井下工具原理及其应用
井下工具工作原理及配套应用
二、各类油井井下工具的工作原理
锚定类
1、自锁泄油锚
结构及工作原理
该泄油锚定器主要由上、 下接头、泄油短节、活塞、 锚瓦、弹簧等组成（见附 图）。它是通过油管内外 的压差自动将油管锚定在套管上，使之无法上、下蹿动。当油管内压力大于油 套环空压力时，活塞推动锚瓦上行，锚瓦直径变大，使油管锚定在套管上；再 次作业时 ，正旋油管使泄油短节上移，打开泄油孔，完成泄油动作，锚瓦自动 内收，解除锚定。弹簧及腔室组成液压阻尼系统，它能吸收液击时的尖峰脉冲 避免中途锚定，同时，可使锚瓦可靠内收。结构如图所示
1、坐锚可靠：由于改以往的径向柱塞改为轴向柱塞，坐封力增大，较小的 压差即可实现可靠锚定，液压阻尼消除了水击对锚定的影响，保证了不会 中途误锚定； 2、解锚容易：该锚定器为单向锚定，上提管柱，锚瓦自动内收，决不会造 成上提困难及大修； 3、使用方便：锚定时，无须增加任何工序即可完成锚定；再次作业时，只 需用油管钳正转油管，即可完成泄油及解锚工作，使用极为方便。 4、通径大：与其连接的油管的通径相同，不影响其它工艺的实施。 5、泄油可靠：在稠油井、抽油杆断脱的油井均可实现可靠泄油。
工 作 原 理
二、各类油井井下工具的工作原理
技术参数
型 Y221-115 号 Y221-150
项
目
钢体最大外径
钢体最小通径 组装后卡瓦外径 卡瓦最大张开外径
mm
mm mm mm
115
48 113 136
150
60 146 170
适用套管内径
密封压差 工作温度 两端连接螺纹
mm
MPa ℃
121-132
使用方法及注意事项
该锚定器在使用时可直接接于泵上，开抽后即自行锚定；再次作业时， 起出抽油杆、提起油管悬挂器（切勿加压），用油管钳正转油管20圈以上， 即完成泄油动作。约几分钟后等油管内外压力平衡、下放油管无遇阻时，直 接上提油管即可解除锚定。
常用井下工具原理与用途课件
利用活塞往复运动改变泵腔容积，实 现油液的吸入和排出。适用于低渗透 油田和稠油开采。
采油树的种类与用途
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总结词
采油树是控制和调节油井 生产的设备，具有安全保 护、调节生产参数等功能 。
平板阀采油树
结构简单，成本低，适用 于小规模油田和低产油井 。
套管阀采油树
适用于高压、高产油井， 具有承受高压力和高温度 的特点。
刮刀钻头
适用于软到中硬地层，钻进时主要靠切削破岩，结构简单 ，价格低廉。
牙轮钻头
适用于中硬到硬地层，钻进时主要靠牙齿的滚动来破碎岩 石。根据牙齿材料的不同，可分为钢齿牙轮钻头、镶齿牙 轮钻头和陶瓷牙轮钻头。
PDC钻头
适用于中硬到硬地层，具有钻速高、寿命长、井下安全等 优点。根据破岩机理的不同，可分为切削型和研磨型。
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
04
井下封堵工具
封隔器的种类与用途
总结词
封隔器是井下封堵工具中的重要组成部分，主要用于隔离油、气、水层，以便进行分层开采或注水等 作业。
详细描述
封隔器根据工作原理可分为压缩封隔器和扩张封隔器两类。压缩封隔器通过在管柱上施加轴向力，使 胶筒产生径向变形，从而实现密封。扩张封隔器则是通过扩张滑套，使胶筒扩张，达到密封效果。
钻铤的种类与用途
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总结词
钻铤是用于增加钻柱刚度和重 量的工具，主要起到稳定井身
、防止井斜的作用。
普通钻铤
由高强度钢材制成，壁厚较薄 ，重量较轻，适用于一般钻井
作业。
加重钻铤
壁厚较厚，重量较大，适用于 需要增加钻柱重量的深井和超
井下事故打捞工具原理与处理技术
井下事故打捞工具原理与处理技术本文结合常见打捞作业的种类，对管类落物、杆类落物、绳类落物和小件落物的常见打捞工具及其工作原理进行了分析，并结合打捞作业实际，对打捞处理技术进行了探究。
标签：打捞工具；作业员李；处理技术1.常见打捞工具及作业原理油井开发中，各类工具和物品存在从井口或管柱及测井装置内掉入井内的概率，井下落物后会造成井筒沉砂口袋缩短、缩短油井维修期甚至影响油井正常开发等问题，因此，有必要针对具体事故开展打捞作业。
打捞作业需要配套相应的打捞工具，常见的打捞工具有：1.1管类落物打捞工具。
一是公锥。
属长锥形打捞工具，包括接头、打捞丝扣等部位，接头上部有螺纹正反扣槽，可与钻杆连接，能与其他工具连接使用，主要用于对套铣筒、油管和封隔器等有孔落物进行造扣打捞，以及存在接箍和钻杆加厚部位的落物。
公锥能够进入落物内孔，外部施加钻压并旋转会使公锥打捞丝扣挤压进入落物内孔，可以通过造扣承受一定的拉力和扭矩，随后进行倒扣或上提实现落物打捞。
公锥打捞不能施加太大的作用力进行鱼顶提拉，防止损坏鱼顶或螺纹。
二是母锥。
属长筒形打捞工具，包含本体和上接头两部分，上接头存在2道反扣和1道正扣，本体内缝存在打捞螺纹，可在钻杆、油管等落物外壁进行造扣打捞，对无内孔或内孔被堵的落物具有打捞功能。
原理与公锥相同，但是在落物外壁进行造扣。
三是滑块卡瓦捞矛。
包含上接头、矛杆、螺钉、滑块卡瓦和锁块构成，包含单滑块和双滑块两类，可打捞有内孔的封隔器以及落物等落物，可以倒扣打捞，能够与震击器配合实现震击解卡。
滑块和捞矛进入鱼腔后，滑块自重会使其继续下滑，卡瓦会逐步接触到鱼腔内壁，通过钻柱的提拉造成卡瓦牙与内壁摩擦，滑块不能向上运动，从而加大打捞直径，使卡瓦牙进入鱼腔内壁，抓牢落物并将其提出。
1.2杆类落物打捞工具。
一是不可退式抽油杆打捞筒。
包含上接内套、弹簧、筒体和卡瓦等部位，落入井内的抽油杆在筒体的大锥面会进入筒内，两个卡瓦会沿筒体内壁向上，增大了卡瓦内孔，通过弹簧受压使弹力作用在卡瓦上推动其向下移动，达到卡瓦锥面与筒体贴合的目的。
井下工具介绍
各位学员早上好，今天我受公司顾经理的委托，在我们钻井石油工具基地三楼召开井下工具及弃井作业的研讨会。
由于我本人对技术方面也谈不上是专家，所以今天我们主要是以与每个学员一起来探讨，沟通，互相学习。
如果在某方面讲的不好或有不对的地方，还请大家理解，提出指教。
下面我们大家一起来讨论一下井下工具。
A震击器震击器主要是与挠性接头，钻铤，加重钻杆等连接下井。
一旦钻具被卡，首先是下放钻具，然后上提钻具，通过几次或几十次的上提下放震击，使被卡钻具得到自由，也就是说解卡。
震击器的工作原理：通过拉伸后释放的能量，给予被卡钻具的冲击。
震击器的组成：（外部）由顶部接头，上部套筒，中间套筒，下部套筒，花键轴及花键套筒。
（内部）由芯轴，延长芯轴，上下弹簧管，扶正瓦，运行套，间隔衬套，磨擦衬套，上下调节套，活塞，被帽，防松螺母，防落弹簧挡圈，等组成。
检修过程：1)放油，解体，拆卸，检查，更换密封圈，清洗，探伤等。
2)组装：按标准要求对震击器进行组装，上扣，调试，试压，上堵，刷漆，出检修报告。
B打捞杯通常是连接在钻头上，它的主要功能是，打捞钻头齿及一些碎片。
具体在井下操作是将钻具放到井底，开泵，停泵等待2至3分钟，缓慢上提钻具5至10米，再下放钻具到井底，开泵2至3分钟，停泵，缓慢上提钻具，反复几次即可。
C反循环磁铁打捞篮反循环打捞篮在中软地层中可进行打捞取芯0.3~0.5M。
使井底牙轮或碎片随岩芯一起捞上来。
但打捞取芯进尺以不超过反循环打捞篮内的篮爪至钢球阀座底部之间距离为宜。
（先正循环，投球后改为反循环）。
工作原理：反循环打捞篮和组合式强磁打捞篮的钻井液循环路线相同，下钻到底正循环冲洗井底以后投入一钢球，待球落座后，钻井液则由双层筒体之间的下水眼射到井底，然后从井底通过铣鞋或一把抓进入捞筒的内部，最后由上水眼返环形空间，在钻井液反循环作用的冲击和携带下，被铣鞋拨松的井底碎物随钻井液一起进入篮筐，或被磁芯吸住捞获。
D磨鞋磨鞋分为a平底鞋b凹底鞋c锥体型d导向邻眼磨鞋。
石油工程技术 井下作业 其他打捞工具
其他打捞工具1磁力打捞器1.1用途磁力打捞器是用来打捞在钻井、修井作业中掉入井里的钻头巴掌、牙轮、轴、卡瓦牙、钳牙、手锤及油、套管碎片等小件铁磁性落物的工具。
对于能进行正反循环的磁力打捞器，尚可打捞小件非磁性落物。
1.2基本结构磁力打捞器的种类很多，根据基本结构可以分为正循环型强磁、高强磁打捞器和局部反循环型强磁、高强磁打捞器。
1.2.1正循环型强磁、高强磁打捞器：这种打捞器由上接头、压盖、壳体、磁钢、芯铁、隔磁套、引鞋等组成，如图1所示。
图1正循环磁力打捞器1—上接头；2—压盖；3—壳体；4—磁钢；5—芯铁；6—隔磁套；7—平鞋；8—磨铣鞋；9—引鞋1.2.2局部反循环型强磁、高强磁打捞器：这种打捞器由上接头、钢球、压盖、壳体、打捞杯、磁钢、隔磁套、芯铁和引鞋等组成，如图2所示。
图2反循环磁力打捞器1—上接头；2—钢球；3—打捞杯；4—压盖；5—壳体；6—磁钢；7—芯铁；8—隔磁套；9—引鞋1.3工作原理以一定形状和体积的磁钢（永磁、电磁）制成磁力打捞器,其引鞋下端经磁场作用会产生很大的磁场强度。
由于磁钢的磁通路是同心的,因此磁力线呈辐射状并集中在靠近打捞器下端面的中心处,可以把小块铁磁性落物磁化吸附在磁极中心,实现打捞。
电磁材料制成的打捞器在入井前须通电磁化,可在20h内有效。
1.4技术规范常用磁力打捞器技术规范见表1。
表1常用磁力打捞器技术规范序号规格型号外径mm接头螺纹使用规范及性能参数吸力N适应温度℃适应井眼mmA B1QCLT-86AQCLT-86B86NC26（2A10）36001000≤210φ95～1082QCLT-F100AQCLT-F100B100NC31（210）55001700φ108～1373QCLT-F114AQCLT-F114B114NC31（210）65002000φ120～1404QCLT-F175AQCLT-F175B175NC8（310）180005000φ184～216注：表中A为高强磁打捞器系列,B为强磁打捞器系列。
常用井下工具原理与用途
5）单向阀
2、开关类
工作原理：正常情况时，单向阀处于关闭状态，如要打开单向阀需 下入插入管柱，达到额定插入力时，可打开单向阀通道，如需要关 闭单向阀时，取出插入管柱，阀扭簧的弹力处关闭，可以防止井中 液体返吐。
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2、开关类 6）YKG型液压开关器
通过地面向套管加液压控制开关状态，并且始终处于正向关闭，防 止地面液体进入地层产生污染。
密封作用，反向循环流井时，堵塞器压缩弹簧，使 通道打开，实现反向洗井。
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2、开关类 4）多功能分酸器
上接头
中心管
球 锁块 滑套芯子 弹簧 下接头
多功能分酸器结构示意图
工作原理：投球蹩压，打掉滑套芯子使压裂（反洗）通道打开，可 进行酸压以及反洗施工。上提管柱解封，锁块滑入中心管内，从而 使上接头与中心管脱离，补偿机构打开，实现逐级解封功能，反洗 通道在弹簧作用下自动关闭，不影响对下部管柱反洗井。
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4、卡瓦式封隔器
6）可取式桥塞
用途：用于压裂、堵底水等施工作业 。 结构：如图所示。 工作原理：坐封：油管内打压，助座器两级活塞带动外套下行，推 动上胶筒和上锥体下行，同时助座器锁紧机构解锁，使下中心管上 行，带动下胶筒和下锥体上行，使上、下胶筒坐封，双向卡瓦坐卡。 继续提高压力，剪断丢手销钉，上提管柱实现丢手。 解封：下入打捞工具，打捞矛进入打捞筒中，上提管柱剪断解封销 钉，使锁块解锁，继续上提，卡瓦回收，桥塞解卡、解封。 主要技术参数
工作压差：60MPa； 工作温度：150℃
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汇报内容
1 前言 2 封隔器 3 控制工具 4 分层工艺管柱
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1）水力锚
1、锚类
工作原理：从油管内加压，靠液力作用压缩弹簧，使锚爪伸出，卡 在套管壁上，起到锚定管柱的作用；放掉管柱内压力，锚爪在弹簧 的作用下收回解卡。
常用井下工具原理与用途
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4、卡瓦式封隔器 5）Y453永久式封隔器
用途：用于高压注水、堵水采气、封堵底层等施工作业 。 工作原理：坐封时，向油管内投钢球，打压推动三级坐封活塞下移， 剪断坐封销钉，继续提高压力，坐封工具推动上卡瓦、上锥体下行， 同时压缩胶筒，到额定坐封压力时实现封隔器的坐封坐卡。解封： 下入平底磨鞋进行钻铣，即可实现封隔器解封。 主要技术参数： 工作压差：50MPa； 工作温度：150℃
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4、卡瓦式封隔器 1）Y211封隔器
用途：用于采油、卡堵、找水、分层试油、酸化压裂。 工作原理：按所需高度上提管柱后下放管柱，由扶正器沿中心管轨 迹槽运动，使轨迹销钉从原来短槽到坐封位置时的长槽上死点，从 卡瓦被锥体撑开卡在套管壁上。同时在一定管柱重量作用下压缩胶 筒密封油套环形空间。上提管柱解封。 主要技术参数
用途：用于分层试油、采油、找水、堵水和酸化。不仅可单独使用， 还可与卡瓦式封隔器或支撑卡瓦配套使用。 工作原理：坐封：按所需坐封高度下放管柱。下接头与尾管连接， 以井底或下部支撑卡瓦为支点，管柱重量下压，剪断坐封销钉，压 缩胶筒下行，使胶筒膨胀坐封，密封油套环形空间。解封：上提管 柱解封。 主要技术参数
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4）油管锚
1、锚类
工作原理： 油管锚主要用于深抽管柱的锚定，对管柱施加预拉张力，以消除其 纵向伸缩及弯曲，平均提高泵效可以达到10%以上，降低抽油机能 耗，减轻抽油杆与油管之间的摩擦，减少杆管断脱和漏失，延长检 泵周期，增产降耗显著。
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1、锚类 5）螺杆泵油管锚
工作原理： 螺杆泵油管锚主要用于锚定螺杆泵生产管柱，以消除管柱的径向旋 转，防止油管脱扣。
工作压差：35MPa 工作温度：120℃
井下作业打捞工具简明工作原理
公锥工作原理：当公锥进入打捞落物内孔后，加适当的钻压，并转动钻具，迫使打捞丝扣挤压吃入落鱼内壁进行造扣。
当所造之扣能承受一定的拉力和扭矩时，可以采用上提或倒扣的办法将落物全部或部分捞出。
母锥工作原理：母锥工作原理与公锥相同，均依靠打捞丝扣在钻具压力与扭矩作用下，吃入落物外壁造扣，将落物捞出。
就造扣机理而言，属挤压吃入，不产生切屑。
滑块卡瓦打捞矛工作原理：当矛杆与卡瓦进入鱼腔之后，卡瓦依靠自重向下滑动，卡瓦与斜面产生相对位移，卡瓦齿面与矛杆中心线距离增加，使其打捞尺寸逐渐加大，直至与鱼腔内壁接触为止。
上提矛杆时，斜面向上运动所产生的径向分力，迫使卡瓦咬入落物内壁，抓住了落物。
接箍捞矛工作原理：接箍捞矛实质上是一种内外螺纹的对扣打捞。
为了能使接箍捞矛进入接箍，卡瓦沿纵向开了若干个槽，每个槽间便是一个卡瓦片，依其弹性变形进入接箍母扣中。
又靠芯轴和卡瓦内外锥面贴合后的径向胀力，保持对扣后的连接性能，从而抓住落鱼。
可退式打捞矛工作原理：1、打捞自由状态下圆卡瓦外径略大于落物内径。
当工具进入鱼腔时，圆卡瓦被压缩，产生一定的外胀力，使卡瓦贴紧落物内壁。
随芯轴上行和提拉力的逐渐增加，芯轴、卡瓦上的锯齿形螺纹相互吻合，卡瓦产生径向力，使其咬住落鱼实现打捞。
2、退出一旦落鱼卡死，无法捞出需退出捞矛时，只要给芯轴一定的下击力，就能使圆卡瓦与芯轴的内外锯齿形螺纹脱开，再正转钻具2～3圈，圆卡瓦与芯轴产生相对位移，促使圆卡瓦沿芯轴锯齿形螺纹向下运动，直至圆卡瓦与释放环上端面接触为止，上提钻具，即可退出落鱼。
卡瓦打捞筒工作原理：当工具的引鞋引入落鱼之后，下放钻具，落鱼将卡瓦上推，压缩弹簧，使卡瓦脱开筒体锥孔上行并逐渐分开，落鱼进入卡瓦，此时卡瓦在弹簧力作用下被压下，将鱼顶抱住，并给鱼顶以初夹紧力。
上提钻具，在初夹紧力作用下，筒体上行，卡瓦、筒体内外锥面贴合，产生径向夹紧力，将落鱼卡住，提钻即可捞出。
对于不同直径的落鱼，只要在筒体许可的情况下更换不同的卡瓦，即可打捞不同尺寸的落鱼。
井下工具原理
一、公锥1名称型号：GZ105-1公锥2、用途：专门从油管、钻杆、套铣筒、封隔器等有孔落物的内孔进行造扣打捞的工具。
主要用于有接箍的油管或厚壁管类落物。
3、结构：公锥是长锥形整体结构，分接头和打捞丝扣两部分。
接头上部有与钻杆相连接的螺纹，有正反扣标志槽，便于归类与识别。
4、原理：当公锥进入打捞内孔之后，加适当钻压并转动钻具，迫使打捞丝扣挤压吃入落物内壁进行造扣。
当所造之扣能承受一定的拉力和扭距时，可采取上提或倒扣的办法将落物全部或部分捞出。
5、技术规范：（1）规格型号：GZ105-1 (2)外形尺寸：Ø105mmx535mm （3）接头螺纹：NC31（210）（4）使用规范及性能参数：㈠打捞螺纹表面硬度HRC60-65. ㈡抗拉极限：大于等于932Mpa. ㈢冲击韧性：大于等于58.8S/cm3. ㈣打捞直径：54－77mm。
6、操作方法：当工具下至鱼顶上部1-2m时，开泵循环，并逐渐下放工具至鱼顶，观察泵压变化。
如泵压突然上升，指重表悬重下降，说明公锥进入鱼腔，可以进行造扣打捞。
如果悬重逐步下降而泵压并无变化，说明公锥插入鱼腔外壁的套管环形空间，应上提钻柱，然后转动管柱，重对鱼腔，直至悬重与泵压均有明显变化（公锥入腔），才能加压造扣进行打捞。
打捞鱼腔畅通，泵压无明显变化的落鱼时，应增加扶正找中接头或采用引鞋结构，以防止造扣位置错误，酿成事故。
7、注意事项：打捞操作时，不允许猛顿鱼顶，以防将鱼顶或打捞螺纹顿坏。
尤其应注意分析判断造扣螺纹位置，切忌在落鱼外壁与套管内壁的环行空间造扣，以避免造成严重后果。
二、母锥1、名称型号：MZ/NC31-1母锥2、用途：母锥是一种专门从油管、钻杆等管状落物外壁进行造扣打捞的工具。
可用于无内孔或内孔堵死的圆柱形落物进行打捞。
3、结构：母锥是长筒形整体结构，由上接头与本体两部分构成。
上接头有正反扣标志槽（一道槽为正扣。
两道槽为反扣），本体内锥面上有打捞螺纹。
井下工具磨铣类工具
市场竞争激烈
市场上存在众多井下工具 磨铣类工具生产商，竞争 激烈，价格战和品质竞争 成为常态。
竞争格局及主要参与者
主要参与者
国内外知名石油装备制造企业、专业井下工具制造企业等。
竞争格局
市场上存在多种品牌和型号的井下工具磨铣类工具，各品牌 和型号的产品在性能、价格、品质等方面存在差异，市场竞 争激烈。
THANKS
其他磨铣类工具
种类
包括磨铣柱、磨铣锥等。
应用
用于对井下工具的特定部位或异形表面进行磨削和铣削，满足特殊加工需求。
03
磨铣类工具性能参数与选型
性能参数介绍
硬度
指工具在加工过程中对材料的去除能力，通 常以洛氏硬度或维氏硬度表示。
韧性
指工具在加工过程中对冲击的抵抗能力，通 常以冲击韧性或断裂韧性表示。
在满足加工要求的前提下 ，选择价格合理、使用寿 命长的磨铣类工具，以降 低生产成本。
常见问题及解决方案
工具磨损过快
可能是由于工具硬度不足或加工 材料硬度过高所致。解决方案为 选择更高硬度的工具或降低加工 材料硬度。
加工效率低下
可能是由于工具切削力不足或加 工参数设置不合理所致。解决方 案为选择具有更大切削力的工具 或调整加工参数以提高加工效率 。
VS
市场需求
随着全球石油工业的不断发展，井下工具 磨铣类工具的市场需求也在不断增加。未 来，随着石油勘探和开采的不断深入，井 下工具磨铣类工具的市场需求将会进一步 扩大。同时，随着技术的不断进步和应用 领域的不断拓展，井下工具磨铣类工具的 应用范围也将不断扩大。
02
磨铣类工具种类及应用