楊風(fēng)良，劉現(xiàn)川

(河北省煤田地質(zhì)局第二地質(zhì)隊(duì)，河北 邢臺(tái) 054000)

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鉆桿動(dòng)力鉗的應(yīng)用與改進(jìn)

楊風(fēng)良，劉現(xiàn)川

(河北省煤田地質(zhì)局第二地質(zhì)隊(duì)，河北 邢臺(tái) 054000)

鉆桿動(dòng)力鉗的使用大大鉆井工作效率，不過，使用中也暴露出一些問題,比如：不同規(guī)格的顎板和堵頭螺釘容易錯(cuò)配使用；擰卸反絲鉆具時(shí)容易超扭矩上扣，卸扣無力；擰卸套管時(shí)，浮動(dòng)體上下浮動(dòng)行程小，容易損壞套管螺紋和動(dòng)力鉗；動(dòng)力鉗液壓站長(zhǎng)期無效空載運(yùn)行，產(chǎn)生能耗、噪音和磨損等。針對(duì)上述問題，從動(dòng)力鉗的工作原理出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采取了配置專用周轉(zhuǎn)箱，相同規(guī)格的顎板和堵頭螺釘同箱存放、同時(shí)更換；在使用反絲鉆具時(shí)，把進(jìn)出液壓馬達(dá)的兩根油管互換位置；在動(dòng)力鉗移送氣缸的氣路上增設(shè)“氣控電”開關(guān)；完善操作工藝流程等措施對(duì)動(dòng)力鉗進(jìn)行了適當(dāng)改進(jìn)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，改進(jìn)后動(dòng)力鉗，不僅提高了鉆井效率，降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還提升了企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力和技術(shù)裝備水平。

顎板和堵頭螺釘錯(cuò)配；擰卸反絲鉆具；專用周轉(zhuǎn)箱；油管位置互換；“氣控電”開關(guān)

為了減少上下鉆具的輔助時(shí)間，提高扭矩控制精度和鉆具使用壽命，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度[1-2]，我單位從2010年起，陸續(xù)購(gòu)置了多臺(tái)ZQ203/100型鉆桿動(dòng)力鉗。幾年來，已經(jīng)施工鹽礦、地?zé)岷兔禾锏刭|(zhì)勘探等各類鉆井工程106項(xiàng)。在使用的過程中，也發(fā)現(xiàn)一些需要解決的問題。

1 容易出現(xiàn)的問題

(1)鉆桿動(dòng)力鉗的顎板和堵頭螺釘沒有互鎖裝置，不同規(guī)格的顎板和堵頭螺釘容易發(fā)生錯(cuò)配現(xiàn)象，損壞鉆具螺紋[3]。

鉆桿動(dòng)力鉗的顎板和堵頭螺釘是與不同規(guī)格鉆具(88.9mm鉆桿、114mm鉆桿、127mm等規(guī)格鉆桿，177.8mm、203mm等規(guī)格鉆鋌)配套使用的，只有同一規(guī)格的顎板和堵頭螺釘同時(shí)使用[1，3]，才能保證動(dòng)力鉗就位后，鉆具接頭與鉗頭中心重合，鉗頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會(huì)磨偏鉆具接頭。如果顎板與堵頭螺釘不是同一規(guī)格，就會(huì)造成鉆具接頭偏離鉗頭中心，鉗頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，損壞接頭螺紋。

(2)擰卸反絲鉆具時(shí)超大扭矩上扣，和卸扣扭矩不足的問題。從動(dòng)力鉗液壓原理圖[1，4](圖1)可以看出，全系統(tǒng)不僅在液壓動(dòng)力站配置了總溢流閥(在虛線框右下角)，保護(hù)全系統(tǒng)安全；而且在上扣管線上專門配置了上扣溢流閥5，防止超扭矩上扣。當(dāng)使用反絲鉆具時(shí)，原設(shè)計(jì)的上扣管線就變成了卸扣管線，原來的卸扣管線就變成了上扣管線。原卸扣管線上沒有安裝溢流閥，使用反絲鉆具上扣時(shí)，容易造成超扭矩上扣；原上扣管線上安裝了溢流閥，使用反絲鉆具卸扣時(shí)，容易發(fā)生溢流閥提前泄壓，卸扣扭矩低，卸不開反絲鉆具。

(3)擰卸套管螺紋時(shí)動(dòng)力鉗扭矩容易超過套管額定扭矩，以及動(dòng)力鉗浮動(dòng)體上下浮動(dòng)距離小的問題。根據(jù)有關(guān)資料[5-6]和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作，鉆桿動(dòng)力鉗能擰卸套管，但是，易發(fā)幾個(gè)問題：一是套管為細(xì)扣，動(dòng)力鉗擰卸套管容易發(fā)生搓扣，損壞螺紋，降低套管連接強(qiáng)度和密封效果； 二是套管螺紋額定擰緊扭矩小，比如鋼級(jí)N80 ，規(guī)格為139.7mm×7.72mm的套管，普通長(zhǎng)圓扣推薦擰緊扭矩只有6300N·m；而鋼級(jí)為G105的73mm鉆桿接頭，推薦擰緊扭矩達(dá)到8940N·m[7-8]，所以，使用動(dòng)力鉗擰卸套管時(shí)，容易發(fā)生過緊、粘扣等現(xiàn)象；三是套管螺紋長(zhǎng)度約100mm，鉆桿動(dòng)力鉗上鉗頭浮動(dòng)距離約30mm。使用動(dòng)力鉗擰卸套管時(shí)，經(jīng)常發(fā)生套管還未達(dá)到額定擰緊扭矩，但是動(dòng)力鉗浮動(dòng)體已經(jīng)到達(dá)極限位置，不能再隨套管繼續(xù)下降，如果繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)造成套管螺紋滑扣[9-11]。

圖1 動(dòng)力鉗液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Figure 1 Powered wrench hydraulic system configuration

(4)液壓站長(zhǎng)時(shí)間空載運(yùn)轉(zhuǎn)造成的耗能、噪音和設(shè)備磨損問題。在提鉆具作業(yè)時(shí)，一個(gè)完整的提鉆操作流程，按作業(yè)工序分9個(gè)步驟：一是上提鉆具，二是卡井口吊卡(或卡瓦)，三是下放大鉤，把鉆具接頭座放在井口吊卡(或卡瓦)上，四是用動(dòng)力鉗卸開井口鉆具接頭，五是上提大鉤把卸開的鉆具提離井口，六是下放大鉤，把鉆具放到立根盤上，七是摘開大鉤懸掛的空吊卡，拉出鉆具，八是下放大鉤，九摘下空吊卡，掛上井口懸掛鉆具的吊卡。從以上提鉆工序可以看出，真正使用動(dòng)力鉗的時(shí)間，只有第四道工序，只占全部時(shí)間的10%～20%，其他時(shí)間根本不使用動(dòng)力鉗(下鉆時(shí)流程順序有變化，使用率基本無變化)。

2 改進(jìn)措施

針對(duì)鉆桿動(dòng)力鉗在使用中出現(xiàn)的上述問題，經(jīng)過查閱相關(guān)資料[10，12]，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，我們制定了如下改進(jìn)措施：

(1)針對(duì)顎板和堵頭螺釘容易錯(cuò)配使用的問題，現(xiàn)場(chǎng)配置了專用周轉(zhuǎn)箱，相同規(guī)格的顎板和堵頭螺釘同箱存放、同時(shí)更換，如有損壞及時(shí)更新補(bǔ)齊。并且對(duì)顎板和堵頭螺釘?shù)耐礁鼡Q過程，設(shè)置了檢查和復(fù)核程序，復(fù)核無誤后才能使用動(dòng)力鉗。

(2)為了使用動(dòng)力鉗安全高效地?cái)Q卸反絲鉆具，在使用反絲鉆具時(shí)，把進(jìn)出液壓馬達(dá)的兩根油管互換位置[3,10]，既保證上扣時(shí)扭矩安全，又保證了卸扣時(shí)動(dòng)作有力、順利高效。

(3)針對(duì)動(dòng)力鉗擰卸套管時(shí)，存在的安全隱患，我們細(xì)化了操作規(guī)程：一是必須人工手動(dòng)扶正擰2～3扣，防止錯(cuò)扣，在對(duì)扣成功后，再用動(dòng)力鉗擰卸；二是必須嚴(yán)格控制動(dòng)力鉗扭矩，防止損壞套管螺紋；三是每轉(zhuǎn)動(dòng)5～8圈，應(yīng)反向轉(zhuǎn)動(dòng)鉗頭，使鉗牙松開管體，待鉗頭浮動(dòng)復(fù)位后，再重新夾緊套管，繼續(xù)擰卸，防止浮動(dòng)體上下浮動(dòng)距離太大，造成浮動(dòng)體脫落或損壞套管螺紋。

(4)為了減少動(dòng)力鉗動(dòng)力消耗，降低噪音，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。我們?cè)趧?dòng)力鉗移送氣缸的氣路上增設(shè)了“氣控電”開關(guān)[13-14]，當(dāng)動(dòng)力鉗推向井口鉆具時(shí)，氣壓升高，電路接通，液壓站開始工作；當(dāng)動(dòng)力鉗拉離井口鉆具時(shí)，氣壓降低，電路斷開，液壓站停止工作，從而達(dá)到節(jié)能、降噪和延長(zhǎng)動(dòng)力鉗使用壽命的目的。

3 使用效果

通過兩年多的不斷摸索和改進(jìn)，并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用，鉆桿動(dòng)力鉗在我隊(duì)勘探施工中充分發(fā)揮了安全、高效的優(yōu)勢(shì)，改善了職工的工作條件和環(huán)境，解放了緊缺的勞動(dòng)力，提高了企業(yè)的裝備水平和核心競(jìng)爭(zhēng)力。

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Application and Improvement of Powered Drill Pipe Wrench

Yang Fengliang, Liu Xianchuan

(The Second Exploration Team, Hebei Bureau of Coal Geological Exploration, Xingtai, Hebei 054000)

The application of the powered drill pipe wrench has greatly stepped up the drilling efficiency. But, some issues have been exposed such as: different sized jaw plate and plug screw can be rashly mismatched; twist off left handed drill tools may over-torque spinning and cause screw off lacking in strength; when tighten and loosen casing, the floating body has small strokes up and down, thus can damage casing screw thread and powered drill pipe wrench; long-term invalid idle operation of the hydraulic station can cause energy consumption, noise and abrasions. In allusion to above issues, based on powered drill pipe wrench principle of operation, combined with site actual situation, configured special circulation box, the same specification jaw plates and plug screws put into the same box and replace at the same time. During the use of left handed drill tools, measures to appropriately improve the powered drill pipe wrench including two oil pipes pass in and out of hydro-motor should be transposed, an “electric pneumatic control” switch should be added on the transferring gas circuit of pneumatic cylinder and improving operation technical process. The application of the improved wrench on site has shown that not only can step up the drilling efficiency, lower down labor intensity, but also enhance the enterprise core competitiveness and technical equipment standard.

jaw plate and plug screw mismatch; twist off left handed drill tool; special circulation box; transposition of oil pipes pass in and out; “electric pneumatic control” switch

10.3969/j.issn.1674-1803.2017.06.13

1674-1803(2017)06-0066-02

楊風(fēng)良(1971-),男，河北臨漳人，高級(jí)工程師，從事煤田、地?zé)峋Ⅺ}礦工程與定向?qū)泳@探技術(shù)和管理工作。

2016-12-08

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

責(zé)任編輯：樊小舟