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隨著國家對能源需求的日益增長，迫切需要采用深井、超深井鉆井技術(shù)來勘探開發(fā)深部油氣資源，目前我國陸上深井、超深井技術(shù)水平與美國相差很多，主要表現(xiàn)在高陡構(gòu)造井斜嚴(yán)重，井下復(fù)雜情況和事故多，鉆井周期長，費(fèi)用高，先進(jìn)的鉆井、測井工具依賴于進(jìn)口，其中井下鉆具事故多是一個(gè)很突出的問題，而卡鉆幾乎又是鉆進(jìn)復(fù)雜地層的必出事故。處理嚴(yán)重的卡鉆事故一般需經(jīng)歷通、套、倒3道環(huán)節(jié)，即用反螺紋鉆桿倒螺紋、通井、套銑等。處理時(shí)間短則1個(gè)月，長則可達(dá)10月以上，費(fèi)用少則幾十萬元，多則數(shù)百萬元。更有嚴(yán)重者可導(dǎo)致該井報(bào)廢，其損失巨大。探尋迅速解除卡鉆事故的技術(shù)，大大降低事故損失是深井、超深井鉆井工作的當(dāng)務(wù)之急，其發(fā)展趨勢就是不斷研制和完善更加經(jīng)濟(jì)合理、更加科學(xué)的先進(jìn)工具。本研究基于大量的鉆井事故處理經(jīng)驗(yàn)和措施，根據(jù)井下卡鉆特點(diǎn)，研制了一種能很好地處理卡鉆事故的新型隨鉆安全接頭，并對其進(jìn)行詳細(xì)的強(qiáng)度分析。
常規(guī)安全接頭如圖所示，它主要由上接頭、下接頭和密封圈組成。其工作原理是鋸齒形安全接頭的寬鋸齒形螺紋為左旋螺紋，相互間配合較松，上緊后靠凹凸斜面鎖緊。當(dāng)上、下接頭鎖緊后可傳遞軸向負(fù)荷和正向扭矩，尤如一個(gè)整體。當(dāng)反轉(zhuǎn)管柱時(shí)，首先使上下接頭接觸面解鎖，使公母螺紋退開，上部管柱與被卡工具脫開。常規(guī)安全接頭是上下接頭的正螺紋聯(lián)接，通常可滿足處理卡鉆事故的要求，但是工作不可靠，在偶然停鉆時(shí)，鉆柱彈性恢復(fù)，聯(lián)接在不要求倒開時(shí)而倒開，鉆柱沿井深各處的摩擦力是隨機(jī)的，倒螺紋時(shí)不能保證聯(lián)接處倒螺紋扭矩最大，從而不能保證在聯(lián)接處倒開。
a)設(shè)計(jì)要求根據(jù)鉆井卡鉆特點(diǎn)，確定卡鉆頻繁出現(xiàn)的部位，安裝新型隨鉆安全接頭。它既起到接頭的連接作用，又可在特殊情況下，需要將其倒開時(shí)，隨時(shí)可倒開。由于該隨鉆安全接頭置于整個(gè)鉆具的底部區(qū)域，且在鉆進(jìn)當(dāng)中一直處于隨鉆狀態(tài)，故需承受高泵壓、高抗拉、高抗扭、高抗壓(掛卡時(shí)要大力上提鉆具，下鉆當(dāng)中可能出現(xiàn)突然的阻卡現(xiàn)象)等各種復(fù)雜受力。因此，要求該產(chǎn)品應(yīng)具有較高的強(qiáng)度指標(biāo)，并且要求一次性倒螺紋成功，安全可靠，不出現(xiàn)意外退螺紋使鉆具掉落井底。保證各種技術(shù)數(shù)據(jù)齊全、準(zhǔn)確，誤差在要求范圍之內(nèi)。
b)結(jié)構(gòu)主要由上下接頭、滑套、銷釘和鋼球組成，如圖，上、下接頭為反螺紋聯(lián)接。
c)工作原理在正常鉆井作業(yè)中，它聯(lián)接在鉆具易卡部分的上端，當(dāng)發(fā)生卡鉆事故時(shí)，停鉆、停泵，拆下回壓閥以上工具(鉆具內(nèi)水眼需暢通)，向鉆具內(nèi)投入鋼球，接上方鉆桿，開泵瞥壓使鋼球入座滑套上端，由于泵壓的上升，推動中心滑套剪斷定壓定位銷釘，使中心滑套上月牙鍵脫離鍵槽，當(dāng)泵壓下降后停泵，然后正轉(zhuǎn)鉆具，使上下反螺紋接頭處分開，提升、取出鉆具。再進(jìn)行套銑、打撈工作。在鉆井過程中，一旦發(fā)生活動鉆具無法解除的卡鉆事故，可利用該產(chǎn)品的獨(dú)特優(yōu)勢，迅速從卡點(diǎn)處將卡點(diǎn)上部鉆具倒出，從而將鉆井卡鉆事故轉(zhuǎn)化為井下落物事故，大大地簡化了事故處理的工藝措施，縮短了事故處理的時(shí)間。同時(shí)將事故處理的損失降低到最小，最終達(dá)到提高鉆井速度，降低鉆井成本的目的。
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