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【摘 要】螺杆钻具是油井检维修施工中实施钻、磨铣工艺的主要工具之一，在施工中由于受钻柱组合设计缺陷等因素影响，导致钻压控制调整困难、进尺缓慢等现象出现，影响施工效率。通过对钻柱组合优化设计优化，实现半自动化平稳恒压钻进，提高作业施工效率，减少劳动强化。
【关键词】螺杆钻具;钻柱组合;优化
螺杆钻是一种以液体为动力，把液体的动力转化为机械能的井下动力工具，当动力液进入液马达，在液马达的进出口形成一定的压差，推动液马达的转子绕定子做行星运动，提供给钻头转速和扭矩，实现油水井下返、封堵层的钻塞、落物落鱼的磨铣等井下作业施工。螺杆钻施工方便，使用费用低，在修井作业中发挥着重要作用，是小修队伍的主要施工工具。但施工时螺杆钻具管柱工艺结构、工作参数等对施工质量和工作效率起着重要作用。
1 存在问题
1.1 钻压控制难度大，井口油管倒转
油田开发过程中经常需要利用螺杆钻具进行钻水泥塞、磨洗桥塞、修整鱼顶等钻磨工艺措施。施工中由于被钻磨物质硬度较高，需要控制钻压在某一个范围之间，保证正常钻进、磨洗。钻压过高，易造成管柱变形，在现场实际操作中，由于管柱与井底被钻物是刚性接触，钻压控制难度大，每钻进1厘米就会导致钻压产生变化减少，需要频繁下放管柱調整钻压。钻压过大，会导致钻头制动、管柱反转，司钻就要立即上提管柱，再重新下放管柱加压钻井。通过操作作业机刹车刹把进行钻压调整，需要操作人员注意力长时间高度集中，劳动强度大，钻进的精度控制难度大，导致钻塞等作业进度缓慢，施工效率低，且易发生其它不安全事故。
2、原因分析
在结合现场实际情况下，我们对钻头、钻具、中间连接部分、地面部分进行分析，完善螺杆钻具的使用工艺结构，拓宽使用范围和实效。在实际钻塞、磨洗等检维修工作中，螺杆钻具井下钻柱工艺结构主要有油管、滑套短节、伸缩杆、螺杆钻具等组成，其中滑套短节对钻压控制等起到主要作用。
2.1滑套短节结构
滑套短节主要由外工作筒和外六方伸缩杆套装在一起组合，外筒下端面有内六方孔与伸缩杆配合，二者之间可以自由沿轴向相对滑动。滑套短节连接在钻柱中，能够承受拉压负荷、密闭输送修井液和传递扭矩，同时还能起到控制钻压和充当缓冲器的作用。右图中分别展示了滑套短节处于伸开和闭合的两种状态。
2.2目前现状
长期以来，在钻塞、磨洗等检维修施工中习惯的做法是：将滑套短节直接连在螺杆钻具之上，钻柱组合自下而上为：钻头+螺杆钻具+滑套短节+全井油管管柱。见图2
按照该钻柱组合形式在钻进时，仅靠螺杆钻具的重量并不能满足钻压的要求（钻具自重仅100余千克），实际操作中需要将滑套短节完全收合，形成整个钻柱重量向下的刚性传递，利用上部全井管柱的重量进行调整加压，从而导致钻压调整频繁而且困难。
同时钻柱的纵向振动作用于全井管柱上，无法得到缓冲吸收。这样滑套短节不仅无法起到缓冲作用，而且对于钻压的控制控制完全没有得到发挥，失去了其使用的意义。
3、钻柱优化过程
3.1理论依据
通过研究论证认为，应该将滑套短节上移至管柱中部，在滑套短节与螺杆钻具之间连接的管柱作为配重管柱。钻柱组合自下而上为：钻头+螺杆钻具+配重油管+滑套短节+上部管柱。这样滑套短节的的伸缩杆处于半闭合状态时，只有滑套短节以下配重管柱的重量压在钻头上，可使钻头得到一个恒定不变的预定进给力，不受上部管柱重量的影响，保证钻头平稳顺利的实现恒压钻井。
3.2 计算设计
根据选用的螺杆钻具及钻头类型，要求不同的钻进参数，据此设计相应的配重管柱。以5LZ100×3.5型螺杆钻具+HJ517型三牙轮钻头为例，选用钻压应为10-15千牛，如使用?73mm油管，则应在滑套短节与螺杆钻具之间加15根油管作用配重，配重油管在清水中的总重量为13千牛，满足施工需要。
4 操作程序
4.1 启动钻具
下入时滑套短节在配重管柱拉力下伸开，下至预定深度一下，在开泵循环正常后慢放管柱，待指重表悬重下降，说明钻头已经接触灰面或待磨洗物开始钻进。悬重下降13千牛时，配重管柱重量已经完全转为钻压。
4.2滑套短节闭合
继续下放管柱月1米左右（伸缩杆的行程），在此过程中外筒逐渐下行，但钻压保持不变。至指重表悬重稍有下降即可停止下放，此时滑套短节已经完全闭合，打好刹车即可进行自动钻井程序。
4.3自动钻进
在其后的钻进过程中，随着进尺的增加，伸缩杆再次逐渐向下伸出，在其伸出1米形成内，配重油管充当钻压，保持不变无需调整。同时钻进中钻柱的纵向振动，由伸缩杆上下滑动吸收，达到减震缓冲的目的，有利于保护钻具及管柱。
4.4程序循环
待指重表悬重有所回升，则说明伸缩杆已经完全伸出，底部钻具受到上部管柱拉力，井底钻压已经下降。再次慢放管柱重复之前操作，即可实现连续恒定钻进。每个单根仅需要操作10次左右，钻压控制准确而且操作简单易行。
5、实施效果
2019年5月，在古5818等5口井的钻水泥塞施工中，采用了优化钻柱组合。现场操作简单易行，平均进尺由5.77米/小时提高至7.54米/小时，而且钻塞均一次成功钻至设计深度，未出现螺杆钻损坏失效导致的起钻更换情况。
6结束语
通过对螺杆钻具的井下钻柱组合进行优化，实现了半自动平稳钻进，不但提高了转速，而且降低了劳动强度，有利于工作效率的提高。改变了几十年来的传统方式，易于操作掌握，在同行业内具有良好的推广应用价值。
参考文献：
[1]万仁薄 采油技术手册第五分册.修井工具与技术.北京：石油工业出版社，1998
作者简介：
陈旭超：河南南阳人，1994年参加工作，从事油藏开发。
【关键词】螺杆钻具;钻柱组合;优化
螺杆钻是一种以液体为动力，把液体的动力转化为机械能的井下动力工具，当动力液进入液马达，在液马达的进出口形成一定的压差，推动液马达的转子绕定子做行星运动，提供给钻头转速和扭矩，实现油水井下返、封堵层的钻塞、落物落鱼的磨铣等井下作业施工。螺杆钻施工方便，使用费用低，在修井作业中发挥着重要作用，是小修队伍的主要施工工具。但施工时螺杆钻具管柱工艺结构、工作参数等对施工质量和工作效率起着重要作用。
1 存在问题
1.1 钻压控制难度大，井口油管倒转
油田开发过程中经常需要利用螺杆钻具进行钻水泥塞、磨洗桥塞、修整鱼顶等钻磨工艺措施。施工中由于被钻磨物质硬度较高，需要控制钻压在某一个范围之间，保证正常钻进、磨洗。钻压过高，易造成管柱变形，在现场实际操作中，由于管柱与井底被钻物是刚性接触，钻压控制难度大，每钻进1厘米就会导致钻压产生变化减少，需要频繁下放管柱調整钻压。钻压过大，会导致钻头制动、管柱反转，司钻就要立即上提管柱，再重新下放管柱加压钻井。通过操作作业机刹车刹把进行钻压调整，需要操作人员注意力长时间高度集中，劳动强度大，钻进的精度控制难度大，导致钻塞等作业进度缓慢，施工效率低，且易发生其它不安全事故。
2、原因分析
在结合现场实际情况下，我们对钻头、钻具、中间连接部分、地面部分进行分析，完善螺杆钻具的使用工艺结构，拓宽使用范围和实效。在实际钻塞、磨洗等检维修工作中，螺杆钻具井下钻柱工艺结构主要有油管、滑套短节、伸缩杆、螺杆钻具等组成，其中滑套短节对钻压控制等起到主要作用。
2.1滑套短节结构
滑套短节主要由外工作筒和外六方伸缩杆套装在一起组合，外筒下端面有内六方孔与伸缩杆配合，二者之间可以自由沿轴向相对滑动。滑套短节连接在钻柱中，能够承受拉压负荷、密闭输送修井液和传递扭矩，同时还能起到控制钻压和充当缓冲器的作用。右图中分别展示了滑套短节处于伸开和闭合的两种状态。
2.2目前现状
长期以来，在钻塞、磨洗等检维修施工中习惯的做法是：将滑套短节直接连在螺杆钻具之上，钻柱组合自下而上为：钻头+螺杆钻具+滑套短节+全井油管管柱。见图2
按照该钻柱组合形式在钻进时，仅靠螺杆钻具的重量并不能满足钻压的要求（钻具自重仅100余千克），实际操作中需要将滑套短节完全收合，形成整个钻柱重量向下的刚性传递，利用上部全井管柱的重量进行调整加压，从而导致钻压调整频繁而且困难。
同时钻柱的纵向振动作用于全井管柱上，无法得到缓冲吸收。这样滑套短节不仅无法起到缓冲作用，而且对于钻压的控制控制完全没有得到发挥，失去了其使用的意义。
3、钻柱优化过程
3.1理论依据
通过研究论证认为，应该将滑套短节上移至管柱中部，在滑套短节与螺杆钻具之间连接的管柱作为配重管柱。钻柱组合自下而上为：钻头+螺杆钻具+配重油管+滑套短节+上部管柱。这样滑套短节的的伸缩杆处于半闭合状态时，只有滑套短节以下配重管柱的重量压在钻头上，可使钻头得到一个恒定不变的预定进给力，不受上部管柱重量的影响，保证钻头平稳顺利的实现恒压钻井。
3.2 计算设计
根据选用的螺杆钻具及钻头类型，要求不同的钻进参数，据此设计相应的配重管柱。以5LZ100×3.5型螺杆钻具+HJ517型三牙轮钻头为例，选用钻压应为10-15千牛，如使用?73mm油管，则应在滑套短节与螺杆钻具之间加15根油管作用配重，配重油管在清水中的总重量为13千牛，满足施工需要。
4 操作程序
4.1 启动钻具
下入时滑套短节在配重管柱拉力下伸开，下至预定深度一下，在开泵循环正常后慢放管柱，待指重表悬重下降，说明钻头已经接触灰面或待磨洗物开始钻进。悬重下降13千牛时，配重管柱重量已经完全转为钻压。
4.2滑套短节闭合
继续下放管柱月1米左右（伸缩杆的行程），在此过程中外筒逐渐下行，但钻压保持不变。至指重表悬重稍有下降即可停止下放，此时滑套短节已经完全闭合，打好刹车即可进行自动钻井程序。
4.3自动钻进
在其后的钻进过程中，随着进尺的增加，伸缩杆再次逐渐向下伸出，在其伸出1米形成内，配重油管充当钻压，保持不变无需调整。同时钻进中钻柱的纵向振动，由伸缩杆上下滑动吸收，达到减震缓冲的目的，有利于保护钻具及管柱。
4.4程序循环
待指重表悬重有所回升，则说明伸缩杆已经完全伸出，底部钻具受到上部管柱拉力，井底钻压已经下降。再次慢放管柱重复之前操作，即可实现连续恒定钻进。每个单根仅需要操作10次左右，钻压控制准确而且操作简单易行。
5、实施效果
2019年5月，在古5818等5口井的钻水泥塞施工中，采用了优化钻柱组合。现场操作简单易行，平均进尺由5.77米/小时提高至7.54米/小时，而且钻塞均一次成功钻至设计深度，未出现螺杆钻损坏失效导致的起钻更换情况。
6结束语
通过对螺杆钻具的井下钻柱组合进行优化，实现了半自动平稳钻进，不但提高了转速，而且降低了劳动强度，有利于工作效率的提高。改变了几十年来的传统方式，易于操作掌握，在同行业内具有良好的推广应用价值。
参考文献：
[1]万仁薄 采油技术手册第五分册.修井工具与技术.北京：石油工业出版社，1998
作者简介：
陈旭超：河南南阳人，1994年参加工作，从事油藏开发。