螺杆钻钻水泥塞的技术要求分析
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中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
螺杆钻具又称定排量马达，是油水井修井中常用的一种钻铣工具。它是以液体压力为动力，驱动井下钻具旋转的工具，可以用来进行钻进、磨铣、侧钻等作业。本文主要介绍螺杆钻结构、原理、钻水泥塞施工、及安全环保注意事项。
一、螺杆钻的结构
螺杆钻主要由上接头、旁通阀、定子、转子、过水接头、轴承总成及下接头组成。
1、旁通阀的结构与作用
（1）结构：旁通阀主要由本体、阀套、阀芯、弹簧、弹簧挡圈、丝堵、筛板等组成。
（2）作用：a、防止下钻或接单根时因环形空间液体密度较大，液体倒流到钻具内，造成转子倒转及松扣现象。b、防止含钻屑的洗井液进入定子腔内卡死钻具。c、防止钻具内的意外井喷。d、起钻时可泄出钻柱内的洗井液。
2、马达总成的结构与作用
（1）结构：马达总成由定子和转子组成。定子是经过精加工的钢筒内硫化一层具有双头或多头螺旋腔的刚体橡胶套。转子是一根单头或多头螺旋钢轴，用合金钢加工成形后，表面镀一层有利于防腐和耐磨的硬铬，并通过镀铬来控制定子和转子的配合间隙。
（2）作用：把泵入的修井液的液压能驱动转子转动，为钻头破碎岩石提供旋转机械能。马达总成是螺杆钻具的动力源。
3、传动轴总成
传动轴总成是螺杆钻具的重要部件之一，它的寿命决定了螺杆钻具总体寿命。传动轴总成用于传递钻压、扭矩和修井液。
二、螺杆钻的工作原理
工作原理：螺杆钻是利用管住携带螺杆钻具到井底，通过水力驱动管柱下部的螺杆钻具的旋转。螺杆钻通过转子和定子将高压液体的能量转变为机械能。当高压液体通过钻具内孔进入钻具后，阀球被推动下移，关闭旁通阀，从而进入转子和定子形成的各个密封腔。液体在各个密封腔中的压力差推动转子沿定子的螺旋通道滚动，转子在沿自身的轴线转动的同时，还绕与转子轴线平行并与有一定偏心距的定子中心线公转。这就是螺杆钻的行星传动原理。由于转子和定子都采用螺旋线，因而转子绕定子轴线做逆时针转动，并以自身轴线做顺时针转动去带通转具旋转。
优点：操作简便、劳动强度低、对套管磨损小。
缺点：扭矩小、强度低，要求塞面无任何微小落物，对套管要求较高，对于通井有遇阻的井不能使用螺杆钻。
四、作业准备
1、管柱准备
（1）井场配备符合钻塞要求的入井管柱（通常配备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）。
（2）入井前认真检查、丈量复核，丈量误差不大于0.2‰。
2、钻磨工具
（1）井场备有符合设计要求钻磨工具(其外径小于套管内径6～8mm）；
（2）钻磨工具入井前精确测量钻头外径、长度和接头螺纹类型尺寸等数据，并绘制示意图。
（3）一般钻灰塞选用五刃磨鞋、平底磨鞋、刮刀钻头（包括鱼尾刮刀钻头、领眼刮刀钻头、三刮刀钻头）、三牙轮钻头、尖钻头（普通钻头、十字钻头、偏心钻头）等。
3、螺杆钻
一般选择Φ100mm普通螺杆钻，考虑钻塞井段较大，所钻水泥塞可能较坚硬（比如所谓老塞），可选择大扭矩螺杆钻。特殊情况下，如果受井眼尺寸限制，下小直径螺杆钻，原则是螺杆钻顺利通过井眼的情况下宁大毋小，原因是小螺杆钻易弯曲变形，内卡，造成不能工作。
注意：螺杆钻型号越大，反扭矩越大，倒扣危险性也越大，因此选择大钻要慎重。
4、设备准备
作业设备的提升和循环动力系统状况良好，运转正常。
5、井筒准备
（1）下通井管柱通井至塞面位置（通井规小于套管内径6～8mm）进行通井，洗井。
（2）保证井眼畅通，水泥塞面准确并无落物。
（3）井口应安装防喷器，做好防井喷工作。
6、修井液准备
现场备足井筒容积1.5～2.0倍修井液（通常使用清水）。
现场备足井筒容积1.5～2.0倍修井液，通常选用清水或无固相修井液。从节约成本方面考虑，一般情况下使用清水作为修井液；从保护油气层方面出发，应选用无固相修井液，加入一些粘土防膨胀剂等材料，保护油气层；水泥塞下部为高压油气层，除配备必要的井控设备外，应考虑在修井液中添加家中材料；水泥塞上部或下部有低压油气层时，是否考虑加入泡沫剂等，降低修井液液柱压力，保证钻塞时建立循环。此外，为了提高修井液携带钻屑能力，适当加入一些增粘剂。注意：使用螺杆钻钻水泥塞不应使用盐水等修井液，防止腐蚀螺杆钻内不胶皮，造成螺杆钻报废。
五、钻水泥塞作业程序
1、入井检查：
（1）地面检查螺杆钻具转动部分灵活程度。方法：用1200m管钳固定螺杆钻具壳体，再用900mm管钳卡住转动部分，一只手轻压正转，能转动即可。
（2）检查螺杆钻旁通阀活塞是否灵活；
（3）连接泵注设备开泵。先小排量，然后逐渐增大到正常排量，观察螺杆钻具的工作情况，检查旁通阀是否能自动打开或关闭，芯轴转动是否灵活，一切正常后，方可下钻。
2、下钻具
（1）钻具组合自下而上依次为：钻头（磨鞋）+螺杆钻具+提升短节+缓冲器+井下过滤器+提升短节+油管（钻柱）。根据现场情况，组合钻具课适当增减。
（2）下油管5根后，井口装好自封封井器，防止小件工具从环空落入井内，再继续下入钻具。
（3）下钻过程中要平稳操作，下钻遇阻不得硬砸硬压，补课顿钻或将钻具直接坐入境地
3、钻进施工
（1）下钻具至水泥塞面5m，，先正循环，排量300L/min，循环液到达井底循环正常后再加大排量。正常钻进时，保持钻压5～10kN均匀平稳钻进，水泥车排量以500～600L/min为宜，且保持排量，最大排量不得超过1200L/min。
钻进时应防止溜钻、顿钻，钻进密切注意泵压变化，当发现泵压突然上升时，应及时提起钻具，重新加压钻进。（①负荷大，扭矩作用于管柱，影响进尺；负荷过大，造成反扭矩过大，螺杆钻反钻造成井下事故。 ②井深超过1500m以上7～8MPa正常的）
（2）每钻进3～5m滑眼一次，钻完一个单根上提下放划眼两次并循环一周后停泵（循环20min以上）
（3）接完单根后，继续开泵钻水泥塞，重复步骤（1）、（2）。
（4）水泥塞钻完后，用干净修井液充分循环洗井2周以上，替出井内钻屑。
4、起出井内钻具
5、下入通井、刮削工具至设计深度，清除套管壁残留的水泥。
6、用压井液替出井内修井液（现场用清水，这个工序可省略。）
7、起出管柱，装好井口，进行下步施工作业。
注：使用过程中应注意的问题
（1）不得长时间悬空循环，不得压死循环。
（2）钻头遇卡时不得转动管柱，防止螺杆水帽倒扣，芯轴落井。
（3）井口应安装自封封井器，防止小件物品落井。
（4）上水池和回水沉淀池要分开使用，返出的洗井液应沉淀后方可使用。
（5）接单根前及完钻后应充分洗井，使井内无钻屑。
（6）钻进中泵压下降，排除地面因素之外，可能是钻具刺漏、旁通阀孔刺坏或螺杆壳体倒扣，应立即起钻。
（7）钻进中泵压突然升高，可能马达、传动轴卡死或钻头水眼堵，此时不能反洗井，应立即起钻。
六、注意事项
（一）质量注意事项：
1、下井工具符合设计要求，管柱组合清楚，并有记录和示意图。
2、管柱螺纹应密封，上扣扭矩符合要求。
3、钻塞前保证塞面数据准确，干净、无落物。
4、每钻进3～5m划眼一次。
5、钻进过程中应防止损伤套管。
6、使用螺杆钻具时，修井液必须清洁无金属杂质。
7、钻进时施加钻压不要太猛，一般控制在5～10kN。排量为500～600L/min。
8、处理好修井液，含砂量不得大于1%。
8、钻穿水泥塞或至设计深度后，用通井规通井至设计深度，清除井壁残留水泥，并用1.5倍井筒容积的干净修井液彻底洗井
9、起下钻具速度均匀、平稳。
（二）安全注意事项：
1、作业时井口有专人指挥，协调工作。
2、起下钻具时井口要有井控装置。
3、施工时装合格的拉力表或指钟表。
4、在钻水泥塞过程中，如果出现反转，应立即上提或减小钻压。
（三）油层保护：
1、入井的修井液性能应满足油层保护要求。
2、各种入井管柱应清洁。