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  【操作难题

  在油田井下作业施工过程中,磨铣工具在使用时存在磨铣速度慢、使用时间短、机械性能差、工具磨损大等问题,导致占井周期长、修井成本高、员工劳动强度大。

  【解决方案

  设计、加工制造高效磨铣工具新型磨鞋。经现场应用效果良好,与普通磨鞋相比,磨铣速度快、效率高、效果好。

  讲述人①:史昆(青海油田采油一厂采油班长)

  【破解方法】进行磨鞋结构设计,使磨铣掉的物质及时排出,防止二次对磨铣面造成损伤。

  【应用效果】磨鞋结构设计合理,在井下使用安全可靠。

  前期,通过组织技术人员对井下现场使用过的几个废旧磨鞋解剖、测绘、查阅相关标准,结合井下现场使用情况,对可能影响磨鞋产品质量和井下作业的重要参数进行反复测量。依据“性能先进、工艺合理、工作可靠”原则,可以从高效磨铣工具磨鞋结构上设计入手,使磨削性能和制造质量达到当前国内同类产品先进水平。

  在磨鞋结构设计中,要考虑便于导出磨铣掉物质的通道,使磨铣掉物质及时离开磨铣面,防止二次长时间对磨铣面造成损伤。磨鞋结构大都是以对称2水眼设计,磨铣齿呈一定角度均匀排列,水眼排量较小,不能充分清洗磨铣界面,降温效果也不理想。在设计高效平底磨鞋时,采用120度相位角、3水眼结构设计,排量不小于30米/秒。磨铣齿排列设计上,采用大致呈圆形、不同规格大小合金镶嵌排列的结构,这种结构的特点是磨鞋切削刃多、切削速度高、切削效果好。

  讲述人②:王建才(中油管道机械制造有限责任公司油气储运装备技术研究所焊接培训师):

  【破解方法】可采用火焰钎焊、炉中钎焊、中频钎焊三种工艺焊接磨鞋。

  【应用效果】磨铣速度快、机械性能好,同时磨鞋合金材料强度高、耐磨,减少了起下钻频次。

  长期影响磨铣效率的根源在于磨铣面上磨鞋的硬质合金钨钢片在磨铣作业中脱落,当磨铣量较大时不能满足施工要求。针对这一现状,通过对硬质合金及焊接材料的研究,建议在已更换35CrMo材质的磨鞋基体上,用火焰钎焊的焊接工艺进行堆焊或钎焊一层合金钨钢片,与基体熔合形成新的磨铣面。在使用火焰钎焊焊接磨鞋之前,要将待焊部位打磨干净,清理去除油污、锈渍、杂质等,再均匀预热磨鞋基体待焊面。可设计一个磨盘转动工装,旋转工件的同时,保证磨鞋胎体表面加热温度均匀。待焊面达到500到600摄氏度时可预先在上面撒上铜焊粉助焊剂,使待焊面形成脱氧保护层,继续预热至800摄氏度左右,再用夹持工具将钨钢片摆放好位置,然后使用高温钎焊料(焊丝)沾助焊剂后,迅速填入待焊部位,使熔化的钎焊料在钎焊剂的浸润作用下,完全填充满钨钢片周围。焊接时注意观察熔池变化,避免出现气孔、未熔“假焊”、氧化严重过烧等情况。

  除手工火焰钎焊工艺,还可以采用炉中钎焊、中频钎焊工艺进行焊接。炉中钎焊就是将硬质合金、钎焊助焊剂、钎焊料等送入钎焊炉中,设置钎焊温度曲线后进行施焊。这里需要注意的是,所有焊接工艺均需进行预焊接工艺评定和焊接检测,合格后制定焊接工艺评定,指导磨鞋磨铣面焊接,从而确保焊接质量,达到理想的磨铣效果。

  讲述人③:张勇(川庆钻探川西钻探技术应用与研发中心钻井现场组组长)

  【破解方法】通过选择磨铣工具、优化钻具组合、合理选择参数等方面开展磨铣作业。

  【实际效果】通过磨铣工具在布齿和刀翼上得到新理念与设计,现场应用后,磨铣效率提高,与原有磨鞋相比磨铣速度快、使用时间长,磨铣效率提高1倍以上。优化钻具组合,磨铣工具在井下更安全可靠。缩短处置周期,起下钻频次减少,实现降本增效。

  在磨铣作业中,使用磨铣工具种类比较多,常用的磨鞋有平底、锅底、套子、引子(引杆)等。如磨铣较大金属落物时,应选择平底磨鞋,接触面积大,压住磨铣效果好。磨铣管状落鱼尽量选择带有3至5刀翼磨鞋,刀翼进刀口要锋利,接触面积小防打滑;在裸眼段可选择套子磨鞋,在套管内则应选择引子磨鞋,防止留有“豁皮”卡钻。

  在磨铣过程中,特别是井比较深的情况下,由于磨鞋工具和套管间间隙小,钻具组合尽量考虑使用井下动力钻具,形成高转速、低钻压,提高磨铣效率和使用时间。如组合无井下动力钻具,要有加重钻具保持磨铣钻压。钻具组合增加随钻捞杯,根据磨铣扭矩实时打捞,防止重复磨铣和卡钻风险,如磨铣返出铁屑较少,可单独下钻清理。

  磨铣参数要根据井下情况实时调整,整个磨铣要轻钻压、高转速、合适排量。刚磨铣时,可能鱼顶有破损或参差不齐,要定时定量轻钻压磨铣;磨铣无扣活动落鱼,要变速磨铣或停止转动,先反复压制后再磨铣。磨铣排量在满足泵压和携带铁屑情况下,可降低排量减少液力冲蚀。磨铣扭矩有升高趋势,应停止磨铣多拉划循环。

  磨铣操作人员要有足够的耐心,磨铣精力集中不得溜钻,使用电动钻机可采取恒钻压或恒转速送钻,少放勤送。根据扭矩和参数变化判断井下磨铣情况,每磨铣30分钟至少上提一次。及时收集返出铁屑分析井下情况,如套管悬挂未回接至井口,钻具在起钻出喇叭口前应增大排量循环。

  (刘莉莉)

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