劉敬黨

摘? 要：筆者根據(jù)目前井下大修鉆磨工作的實(shí)際，闡述了鉆磨工具設(shè)計(jì)上的諸多要點(diǎn)，同時(shí)在需鉆磨處理井下物體時(shí)，合理選擇鉆磨工具做了實(shí)際案例分析，并做了相應(yīng)的分析總結(jié)，提出了設(shè)計(jì)鉆磨工具及合理選擇鉆磨工具在施工中的重要性。

關(guān)鍵詞：鉆磨工具;設(shè)計(jì);選擇

一，引言

在井下大修施工中，經(jīng)常采用鉆磨工具進(jìn)行處理井下問(wèn)題，鉆磨工具在銑削井下物體時(shí)，工況較為復(fù)雜，鉆磨工具主要以回轉(zhuǎn)方式推進(jìn)切削，需要承受較大的壓力、剪切彎曲力和較大交變扭矩，以及周期性或突發(fā)性的沖擊載荷作用，同時(shí)還要承受瞬時(shí)高溫作用，因此當(dāng)鉆磨工具設(shè)計(jì)不合理或選擇的鉆磨工具不當(dāng)，往往會(huì)造成施工的失敗，更有甚者會(huì)出現(xiàn)井下事故的發(fā)生，因此在設(shè)計(jì)井下鉆磨工具時(shí)，必須設(shè)計(jì)合理，比如強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)，尺寸，水眼，流道，磨銑材料及磨銑材料布局，焊接材料，工藝措施等，這樣才能有效地完成井下鉆磨任務(wù)，有效節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高施工效率.

對(duì)鉆磨工具合理的選擇更為重要，不能盲目的選擇鉆磨工具，不能千篇一律，要針對(duì)處理的井下物體的狀況進(jìn)行分析論證，選擇切實(shí)可行的鉆磨工具，要從實(shí)際角度出發(fā)，分析鉆磨工具在工作過(guò)程中是否合適，從而有效地保證我們施工的順利完成，因此，井下大修工作中，鉆磨工具的設(shè)計(jì)是我們施工成功的關(guān)鍵，合理選擇鉆磨工具是我們施工成功的保障.

二，鉆磨工具設(shè)計(jì)的要點(diǎn)：

首先我們要考慮的是鉆磨工具的強(qiáng)度問(wèn)題，采取何種材料制作，能有效滿足井下工作狀況的需求，如果鉆磨灰，樹脂，積砂，可采用強(qiáng)度較低的A3鋼及45#鋼做基體，如果鉆磨強(qiáng)度較高的鐵質(zhì)，鋼質(zhì)材料，應(yīng)選擇30、35Crmo材料等綜合性能較強(qiáng)的材料做基體，保證工具的安全。

2，是要考慮鉆磨工具的結(jié)構(gòu)，必須滿足鉆磨井下物體的需求，能否均勻全面鉆磨到井下物體，考慮到鉆磨工具的有效性，同時(shí)也要考慮到鉆磨工具的安全性，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要有導(dǎo)斜面，防止卡鉆，防止磨損套管等，不能有直角退刀槽等，內(nèi)部變徑要同外部變徑不能吻合等，防止在鉆壓及扭矩的作用下發(fā)生斷裂。

3，尺寸設(shè)計(jì)要合理，一般要小于套管3-5mm，不應(yīng)過(guò)大，防止造成工程事故。長(zhǎng)度按具體情況確定。

4，水眼的設(shè)計(jì)原則既要保證一定的修井液流量，從而達(dá)到一定的上返攜帶能力，又要不影響磨銑效果，布局合理，能滿足磨銑材料的冷卻。

5，流道的設(shè)計(jì)要根據(jù)鉆磨工具的尺寸確定，尺寸越大，流道越多，使修井液上返能達(dá)到一定排量，底部鉆磨不蹩壓，鉆磨效果好。

6，鉆磨工具材料種類很多，目前常用的有YD合金、WC、YG-8、YT769、YT535、p-25、C-2、PDC、BDC、CBN、等等，結(jié)構(gòu)有粉、塊、柱、片等，根據(jù)鉆磨的不同物體，選擇合理的磨銑材料。

7，鉆磨材料布局要合理，工作時(shí)要全面掃到井下物體，磨銑材料軌跡對(duì)井下鉆磨物體呈均勻網(wǎng)狀分布，保證鉆磨施工的順利完成，這一點(diǎn)非常重要，如果設(shè)計(jì)不均，造成鉆磨受阻等問(wèn)題。

8，焊接胎體材料有Cu、Zn、Ni、Ag等，銀焊強(qiáng)度較高、造價(jià)昂貴，可根據(jù)切削井下物體材料確定胎體類型，胎體選擇不好，容易產(chǎn)生“脫齒”現(xiàn)象。

9，鉆磨工具加工工藝措施也較為復(fù)雜，磨銑材料不能受高溫作用，溫度過(guò)高容易使磨銑材料高溫碳化失效，這是加工鉆磨工具最關(guān)鍵問(wèn)題，堆焊底層時(shí)要保證基體加熱，當(dāng)基體堆焊表面發(fā)亮，然后撒上溶劑，待溶劑在堆焊表面呈透明液體在打底層1—2mm，后堆焊，堆焊后工件放置在石棉或石灰中保溫冷卻，才能保證磨銑材料不“掉鞋底”。

三，鉆磨工具的選擇

在施工過(guò)程中，會(huì)遇到較多井下物體需要鉆磨，因此要根據(jù)不同的井下物體，選擇不同的鉆磨工具，我們?cè)谶@里舉例說(shuō)明幾個(gè)典型問(wèn)題，

1.鉆磨灰塞，大修施工經(jīng)常遇到鉆磨灰塞施工，很多施工技術(shù)人員選擇尖鉆頭、三刮刀鉆頭、平底磨鞋、銑錐等等，這些工具的選擇在一定程度上有一定的道理，但有些時(shí)候在鉆磨灰塞當(dāng)中很不適用，尖鉆頭鉆磨扭矩較大，磨銑材料少，易于磨損;三刮刀鉆頭接觸灰塞面積較大，鉆磨比較費(fèi)時(shí);平底磨鞋基體無(wú)“保徑”，磨銑灰塞阻力大，磨銑進(jìn)度緩慢;銑錐底部為碎塊狀磨銑材料，不適合磨銑灰塞，磨銑進(jìn)尺慢。因此以上鉆磨工具均不適合磨銑灰塞，而磨銑灰塞最首選鉆磨工具為盤式單牙輪鉆、三牙輪鉆、PDC鉆頭，這些工具以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，能對(duì)灰塞達(dá)到平穩(wěn)、快速鉆進(jìn)。

下圖一為某大修隊(duì)在磨銑灰塞時(shí)選用的平底磨鞋，鉆灰時(shí)間長(zhǎng)達(dá)12小時(shí)，進(jìn)尺只有16.32m，浪費(fèi)了大量的時(shí)間和成本，起出發(fā)現(xiàn)，平底磨鞋底部碎塊WC完好，磨鞋側(cè)面磨損嚴(yán)重，該磨鞋入井前直徑為Φ152mm;磨鞋底部縮徑至Φ147mm;上部縮徑至Φ150mm，這種現(xiàn)象表明，選擇磨銑工具不當(dāng)。

圖二、圖三為某大修隊(duì)鉆磨灰塞時(shí)使用的三刮刀鉆，磨鉆21小時(shí)進(jìn)尺13.63m，起出發(fā)現(xiàn)該三刮刀底部WC合金無(wú)磨損，各刀刃完好，無(wú)磨損、斷裂現(xiàn)象，而細(xì)心則發(fā)現(xiàn)，該工具設(shè)計(jì)有問(wèn)題，該工具三刮刀最大回旋直徑僅達(dá)到Φ118mm，而基體接箍處直徑為Φ121mm，這就是設(shè)計(jì)工作的最大敗筆，這也是鉆磨無(wú)進(jìn)尺的主要原因。

1.鉆磨金屬類井下落物，金屬類落物種類較多，有管類及桿類、小件等，也應(yīng)按這些種類選擇不同材料的鉆磨工具，某大修隊(duì)磨銑Φ73mm油管所用平底磨鞋，工具雖磨損不是很嚴(yán)重，但底部柱狀磨銑材料均全部斷裂，這就是受沖擊載荷作用而導(dǎo)致的結(jié)果，因?yàn)檫@種工具適合磨銑膠結(jié)堅(jiān)硬的沉砂、樹脂、膠皮、灰塞等，用于磨銑Φ73mm油管非常不適用，導(dǎo)致磨鞋快速失效，磨銑這種情況下的井下落物，用碎塊狀的YD合金、WC、YG-8均適用。

2.套銑工具的選擇，井下大修在有些情況下，為了將井下管類落物在井內(nèi)打撈出來(lái)，采取套銑的方式，在套銑中如果采取磨銑材料不當(dāng)，容易造成更為復(fù)雜的井下事故，套銑井內(nèi)落物為Φ73mm稍彎曲的無(wú)接箍油管，盲目將鑲嵌鎢鋼塊的套銑筒下入井內(nèi)套銑，將底部管柱擰成麻花狀，造成工序的復(fù)雜化，所以套銑金屬類落物時(shí)盡量使用碎塊狀磨銑材料，避免使用塊狀磨銑材料。

四，效果分析及結(jié)論：

綜上所述，在井下大修的鉆磨施工中，合理設(shè)計(jì)鉆磨工具可以有效地處理井下各類物體，是順利完成大修工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從而達(dá)到優(yōu)質(zhì)高效，同時(shí)也避免了大量成本的浪費(fèi)，合理選擇井下鉆磨工具也是我們修井行業(yè)技術(shù)人員最基本的任務(wù)之一，是技術(shù)人員應(yīng)盡的責(zé)任。

1.針對(duì)不同的井下物體狀況，合理的設(shè)計(jì)鉆磨工具。

2.抓住時(shí)機(jī)工作中的每一個(gè)細(xì)小環(huán)節(jié)，認(rèn)真分析論證，確定合理方案。

3.合理選擇相應(yīng)的鉆磨工具。

五、經(jīng)濟(jì)效益分析

1.抽油機(jī)井示功圖測(cè)試原來(lái)由三人完成的工作，采用不停抽測(cè)試儀后，只需一人即可完成，我廠共有5個(gè)大隊(duì)級(jí)采油單位，使用該儀器可節(jié)約人力10人，按每人月工資1000元計(jì)算，年可節(jié)約工資費(fèi)為：

10人×1000元/人×12個(gè)月=120000元

2、由于采用不停抽測(cè)試儀后避免了因測(cè)試停抽而影響產(chǎn)量，按原來(lái)測(cè)試方式，最快一次測(cè)試需停抽15分鐘，全廠按1400口井計(jì)算，每月測(cè)一次，追加機(jī)動(dòng)測(cè)試20%，那么浪費(fèi)在測(cè)試方面的時(shí)間計(jì)算：1400×（1+20%）×12×15/60=5040小時(shí)（折算210天），單井平均5t/d計(jì)，全年影響產(chǎn)量至少1050噸。按噸油所創(chuàng)效益850元計(jì)算，則年可創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益為：

850元/噸×1050噸=892500元

3、按由于頻繁打卡子和停抽而造成的斷脫和卡井年幾率2%、每井次作業(yè)費(fèi)3萬(wàn)元計(jì)算，我廠1400口抽油機(jī)井年可節(jié)約作業(yè)費(fèi)為：

3萬(wàn)元/井次×1400井次×0.02=84萬(wàn)元

4、按每臺(tái)測(cè)試儀5萬(wàn)元計(jì)算，5個(gè)采油單位年投入資金為：

5萬(wàn)元/臺(tái)×5臺(tái)=25萬(wàn)元

綜上所述，我廠采用不停抽測(cè)試儀，年可創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益為：

12+89.25+84-25=160.25萬(wàn)元

投入產(chǎn)出比為：

25：160.25=1：6.41

六、推廣應(yīng)用前景

油井生產(chǎn)測(cè)試是油田開發(fā)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，是油田各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員判斷油井生產(chǎn)狀況和進(jìn)行油田動(dòng)態(tài)分析、措施挖潛及開發(fā)調(diào)整等科研生產(chǎn)決策的主要依據(jù)。隨著開發(fā)的深入，油井生產(chǎn)測(cè)試已越來(lái)越被人們所重視。EPOch-1型不停抽示功儀通過(guò)在我廠的應(yīng)用，與傳統(tǒng)測(cè)試儀比較，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常突出，在生產(chǎn)一線有著較廣泛的應(yīng)用范圍和推廣前景。