[发明专利]采用动力水龙头作业的起下钻方法及工具

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，特别涉及一种石油、煤层气开采过 程中应用动力水龙头作业的起下钻方法及工具。

背景技术

目前，国内石油、煤层气开采中多采用转盘+方钻杆钻井作业，重 点井采用顶驱作业，起下钻作业主要有两种方式：1)配备液压动力钳： 需要配备双吊卡对钻具进行升降作业，通过液压动力钳(动力钻杆钳、 动力套管钳)进行旋扣、紧扣及绷扣。当起钻时出现动力钳卸不开钻具 时，采用动力猫头与B型吊钳配合，进行卸扣。2)无液压动力钳：需 要配备双吊卡对钻具进行升降作业；通过猫头带动大绳进行旋扣；猫 头与B型吊钳配合，进行紧扣及绷扣。

动力水龙头具有价格低廉、体积小，并具备部分顶驱特点，与转盘 +方钻杆钻井作业相比具有较大优势，但由于没有针对性的可承扭的钻 铤吊卡、可承扭的钻杆、套管吊卡相配合，起下钻过程中不能实现动 力水龙头与钻柱的扭矩传递，所以起下钻作业仍采用传统起下钻方法， 制约了动力水龙头的应用。

传统起下钻作业方法存在以下不足：1)使用工具较多。下套管作业 时，需要钻机配备套管钳(至少需要两种型号套管钳)；钻杆起下钻作业 需要配备动力钻杆钳，还要配备猫头与B型吊钳。2)工人劳动强度大， 起下钻效率低。采用双吊卡起下钻作业，工人需要频繁地倒换吊卡。 3)占用井口空间大。为安装和操作井口工具，需要较大的井口工作面积， 钻台或井架体积大、质量大，占用井场面积大，不利于安装和移运。

发明内容

本发明的目的是：本发明提供一种动力水龙头作业的起下钻方法， 解决了常规动力水龙头无法直接用于起下钻的问题。缩减常规井口工 具，降低工人劳动强度，减小钻台、井架尺寸。克服动力水龙头作业 采用传统起下钻方法存在使用工具较多，工人劳动强度大，占用井口 空间大等不足。

本发明采用的技术方案是：动力水龙头作业的起下钻方法，通过专 门设计可承扭的钻铤吊卡、可承扭的钻杆、套管吊卡、管柱提升工具 及管柱输运装置等井口工具与现有的动力卡瓦、液压动力扭力链钳装 置配合，形成一种新型的动力水龙头钻井作业起下钻方法：即通过管 柱传送装置和管柱提升工具配合将管柱移送至井口；动力卡瓦与专用 可承扭吊卡配合取代传统的“双吊卡”起下钻作业方法；通过液压动 力扭力链钳完成管柱的紧扣、绷扣作业；通过动力水龙头来实现管柱 的旋扣功能。该方法能够减化井口工具，降低工人的劳动强度，减小 井口操作空间，缩减井架、钻台尺寸，增加钻机的移运性。

动力水龙头作业的起下钻方法使用的设备和井口工具有：天车、动 力水龙头、液压绞车、井架、管柱传送装置、液压动力扭力链钳、钻 台、动力卡瓦和液压小绞车，另外还采用可承扭的钻铤吊卡和可承扭 的钻杆、套管吊卡；其中：

1)动力水龙头是现有设备：在井架靠近井口的两竖直梁内侧均布 有凹形滑道，动力水龙头两侧均布两滑轮作为其上下滑动的导轮。动 力水龙头两侧导轮在井架内侧凹形滑道内滑动；动力水龙头通过钢丝 绳滑轮组与天车连接，实现上下运动。

2)动力卡瓦是现有设备：气动动力卡瓦安装在钻台井口，取代转 盘方补心，用来夹持.井口夹持管柱。

3)可承扭的钻铤吊卡：可承扭的钻铤吊卡上承扭短接螺纹连接动 力水龙头，可承扭的钻铤吊卡下承扭短接螺纹连接钻铤。

可承扭的钻铤吊卡，主要由可承扭的钻铤吊卡上防扭装置、可承扭 的钻铤吊卡上连接短接、可承扭的钻铤吊卡连接销、可承扭的钻铤吊 卡下连接短接和可承扭的钻铤吊卡下防扭装置组成。

可承扭的钻铤吊卡上防扭装置为螺栓侧面固定的夹紧卡箍，即可承 扭的钻铤吊卡上防扭装置是由两块半圆弧形钢板和螺栓组成，半圆弧 形钢板的两端分别连接有平钢板，在平钢板上有螺栓孔。两块半圆弧 形钢板相对后外壁为近似圆柱体形，两端连接的平钢板相互平行，两 端连接的平钢板之间的垂直距离为5～25毫米。螺栓穿过平钢板上的 螺栓孔并将两块半圆钢板固定。可承扭的钻铤吊卡上防扭装置固定在 可承扭的钻铤吊卡上连接短接的顶部外壁上。当上连接短与动力水龙 头下端螺纹连接后，可承扭的钻铤吊卡上防扭装置一半卡箍在可承扭 的钻铤吊卡上连接短接的外壁上；另一半卡箍在动力水龙头下端外壁 上，旋紧螺栓后能使两个平钢板之间的距离缩小，并且两块半圆筒钢 板能同时抱紧可承扭的钻铤吊卡上连接短接和可承扭的钻铤吊卡上连 接短接上连接的动力水龙头。防止可承扭的钻铤吊卡上连接短接与动 力水龙头之间产生旋转位移。