文档介绍：挠轴式螺杆钻具在钻井提速过程中的应用
完成人:张国伟
工作单位:黄河钻井总公司管具公司技术研究所
一、背景介绍
为积极响应钻井提速,打造石油工程铁军要求,该成果积极探索挠轴式螺杆钻具在钻井提速过程中的应用,设计并推广应用了新型的挠轴式螺杆钻具,在钻井提速中发挥了重要作用。
二、主要内容及创新点
该成果主要围绕钻井提速的要求,针对胜利地层具体情况,开发了新型的挠轴式螺杆钻具,目前常用的整体花瓣式万向轴总成,结构简单,易于加工;分体式万向轴的主花瓣体采用分体结构(如图1),易于对表面实施耐磨处理,在一定范围内得到应用,但这些结构的万向轴寿命一般不超过150小时。柔性轴式万向轴总成(如图2)是近几年发展最快的一种长寿命万向轴总成,主要是利用轴选用的材料本身特有的物理性能来实现万向作用,本成果采用先进的钛合金挠轴式万向轴代替传统的花瓣式万向轴总成,在满足强度的条件下,合金的挠性、抗交变应力特性等综合性能较花瓣式万向轴有很大提高,寿命一般为350小时以上。
图1花瓣式万向轴
图2钛合金挠轴总成
该成果打破常规,开展补偿式密封传动轴研究,借鉴牙轮钻头的轴承形式,采用油密封润滑,克服了传统传动轴总成泥浆密封容易失效的缺点,提高轴承的使用寿命,进而提高整机寿命。采用主要的创新点:1、完善了结构设计,消除了应力集中点,大大提高了传动轴的承载能力。2、适合在超深井及复杂地区进行大斜度定向井、水平井及导向旋转钻进。3、设计油密封的新型结构;采用密封件可靠;密封结构基体中,实现油封滑动的工艺性改善轴承工作环境,减少了各轴承的磨损,大大提高了传动轴总成寿命。普通传动轴结构如图3,补偿式油密封传动轴结构如图4。4、传动轴总成轴向间隙调整科学合理;传动轴总成中安装防掉装置。5、在胜利油田等复杂地区的应用,取得很好的效果。
图3 普通传动轴结构
图4 补偿式油密封传动轴结构
三、应用情况
2009年,该成果研究成功以来,在钻井生产现场进行了应用。
1、编号为66-5G-3495的挠轴式直螺杆钻具使用情况
盐227-1井使用情况(40708队)
使用前:2231米-2718米井段,连续下入两只PDC和一只牙轮钻头(HJ447), m/h、 m/h、 m/h。
使用后:+Φ172挠轴式直螺杆钻具++Φ215mm螺旋扶正器++Φ127加重钻杆5柱+Φ127mm钻杆,为2718-3056米井段,使用当天进尺201米,使用88小时,,总进尺338米,。钻遇砂砾岩,PDC钻头不适于该地层,试验被迫中止。
该套挠轴式直螺杆钻具昌48井又(50566队)三次下井,井段3060-3145米、3341-3348米、3348m-3488米,、、。累计使用94小时,累计纯钻时71小时。录井捞砂时发现有铁丝,后发现钻头水眼被定子脱落的橡胶堵塞,管具公司回收检修。
检修情况:该螺杆钻具先后四次下井,累计使用182小时。检修时发现定子有小块脱胶;旁通阀阀体合格,阀芯、阀套、弹簧磨损、锈蚀程度很小;对传动轴轴体螺纹及台阶过度处进行磁粉探伤,无缺陷;对传动轴壳体螺纹磁粉