【操作難題】
在油田井下作業(yè)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(dǎo)致占井周期長、修井成本高、員工勞動強度大。
【解決方案】
設(shè)計、加工制造高效磨銑工具新型磨鞋。經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計,使磨銑掉的物質(zhì)及時排出,防止二次對磨銑面造成損傷。
【應(yīng)用效果】磨鞋結(jié)構(gòu)設(shè)計合理,在井下使用安全可靠。
前期,通過組織技術(shù)人員對井下現(xiàn)場使用過的幾個廢舊磨鞋解剖、測繪、查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合井下現(xiàn)場使用情況,對可能影響磨鞋產(chǎn)品質(zhì)量和井下作業(yè)的重要參數(shù)進行反復(fù)測量。依據(jù)“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(jié)構(gòu)上設(shè)計入手,使磨削性能和制造質(zhì)量達到當(dāng)前國內(nèi)同類產(chǎn)品先進水平。
在磨鞋結(jié)構(gòu)設(shè)計中,要考慮便于導(dǎo)出磨銑掉物質(zhì)的通道,使磨銑掉物質(zhì)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(jié)構(gòu)大都是以對稱2水眼設(shè)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(shè)計高效平底磨鞋時,采用120度相位角、3水眼結(jié)構(gòu)設(shè)計,排量不小于30米/秒。磨銑齒排列設(shè)計上,采用大致呈圓形、不同規(guī)格大小合金鑲嵌排列的結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)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(zé)任公司油氣儲運裝備技術(shù)研究所焊接培訓(xùn)師):
【破解方法】可采用火焰釬焊、爐中釬焊、中頻釬焊三種工藝焊接磨鞋。
【應(yīng)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,減少了起下鉆頻次。
長期影響磨銑效率的根源在于磨銑面上磨鞋的硬質(zhì)合金鎢鋼片在磨銑作業(yè)中脫落,當(dāng)磨銑量較大時不能滿足施工要求。針對這一現(xiàn)狀,通過對硬質(zhì)合金及焊接材料的研究,建議在已更換35CrMo材質(zhì)的磨鞋基體上,用火焰釬焊的焊接工藝進行堆焊或釬焊一層合金鎢鋼片,與基體熔合形成新的磨銑面。在使用火焰釬焊焊接磨鞋之前,要將待焊部位打磨干凈,清理去除油污、銹漬、雜質(zhì)等,再均勻預(yù)熱磨鞋基體待焊面。可設(shè)計一個磨盤轉(zhuǎn)動工裝,旋轉(zhuǎn)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(yù)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(xù)預(yù)熱至800攝氏度左右,再用夾持工具將鎢鋼片擺放好位置,然后使用高溫釬焊料(焊絲)沾助焊劑后,迅速填入待焊部位,使熔化的釬焊料在釬焊劑的浸潤作用下,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(xiàn)氣孔、未熔“假焊”、氧化嚴重過燒等情況。
除手工火焰釬焊工藝,還可以采用爐中釬焊、中頻釬焊工藝進行焊接。爐中釬焊就是將硬質(zhì)合金、釬焊助焊劑、釬焊料等送入釬焊爐中,設(shè)置釬焊溫度曲線后進行施焊。這里需要注意的是,所有焊接工藝均需進行預(yù)焊接工藝評定和焊接檢測,合格后制定焊接工藝評定,指導(dǎo)磨鞋磨銑面焊接,從而確保焊接質(zhì)量,達到理想的磨銑效果。
講述人③:張勇(川慶鉆探川西鉆探技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)中心鉆井現(xiàn)場組組長)
【破解方法】通過選擇磨銑工具、優(yōu)化鉆具組合、合理選擇參數(shù)等方面開展磨銑作業(yè)。
【實際效果】通過磨銑工具在布齒和刀翼上得到新理念與設(shè)計,現(xiàn)場應(yīng)用后,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(yōu)化鉆具組合,磨銑工具在井下更安全可靠??s短處置周期,起下鉆頻次減少,實現(xiàn)降本增效。
在磨銑作業(yè)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(引桿)等。如磨銑較大金屬落物時,應(yīng)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(nèi)則應(yīng)選擇引子磨鞋,防止留有“豁皮”卡鉆。
在磨銑過程中,特別是井比較深的情況下,由于磨鞋工具和套管間間隙小,鉆具組合盡量考慮使用井下動力鉆具,形成高轉(zhuǎn)速、低鉆壓,提高磨銑效率和使用時間。如組合無井下動力鉆具,要有加重鉆具保持磨銑鉆壓。鉆具組合增加隨鉆撈杯,根據(jù)磨銑扭矩實時打撈,防止重復(fù)磨銑和卡鉆風(fēng)險,如磨銑返出鐵屑較少,可單獨下鉆清理。
磨銑參數(shù)要根據(jù)井下情況實時調(diào)整,整個磨銑要輕鉆壓、高轉(zhuǎn)速、合適排量。剛磨銑時,可能魚頂有破損或參差不齊,要定時定量輕鉆壓磨銑;磨銑無扣活動落魚,要變速磨銑或停止轉(zhuǎn)動,先反復(fù)壓制后再磨銑。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(yīng)停止磨銑多拉劃循環(huán)。
磨銑操作人員要有足夠的耐心,磨銑精力集中不得溜鉆,使用電動鉆機可采取恒鉆壓或恒轉(zhuǎn)速送鉆,少放勤送。根據(jù)扭矩和參數(shù)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,鉆具在起鉆出喇叭口前應(yīng)增大排量循環(huán)。
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