Selección del equipo auxiliar principal
(1) Equipos y herramientas auxiliares para el proceso de elevación
El proceso de elevación se refiere a las operaciones de elevación de herramientas de perforación y revestimiento, colocación y elevación de tubos centrales, instrumentos de registro y otros fines. proceso. En la perforación con testigos, el proceso de elevación es frecuente y lleva mucho tiempo (representa de 20 a 60 del total de horas de trabajo). Cuanto más demore el proceso de elevación y descenso, menor será la eficiencia general de perforación. Por lo tanto, optimizar la maquinaria y herramientas utilizadas en el proceso de elevación y realizar la mecanización y automatización del proceso de elevación son medidas importantes para garantizar una producción segura y mejorar la eficiencia de la perforación.
1. Equipo para desenroscar tubos de perforación
El equipo para desenroscar tubos de perforación es una máquina accesoria que se combina con la plataforma de perforación y se utiliza para desenroscar tubos de perforación o herramientas de perforación en lugar de mano de obra. Existen tres tipos de equipos de desatornillado: mecánico, hidráulico y eléctrico. El tipo mecánico se combina principalmente con la antigua plataforma de perforación de eje vertical y ahora rara vez se produce. Actualmente se utilizan habitualmente equipos hidráulicos para desenroscar tubos de perforación.
(1)Máquina torsionadora de tubos tipo NY-1
La máquina torsionadora de tubos hidráulica tipo NY-1 consta de un mecanismo de torsión y descarga, un mecanismo de impacto y un sistema hidráulico (Figura 2 -28). Se utiliza para desatornillar tubos de perforación con junta de bloqueo ordinaria con diámetros de 42 mm, 50 mm y 60 mm. Cuando la presión hidráulica del sistema es de 6 MPa, el par de desenroscado del tubo es de 0,33 kN·m; cuando la presión del aceite alcanza 8 MPa, el par de desenroscado del cilindro hidráulico es de 0,44 kN·m, la carrera del pistón del cilindro hidráulico es de 130 mm. y la velocidad de rotación para desenroscar la tubería de perforación es de 75 r/min.
Figura 2-28 Máquina torsionadora de tubos hidráulica NY-1
(2) Pinzas eléctricas para torcer tubos hidráulicos SQ114/8
Máquina torsionadora de tubos hidráulicos SQ114/8 La pinza eléctrica para torcer tuberías consta de la pinza principal, la varilla guía delantera, la pinza trasera, la varilla guía trasera, la varilla de suspensión, el cilindro colgante, el motor hidráulico, la válvula de inversión hidráulica, la palanca de cambio, etc. (Figura 2-29), y se compone principalmente utilizado para la recuperación de cables Los principales parámetros técnicos de la tubería de perforación con núcleo y de la tubería de perforación geológica de diámetro pequeño y mediano se enumeran en la Tabla 2-17.
Tabla 2-17 Principales parámetros técnicos de las tenazas hidráulicas para torcer tuberías SQ114/8
Figura 2-29 Tenazas hidráulicas para torcer tuberías SQ114/8
Las principales características de rendimiento de la pinza hidráulica para torsión de tuberías SQ114/8 son: ① Fácil de conectar, se puede conectar con todas las plataformas de perforación geológicas y se puede equipar con una central eléctrica separada ② Sujeción y desapriete confiables, sujetando la parte recalcadora; la tubería de perforación no se desliza, no muerde la tubería de perforación; ③ Las pinzas de respaldo principales tienen un buen rendimiento de centrado, flotan entre sí, están suspendidas integralmente y se pueden girar hacia los lados para quitar el orificio; ④ La operación es simple, la inversión; la válvula se puede desenroscar y las pinzas de respaldo principales se sujetan y sincronizan sincrónicamente. Aflojar; ⑤ Ajuste de dos velocidades, que puede realizar un desatornillado rápido en marcha alta y un desatornillado de alto par en marcha baja, y se puede configurar el par.
Esta pinza hidráulica para torsión de tuberías se utiliza junto con una plataforma de perforación hidráulica de eje vertical y una plataforma de perforación con cabezal eléctrico totalmente hidráulico, y se ha utilizado ampliamente en la perforación de extracción de muestras con cable en todo el país.
2. Dispositivo de sujeción del orificio
El dispositivo de sujeción del orificio se utiliza para sujetar la tubería de perforación en el orificio. Según los diferentes tipos de tubos de perforación que se sujetan, se dividen en abrazaderas ordinarias y abrazaderas de perforación con cable. Las abrazaderas comunes utilizan principalmente el tipo horquilla. Al desenroscar la tubería de perforación, la horquilla se introduce directamente en el corte de la tubería de perforación y se asienta en el orificio o en la máquina retorcida de tuberías, lo cual es más conveniente de usar. Sin embargo, los tubos de perforación con cable son tubos de perforación interna y externamente planos. La pared de la junta es delgada y no se pueden agregar incisiones. Por lo tanto, las abrazaderas de tipo deslizante y de bola solo se pueden usar según el principio de superficie de cuña. Se utilizan comúnmente abrazaderas y abrazaderas hidráulicas.
(1) Soporte Trojan
El soporte Trojan, también conocido como soporte accionado con el pie, se utiliza para sujetar varillas de perforación de extracción de muestras con cuerda. Utiliza dos asientos excéntricos para apretar y sujetar las cuñas y realiza la sujeción automática mediante la gravedad de la tubería de perforación. Cuanto mayor sea la masa del tubo de perforación en el pozo, mayor será la fuerza de sujeción generada por la abrazadera. Las cuñas deben reemplazarse a tiempo después del desgaste para evitar que la tubería se salga debido a una sujeción insuficiente. La abrazadera tipo Trojan se muestra en la Figura 2-30.
Figura 2-30 Abrazadera Trojan
(a) Tipo Trojan de peso propio; (b) Tipo Trojan ligero
(2) Abrazadera hidráulica
Las abrazaderas hidráulicas mejoran en gran medida la intensidad del trabajo de los trabajadores y aumentan los niveles de producción de seguridad. En la Figura 2-31 se muestra un soporte común para tubería de perforación hidráulica.
En la perforación de pozos profundos, la masa de la tubería de perforación en el pozo es grande. Al seleccionar el dispositivo de sujeción del orificio, asegúrese de prestar atención a que la abrazadera tenga suficiente resistencia y capacidad de sujeción para evitar el deslizamiento debido a. Fuerza de sujeción insuficiente. Accidente de perforación. Cuando la profundidad de perforación es ≥1000 m, se deben seleccionar abrazaderas Trojan autopesadas y abrazaderas hidráulicas, hidráulicas/neumáticas.
Figura 2-31 Sujeción hidráulica
(a) Sujeción hidráulica; (b) Sujeción neumática/hidráulica
3. Dispositivo de suspensión de tubería de perforación y revestimiento
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El proceso de elevación de la tubería de perforación y el revestimiento es inseparable del dispositivo de suspensión. El dispositivo de suspensión se compone principalmente de bloques móviles, elevadores, elevadores, férulas y otros equipos (Figura 2-32 a Figura 2-35). , su resistencia y calidad están directamente relacionadas con la seguridad personal de los trabajadores y la seguridad en el pozo.
Figura 2-32 Polea de natación y gancho de natación
Figura 2-33 Levantador
(a) Tipo de incisión; (b) Tipo de frotamiento de manos (c); ) tipo abrazadera de bola; (d) tipo trepador
Figura 2-34 Elevador de núcleos de cuerda
Figura 2-35 Férula
Se deben tener en cuenta los siguientes puntos en la configuración y selección de dispositivos de suspensión:
1) Las poleas nadadoras incluyen ruedas simples, ruedas dobles y ruedas múltiples. Las ruedas simples y dobles se utilizan generalmente para perforaciones poco profundas, lo que puede aumentar la velocidad de perforación. Después de que la profundidad de perforación sea ≥1000 m, se debe seleccionar un bloque viajero de múltiples ruedas en función de la capacidad de elevación del cable simple del sistema de elevación de la plataforma de perforación. La capacidad de carga del bloque viajero debe ser mayor o igual a 3 veces la. gravedad total de la herramienta de perforación en la profundidad del agujero.
2) El elevador es una herramienta que conecta la tubería de perforación y el bloque viajero. Los tipos principales incluyen el tipo que se frota las manos, el tipo de incisión, el tipo de poste para escalar, el tipo de tarjeta de bola, etc. El tipo de muesca se usa principalmente para tubos de perforación ordinarios con juntas de bloqueo, y el tipo de frotamiento manual se usa para tubos de perforación con extracción de núcleos con cable. Al perforar agujeros profundos, para seguridad al subir y bajar la tubería de perforación, elija una tubería de perforación con cabeza de hongo y use una varilla trepadora o un elevador tipo elevador. Al seleccionar un dispositivo de elevación, su capacidad de elevación debe ser mayor o igual a 2 veces la gravedad total de la herramienta de perforación.
3) Los elevadores se utilizan principalmente para tuberías de perforación con juntas de bloqueo y dispositivos de elevación de carcasa con acoplamientos primarios grandes. Los elevadores tienen alta resistencia y un gran factor de seguridad de elevación. La férula se utiliza principalmente para levantar carcasas con una masa inferior a 10 t. Su seguridad es deficiente y no es adecuada para perforaciones profundas.
4. Grifo
El grifo se instala en el extremo superior de la tubería de perforación activa y se conecta a la bomba de agua con una manguera. Su función es enviar el fluido de lavado descargado de la bomba de lodo al orificio interior de la tubería de perforación y al interior del orificio, y garantizar que la manguera de alta presión no gire cuando gira la tubería de perforación activa. Además, el grifo también desempeña la función de suspender la tubería de perforación.
Los grifos vienen en muchas formas, que se dividen en grifos de orificio poco profundo y grifos de orificio profundo según la profundidad de los orificios aplicables; según sus diferentes partes giratorias, se pueden dividir en tipos de rotación externa ( tipos de carcasa giratoria) y tipo de rotación interna (tipo de rotación de tubo cardíaco según el número de canales de fluido de lavado y medio, se puede dividir en formas de canal único y de doble canal);
Los principales tipos de grifos se muestran en la Figura 2-36. Entre ellos, los grifos portátiles de pequeño diámetro son principalmente adecuados para pozos poco profundos con un diámetro de 1000 mo menos. Se caracterizan por un volumen de grifo pequeño, un área de agua de tubería central pequeña, una resistencia a la presión del agua pequeña, una resistencia a la tracción baja y son adecuados para alta. -funcionamiento rápido; grifos y elevadores de alta presión Las características del grifo de alta resistencia son: mayor volumen, alta resistencia a la tracción, buen rendimiento de sellado, resistencia a alta presión de agua y adecuado para uso en orificios profundos; Se utiliza para perforación multimedia con circulación directa e inversa. En comparación con los grifos convencionales, tiene más. Se utiliza un canal de medio circulante de entrada lateral para introducir el medio circulante en el espacio anular entre los tubos interior y exterior de la tubería de perforación de doble pared durante. perforación con circulación inversa. Además, también hay grifos tipo cable que se utilizan para la medición tipo cable durante la perforación direccional.
Figura 2-36 Tipos principales de grifos
(a) Grifos de pequeño diámetro; (b) Grifos portátiles; (c) Grifos de alta presión; (e) Grifo de doble canal
5. Malacate
Hay dos tipos principales de malacate configurados en el sitio de perforación, malacate de cable para registro y perforación direccional y perforación de extracción de muestras con cable, salvamento. y colocación de tuberías interiores (también se puede utilizar como inclinómetro de almacenamiento dentro del pozo para transporte) con un cabrestante de cable de acero. Como se muestra en la Figura 2-37.
Figura 2-37 Malacate especial para sitios de perforación
(a) Malacate de registro; (b) Malacate de extracción de muestras con cuerdas
Al seleccionar malacates para sitios de perforación, el se deben cumplir los siguientes requisitos: Las siguientes condiciones de uso: ① La potencia debe cumplir con los requisitos de la profundidad del orificio y las condiciones de trabajo ② La capacidad de disposición de cables del cubo del cabrestante debe ser mayor que los requisitos de profundidad del orificio de trabajo; estar equipado con un contador de profundidad de orificio y disposición de cuerdas tanto como sea posible; ④ Debe estar equipado con un mecanismo de cambio de velocidad de elevación.
(2) Equipo de purificación y pulpa de lodo
Durante la construcción de perforación de pozos profundos, una gran cantidad de recortes y otras materias sólidas mezcladas en el fluido de perforación deben eliminarse de manera rápida y efectiva para su recirculación. Utilice lodo para mejorar la eficiencia de la perforación, extender la vida útil de las herramientas en el pozo, reducir costos y prevenir accidentes.
El lodo se puede depurar mediante tres métodos: sedimentación, separación mecánica y tratamiento químico. El método más comúnmente utilizado es la separación mecánica, que utiliza equipos de purificación de lodo para eliminar con fuerza los recortes de perforación del lodo. Los equipos de purificación de lodo incluyen principalmente cribas vibratorias, desarenadores de hidrociclones, separadores centrífugos, etc. Los equipos de preparación de lodo son mezcladores (Figura 2-38).
Figura 2-38 Equipo de purificación y despulpado de lodo
(a) Criba vibratoria; (b) Centrífuga; (c) Procesador de doble acción de criba vibratoria y desarenador; Mezclador
1. Criba vibratoria
La criba vibratoria utiliza la vibración de la superficie de la criba para promover la separación de lodo y partículas sólidas y la separación entre partículas sólidas de diferentes tamaños. la suspensión El primer nivel de equipo de purificación en el sistema de purificación. El lodo que regresa del pozo pasa primero a través de una criba vibratoria para eliminar los recortes de perforación gruesos (partículas sólidas de aproximadamente 20 mallas).
Las cribas vibratorias generalmente constan de las siguientes partes: motor y dispositivo de transmisión por correa, cuerpo de la criba y malla de la criba, dispositivo de soporte (o suspensión) elástico, vibrador, base o marco, tanque de desbordamiento y cajas de almacenamiento de lodo, etc. Después de que el vibrador funciona, hace que la superficie de la pantalla vibre en una dirección o en múltiples direcciones. Cuando el lodo fluye desde el tanque de desbordamiento a la superficie de la criba, se produce movimiento relativo y vibración entre la lechada y las partículas sólidas en la lechada y la superficie de la criba vibratoria. Este movimiento promueve el proceso de separación de partículas líquidas y sólidas. El lodo y los recortes de perforación más pequeños que el orificio de la criba fluyen hacia el tanque de almacenamiento de lodo que se encuentra debajo a través de la superficie de la criba, mientras que los recortes de perforación gruesos más grandes que el orificio de la criba se deslizarán hacia abajo a lo largo de la superficie inclinada de la criba. Si se utilizan varias capas de cribas con diferentes especificaciones (criba de malla pequeña en la parte superior y malla grande en la parte inferior), los recortes de perforación de diferentes tamaños de partículas se separarán y se deslizarán hacia abajo a lo largo de diferentes superficies de la criba.
Hay dos tipos básicos de cribas vibratorias utilizadas en China: una es una criba vibratoria unidireccional, que utiliza un vibrador biaxialmente simétrico para hacer que la superficie de la criba vibre en una dirección a lo largo de su eje longitudinal; una criba vibratoria unidireccional. El primer tipo es una criba vibratoria multidireccional. La máquina eléctrica hace girar el eje excéntrico. El cuerpo de la criba, la malla de la criba y el eje excéntrico están conectados en un solo cuerpo, y la superficie de la criba vibra en múltiples direcciones.
La malla del tamiz vibratorio suele estar tejida con alambre de acero inoxidable. El tamaño de la malla es el principal factor que afecta el efecto de eliminación de la fase sólida. Sus especificaciones incluyen: malla 30, malla 40, malla 60, malla 80, malla 100, malla 120, malla 140, malla 160 y malla 200. Hay dos tipos de formas de malla: cuadrada y rectangular. Esta última no es fácil de bloquear.
2. Desarenador con hidrociclón
Desarenador con hidrociclón (Figura 2-39) utiliza fuerza centrífuga para separar las partículas sólidas de la suspensión. En el sistema de purificación de lodo, se conecta después de la criba vibratoria para eliminar los recortes de perforación más finos que la malla 20 a 30 (generalmente eliminando partículas de 70 a 200 μm) del lodo para lograr el segundo nivel de purificación del lodo. El desarenador hidrociclón es un dispositivo cilíndrico de estructura simple y sin partes móviles, la parte superior es cilíndrica y la parte inferior es un cono invertido. Además, hay tuberías tangenciales de entrada de lodo, tuberías de rebose y orificios de desagüe inferior (o orificios de descarga de arena).
Figura 2-39 Principio del desarenador ciclónico
(a) Desarendador ciclónico; (b) Modelo de doble hélice (c) Trazas bidimensionales que representan cada patrón de flujo
1—Tubo de entrada de lodo; 2—Tubo de desbordamiento; 3—Cilindro; 4—Cono de descarga de arena; 6—Flujo de cortocircuito; flujo; columna de aire de 10; superficie de velocidad cero axial de 12; flujo de remolino externo de 12 descargas
El lodo con una cierta presión enviada por la bomba de arena pasa a través de la tubería de lodo ingresa a la parte superior de El ciclón a lo largo de la dirección tangencial del cilindro. Debido a la inercia del movimiento del flujo de líquido, la guía de la pared circular del cilindro y la gravedad del líquido, el lodo gira en el cilindro y forma un flujo de líquido en espiral que se mueve continuamente hacia abajo. . Las partículas sólidas en el flujo de líquido se separan de la suspensión mediante fuerzas centrífugas de diferentes tamaños debido a sus diferentes masas, y son arrojadas hacia la pared del cilindro. E impulsado por el flujo de líquido giratorio y su propio peso, se desliza hacia abajo a lo largo de la pared del cilindro en una trayectoria en espiral. Cuando el flujo de líquido en espiral desciende a la parte cónica, la velocidad lineal circunferencial del flujo de líquido continúa acelerándose debido a la reducción continua de la sección transversal del flujo. Bajo la influencia del flujo turbulento de alta velocidad, el aire en el cilindro se concentra cerca del eje y, debido al arrastre del flujo de líquido, se forma una zona columnar de presión negativa alrededor del eje. De esta manera, cuando el líquido en espiral fluye hacia la parte inferior del cono grande (después de que se separan la mayoría de los recortes de perforación, es lodo relativamente limpio), cambia de dirección bajo la acción de una presión negativa en el eje, formando un vórtice que gira en el mismo sentido y presiona a lo largo del eje. Se eleva en forma de espiral y se descarga por el tubo de rebose. Confiando en los dos movimientos giratorios hacia abajo y hacia arriba en el ciclón, se logra la separación efectiva y la recolección inversa de lodo y recortes.
Las especificaciones del desarenador ciclónico generalmente se expresan por el diámetro del cilindro superior del desarenador (unidad: pulgadas, 1 pulgada = 0,0254 m), tales como: 2 pulgadas, 3 pulgadas, 4 pulgadas, 5 pulgadas, 6 pulgadas, 7 pulgadas, 8 pulgadas, 10 pulgadas, 12 pulgadas. En términos generales, cuanto mayor sea el tamaño del ciclón, mayor será el tamaño de las partículas sólidas que separa y mayor la cantidad de lodo procesado por unidad de tiempo.
La estructura y el principio de funcionamiento del desarenador son los mismos que los del desarenador. La diferencia radica en el tamaño estructural, el tamaño de las partículas sólidas extraídas de los recortes de perforación y la capacidad de procesar lodo. El tamaño del desarenador es pequeño, generalmente se usa para separar partículas sólidas de 15 a 40 μm, y la capacidad de procesamiento de lodo también es pequeña. Por lo tanto, a menudo se utilizan varios desarenadores junto con el desarenador.
La pared interior del cilindro del desarenador y desarenador se desgasta fácilmente por el flujo líquido de partículas sólidas a alta velocidad. Para mejorar su resistencia al desgaste, puede estar hecho de hierro fundido blanco, acero al carbono revestido con caucho resistente al desgaste u otros materiales resistentes al desgaste.
3. Separador centrífugo
Después de pasar por el desarenador y el desarenador, si las partículas del contenido sólido en el lodo aún no pueden cumplir con los requisitos de perforación, se debe retirar nuevamente el desarenador. El lodo se bombea a una centrífuga para su separación, que puede separar los cortes finos y la arena en el lodo. Generalmente, puede eliminar fases sólidas dañinas por encima de 2 μm, eliminar el exceso de coloides en el fluido de perforación, controlar la viscosidad del lodo y recuperar barita.
Los separadores incluyen el tipo de sedimentación, el tipo de tambor de criba, el tipo de turbina hidráulica, el tipo de discos apilados y otros tipos.
El equipo general de purificación de lodo para perforación con núcleo solo incluye cribas vibratorias, desarenadores o desarenadores ciclónicos, bombas de arena y tanques de lodo, y rara vez se utilizan centrífugas. Debido a que el tamaño de las partículas de los recortes producidos durante la perforación de extracción de muestras es muy pequeño, tomando como ejemplo la perforación con extracción de muestras con diamante, el tamaño de las partículas de los recortes superiores a 70 es <0,1 mm, por lo que generalmente solo se utiliza un desarenador o desarenador, complementado con productos químicos apropiados. Los agentes de tratamiento (como floculantes, etc.) pueden cumplir con los requisitos de purificación del lodo.
4. Mezclador de lodo
El equipo para preparar el lodo incluye principalmente un mezclador de lodo y un mezclador hidráulico. La capacidad del mezclador de lodo horizontal equipado en el sitio es generalmente de 0,3~0,5m3, el tipo vertical es de 0,5~1m3 y la velocidad de mezcla es generalmente de 80~100r/min. Los mezcladores hidráulicos se utilizan principalmente para mezclar cemento para cementar pozos y sellar orificios.