管磨損小。

缺點：扭矩小、強度低，要求塞面無任何微小落物，對套管要求較高，對于通井有遇阻的井不能使用螺桿鉆。

三、作業(yè)準備

管柱準備。井場配備符合鉆塞要求的入井管柱（通常配備Φ88.9加厚油管；Φ88.9平式油管；Φ73.02加厚油管及Φ73.02平式油管）。入井前認真檢查、丈量復核，丈量誤差不大于0.2‰。

鉆磨工具。井場備有符合設計要求鉆磨工具（其外徑小于套管內(nèi)徑6～8mm）；鉆磨工具入井前精確測量鉆頭外徑、長度和接頭螺紋類型尺寸等數(shù)據(jù)，并繪制示意圖。一般鉆灰塞選用五刃磨鞋、平底磨鞋、刮刀鉆頭（包括魚尾刮刀鉆頭、領眼刮刀鉆頭、三刮刀鉆頭）、三牙輪鉆頭、尖鉆頭（普通鉆頭、十字鉆頭、偏心鉆頭）等。

螺桿鉆。一般選擇Φ100mm普通螺桿鉆，考慮鉆塞井段較大，所鉆水泥塞可能較堅硬（比如所謂老塞），可選擇大扭矩螺桿鉆。特殊情況下，如果受井眼尺寸限制，下小直徑螺桿鉆，原則是螺桿鉆順利通過井眼的情況下寧大毋小，原因是小螺桿鉆易彎曲變形，內(nèi)卡，造成不能工作。

設備準備。作業(yè)設備的提升和循環(huán)動力系統(tǒng)狀況良好，運轉正常。

井筒準備。下通井管柱通井至塞面位置（通井規(guī)小于套管內(nèi)徑6～8mm）進行通井，洗井；保證井眼暢通，水泥塞面準確并無落物；井口應安裝防噴器，做好防井噴工作。

修井液準備?，F(xiàn)場備足井筒容積1.5～2.0倍修井液（通常使用清水）。

現(xiàn)場備足井筒容積1.5～2.0倍修井液，通常選用清水或無固相修井液。從節(jié)約成本方面考慮，一般情況下使用清水作為修井液；從保護油氣層方面出發(fā)，應選用無固相修井液，加入一些粘土防膨脹劑等材料，保護油氣層；水泥塞下部為高壓油氣層，除配備必要的井控設備外，應考慮在修井液中添加家中材料；水泥塞上部或下部有低壓油氣層時，是否考慮加入泡沫劑等，降低修井液液柱壓力，保證鉆塞時建立循環(huán)。此外，為了提高修井液攜帶鉆屑能力，適當加入一些增粘劑。注意：使用螺桿鉆鉆水泥塞不應使用鹽水等修井液，防止腐蝕螺桿鉆內(nèi)不膠皮，造成螺桿鉆報廢。

四、鉆水泥塞作業(yè)程序

入井檢查：地面檢查螺桿鉆具轉動部分靈活程度。方法：用1200m管鉗固定螺桿鉆具殼體，再用900mm管鉗卡住轉動部分，一只手輕壓正轉，能轉動即可。檢查螺桿鉆旁通閥活塞是否靈活；連接泵注設備開泵。先小排量，然后逐漸增大到正常排量，觀察螺桿鉆具的工作情況，檢查旁通閥是否能自動打開或關閉，芯軸轉動是否靈活，一切正常后，方可下鉆。

下鉆具：鉆具組合自下而上依次為：鉆頭（磨鞋）+螺桿鉆具+提升短節(jié)+緩沖器+井下過濾器+提升短節(jié)+油管（鉆柱）。根據(jù)現(xiàn)場情況，組合鉆具課適當增減。下油管5根后，井口裝好自封封井器，防止小件工具從環(huán)空落入井內(nèi)，再繼續(xù)下入鉆具。下鉆過程中要平穩(wěn)操作，下鉆遇阻不得硬砸硬壓，補課頓鉆或?qū)@具直接坐入境地下鉆過程中要平穩(wěn)操作，要控制下放速度，一般以10m/min為宜，以防止倒抽贓物堵死鉆頭和螺桿鉆具。下鉆途中可適當開泵頂通水眼，但時間不宜過長，或每下500米向鉆柱內(nèi)灌注清潔洗井液一次。下鉆具距水泥塞面5m 以上停止下放，連接鉆水泥塞施工地面循環(huán)管線。注意：地面管線中要接好地面過濾器。

3、鉆進施工

（1）下鉆具至水泥塞面5m，，先正循環(huán)，排量300L/min，循環(huán)液到達井底循環(huán)正常后再加大排量。正常鉆進時，保持鉆壓5～10kN均勻平穩(wěn)鉆進，水泥車排量以500～600L/min為宜，且保持排量，最大排量不得超過1200L/min。

（2）每鉆進3～5m滑眼一次，鉆完一個單根上提下放劃眼兩次并循環(huán)一周后停泵（循環(huán)20min以上）

（3）接完單根后，繼續(xù)開泵鉆水泥塞，重復步驟（1）、（2）。

（4）水泥塞鉆完后，用干凈修井液充分循環(huán)洗井2周以上，替出井內(nèi)鉆屑。

4、起出井內(nèi)鉆具

5、下入通井、刮削工具至設計深度，清除套管壁殘留的水泥。

6、用壓井液替出井內(nèi)修井液（現(xiàn)場用清水，這個工序可省略。）

7、起出管柱，裝好井口，進行下步施工作業(yè)。

注：使用過程中應注意的問題

不得長時間懸空循環(huán)，不得壓死循環(huán)。鉆頭遇卡時不得轉動管柱，防止螺桿水帽倒扣，芯軸落井。井口應安裝自封封井器，防止小件物品落井。上水池和回水沉淀池要分開使用，返出的洗井液應沉淀后方可使用。接單根前及完鉆后應充分洗井，使井內(nèi)無鉆屑。鉆進中泵壓下降，排除地面因素之外，可能是鉆具刺漏、旁通閥孔刺壞或螺桿殼體倒扣，應立即起鉆。鉆進中泵壓突然升高，可能馬達、傳動軸卡死或鉆頭水眼堵，此時不能反洗井，應立即起鉆。

六、注意事項

質(zhì)量注意事項：下井工具符合設計要求，管柱組合清楚，并有記錄和示意圖。管柱螺紋應密封，上扣扭矩符合要求。鉆塞前保證塞面數(shù)據(jù)準確，干凈、無落物。每鉆進3～5m劃眼一次。鉆進過程中應防止損傷套管。使用螺桿鉆具時，修井液必須清潔無金屬雜質(zhì)。鉆進時施加鉆壓不要太猛，一般控制在5～10kN。排量為500～600L/min。處理好修井液，含砂量不得大于1%。鉆穿水泥塞或至設計深度后，用通井規(guī)通井至設計深度，清除井壁殘留水泥，并用1.5倍井筒容積的干凈修井液徹底洗井。起下鉆具速度均勻、平穩(wěn)。

安全注意事項：作業(yè)時井口有專人指揮，協(xié)調(diào)工作。起下鉆具時井口要有井控裝置。施工時裝合格的拉力表或指鐘表。在鉆水泥塞過程中，如果出現(xiàn)反轉，應立即上提或減小鉆壓。鉆進無進尺時應停鉆并提鉆分析原因，采取措施。接換單根之前必須充分循環(huán)，防止鉆屑卡鉆。所鉆塞下為射開高壓層時，應做好防噴工作。上水池和回水沉淀池要分開使用。水龍帶及活動彎頭，必須拴好保險繩并掛在游動滑車大鉤上。

油層保護：入井的修井液性能應滿足油層保護要求；各種入井管柱應清潔。

（作者單位：遼河石油勘探局曙光工程技術處）