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修井作業磨銑工具效率如何提高?

修井作業磨銑工具效率如何提高?

2021/08/23 信息來源: 中國石油報

【操作難題】

在油田井下作業施工過程中,磨銑工具在使用時存在磨銑速度慢、使用時間短、機械性能差、工具磨損大等問題,導致占井周期長、修井成本高、員工勞動強度大。

【解決方案】

設計、加工制造高效磨銑工具新型磨鞋。經現場應用效果良好,與普通磨鞋相比,磨銑速度快、效率高、效果好。

講述人①:史昆(青海油田采油一廠采油班長)

【破解方法】進行磨鞋結構設計,使磨銑掉的物質及時排出,防止二次對磨銑面造成損傷。

【應用效果】磨鞋結構設計合理,在井下使用安全可靠。

前期,通過組織技術人員對井下現場使用過的幾個廢舊磨鞋解剖、測繪、查閱相關標准,結合井下現場使用情況,對可能影響磨鞋產品質量和井下作業的重要參數進行反複測量。依據“性能先進、工藝合理、工作可靠”原則,可以從高效磨銑工具磨鞋結構上設計入手,使磨削性能和制造質量達到當前國內同類產品先進水平。

在磨鞋結構設計中,要考慮便於導出磨銑掉物質的通道,使磨銑掉物質及時離開磨銑面,防止二次長時間對磨銑面造成損傷。磨鞋結構大都是以對稱2水眼設計,磨銑齒呈一定角度均勻排列,水眼排量較小,不能充分清洗磨銑界面,降溫效果也不理想。在設計高效平底磨鞋時,采用120度相位角、3水眼結構設計,排量不小於30米/秒。磨銑齒排列設計上,采用大致呈圓形、不同規格大小合金鑲嵌排列的結構,這種結構的特點是磨鞋切削刃多、切削速度高、切削效果好。

講述人②:王建才(中油管道機械制造有限責任公司油氣儲運裝備技術研究所焊接培訓師):

【破解方法】可采用火焰釺焊、爐中釺焊、中頻釺焊三種工藝焊接磨鞋。

【應用效果】磨銑速度快、機械性能好,同時磨鞋合金材料強度高、耐磨,減少了起下鑽頻次。

長期影響磨銑效率的根源在於磨銑面上磨鞋的硬質合金鎢鋼片在磨銑作業中脫落,當磨銑量較大時不能滿足施工要求。針對這一現狀,通過對硬質合金及焊接材料的研究,建議在已更換35CrMo材質的磨鞋基體上,用火焰釺焊的焊接工藝進行堆焊或釺焊一層合金鎢鋼片,與基體熔合形成新的磨銑面。在使用火焰釺焊焊接磨鞋之前,要將待焊部位打磨幹淨,清理去除油汙、鏽漬、雜質等,再均勻預熱磨鞋基體待焊面。可設計一個磨盤轉動工裝,旋轉工件的同時,保證磨鞋胎體表面加熱溫度均勻。待焊面達到500到600攝氏度時可預先在上面撒上銅焊粉助焊劑,使待焊面形成脫氧保護層,繼續預熱至800攝氏度左右,再用夾持工具將鎢鋼片擺放好位置,然後使用高溫釺焊料(焊絲)沾助焊劑後,迅速填入待焊部位,使熔化的釺焊料在釺焊劑的浸潤作用下,完全填充滿鎢鋼片周圍。焊接時注意觀察熔池變化,避免出現氣孔、未熔“假焊”、氧化嚴重過燒等情況。

除手工火焰釺焊工藝,還可以采用爐中釺焊、中頻釺焊工藝進行焊接。爐中釺焊就是將硬質合金、釺焊助焊劑、釺焊料等送入釺焊爐中,設置釺焊溫度曲線後進行施焊。這裏需要注意的是,所有焊接工藝均需進行預焊接工藝評定和焊接檢測,合格後制定焊接工藝評定,指導磨鞋磨銑面焊接,從而確保焊接質量,達到理想的磨銑效果。

講述人③:張勇(川慶鑽探川西鑽探技術應用與研發中心鑽井現場組組長)

【破解方法】通過選擇磨銑工具、優化鑽具組合、合理選擇參數等方面開展磨銑作業。

【實際效果】通過磨銑工具在布齒和刀翼上得到新理念與設計,現場應用後,磨銑效率提高,與原有磨鞋相比磨銑速度快、使用時間長,磨銑效率提高1倍以上。優化鑽具組合,磨銑工具在井下更安全可靠。縮短處置周期,起下鑽頻次減少,實現降本增效。

在磨銑作業中,使用磨銑工具種類比較多,常用的磨鞋有平底、鍋底、套子、引子(引杆)等。如磨銑較大金屬落物時,應選擇平底磨鞋,接觸面積大,壓住磨銑效果好。磨銑管狀落魚盡量選擇帶有3至5刀翼磨鞋,刀翼進刀口要鋒利,接觸面積小防打滑;在裸眼段可選擇套子磨鞋,在套管內則應選擇引子磨鞋,防止留有“豁皮”卡鑽。

在磨銑過程中,特別是井比較深的情況下,由於磨鞋工具和套管間間隙小,鑽具組合盡量考慮使用井下動力鑽具,形成高轉速、低鑽壓,提高磨銑效率和使用時間。如組合無井下動力鑽具,要有加重鑽具保持磨銑鑽壓。鑽具組合增加隨鑽撈杯,根據磨銑扭矩實時打撈,防止重複磨銑和卡鑽風險,如磨銑返出鐵屑較少,可單獨下鑽清理。

磨銑參數要根據井下情況實時調整,整個磨銑要輕鑽壓、高轉速、合適排量。剛磨銑時,可能魚頂有破損或參差不齊,要定時定量輕鑽壓磨銑;磨銑無扣活動落魚,要變速磨銑或停止轉動,先反複壓制後再磨銑。磨銑排量在滿足泵壓和攜帶鐵屑情況下,可降低排量減少液力沖蝕。磨銑扭矩有升高趨勢,應停止磨銑多拉劃循環。

磨銑操作人員要有足夠的耐心,磨銑精力集中不得溜鑽,使用電動鑽機可采取恒鑽壓或恒轉速送鑽,少放勤送。根據扭矩和參數變化判斷井下磨銑情況,每磨銑30分鐘至少上提一次。及時收集返出鐵屑分析井下情況,如套管懸掛未回接至井口,鑽具在起鑽出喇叭口前應增大排量循環。

(劉莉莉)

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