井下打捞十种常见工具

钢丝绳芯及代号a

纤维芯（天然或合成）：FC；b

天然纤维芯：NF；c

合成纤维芯：SF；d

金属丝绳芯：IWR(或IWRC)；e

金属丝股芯：IWS6股×19丝—NF左交互捻钢丝绳

是用高质量剑麻做绳芯的，用铁丝做股芯

热硫化接头与冷粘接头主要区别在于硫化机的使用，准备工作中使用的工具大体上是一样的，主要包括：大功率低速角磨机L1202，钨钢打磨碟，橡胶刀，偏口刀，可调式分层刀，胡桃钳，手动葫芦，剥皮机等。使用这些工具达到快速分层皮带，剥离钢丝绳，打磨残胶的效果。

（2）钢丝绳夹头在使用时应注意以下几点：

a)选用夹头时，应是其U形环的内侧净距比钢丝绳直径大1~3mm，太大了卡扣连接卡不紧，容易发生事故。

b）上夹头时一定要将螺栓拧紧，直到绳被压扁1/3~1/4直径时为止，并在绳受力后，再将夹头螺栓拧紧一次，以保证接头牢固可靠。

c）夹头要一顺排列，U形部分与绳头接触，不能与主绳接触，如图a所示。如果U形部分与主绳接触，则主绳被压扁后，受力时容易断丝。

d）为了便于检查接头是否可靠和发现钢丝绳是否滑动，可在最好一个夹头后面大约500mm处再安一个夹头，并将绳头放出一个“安全弯”，如图b所示。这样，当接头的钢丝绳发生活动时，“安全弯”首先被拉直，这时就应该立即采取措施处理。

一、自封封井器

自封封井器是在不压井起下作业时自行密封油套环形空间的井口密封工具。

1．自封封井器在井下作业中的作用

(1)在不压井起下作业时，密封油套环形空间，承受环空上顶的一定压力；

(2)起下作业时，扶正油管，防止小件落物掉入井内，同时可刮掉油管外的油污，保持施工清洁；

(3)在冲砂、冲洗鱼顶、钻塞、套铣等施工时，密封油套环形空间，避免浪费洗井液，减少井场环境污染。

2．结构和工作原理

自封封井器由壳体、压盖、压环、密封圈、胶皮芯子组成。如图1所示。它是依靠井内油套环形空间的压力和胶皮芯子的伸张力使胶皮芯子扩张，起到密封油套环形空间的作用，并使管柱和井下工具能够顺利地下入和起出。

1一压盖；2一压环；3一密封圈；4一胶皮芯子；5一堵头；6一壳体

图1 自封封井器

3．自封封井器技术规范

试验压力：10MPa；

工作压力：5～6MPa；

使用范围：Φ62mm(2 1/2in)油管；

连接方式：Φ178mm(7in)，法兰Φ211mm钢圈；

高度：235mm；

质量：80kg；

最大外径：Φ435mm；

自封盖内径：Φ120mm；

压环内径：Φ115mm；

胶皮芯子外径：Φ245mm

胶皮芯子内径：Φ69mm。

4．安装方法

(1)卸掉自封封井器盖子，取出压环，将自封封井器胶皮芯平面朝上放人自封封井器壳体内，放上压环，盖上压盖，一人上紧为止。

(2)下入10根油管以后(或10根油管以上没有大直径工具下井后可装自封封井器)，将钢圈放在吊卡上，把自封封井器抬到井口油管接箍上坐好，用手扶住，将提前吊起的油管慢慢地插入自封芯子中，将手撤回。

(3)打好背钳，用另一把管钳卡在自封封井器以上l0cm左右处，边下压管钳边转油管，使油管通过自封胶皮芯子与下面油管母螺纹接箍对正上紧。

(4)两人抬起自封检查油管螺纹是否上紧，否则重上直至上紧为止。

(5)上提油管，摘掉吊卡，将四通钢圈槽擦干净抹好黄油，把钢圈放人槽内，慢慢下放油管使钢圈坐进自封封井器下法兰钢圈槽内，对角上紧四条螺栓，再用管钳上紧自封封井器上压盖，就可以正常下油管作业。

5．使用要求

(1)通过自封封井器的下井工具，外径应小于Φ115mm。超过Φ115mm的下井工具，应用自封封井器和半封封井器倒入或倒出。

(2)通过较大直径的下井工具时，可在自封封井器的胶皮芯子上涂抹黄油，冬天使用时，应用蒸气加热，以免拉坏胶皮芯子。

(3)自封封井器螺栓孔眼及钢圈槽必须与套管四通孔眼及钢圈槽一致。

(4)钢圈必须坐入上下钢圈槽内，螺栓上紧。

(5)自封封井器装入油管后必须上提自封封井器检查油管螺纹是否上紧。

6．常见故障及处理

(1)自封芯子翻背。上紧上压盖。

(2)漏、刺。钢圈没进槽，提起自封封井器重新入槽后再上自封。

7．新型简易自封封井器

新型简易自封封井器是不压井作业施工时密封油套管环形空间的一种井口密封装置。

1)结构和工作原理

新型简易自封封井器由特殊法兰、自封芯子组成，如图2所示。它是利用油套管环形空间的压力挤压自封芯子，靠自封芯子伸缩达到密封油套管环形空间的目的。

1—特殊法兰；2—自封芯子

图2 新型简易自封封井器

2)技术参数

工作压力为10～12MPa，法兰外径为Φ370mm，总高度为260mm，质量为12kg。

二、半封封井器

半封封井器是靠关闭闸板来密封油套环形空间的井口密封工具，如图3所示。

图3半封封井器

1．结构和工作原理

半封封井器由壳体、半封芯子总成、丝杠等组成，如图4所示。它是靠装在半封总成上的两个半圆孔的胶皮芯子为密封元件的，转动丝杠，便可带动半封芯子总成里外运动，从而达到开关的目的。

图4 半封封井器结构示意图

1一压帽；2一轴承外壳；3一止动螺钉；4一壳体；5一半封芯子总成；6一压圈；7一u形密封圈；8一螺钉；9一接头；10—倒键；11一螺钉；12—密封圈；13一垫片；14一止推轴承；15一下垫圈；16一人字密封圈；17一中垫圈；18一密封圈压帽；19—丝杠

2．半封封井器技术规范

试验压力：8MPa；

工作压力：6MPa；

连接方式：Φ178mm法兰(7in)，Φ211mm钢圈；

高度：146mm；

上顶面距芯子上面：42mm；

下顶面距芯子下面：40mm；

长度：1106mm；

质量：108kg；

全开直径：178mm；

全开、关圈数：9．5圈。

3．使用要求

(1)芯子手把应灵活、无卡阻现象，要求能够保证全开或全关。

(2)胶皮芯子无损坏、无缺陷，并随时检查，有问题及时更换。

(3)使用时不能使芯子关在油管接箍或封隔器等下井工具上，只能关在油管本体上。

(4)正常起下时，要保证处于全开状态。

(5)冬季施工时应用蒸汽加热后再转动丝杠，以免半封内结冰，拉脱丝杠。

(6)开关半封封井器时两端开关圈数应一致。

4．轻便型两用闸板封井器

轻便型两用闸板封井器是将半封封井器和全封封井器合理简化结构成为一体的轻便型两用封井器，如图5所示。它主要由壳体、半封芯子总成、止推轴承、半封芯子丝杠、导键、全封丝堵总成、密封垫和全封丝堵丝杠等组成。

图5 轻便型两用闸板封井器

1—压帽；2一壳体；3一半封芯子总成；4一接头；5一密封垫；6一止推轴承；7一半封芯子丝杠；8一导键；9—下盖；10一全封丝堵总成；11一压帽；12一活接头；13一密封垫；14一全封丝堵丝杠

轻便型两用闸板封井器作用原理是左右丝杠转动时带动半封芯子总成移动抱住油管，便起到半封封井器的作用。当需要全部封住井口时，先将中间丝杠推进，使半封芯子卡住全封丝堵，即达到全封的目的。

技术规范：试验压力25MPa；工作压力18MPa；最大工作直径176mm；半封胶皮芯子直径73mm，高度255mm；质量215kg。

三、全封封井器

全封封井器是用于井内无油管时封闭井口的专用工具，如图6所示。

图6 全封封井器

1．结构与工作原理

全封封井器由壳体、闸板、丝杠等组成。如图7所示。它的外形和工作原理与半封封井器基本相同，不同之处是闸板没有半圆孔，两块闸板关紧可以密封井口。转动丝杠，可以开井或关井。

图7 全封封井器结构示意图

1一壳体；2一压盖；3一“U”形密封圈；4一固定螺钉；5—芯子壳体；6——胶皮芯子；7一丝杠；8一压帽；9一止推轴承；10—O形密封圈；11一丝杠壳体；12一芯子接头

2．全封封井器的技术规范

试验压力：8MPa；

工作压力：6MPa；

连接方式：Φ178mm法兰(7in)，Φ211mm钢圈；

高度：146mm；

长度：1106mm；

质量：115kg；

最大工作直径：178mm；

壳体上平面距芯子上面：42mm；

壳体下平面距芯子下面：40mm；

芯子全关圈数：9．5圈。

3．使用要求

(1)丝杠开关灵活，无卡阻现象，全开直径应大于178mm。

(2)冬季施工使用时应加热，以免冻结后拉脱丝杠。

四、法兰短节和特殊连接法兰盘

(1)法兰短节是用Φ178mm套管(7in)两端焊有法兰的短节，可与自封封井器和半封封井器连接，长度在60～120cm之间。在法兰短节中间装有放空闸门，关闭半封或全封封井器后，可用放空闸门放掉控制器内压力。

(2)特殊连接法兰盘：它是一个钻有各种可调换孔眼的连接法兰，它装在控制器的底部，上与半封或全封封井器连接，下与套管四通相连结。装在法兰盘下面的连接螺栓可调换孔眼，与不同规格的四通连接。有的法兰盘下部为卡箍，可与卡箍井口连接。

五、封井器的安装

(1)在地面检查井口控制装置的各部件，半封封井器和全封封井器的丝杠应开关自如，无卡阻现象，全部打开封井器，由下到上按万能法兰、全封封井器、半封封井器、法兰短节、半封封井器、自封封井器、安全卡瓦的顺序组装井口控制装置。各组件中间放入Φ211mm钢圈，钢圈和钢圈槽用擦布擦拭干净，在钢圈槽内涂好黄油，放好钢圈，对角平衡用力上紧螺母。

(2)擦净井口四通的钢圈槽，涂好黄油，放入Φ21lmm钢圈。用钢丝绳套吊起组装好的井口控制装置，缓慢放下，让井口控制装置底部的4条螺栓进入四通的连接孔内。与井口四通连接时，要选择封井器丝杠便于开关的位置方向连接，对角均衡用力上紧螺母。

(3)再次检查全封封井器和半封封井器的丝杠，看是否处于全开的位置。检查法兰短节上的放空闸门是否关闭。

吊索也称千斤绳、对子绳或绳扣。吊装工程中使用较多，如捆系设备、拴挂滑车、稳固卷扬机等。它具有质量孝弹性大的优点，但刚性较大，不易弯曲，一旦弯曲不易复原。用麻芯的钢丝绳制作的吊索，不易在高温下工作。

吊索制作形式较多，工程上常用的有插接端环和插接无极的（万能）吊索，在起重吊装作业中还常常把钢丝绳与吊钩、卸扣连接起来，制成各种式样的吊索，以便作起吊、捆绑或其.

应熟悉安全出口、路标、避灾路线、井下信号设备、井下安全标志、井下电器设备、采掘工作面、避难硐室、矿井通风设施等。

煤矿作业人员应具备煤矿安全生产基本知识。新工人入井前必须进行不少于72小时的安全培训，经考核合格后持证上岗，并须在老工人的带领下熟悉井下工作环境，掌握本工种技能，四个月后方能独立作业其他人员也须按规定每年复训，复训时间不得少于20学时，并须取得合格证。

井下乘车安全：

到井下作业地点需要乘车或行走。交通工具因矿井不同而不相同。有竖井罐笼、斜井人车、平巷人车、斜巷架空乘人装置、可乘人的钢丝绳牵引胶带输送机等。

必须在专门的乘人地点乘坐，人员乘坐要保持一定距离，间距要大于5米。乘车人在运行途中要坐稳，手要抓牢，脚要蹬在踏板上。不要乱摆动身体，防止引起吊杆摆动，造成吊干与牵引钢丝绳脱钩，摔伤乘人。

编 制 人：

技术经理：

安全经理：

机电经理：

生产经理：

项目经理：

风井井筒装备拆除施工安全技术措施

一、工程概况

风井井筒临时装备工程已结束，根据甲方决定对风井井筒临时装备进行拆除，为拆除工作顺利进行，特编制本措施，请各施工人员认真遵照下列规定执行。

二、拆除主要工程量

1、主提升天轮2个 Φ2.5m；

2、电缆悬吊天轮2个 Φ0.6m；

3、稳绳天轮 10个 Φ1.0m；

4、稳绳 12根；

5、10T稳车 1台；

6、天轮平台工字钢梁 15根；

三、拆除方案

进行拆除工作前在井口用钢板搭设拦截坠物和电气焊火星的平台，平台搭设必须牢靠且大于井筒直径面积，以防止物体及电气焊作业所产生的火星掉入井筒。

1、风筒及稳绳的拆除

①、在井底搭建平台及在井架和井底稳绳梁上各固定一根吊葫芦的钢丝绳绳套。

②、首先在风筒的固定钢丝绳及每根稳绳的上端分别用稳车的钢丝绳与其用五个钢丝绳绳卡相连接紧密，每个绳卡之间用防滑钢楔楔紧，利用现有的稳车拉出井筒至地面。

③、在每根预拆除的钢丝绳上下两端各打一个供吊葫芦挂钩的绳套（用钢丝绳绳卡固定），绳套采用Φ10mm的钢丝绳制作，卡接绳卡间距应大于或等于6倍的绳径，压板应在主绳侧。下方的绳套高度以方便人员挂吊葫芦的挂钩为宜。

④、将上下两个各5吨的吊葫芦分别挂进上下两个绳套中，然后拉紧两端的吊葫芦，拉葫芦时作业人员必须紧密关注上下绳套以及绳套和钢丝绳连接处的涨紧情况，如发现有松动或断丝现象应立即停止张拉，及时处理。

⑤、连接井筒上下两台电焊机（或气割），分别割断井下预拆除的钢丝绳（上方的预拆除的钢丝绳视具体情况而定：稳绳器无法松动时才割断上方的钢丝绳）。

⑥、逐渐松动下方的吊葫芦，让钢丝绳回劲（吊葫芦不能松动的太快，应视当时现场情况而定吊葫芦的松动情况）。

⑦、等钢丝绳的回劲完全放松后，取下井下吊葫芦。

⑧、拉紧稳车的稳绳，松动稳绳紧固器（若无法松动稳绳紧固器，则在紧固器下方将稳绳割断）。

⑨、缓慢开动稳车，将钢丝绳拉上地面，缠绕在稳车滚筒上。待将每根钢丝绳全部拉出井外后，用人工或铲车将其从稳车滚筒上取下，拉至存放地点。在拉动每根钢丝绳时井口及稳车附近30m范围内严禁人员滞留和行走。

2、天轮平台及天轮的拆除

①、拆除天轮和天轮平台工字钢梁部分时使用1台30T汽车吊将天轮和天轮平台部分的工字钢梁依次拆除吊放至地面，如遇螺栓无法拆除时可用气割将其螺栓进行切割。吊放工字钢梁时两头的钢丝绳必须固定平衡、牢固可靠。

3、稳车的拆除

利用压风和铁锹对稳车基础进行处理。露出设备地面，用气割将地脚螺栓割断。用30T汽车吊吊离。

四、机械及材料计划

设备及材料表：

序号 名称 数量 单位 备注

1 30T汽车吊 2 台班

2 Φ10mm钢丝绳 50 m

3 电焊机 2 台

4 气焊工具 2 套

5 氧气 10 瓶

6 乙炔 3 瓶

7 绳卡 50 只

8 5T葫芦 2 台

五、安全注意事项

1、参加施工的所有人员必须持证上岗。

2、各施工人员必须认真学习本措施，确保施工安全，并由安装技术负责人陈铁兵指定路永祥、刘育新在场检查和监督负责并施工；由安全经理季永利负责施工现场的安全。具体的先经瓦斯工赵克钰（地面）、刘录定（井下）检查待施工点及其附近20m范围内的瓦斯情况，符合《规程》规定，不超标时，方可进行焊割等工作。

3、施工人员开始作业前必须拴绑安全带，安全带必须合格有效，且要栓绑在牢固可靠的位置上。

4、风井井口的防坠物平台搭设完毕后，方可进行拆除施工。

5、凡进入现场的人员都必须戴安全帽。

6、坚持班前班后会议制度，做到上班布置安全，下班总结安全，发现不安全因素立即解决，不处理好，不得施工。

7、严禁违章指挥、违章作业及违反劳动纪律

8、本工程作业人员、班前严禁喝酒，凡喝酒人员严禁作业。

9、本工程所使用的安全带除专人检查外，施工人员在使用前必须认真检查，确认完好后方可使用。

10、夜间施工时，必须装设足够亮度的照明设施，以满足施工安全要求。

11、高空作业人员必须身体健康，心脏病、高血压的患者严禁登高作业。

12、汽车吊在吊装作业时必须由专人指挥，吊车臂下及旋转半径下严禁站人

13、施工现场必须防止消防器材，灭火器不得少于3个。

14、拆除施工时应在施工作业范围20m外设立警戒牌，严禁与施工无关人员入内。

15、电气焊安全注意事项

（1）施焊人员必须遵守《电气焊操作规程》。

（2）电气焊作业人员必须持证上岗。

（3）在井筒及井下作业时井筒内应通风良好。在井筒及井下作业前，必须先由瓦斯检查员携带瓦检仪在井筒及井底检查瓦斯浓度，当井筒及井下瓦斯浓度超过1%或二氧化碳浓度超过1.5%时必须立即停止各种工作并撤出人员，采取措施使瓦斯浓度达到要求后方可下井施工。瓦检员必须现场监护。施工现场必须配备不少于两台便携式瓦检仪。

（4）在井筒及井底施焊前必须由瓦斯员检查瓦斯浓度，瓦斯浓度不得超过0.5%，只有在检查证明作业地点附近20m范围内，瓦斯浓度小于0.5%时，施工人员方可施焊。

（5）在井口及其以上施焊时必须把井口全封闭,避免因施焊引发安全事故。

（6）氧气瓶、乙炔瓶必须分开放置（间距要求5米以上），如果在吊盘上无法保证安全规程要求的安全距离，必须把氧气瓶乙炔瓶分别放在吊盘力求间距最大的两侧处，并用绳子绑牢，乙炔瓶一定竖立绑牢。各仪表必须完好、灵敏可靠。乙炔瓶严禁躺倒放置使用。氧气、乙炔瓶和氧气带、乙炔带严禁触油。各气带必须严密不漏气。

（7）在井筒内作业时严禁使用吊盘、钢筋等导体做地线使用，地线必须直接与被焊物焊口处联结，以防止打伤已悬挂的钢丝绳。井口、井筒及相关位置施焊时严禁提升吊盘和其它提升设备。

（8）电焊工在井筒、井底及雨雪潮湿天气的其它现场作业时，必须穿绝缘胶靴，带绝缘手套。

（9）气割作业时，应做到用时开气、不用时及时关气。

（10）电、气焊作业时场地应清理干净，无易燃品，并在吊盘上及其它 施焊现场配置不少于两个灭火器及部分砂土。

（11）在焊接、气割时，附近如有张紧的钢丝绳，则必须设隔离板等隔离装置，严防打、烤伤钢丝绳。

（12）在井口和井筒内使用电气焊时，必须在工作地点的下方用不然性材料设施接受火星。

（13）电气焊及喷灯焊接等工作完毕后，要及时清理现场，并派专人在工作地点检查，防止留下火种，确实无异状方可离开现场。

（14）气焊工不得用沾有油脂的工具和手套接触瓶阀和减压阀。

（15）电焊机使用时必须设置专用开关及漏电保护，一次进线、二次出线必须符合规程要求。

（16）电焊机的电源线、把子线、地线必须绝缘良好，护皮无损坏，且地线应与被焊件接触良好。

（17）电焊机必须做到有专人停、送电，用时送电，停用时及时停电。

（18）电焊机必须放在干燥，通风良好的位置上，如遇淋水需进行遮盖处理，以保证电焊机安全使用。

（19）电焊机不准带电搬运。

（20）电气焊施工时必须指定专人在现场检查和监督。焊接时一人操作，一人监护。

（21）任何人不得在未经当班班长的同意随意使用电气焊，防止意外发生。

六、施工劳动组织

拆除作业工作采用8小时工作制，可根据工程进度安排适当调整，以保证施工进度。工期为7天。

劳动组织安排：

项目经理：　 生产经理：

施工技术负责人： 安全负责人： 机安工： 7人

起重工：　3人

电焊工：　6人稳车工： 2人

压风工：　2人井上下信号工：3人

把钩工：　3人普工：12人

合计：　 38人

1　起升系统为了起下钻具、下套管以及控制钻头送进等，钻机装有一套起升机构，它主要由主绞车、辅助绞车（或猫头）、工作刹车、辅助刹车、游动系统[包括钢丝绳、天车、游动滑车（简称游车）和大钩]以及悬挂游动系统的井架组成。另外，还有起、下钻操作使用的工具及设备，如吊环、吊卡、卡瓦、大钳、立根移运机构等。

井架是钻采机械的重要组成部分之一，如图3-36所示，它在钻井和采油生产过程中，用于安放和悬挂天车（图3-37）、游车、大钩、吊环、吊钳、吊卡等起升设备与工具，以及起下、存放钻杆、油管或抽油杆。

图3-35　钻井系统1—水龙头；2—方钻杆；3—绞车；4—转盘；5—天车；6—井架；7—游动滑车；8—大钩；9—水龙带；10—立管；11—动力机；12—泥浆泵；13—泥浆池；14—泥浆槽；15—水泥环；16—套管；17—钻杆；18—井眼；19—泥浆流；20—钻铤；21—钻头

图3-36　钻井地面设备1—天车；2—悬臂吊绳缆；3—钻井大绳；4—二层台；5—游车；6—顶驱；7—井架；8—方钻杆；9—司钻偏房；10—防喷器；11—水箱；12—电缆托盘；13—发电机组；14—储油罐；15—电气控制房；16—泥浆泵；17—泥浆桶箱；18—泥浆罐；19—泥浆池；20—离心器；21—振动筛；22—节流管汇；23—管子坡道；24—钻杆架；25—蓄电池绞车是钻机的核心部件，如图3-38所示。绞车不仅用于起下钻具和下套管，还用于在钻进过程中控制钻压，以及井架的整体起立。带捞沙滚筒的绞车还负担着提取岩心筒、试油等工作，绞车往往还充当转盘的变速机构或中间传动机构。

钻机的绞车、转盘和钻井泵交替工作，各工作机器经常启动和停车，因此这些传动系统中的离合器操作频繁，尤其是在深井进行起下钻操作时。目前主要采用的刹车是液压盘刹，如图3-39所示，直流电动钻机和链传动钻机还要使用辅助刹车，一般的牙嵌离合器、手控摩擦离合器都不能满足如此繁重的操作要求，通常采用调速传动的电磁离合器。

图3-37　天车

图3-38　绞车

图3-39　液压盘刹1—刹车盘；2—安全钳；3—工作钳；4—绞车滚筒图3-40是老式刹车机构图。刹车时，操作刹把4转动传动杠杆3，通过曲拐拉拽刹带1活动端使其抱住刹车鼓2。扭动刹把手柄可控制司钻阀5启动气刹车。气刹车起省力作用。平衡梁6用来均衡左、右刹带松紧程度，以保证受力均匀。当刹块磨损使刹带与刹鼓间隙增大导致刹把的刹止角过低时，可通过调整螺钉7调整到初始间隙。刹带1是由弹簧板制成，用带弹簧的螺钉挂在绞车外壳上，不工作时可均匀脱离刹车鼓；耐热耐磨的刹车块则铆在钢带上。美国绞车广泛采用双杠杆机构，力比大，操作非常省力。

下钻过程中会产生大量的动能，单靠绞车的刹带不能完全胜任这些能量的转化工作，在深井钻机中，水刹车或电磁刹车等辅助刹车起着很重要的作用。

为了起、下钻具和旋卸钻具，需要使用吊钳、吊卡和卡瓦等手动井口工具。吊钳由几个镶有牙板的钳头和钳柄组成，它们之间用铰链互相连接。吊钳用来旋卸钻杆、钻铤等组成钻柱的各类下井工具的连接螺纹，如图3-41所示。吊钳都是内外两把（一正一反）成对使用，用猫头绳来旋扣。吊卡用来悬持、提升和下放钻柱。吊卡的内径比钻杆外径略大，但比钻杆接头的外径小。工作时卡住钻柱接头，以便进行起、下钻。当旋接或卸开钻柱时，位于井内的那段钻柱必须暂时悬挂在转盘上。装入转盘补心中的卡瓦是用来卡住钻杆并悬持钻柱的。

图3-40　刹车机构示意图1—刹带；2—刹车鼓；3—杠杆；4—刹把；5—司钻阀；6—平衡梁；7—行程限制螺杆；8—气丝；9—弹簧

图3-41　液压套管钳随着深井、硬地层及海洋钻井数量的迅速增加，起、下钻操作的工作量显著增加。用上述手动井口工具旋卸螺纹体力消耗大、工效低，又不安全，迫切需要改进。目前，已有多种形式的动力大钳和动力卡瓦广泛用于钻井生产中。加快了起、下钻速度，减轻了工人的劳动强度，为进一步实现钻井工作的全盘机械化、自动化打下了基础。

2　旋转系统为了转动钻具以不断破碎岩石，钻机还配备有顶驱（老式钻机采用转盘，如图3-42所示）和水龙头，井下配有钻杆柱和钻头等，有时也使用井底动力钻具。

图3-42　石油钻机转盘

图3-43　挪威DDM-650顶驱钻井系统1—水龙头；2—电动机；3—齿轮减速箱；4—机械齿轮箱；5—钻杆操纵接头；6—钻杆操纵旋转环；7—吊卡位置电动机；8—液压缸；9—悬挂器；10—吊卡游动动作器；11—伸缩接头；12—伸缩接头支承组；13—遥控内防喷阀；14—扭矩扳手；15—钻杆吊卡多年来，石油钻井一直是依靠钻机的转盘带动方钻杆和钻具、钻头旋转进行钻井作业的。近年来，随着钻井装备技术的不断发展，为了更好地满足钻特殊工艺井的需要，20世纪80年代，国外研制出一种将水龙头与马达相结合，在井架空间的上部带动钻具、钻头旋转，并可沿井架内安放的导轨向下送进的钻井装置，同时配备了钻杆的上卸螺纹装置，可完成井下钻柱旋转、循环钻井液、钻杆上卸、起下钻、边起下边转动等操作。将该装置悬持在游动系统下面直接旋转钻具并沿井架内专用导轨向下送进，从而取代转盘和方钻杆，完成旋转钻进、循环钻井液、接钻杆和上卸钻柱等各种钻井操作。因此，顶驱钻井系统主要由水龙头钻井马达总成、导向滑车总成和钻杆上卸扣装置三部分组成，如图3-43所示。

因该装置在钻机的游车之下，驱动的位置比原转盘位置要高，所以称为顶部驱动钻井装置。顶部驱动钻井装置可接立柱（三根钻杆组成一根立柱）钻进，省去了转盘钻井时接、卸方钻杆的常规操作，如图3-44所示，节约钻井时间20%～25%，同时，减轻了工人劳动强度，降低了操作者发生人身事故的风险。使用顶部驱动装置钻井时，在起下钻具的同时可循环钻井液、转动钻具，有利于钻井中井下复杂情况和事故的处理，对深井、特殊工艺井的钻井施工非常有利。顶部驱动装置钻井使钻机的钻台面貌为之一新，为今后实现自动化钻井创造了条件。

3　循环系统为了随时用洗井液清除井底已破碎的岩石以保证连续钻进，钻机配备有如图3-45所示的循环系统。它包括钻井泵、地面管汇、泥浆池和泥浆槽、泥浆净化设备、调配泥浆设备等，在喷射钻井和涡轮钻井中，循环系统还担负着传递动力的任务。钻井泵用于钻井时循环泥浆，目前采用的基本形式为往复泵。因此，钻井泵可作为往复泵的一种典型。

图3-44　利用顶驱接单杆钻杆下部的连接部分为钻头，是破碎岩石的主要工具，图3-46为三牙轮钻头，主要由牙爪（也称巴掌）、牙轮、轴承组成。此外，还有用油润滑轴承的储油补偿系统、密封件以及用于喷射钻井的喷嘴。牙轮钻头的牙轮上分布有牙齿，如果牙齿是用铣刀在钻头体上铣制而成的，称为铣齿或钢齿钻头；如果是用硬质合金（钨钴合金）镶在牙轮上的，称镶齿钻头。三牙轮钻头的3个牙轮外形不同，一号牙轮外形完整，二号牙轮锥顶截掉一些，三号牙轮截顶较大。牙轮钻头所用轴承有滚动和滑动两类，滑动轴承径向尺寸小。轴承需采用密封，防止泥浆和砂屑进入轴承腔内。现在普遍应用的一种新型钻头是具有镶硬质合金、轴承密封、滑动轴承和喷射孔眼的“四合一”钻头。牙轮钻头在井底工作时，牙轮既绕钻头轴线公转，又绕自身轴线自转，而且在井底还有滑动。因此，牙轮钻头破碎岩石的方式是冲击、压挤、剪切等的联合作用。牙轮钻头既能钻软地层又能钻硬地层。可根据地层特征、岩性硬度级别选择不同的牙轮钻头。

图3-45　循环系统

图3-46　三牙轮钻头结构l—钻头体；2—牙爪；3—牙轮；4—水眼板；5—塞销；6—滚柱；7—滚珠；8—定位销钻井泵工作原理是发动机通过皮带、齿轮等传动部件带动泵的主轴旋转，与主轴连接的连杆带动活塞在活塞缸内往复移动，缸内形成负压，吸水池中的液体在液面大气压力作用下，挤开吸入阀，进入缸内，直到活塞移到最右边位置为止（图3-47）。这一工作过程，称为泵的吸入过程。当活塞移到最右边位置（即曲柄转过180°）后，活塞开始向左移动，液缸内液体受挤压，压力升高，因而吸入阀关闭，排出阀被挤开，液体被活塞推出，经由排出阀和排出管进入排水池。这个工作过程称为泵的排出过程。

图3-47　三缸钻井泵往复泵在石油工业中的应用很广泛，石油矿场上常需要在高压下输送高粘度、大比重和高含砂量的液体，而流量相对不大，从各种泵的工作特点对比中可以看出，往复泵比较适用于这种情况。往复泵在钻井时用于循环泥浆和注入固井水泥。在采油时，用于原油输送、洗井、注水及地层压裂。抽油设备中的深井泵也是一种特殊结构的往复泵。所以，往复泵是石油矿场通用且关键的设备之一。

钻井过程中，井底产生的钻屑由钻井液带到地面，并要求将钻屑从钻井液中及时清除出去。振动筛是钻井必备的几种清除钻屑的设备之一，其工作原理是激振电动机旋转带动偏心轴运动，引起筛子振动实现分离钻屑的作用，如图3-48所示。

4　其他辅助设备（1）动力设备。

动力设备是驱动绞车、转盘、钻井泵等工作机的动力设备，有的是柴油机，有的是交流或直流电动机。

图3-48　自同步直线筛1—激振器；2—筛箱；3—筛面；4—支撑弹簧；5—激振电动机（2）传动系统。

传动系统的主要任务是把发动机的能量传递和分配给各工作机。由于发动机的特性与工作机要求的特性有一定差距，因此要求传动系统必须包括减速、并车、倒转、变速等机构。有时在机械传动的基础上，同时还要有液力传动，液压传动或电传动装置（电磁离合器）等。

（3）控制系统。

为了指挥各系统协调地进行工作，在整套钻机中还装有各种控制设备，如机械、液动或电控制装置，以及集中控制台和观测记录仪表等。

（4）底座。

底座包括钻台底座、机房底座和钻井泵底座等，车装钻机的底座就是汽车或拖车底盘。

（5）辅助设备。

辅助设备一般包括空气压缩设备、钻鼠洞设备、井口防喷装置、辅助发电设备（供机械化装置、压风机及照明用电时用）与辅助起重设备、活动房屋（材料库、修理间、值班房等），在寒冷地区钻井时还需配备保温设备。

防喷器是石油钻探过程中打开高压油气层，确保安全生产的重要设备。防喷器根据职能的不同可分为双闸板（两用）防喷器、旋转防喷器和万能防喷器。钻井过程中如果突然遇到高压油气层，可以用双闸板或万能防喷器进行封井，防止发生井喷事故，当钻具全部取出井后，可以用万能或者全封闸板防喷器进行封井，将万能与双闸板防喷配合使用，可以实现边喷边钻作业。钻开高压油气层时有可能发生井喷，引起严重事故。为了在井喷发生时能控制井内钻井液和油、气、水的喷出，通常在钻台下面安装防喷器。目前国内外生产的钻机上都配备整套较完善的防喷器系统。一般每台钻机配备3～4套防喷器，如闸板防喷器、旋转防喷器和万能防喷器等。闸板防喷器有单闸板、双闸板和三闸板三种。按闸板的结构不同又有孔闸板、盲闸板和剪刀闸板三种。孔闸板的芯子中心有孔，钻井过程中发生井喷时，可将钻柱与套管之间的环形空间封闭，防止井内的钻井液、油、气、水喷出，也称为钻杆防喷器。盲闸板防喷器也称为全封闭防喷器，其芯子可直接把井口封闭，用在井口无钻杆的情况下。剪刀闸板可以在紧急情况下剪断井中的管子，以保证井口安全。

如图3-49所示的闸板结构示意图，（a）为全封闸板，（b）为半封闸板，故又称两用防喷器（全封、半封）；当井内有钻具时，可封闭套管（或井壁）与钻具间的环形空间，称为半封；当井内无钻具时可封闭井口，特殊情况下配以剪刀闸板可切断钻具封井，称为全封。在关井的情况下，可通过旁侧出口连接管汇进行钻井液循环、节流放喷、压井等作业。闸板由橡胶芯子、闸板体、盖板和螺钉组成。闸板体由合金钢制成，能承受高压力；橡胶芯子有较高的强度和韧性，保证高压下密封性能良好。

图3-49　闸板结构示意图旋转防喷器的结构特点是：橡胶芯子可以在抱紧钻杆的情况下随钻杆一起旋转，从而能够在封闭钻杆与套管环形空间的同时，满足边喷边钻的工艺要求。万能防喷器的胶皮芯子能在几秒钟内对任何钻具进行封闭，争取宝贵的抢险时间。当钻机上配备有闸板防喷器、旋转防喷器和万能防喷器三类防喷器时，它们既可以单独使用，也可以重叠使用，可以实现边喷边钻、不压井起、下钻和反循环钻井等钻井新工艺。大多数防喷器都配有手动和液动两套控制装置，以便在紧急情况下远距离控制。

试油工作就是利用一套专门的设备和方法，对通过钻井取芯，测井等间接手段初步确定的油、气、水层进行直接测试，并取得目的层的产能、压力、温度和油、气、水性质等资料的工艺过程。

试油的主要目的在于确定所试层位有无工业性油气流，并取得代表它原始面貌的数据，但在油田勘探的不同阶段，试油有着不同的目的和任务。概括起来，主要有以下四点： 一口井完钻后即移交试油，试油队接到试油方案，首先必须做好井况调查，待立井架、穿大绳、接管线、排放丈量油管等准备工作之后，就可以开始施工。一般常规试油，比较完整的试油工序包括通井、压井（洗井）、射孔、下管柱、替喷、诱喷排液、求产、测压、封闭上返等。当一口井经诱喷排液仍未见到油气流或产能较低时，一般还需要采取酸化、压裂等增产措施。

1．通井

一口井试油前一般要求下通井规通井。通井规外径小于套管内径6～8mm，大端长度要求不小于0．5m。一般要通至射孔油层底界以下50m，新井要通至人工井底，老井及有特殊要求的井要按工艺设计施工。

2．压井、洗井

⑴压井

压井的目的是把井下油层压住，使其在射孔或作业时不发生井喷，保证试油和作业安全顺利地进行。同时又要保证施工后油层不因为压井而受到污染损害。压井时若压井液密度过大，或压井液大量漏入油层，少则影响油层的正常生产，延长排液时间，严重者会把油层堵死，致使油层不出油。如果压井液选择的密度过低不能把油层压住，在施工中会造成井喷。因此，施工中应当注意合理选择压井液的密度和压井方式，使压井工作真正做到“压而不死，活而不喷，不喷不漏，保护油层”。

①压井液选择

根据油层稳定静压值计算压井液密度。

对新井试油作业，可按钻开油层时的泥浆密度压井。

②压井方法

现场常用的压井方法主要有灌注法、循环法和挤压法。

灌注法：即往井内灌注一段压井液就可以把井压住。对一些低压低产油层上返试油时采用。

循环法：这种方法现场应用较多。它是把配好的压井液泵入井内进行循环，将密度大的液体替入井筒，从而把井压住。循环压井法按进液方式不同又分正循环和反循环两种工艺。正循环压井的优点是对油层回压小，相对来说对油层污染小，缺点是对高油气比井、气井、高产井，压井液容易气浸而造成压井失败。反循环压井，一般现场采用较多，尤其对压力产量较高的井比较适用。一开始先循环清水，然后大排量反循环泥浆，当泥浆进油管鞋时，控制井口，直到进出口泥浆性能一致，压井容易一次成功。反循环的缺点是对油气层回压大，相对来说对油层污染较严重。施工中若循环不通，严格禁止硬蹩，将泥浆挤入油层。

挤压法：对事故井或井内无油管井不能构成循环时，常用此法。方法是先打清水垫子，然后用泥浆挤压，泥浆挤入深度应在油层顶部以上50m，挤完关井一段时间后，开井放喷，观察压井效果。重复挤压时必须将前次挤入泥浆喷净后进行。

⑵洗井

洗井就是将油管下入一定深度，然后把洗井液泵入井内，在油管与套管环形空间构成循环，不断冲洗井壁和井底，把脏物带出地面，保证井筒和井底的清洁。在清水压井射孔前、压裂或酸化等增产措施施工前、打水泥塞（注灰）前、油层砂埋或井底沉砂较多时均要洗井。

洗井方式通常采用正循环和反循环洗井两种。正循环洗井冲洗强，容易冲开井底脏物和沉砂，但洗井液在环形空间上返速度慢，因而携带脏物能力较小。反循环与正循环相反，冲洗能力弱，携带脏物的能力强。但对油层的回压大，不利于保护油层。

选择哪种洗井方式较好，是根据油井的具体情况和设计要求而选择，有时正反循环结合交替洗井，采用正循环冲开井底沉积泥砂、水泥块等，再采用反循环将脏物带出。

洗井过程也和压井一样，应该注意可能发生的现象，及时分析和判断作出相应的措施。如洗井时遇有较大漏失应立即停止洗井。

3．射孔

射孔就是用电缆或油管将专门的井下射孔器送入套管内，射穿套管及管外水泥环，并穿进地层一定深度的井下工艺过程。

射孔的目的是建立地层与井眼的流通孔道，使地层流体进入井内。

常用的射孔方式有普通射孔、过油管弹射孔和无电缆射孔。胜利油田常用的射孔器类型有57—103、73、85、51型及胜利油田生产的SSW－78型过油管弹等。

⑴普通射孔

这种射孔方式是相对过油管弹射孔而言。就是压井后起出井内油管，再下入射孔器在套管内射孔的方法。常用的枪型是57—103、85、73型等有枪身射孔器，射孔深度是根据油层和套管接箍来确定射孔油层的准确深度。

采用普通射孔时，井筒内必须灌满压井液。射孔前必须装上防喷装置，如防喷闸门等。

⑵过油管弹射孔

过油管弹射孔是一种不压井射孔工艺。它是将尾端带有喇叭口的油管下到所需射孔井段以上，然后将射孔器从油管下入，经喇叭口下入到油层井段位置，进行射孔。

采用过油管弹射孔时，井口上装有液压防喷盒，不需要泥浆压井，而且一般可以做到负压射孔，减少射孔中压井液对油层污染。对一些低压油层，为了做到负压射孔，可采用降低井内液柱的办法。使静液柱压力低于地层压力，从而达到负压射孔。

采用过油管弹射孔，油管底部必须下有喇叭口，且喇叭口外径不得小于100mm，内径85～90mm，并且须有圆角。油管下至油层附近短套管以上30～50m。

⑶无电缆射孔

无电缆射孔又称油管输送式射孔，是在油管柱尾端携带射孔器下入井内进行射孔的一种方法（简称TCP）。其原理是根据油井所要射孔的油气层的深度、位置，用有枪身射孔器全部串连在一起联接在管柱的尾端，形成一个硬连接的管串下入井中。通过在油管内测得放射性曲线或定位短节方法，确定射孔井段，然后引爆。为了实现负压射孔，在引爆前可以通过降低井内液面或打开事先下人的封隔器下的通道口阀，使射孔井段液柱压力低于地层压力，以保护射开的油气层。

4．下管柱

一个油层经射孔打开后，要及时下入测试管柱。按井下情况，施工设计要求的不同，管柱结构分光油管、封隔器、测试仪等几种管柱类型。

⑴光油管管柱

下光油管底部应带十字架或防掉工作筒。设计要求用过管弹射孔的井，油管底部要带喇叭口。油管深度在正常情况下，应完成于油层中上部。射开厚度很小时可完成在油层顶部。裸眼完成井一般油管完成在套管鞋底部。

⑵封隔器管柱

①单封隔器管柱试油

现场使用时有两种管柱结构：一种是用单封隔器带筛管进行单层试油，封隔器卡在已试油层和待试油层之间，管柱底部带丝堵，筛管对准油层。另一种是用单封隔器带配产器分试两层，投捞堵塞器分别测试两层。

②双封隔器管柱分层试油

下入双级封隔器将射孔层分隔三层，对三个油层投捞堵塞器分别测试。

除上述两种封隔器分层试油管柱外，还可下三级封隔器分试三层、四层油层。由于投捞工序麻烦，油田很少用。

管柱下入深度要求：预计不出砂层，各级配产器下至油层中部或顶部。预计可能出砂层，封隔器尽量靠近测试层底界，各级配产器紧接在封隔器之上。

③地层测试管柱

装好各种仪表、测试工具，按测试管柱顺序连接下入井内。下钻过程中要轻提慢下，严禁猛刹猛放，防止封隔器中途座封，确保测试阀始终保持关闭状态。

管柱下入预定的位置后，装好井口控制头和地面管线，加压座封封隔器。

5．诱喷

无论是射孔井还是裸眼井，试油前井内一般都充满着泥浆或其他压井液，因而油层与井底之间没有油气流动。只有经过诱喷排液，降低井内液柱对油层的回压，在油层与井底之间形成压差，使油气从油层流入井内，才能进行求产、测压、取样等测试工作。

诱喷排液常用的方法有替喷，抽汲、气举、混排、放喷等。不管采用哪种方法，其实质都是为了降低井内液柱高度和减小井内液体密度。

⑴替喷

替喷就是用密度较小的液体将井内密度较大的液体替换出来，从而降低井内液柱压力的方法。一般现场常用清水替出泥浆，有时为了保护油层，也采用轻质油进行替喷。替喷方法有一次替喷和二次替喷。

①一次替喷法把油管下到距人工井底以上1m左右，用清水把泥浆一次替出，然后上提油管至油层中部或上部。这种方法只适用于自喷能力不强，替完清水到油井自喷之间还有一段间歇，来得及上提油管的油井。

②二次替喷先将油管下到距人工井底以上1m左右，替入一段清水把泥浆替到油层顶部以上，然后上提油管至油层中部装好井口，最后用清水替出油层顶部以上全部泥浆。这种方法适用于替喷后即可自喷的高压油井。

⑵抽汲

经过替喷后，油井仍不能自喷时，可采用抽汲法进行诱喷排液。

抽汲就是利用专门的抽子，通过钢丝绳下入井中上下往复运动，上提时把抽子以上液体排出井口，同时在抽子下部产生低压，使油层液流不断补充到井内来。抽汲时是用一部通井机上缠钢丝绳，钢丝绳通过地滑车、天车再与绳帽与加重杆连接，加重杆下接抽子，这样就构成一套抽汲系统。

胜利油田抽汲用的抽子主要是两瓣抽子。

⑶气举

清水替喷后，油井仍不能自喷。也可采用气举诱喷。气举法就是利用压风机向油管或套管内注入压缩气体，使井内液体从套管或油管中排出。

①普通气举法分正举和反举。正举就是利用压风机从油管内注入高压压缩气体，液体从套管返出。反举就是高压压缩气体由油套管环空间进入，液体从油管返出。

②气举孔气举法为了加快排液速度，深井试油可利用气举孔气举法排液。气举孔气举法就是根据井深和液面高度以及压风机的排量和工作压力，在油管的不同深度配上带有不同小孔径的短节，将井内液体分段举出。施工时，用压风机向套管注入高压压缩气体，当压缩气体到达气举孔深度时，一部分气体从小孔进入油管，使油管内液体混气降低密度。与此同时，一部分压缩气体继续下行顶替套管中的液体，当油管内混气达到一定程度时，在气流携带下将液体喷出，这样逐级分段将井筒液体排出。

③气举加抽汲法利用套管气举，油管同时进行抽汲的举抽混合排液法也是现场行之有效的排液方法。使用时应注意边举边抽，连续排液；井浅和管柱带有气举孔时，注意防止举通时顶抽子事故发生。

⑷混气水排液

混气水排液是通过降低井筒内液柱密度的方法来降低井底回压。其方法是从套管用压风机和水泥车同时注气和泵水，替置井内液体。由于气量和水量的比例不同，注入的混气水密度就不一样。使密度从大到小逐级注入，井底回压也随之逐渐下降，从而在地层和井底间建立足够压差，达到诱导油流的目的。

⑸放喷

一口井经排液诱导自喷后，即可进行放喷。放喷的目的是排除井筒积液，使油层畅通达到正常出油。根据油层产能高低可采用井口闸门或装油嘴控制、油套管倒换放喷。放喷中若发现油层出砂，应立即装油嘴控制。放喷合格标准为：

⑵非自喷井求产

非自喷井根据油层供液能力大小和流体性质不同，可选用抽汲和气举法求产。

①抽汲求产按地层供液能力大小采用定深、定时间、定次数进行抽汲，使动液面始终保持在一定深度。这样连续求得两天的油水稳定产量及油水分析样品，产量波动范围小于20%。

②气举求产把油管完成在某一位置，采用定深、定时、定压气举，求得油层产液量。气举周期由油层供液能力确定。连续求得两个日周期以上产量。

对稠油井可将油管提到一定位置，用热水将原油替出计量，然后用压风机将油管鞋以上水掏空，等液面上升后再替出原油来计量，连续注得三个周期产量。此法只能粗略求得近似产量，地层是否出水无法落实。

⑶低产井求产

低产井是指低于工业油流标准的井，由于地层供液能力差，采用上述非自喷井求产方法有一定困难。一般要求这类井经混排、举抽后，将液面降至要求掏空深度范围内，可采用测液面配合井底取样的方法确定产能。

①根据液面上升计算产液量

②进行井下取样落实水性

③反洗井计量产油量

7．测压

测压是测试的一个重要环节，自喷井求产合格后，下压力计测流压，然后关井测压力恢复，压力恢复稳定则不再测静压，否则再下压力计补测静压。非自喷井根据要求，求产前或求产后等井口压力恢复稳定，需下压力计实测油层静压。

8．封闭上返

一个试油层试油结束后，若需封闭上返其他层位时，可按井下情况和方案要求确定上返方法。一般应尽量使用井下封隔器。除此以外常用的封闭方法有注灰、填砂压胶木塞、桥封、电缆式桥塞等。

注灰是目前分层试油中封闭水层最常用的方法。作法是将油管下至预计水泥塞底界，将计算好的水泥浆替到预计位置，然后上提油管到预计水泥塞面反循环，将多余的灰浆冲洗掉，最后上提油管，关井候凝。

为了保证施工安全，提高注灰成功率，注灰时井下应清洁，液面平稳无气侵、无漏失。灰浆严格按试验配方配制并搅拌均匀。替灰浆用的液体应与井内液体密度一致，并要准确计量，替完水泥浆后应上提油管至要求水泥塞面以上1m左右反循环洗井。反洗后上提油管不少于50m（5根）。注灰后的口袋一般不少于10m。试压时，清水正加压12MPa，或泥浆正加压15MPa，30min压降小于0．5MPa为合格。