SJ型水力加压器使用说明书

SJ型水力加压器使用说明书

山东伟创石油技术有限公司

一、概述

SJ型水力加压器是一种应用于石油钻井、修井作业中的能量转换装置，它改变了钻井作业中靠下部钻铤的重量施加钻压的传统作业方式。当在地质条件恶劣的地层、套管开窗侧钻、定向井水平井钻进时，它在不消耗额外能量、不需要其它特殊设备的情况下，利用循环钻井液的钻头水眼节流压降，作用在活塞上下端面造成推力的差值给钻头加压。解决了特殊钻井作业不能靠下部钻铤的重量施加稳定钻压的技术难题。它有效地改变了下部钻具的受力状态，起到了吸震防跳、实现自动送钻、改善钻头和钻具的工作条件，减轻司钻劳动强度、加快钻井速度、减少井下事故、保证井身质量的目的。是石油钻井中一项投入小、效果明显、容易操作的实用技术和工具。 二、特点

1、它改变了钻头加压方式：用泥浆压能为钻头提供稳定钻压，实现了柔性加压钻进。改变了钻压调节方法，通过改变水力因素调节钻压大小，可节省部分钻铤、减轻钻机负荷。可在大钻压和高转速下钻进，提高了机械钻速。

2、减震效果实现了“质”的飞跃：水力加压器利用开泵循环时钻头水眼节流压降，及其在活塞上下端面造成推力的差值，给钻头柔性加压。从而最大限度的吸收了钻柱、钻头的冲击振动，克服了冲击振动产生的高峰荷载，解决了复杂地层钻井作业中吸震、防跳的技术难题、实现了标本兼治。

3、水力加压器为人工送钻（加压器复位）—自动加压钻进；其操作简便可靠，减轻了操作人员的劳动强度，提高了井身质量。

4、水力加压器把钻铤刚性加压改为柔性加压，改善了钻杆的受力状态，降低了中和点高度，减小了钻杆弯曲和钻头倾角，提高了钻具的稳定性和导向性，在大钻压和高机械钻速的情况下，能延长钻头、钻具和地面设备使用寿命，实现了防斜打

快

5、它改变了定向井、水平井及开窗侧钻井中的水力学效果。解决了钻具摩阻力和钻压的传递滞后所造成的“假钻压”现象的难题，保证了钻压真实稳定，减小了纵向振动。促进了定向井、水平井和开窗侧钻井工艺技术的完善和提高。 三、结构

水力加压器主要由：上接头、芯轴、缸套、中缸套、下缸套、下接头、一、二、三级活塞、和密封组件等组成。上下接头、上中缸套和芯轴用于连接钻具并传递扭矩、活塞在缸体内滑动、密封并传递压力，芯轴上下分别和活塞、钻头相连，将液压力传给钻头。

四、工作原理

水力加压器是利用泥浆流过它以下钻具（如马达、钻头等）的压降作用在其活塞上而产生钻压。设活塞面积为S,压力降为P,则水力加压器产生的钻压为：F=P.S。因此，它产生钻压的大小只与活塞的面积、活塞的级数和压力降有关，而与活塞的行程无关。

五、性能参数

六、结构系数表

（结构系数×环空压差MPa=钻压）

七、使用 （一）地面检查

1、下钻前必须检查工具各连接螺纹是否牢固。

2、用探伤仪对水力加压器进行全面探伤。若存在缺陷，不得使用。

3、检查各缸体上泄流小孔是否通畅。若小孔被堵塞，必须用细铁丝刺小孔—保证泄流孔通畅。

4、检查上下接头和芯轴有无碰伤。若接头螺纹和芯轴有碰伤的痕迹，该水力加压器不能使用，必须修理后才可下井使用。 （二）水力加压器安装位置

水力加压器应尽可能的接在靠近钻头的位置，一般距离钻头不要超过3根钻铤的

长度。这样才能最有效的发挥水力加压器的减震作用，使钻头上的负荷的整个周期的变动量为最小，且应力波的传递和钻柱震动为最小。

1、在常规钻盘钻井作业中，可直接接在钻头上。

2、使用井下螺杆钻具钻井时，可将水力加压器接在螺杆钻具上。 3、取心钻进时，可将水力加压器接在取心筒上。 以下为推荐钻具组合： （1）钻头+水力加压器+钻铤

此种组合是常用组合。可以有效的防止跳钻，施加稳定的钻压。下部钻具的刚性较强，有利于保证井身质量。若使用PDC钻头，因其所用钻压较小，因而更容易操作，使用效果更明显。

（2）钻头+水力加压器+钻铤18—23m+稳定器+钻铤

此种组合为钟摆钻具组合，有利于防斜打直。特别适合于纠斜、降斜时使用。因稳定器以下钻具均处于不弯状态，且比常规组合长（重），降斜力增大，可适当增大钻压，在达到降斜效果的情况下，加快钻井速度。 （3）钻头+钻铤2根+水力加压器+钻铤

这种组合一方面可调节由于现场条件的限制（如压降有限），液压推力不够的情况，另一方面更增加了下部钻具的刚性，能起到一定的稳斜效果。 （4）钻头+稳定器+水力加压器+稳定器+钻铤1根+稳定器+钻铤

在这种满眼钻具组合中，液力加压装置相当于短钻铤的位置，可以在稳斜钻进中使用。但近钻头稳定器最好加两个，以保证稳斜效果。 （5）动力钻具直井钻具组合

钻头+动力钻具+水力加压器+钻铤+钻杆 （6）动力钻具定向井钻具组合

钻头+动力钻具+水力加压器+定向或造斜钻具组合+钻铤+钻杆

上述是推荐使用的水力加压器的几种常用钻具组合。现场使用水力加压器时，不只限于这几种组合。应根据钻井实际，结合工具的结构尺寸合理搭配钻具，以使其发挥更好的作用。

（三）密封性试验

水力加压器在钻台上接钻头，开泵后，芯轴应从缸体伸出，同时维持泵压在15MPa，15分钟内水力加压器应无渗漏现象。验证其密封可靠性后，按钻井设计钻具组合安装水力加压器。

（四）正常钻进

水力加压器工作时应刹住钻柱，当钻头钻进接近一个工作行程时（例如SJ-242水力加压器为300mm），立管压力表读数发生变化时，再下放钻柱一个工作行程，即采用分段下放钻柱方式送钻。

（五）钻压调节

1、入井前，可以通过改变钻头喷嘴直径来设计钻压。 2、入井后，只能通过变更泥浆排量来改变钻压大小。

3、在满足泵压的条件下，钻头喷嘴直径在最小、泵排量在最大的条件下，水力加压器产生的钻压还比钻井设计钻压小时，可以在水力加压器下接一定长度钻铤来补偿。

（六）现场使用

1、开泵并下放钻柱，当钻头离井底较近时，此时指重量悬重为钻柱在泥浆中的重量Fa，立管压力表读数为Pa,水力加压器的活塞处于行程终点（下死点位置）芯轴为全伸出状态。

2、缓慢下放钻柱，使钻头接触井底，指重量悬重由Fa减小为Fb，减少值为水力加压值。此时由于水力加压器内部压降不变，立管压力表读数不变，仍为Fa。

3、继续下放钻柱，当活塞开始处于行程的起点，立管压力表读数增加到Pa。再继续下放钻柱，当活塞在行程内移动时，立管压力表读数减少为Pb，悬重减少为Fc，继续下放钻柱直至上死点时，悬重恒定不变。当活塞到达水力加压器的上死点时，钻柱可以直接作用到钻头上，若继续下放钻柱，悬重会立即下降。因此，应及时刹住钻柱，使悬重保持为Fc，保证活塞处于“悬浮”工作位置。水力加压器的正常工作

位置，应是活塞处于“悬浮”工作位置，即活塞既不是在上死点位置，又不是在下死点位置。只有这样，钻压才是处在稳定的选定值上。在活塞行程的大部分范围内，指重表读数和立管压力表读数都不会发生变化。

4、随钻头的钻进，芯轴不断伸出，当发现指重表悬重又上升到时Fc，立管压力表同时上升到Pa时，表明活塞又到达行程段的终点，此时，应立即下放钻柱一个工作行程，恢复活塞到行程的“悬浮”状态。

5、钻进过程中，一旦发现压力表变化过大或指重表显示与正常操作不符时，应起钻检查工具。

6、不推荐使水力加压器长时间处于全闭合或全打开状态下工作。

八、维护与修理

1、应将工具表面、上下接头螺纹、芯轴钻杆表面冲洗干净。 2、在芯轴钻杆表面涂黄油后，压缩芯轴钻杆使其缩回缸体。 3、螺纹带上护丝，防止螺纹碰坏。

4、如已发现或再入井口试压时发现水力加压器活塞密封失效，应及时送回进行大修，更换相应的密封元件，并对钢件进行无损检测探伤，对有缺陷的零件必须更换。

5、长途运输时，应使芯轴钻杆处于收回状态，并用木块支垫固定，防止其变形和表面拉伤。

位置，应是活塞处于“悬浮”工作位置，即活塞既不是在上死点位置，又不是在下死点位置。只有这样，钻压才是处在稳定的选定值上。在活塞行程的大部分范围内，指重表读数和立管压力表读数都不会发生变化。

4、随钻头的钻进，芯轴不断伸出，当发现指重表悬重又上升到时Fc，立管压力表同时上升到Pa时，表明活塞又到达行程段的终点，此时，应立即下放钻柱一个工作行程，恢复活塞到行程的“悬浮”状态。

5、钻进过程中，一旦发现压力表变化过大或指重表显示与正常操作不符时，应起钻检查工具。

6、不推荐使水力加压器长时间处于全闭合或全打开状态下工作。

八、维护与修理

1、应将工具表面、上下接头螺纹、芯轴钻杆表面冲洗干净。 2、在芯轴钻杆表面涂黄油后，压缩芯轴钻杆使其缩回缸体。 3、螺纹带上护丝，防止螺纹碰坏。

4、如已发现或再入井口试压时发现水力加压器活塞密封失效，应及时送回进行大修，更换相应的密封元件，并对钢件进行无损检测探伤，对有缺陷的零件必须更换。

5、长途运输时，应使芯轴钻杆处于收回状态，并用木块支垫固定，防止其变形和表面拉伤。

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