项目二 常用井下修井工具的使用
【知识目标】
①了解常用井下修井工具的分类。
②掌握常见井下修井工具的原理。
【技能目标】
能会使用常见的井下修井工具。
【背景知识】
一、抽油泵及辅助工具
（一）抽油泵
1.有杆抽油泵
有杆抽油泵主要由工作筒、游动阀、柱塞、固定阀四大部分组成，根据装配和在油管中的固定方式可分为管式抽油泵和杆式抽油泵（图2-2-1）。从用途上又可分为常规泵和特种泵。
图2-2-1 抽油泵
（1）管式抽油泵
管式泵一般由泵筒总成、柱塞总成、固定阀固定装置、固定阀及打捞装置组成。管式泵结构简单，成本低，承载能力大，但检泵需要起下全部油管，工作量比杆式泵大，适用于浅井或中深井。
管式泵可分为整筒泵和组合泵。整筒泵泵筒的材质一般为铬钼铝，经氮化处理，硬度高，耐磨、耐腐蚀，结构简单，但加工难度大。
组合泵泵筒强度高，衬套材质一般为20CrMn，经渗碳或碳氮共渗处理，硬度高，耐磨，衬套短，易加工，但衬套易错位。
（2）杆式泵
杆式泵有内、外两个工作筒，外工作筒上端装有锥体座及卡箍，使用时将外工作筒随油管下入井中，然后把装有衬套、柱塞的内工作筒接在抽油杆的下端，放到外工作筒中并由卡簧固定。检泵时不需起出油管，而是通过抽油杆将内工作筒提出。因此，杆式泵又叫插入式泵，适用于下泵深度大，产量较小的油井。
（3）无杆抽油泵
电动潜油泵是常用的无杆抽油泵。电动潜油泵一般指整套装置，该装置分为井下、地面和电力传送三部分。井下部分主要包括多级离心泵、油气分离器、保护器和潜油电机；地面部分主要包括变压器、控制柜和井口；电力传送部分是电缆。
（二）泄油器
在油田抽油井中，大多数油井采用的是管式泵。由于管式泵固定阀是单向的，因此，在提油管作业时，油管内的原油就会喷洒在地面上，一方面造成原油损失和环境污染，另一方面增加了作业难度和作业工人的劳动强度。这些问题可以通过在井下管柱安装泄油器来解决。
1.撞滑式泄油器
（1）结构与工作原理
撞滑式泄油器由外管、滑套、销钉、密封圈、下接头、撞击头等组成，如图2-2-2所示。
图2-2-2 撞滑式泄油器结构图
其工作原理为泄油器的滑套内径小于油管内径，形成第一个直径差。下接头内径小于滑套内径，形成第二个直径差。脱接器上体的上部直径大于下部直径形成第三个直径差。在这三个直径差的协调配合下，脱节器上体进出泄油器时碰不着滑套，因此它具有很高的可靠性。泄油时先将抽油杆提出，投入撞击头，撞击头直径大于滑套内径，撞击头落在滑套上，再投1～3根抽油杆，在抽油杆撞击力作用下撞断固定滑套的销钉，露出泄油孔泄油。
（2）性能参数
撞滑式泄油器的性能参数见表2-2-1。
表2-2-1 撞滑式泄油器的性能参数
（3）使用要求与注意事项
该型泄油器紧接泵上，要求接脱接器的抽油杆上端接头不进入泄油器内。打开泄油器时，要保证撞击头先落于滑套上，抽油杆再撞击泄油器。因撞击头直径大，下落速度慢，要求撞击头投入10min后再投抽油杆。
2.压缩式泄油器
（1）结构与工作原理
压缩式泄油器结构如图2-2-3所示，由上接头、外管、滑套、密封圈、弹簧、下接头组成。外管上开有泄油孔，并由滑套及密封圈封，滑套用弹簧支撑，上、下接头内径小于滑套内径，因此，活塞及其他工具通过泄油器时碰不着滑套。故泄油器不会打开，保证作业成功。作业时先将抽油杆起出，然后起油管，当油管见液面时，将开泄体1～2根抽油杆投入油管内，当开泄体下落到泄油器外管上部时，由于此处内径大，开泄体打开，外形尺寸大于滑套内径，落座于滑套上，在抽油杆重力作用下压缩弹簧，滑套下行，露出泄油孔泄油。
图2-2-3 压缩式泄油器结构图
（2）性能参数
压缩式泄油器的性能参数见表2-2-2。
表2-2-2 压缩式泄油器的性能参数
（3）使用要求与注意事项
下井时，紧接抽油泵或提升短节上端，接活塞的抽油杆长度大于7米。下组合油管的井，油管大小头必须有锥度，防止开泄体遇阻。从井中起出的泄油器，需更换密封圈，试压（20MPa）合格后方可下井。
3.销钉泄油器
（1）结构与工作原理
销钉泄油器由主体、销钉、密封垫等组成，如图2-2-4所示。其工作原理为泄油器销钉内有封闭的孔，开口端向外，销钉表面车有剪断控制槽，主体内径小于活塞直径。该型泄油器接在抽油泵固定阀与泵筒之间，由于活塞直径大于主体内径，因此活塞碰不着销钉。作业时先提出活塞，再提出油管，提出油管见液面后投入抽油杆（锯掉接头），抽油杆下落的冲击力作用在销钉上，使销钉在剪断控制槽处剪断，泄油器上部的液体泄入到井内。
图2-2-4 销钉泄油器结构图
（2）性能参数
销钉泄油器的性能参数见表2-2-3。
表2-2-3 销钉泄油器的性能参数
（3）使用要求与注意事项
该型泄油器不能在液压座封、磁性定位、防砂卡泵等抽油管柱上使用，因为该泄油器不能投固定阀。
（三）油管悬挂器
油管悬挂器又名油管头，如图2-2-5所示。其作用是悬挂井内油管，并密封油管和油层套管之间的环形空间，为下接套管头、上接采油树提供过渡；通过油管头四通上的两个侧口（接套管阀门），完成套管注入及洗井等作业。顶丝的作用是防止井内压力太高将管柱顶出。安装和拆卸油管悬挂器是修井作业中比较重要的环节。
图2-2-5 油管悬挂器位置图
1—注脂阀；2—BT密封圈；3—油管头四通；4—油管悬挂器； 5—顶丝；6—顶丝压帽；7—填料；8—填料垫片
1.锥形油管悬挂器
锥形油管悬挂器是一个锥形体，如图2-2-6所示，在油管悬重下，油管悬挂器牢牢的坐在四通锥座里。
图2-2-6 锥形油管悬挂器
2.其他油管悬挂器
（1）带电缆密封油管悬挂器
该油管悬挂器主要是用于电潜泵采油井，利用增加带电缆装置来实现电潜泵的采油作业（图2-2-7）。
图2-2-7 带电缆密封油管悬挂器
（2）缠绕式油管悬挂器
该油管悬挂器是一种缠绕密封式悬挂器，这种密封可通过拧紧油管四通的锁紧螺栓而增能，适用于工作压力高达103MPa的工作条件（图2-2-8）。
图2-2-8 缠绕式油管悬挂器
（3）金属密封油管悬挂器
该油管悬挂器主要是用来在允许油管互换的情况下对油管头/套管头环面进行密封控制（图2-2-9）。
图2-2-9 金属密封油管悬挂器
（4）双油管悬挂器
双油管悬挂器可同时悬挂两根油管进行分层采油（图2-2-10）。
图2-2-10 双油管悬挂器
（四）抽油杆扶正器
管杆偏磨是油田生产过程中的常见问题。其中，井身结构是管杆偏磨的主要影响因素；管杆受力运动失稳弯曲，也会造成管杆接触磨损；产出液高含水、高矿化度造成了管、杆腐蚀，加剧了偏磨。在多种防偏磨工艺中，使用扶正器是主要方法之一，对减少各种原因造成的管、杆偏磨，减少作业次数，提高原油产量具有重要使用价值。
1.尼龙抽油杆扶正器
尼龙抽油杆扶正器（图2-2-11）适用于偏磨的抽油井，尤其适用于抽油杆中和点以上偏磨的抽油井和定向斜井。工作原理为将扶正器连接在抽油杆上，利用扶正套的外径大于抽油杆接箍外径起扶正作用。所用扶正套是高强度耐磨材料，与油管接触使扶正体磨损，而减少油管的磨损，以达到防偏磨的目的。
图2-2-11 尼龙抽油杆扶正器
2.全金属抽油杆扶正器
全金属抽油杆扶（图2-2-12）正器具有结构简单、使用方便、使用寿命长、相对成本低的特点。适用于偏磨的抽油井，尤其适用于抽油杆中和点以上偏磨的抽油机井和定向斜井。工作原理与尼龙抽油杆扶正器相同，全金属抽油杆扶正器采用不锈钢金属扶正套，减阻面耐磨耐温高，扶正套为三棱结构，棱弧与油管内径相近，增加了摩擦面，减小磨损阻耗。
图2-2-12 全金属抽油杆扶正器
3.尼龙抽油杆扶正器使用步骤
①检查扶正器连接螺纹是否完好，并对扶正器长度、最大外径进行丈量并做好记录。
②根据设计计算得出抽油杆扶正器在井深位置，下抽油杆时，在井口把抽油杆扶正器接在两根抽油杆之间，上紧螺纹。
③按下抽油杆操作程序把扶正器下到设计位置与井斜较大井段。
④起抽油杆见到抽油杆扶正器用管钳卸下，检查磨损情况，并做好记录。
抽油杆扶正器使用注意事项：
①扶正器在与抽油杆连接时，严禁在扶正套上打背钳，确保该扶正器没变形。
②下井的泵管必须用标准的通径规通管。
③抽油杆扶正器在旧油管的油井使用，旧油管公扣必须进行45°倒角处理。
4.抽油杆扶正刮蜡器
（1）用途
抽油杆扶正刮蜡器（图2-2-13）具有结构简单、使用方便、使用寿命长、相对成本低的特点。适用于结蜡、结垢、偏磨的抽油机井，对油管内壁结蜡、结垢进行刮削，同时达到扶正防偏磨效果。
图2-2-13 抽油杆扶正刮蜡器
（2）工作原理
随抽油杆的上下运动，刮蜡套可以根据抽油杆的倾斜方向自动快速的旋转，刮蜡套作为刮蜡片使用，对油管内壁进行清蜡、除垢处理，用物理方法代替化学方法的清蜡、除垢过程能有效避免对油层以及周边环境的污染。同时其耐磨面与油管内壁相吻合，减少刮蜡套与油管内壁的磨损，对抽油杆起到扶正作用。
（3）特点
①刮蜡套表面喷焊处理，磨削、抛光后，质硬、光洁度高；特定的斜度，使刮蜡套受力时自主旋转，对油管内壁的结蜡、结垢进行刮削，同时大大减小了油管与刮蜡套间的磨损，刮蜡套既起到扶正作用，又保护了油管壁，还延长了产品的使用寿命。
②抽油杆扶正刮蜡器过流面积大，既减小了抽油杆上下运动时的阻力，又尽量避免了对出过油量造成影响。
二、检测工具
判断、证实井下状况是处理井下事故和油水井大修作业的前提，是选择应用修井工具的主要依据。因此，检测工具的作用是很重要的。
（一）通径规
通径规是检测套管、油管、钻杆以及其他管子内通径尺寸的简单而常用的工具，是修井、作业检测的常用工具，应用十分广泛，了解和掌握通径规的正确使用和维护保养方法，是保障安全、高效施工的基本要求。
1.通径规的类型
通径规（图2-2-14）的类型有以下三种，它取决于检查的管子种类及管子的大小。
图2-2-14 通径规
①油管通径规：小于被检查油管3mm左右，用于检查油管内径，对油管内的异物进行清理。
②套管通径规：套管通径规常被称为通井规，一般情况下，小于被检查套管6～8mm，用于检查套管内径，是检测套管完好状况和井筒内有无异物的有效方法，为下步下井工具能否通过预定井段做准备。
③空心抽油杆通径规：有ϕ19mm、ϕ22mm两种，用于检查空心杆的内径，以及清除杆内的水垢等异物。
2.通径规的使用
（1）油管通径规的使用步骤
①下管时，将油管通径规从油管接箍端放入油管内，油管在上提过程中油管通径规利用自重，沿油管内壁下滑，从而对油管内壁的杂物进行清理。
②上提管柱过程中操作手注意控制上提速度，井口接油管人员用手扶正油管，使油管通径规落在油管小滑车上。
③管柱对扣前，将油管下端推至稍偏离井口位置，待油管内的杂物下落完全后再进行对扣操作。
④重复操作完成通管。
（2）套管通径规的使用
①下井前，检查通井规是否清洁、完好，并测量、记录。
②检查、丈量油管，计算深度。
③将通井规的上接头与下井的最下面一根油管连接，下入井筒内。
④控制下放速度，控制在10～20m/min，下到距离设计位置或人工井底100m时下放速度不超过5～10m/min。
⑤当通到人工井底悬重下降10～20kN，重复两次探井底，使测得人工井底深度误差小于0.5m。
⑥完成通井操作，起管柱。
3.通径规使用注意事项
①油管通径规、空心抽油杆通径规必须清洁、完好，不得将异物带入油管或抽油杆内。
②不能弯曲、变形，使用过程中不能落地。
③在通管和通杆过程中，上提管、杆时，应控制好上提速度，接管、杆人员勿将手放在油管通径规或空心抽油杆通径规的出口处，以免将手砸伤。
④通井时中途遇阻，悬重下降控制在20～30kN，严禁猛顿硬压。
⑤通井规下至45°拐弯处，单根下放速度应小于2m/min，并采用下一根上提一根再下一根的方法下入。
⑥通井规进入井斜45°井段后，必须连续施工。
（二）铅模
铅模打印是利用铅模与落鱼或套管接触产生塑变性所留下的印痕来探视和验证井下落鱼的鱼顶深度、状态和套管变化情况的一项工艺措施。生产的油水井由于井下落物或套管损坏等原因，造成油井停产，为了恢复生产可能采取捞、磨、钻、铣等处理措施，一般在实施之前需要先了解井下情况，这时一般都要通过铅模打印对井下情况进行探视后做出判断，所以铅模打印是修井作业中十分重要的施工工艺。
1.铅模的结构
铅模由接头、拉筋、铅体、水眼组成，如图2-2-15所示。
图2-2-15 铅模结构示意图
2.使用铅模打印的方法
（1）硬打印
①铅模下井前进行实物照相并绘制简单草图，将铅模连接在下井的第一根油管底部下入井内。
②铅模下至鱼顶以上5m左右时，正循环大排量冲洗，排量不小于500L/min，边冲洗边慢下油管，下放速度不超过2m/min。
③当铅模下至距鱼顶0.5m时，停止下放，以不小于500L/min大排量冲洗鱼顶15min以上后停泵，下放油管到达鱼顶遇阻后加压打印，一般加压20～30kN，特殊情况可适当增减，但增加钻压不能超过50kN，只能一次打印，不能重复打印。
④起出全部油管，关好井口，卸下铅模进行文字、拓图或照相录取印痕，并核实打印深度。
（2）软打印
①将铅模与下井钢丝绳连接牢固下入井内，控制下放速度，让钢丝绳保持一定的张力。
②当铅模下放至鱼顶以上10m左右，应快速下放，以便打出清晰印痕，一次打印。
③匀速上提，防止突然遇阻拉断钢丝绳。
④起出铅模后，用文字、拓图或照相把铅模印痕特征、尺寸描述清楚。
（三）印痕分析判断
印痕分析判断主要的形式一是通过印痕的测量数据，二是对比查找与印痕相符的实物得出结论。三是作图、模拟再现井下情况得出结论。以及凭借工作经验对印痕直接作出判断得出结论。常见铅模印痕分析判断表如表2-2-4所示。
表2-2-4 常见铅模印痕分析判断表
（四）铅模打印注意事项
①打印时控制速度，保证一次加压，严禁二次加压，禁止来回两次以上或转动管柱打印。
②起下油管要平稳操作，严禁猛提猛放。
③铅模下井前必须认真检查连接螺纹、接头及壳体镶装程度，外径一般小于套管内径6～8mm。
④下铅模前必须将鱼顶冲洗干净，严禁带铅模冲砂。
⑤冲洗打印时，洗井液要干净无固体颗粒，经过滤后方可泵入井内。
⑥在修井泥浆里打铅印，当铅模下入井内后，因故停工，应装好井口，将井内修井泥浆替净或将铅模起出，防止修井泥浆沉淀卡钻。
⑦当套管缩径、破裂、变形时，下铅模打印加压不超过30kN，以防止铅模卡在井内。
⑧软打印一般不适用水平井、稠油井或斜井。
（五）胶膜
铅模打印主要是利用铅模的下端面取得井下状况的印痕，铅模侧面则多是被挤压或刮削的痕迹，不能较为形象的反映套管破损的状态。人们就利用一种橡胶制作的印模来探查套管破损状态，原理是利用液力挤压橡胶在套管破损处产生塑变留下痕迹，这种印模被称为胶模。
使用胶膜打印操作过程如下。
①管柱结构自上而下为：油管、胶模。
②胶模接头涂抹密封脂，连接后下入井内，下管速度不宜过快，以免中途将胶模顿碰损坏。
③将侧面打印胶模管柱下至设计深度，核定无误后，向管柱内灌注清水，当有压力显示后，在0.5～1.0MPa稳压5min，之后放掉管柱内压力起出打印管柱。注意侧面打印只许进行一次，核定深度时应考虑管柱的伸长。
④起出打印管柱录取印痕。
三、打捞工具
在修井作业中，打捞作业占三分之二以上，而井下落物种类繁多，形态各异，主要有管类落物、杆类落物、绳类落物、井下仪器工具类落物、破损胶皮、卡瓦及磨套铣金属碎屑等。打捞工具是针对不同落物的特点设计制造的。
打捞工具主要包括打捞筒、打捞矛、公锥、母锥、强磁打捞器、老虎嘴、内钩、外钩、一把抓、捞杯、钢丝刷等。
（一）管类打捞工具
1.滑块卡瓦打捞矛
（1）用途
打捞具有内孔的落物，或配合其他工具使用。可以用于打捞钻杆、油管、套管、衬管、封隔器、配水器等具有内孔的落物，又可以对遇卡落物进行倒扣作业或配合其他工具使用（如震击器、倒扣器等）。
（2）结构
滑块卡瓦打捞矛包括上接头、矛杆、卡瓦、锁块、螺钉，如图2-2-16所示。
图2-2-16 滑块卡瓦打捞矛结构示意图
1—上接头；2—矛杆；3—卡瓦；4—锁块；5—螺钉
（3）工作原理
工具进入鱼腔之后，卡瓦依靠自重向下滑动，卡瓦与斜面产生相对位移，卡瓦齿面与矛杆中心线距离增加，使其打捞尺寸逐渐加大，直至与鱼腔内壁接触为止。上提矛杆时，斜面向上运动所产生的径向分力，迫使卡瓦咬入落物内壁，实现打捞。
2.分瓣捞矛
（1）用途
FB型分瓣捞矛专门用于打捞上部带有油管接箍的各种规格的油管柱。
（2）结构
分瓣捞矛包括上部接头、锁紧螺母、导向螺钉、分瓣矛爪、胀管、冲砂管，如图2-2-17所示。
图2-2-17 分瓣捞矛示意图
1—上部接头；2—锁紧螺母；3—导向螺钉； 4—分瓣矛爪；5—胀管；6—冲砂管
（3）工作原理
工具入井至落鱼顶时，开泵循环冲洗鱼顶，露出接箍后，下压管柱，使分瓣捞矛与接箍对扣，然后上提管柱，在胀管上行时其斜面产生的径向力促使捞矛咬紧接箍而捞获落鱼。
3.可退式打捞矛
（1）用途
可退式打捞矛是从鱼腔内孔进行打捞的工具，可与安全接头、上击器、管子割刀等组合使用。
（2）结构
可退式打捞矛包括芯轴、圆卡瓦、释放圆环、引鞋，如图2-2-18所示。
图2-2-18 可退式打捞矛示意图
1—芯轴；2—圆卡瓦；3—释放圆环；4—引鞋
（3）工作原理
①打捞：自由状态下，卡瓦外径略大于落物内径，进入鱼腔时，圆卡瓦被压缩，产生外胀力，使卡瓦贴紧落物内壁。随着芯轴上行和提拉力的逐渐增加，芯轴、卡瓦上的锯齿形螺纹互相吻合，卡瓦产生径向力，咬住落鱼实现打捞。
②退出：给芯轴一定的下击力，使圆卡瓦与芯轴的内外锯齿形螺纹脱开，正转钻具2～3圈，圆卡瓦与芯轴产生相对位移，促使圆卡瓦沿芯轴锯齿形螺纹向下运动，直至与释放环上端面接触为止，上提钻具退出落鱼。
4.可退式卡瓦打捞筒
（1）用途
可退式卡瓦打捞筒是从管子外部进行打捞的工具，可打捞不同尺寸的油管、钻杆和套管等鱼顶圆柱形的落鱼，并可与震击类工具配合使用。
（2）结构
可退式卡瓦打捞筒包括接头、筒体总成、篮式卡瓦、铣控环、内密封圈、O形圈、引鞋，如图2-2-19所示。
图2-2-19 可退式卡瓦打捞筒示意图
1—接头；2—筒体总成；3—篮式卡瓦；4—铣控环；5—内密封圈；6—O形圈；7—引鞋
（3）工作原理
当该工具捞获落鱼后，上提钻具，卡瓦外螺旋锯齿形锥面与筒体内相应的齿面有相对位移，从而将落鱼卡紧捞出。
5.公锥
公锥是一种专从钻杆、油管等有孔落物的孔内进行造扣打捞的工具，其结构如图2-2-20所示。公锥的使用方法及要求等详细内容可见学习情境六中管类落物打捞内容。
图2-2-20 公锥
6.母锥
母锥是长筒形整体结构，由上接头与本体两部分构成，如图2-2-21所示。接头上有正、反扣标志槽，本体内锥面上有打捞螺纹。母锥是一种专门从油管、钻杆等管状落物外壁进行造扣打捞的工具。还可用于无内孔或内孔堵死的圆柱形落物的打捞。它的使用方法及要求等详细内容可见学习情境六中管头落物打捞。
图2-2-21 母锥
7.接箍捞矛
（1）用途
接箍捞矛（图2-2-22）是专门用来捞取鱼顶为接箍的工具。这种捞矛的主要特点是：无论接箍处于较大的套管环形空间内，还是处于较小的管柱环形空间内，都能准确无误地将落物抓住捞出。
图2-2-22 接箍捞矛
（2）结构
接箍捞矛按其打捞的落物分类，可分为抽油杆接箍捞矛和油管接箍捞矛。
8.可退式倒扣捞筒
可退式倒扣捞筒（图2-2-23）是一种通过落鱼外部并可实现旋转倒扣的打捞工具，在落鱼无法整体捞出时可实现倒扣部分打捞，又可实现脱离落鱼即可退。
图2-2-23 可退式倒扣捞筒示意图
可退组合捞筒ZLT-T系列结构简单，可通过改变卡瓦实现不同直径尺寸落鱼的打捞。打捞施工中，可实现鱼顶冲洗以及打捞后密封洗井。在打捞负荷过大，落鱼无法捞出时可退出打捞。
9.开窗打捞筒
（1）用途
开窗打捞筒是一种用来打捞长度较短的管状、柱状落物或具有卡取台阶且无卡阻落物的工具，如带接箍的油管短节、筛管、测井仪器、加重杆等。也可在工具底部开成抓齿形组合使用。
（2）结构
开窗打捞筒（图2-2-24）是由筒体与上接头两部分焊接而成。上接头上部有与钻柱连接的钻杆螺纹，下端与简体焊接。筒体上开有1～3排梯形窗口，在同一排窗口上有变形后的窗舌，内径略小于落物最小外径。在筒体上端钻有4～6个小孔，作为塞焊孔，以增加与接头的连接强度。
图2-2-24 开窗打捞筒结构示意图
当落鱼进入筒体并顶入窗舌时，窗舌外胀，利用反弹力紧紧咬住落鱼本体，上提钻具，窗舌卡住台阶，即把落物捞出。
10.倒扣捞矛
倒扣捞矛（图2-2-25）是内捞工具，它可以打捞钻杆、油管、套铣管、衬管、封隔器、配水器、配产器等具有内孔的落物，可对遇卡落物进行倒扣作业，又可释放落鱼，还能进行洗井液循环。
图2-2-25 倒扣捞矛示意图
（二）杆类打捞工具
1.抽油杆打捞筒
（1）用途
抽油杆打捞筒是用来打捞抽油杆本体和接箍的打捞工具。只要更换不同尺寸的卡瓦或不同类型的引鞋就可以改变打捞抽油杆和接箍规格。
（2）结构
抽油杆打捞筒包括上接头、弹簧座、弹簧、筒体、卡瓦、引鞋，如图2-2-26所示。
图2-2-26 抽油杆打捞筒示意图
1—引鞋；2—卡瓦；3—筒体；4—弹簧； 5—弹簧座；6—上接头
（3）工作原理
打捞筒筒体下部内壁有一倒斜锥面，装入筒体的两瓣剖分式卡瓦的外锥面与其相吻合，卡瓦内孔有锯齿形牙齿。当工具引入井下至鱼顶时，在继续旋转下放过程中，落鱼被引鞋引入筒体内向上推动卡瓦，此时卡瓦内孔逐渐变大，弹簧被压缩，抽油杆体进入卡瓦，直至弹簧座上台阶顶住上接头下端面、悬重下降为止，然后上提打捞筒，在弹簧推力作用下，卡瓦下行，在筒体斜面径向力作用下其牙齿吃入抽油杆体，随着上提负荷的增加夹紧力也越大，从而实现打捞目的。它的使用方法等详细内容可见学习情境六中杆类落物打捞。
2.三球打捞器
（1）用途
三球打捞器一般用于套管内打捞抽油杆接箍或加厚台肩部位。
（2）结构
三球打捞器包括筒体、钢球、引鞋，如图2-2-27所示。
图2-2-27 三球打捞器示意图
1—引鞋；2—钢球；3—筒体
（3）工作原理
抽油杆接箍或台肩进入引鞋后，推动钢球沿斜孔上升，三个球形成的内切圆增大。待接箍或台肩通过三个球后，三个球依其自重沿斜孔回落，停靠在抽油杆本体上。上提钻具，抽油杆台肩或接箍因尺寸较大无法通过而压在三球上，三个球给落物以径向夹紧力，从而抓住落鱼。三球打捞器的详细操作内容可见学习情境六中杆类落物打捞。
3.活页打捞筒
（1）用途
活页打捞筒又称活门打捞筒，用来在大的环形空间里打捞鱼顶，适用于代台肩或接箍的小直径杆类落物，如完整的抽油杆、代台肩和代凸缘的井下仪器等。
（2）结构
活页打捞筒由上接头、活页总成、隔环、筒体组成，如图2-2-28所示。
图2-2-28 活页打捞筒
（3）工作原理
鱼顶接箍引入筒体后，顶开活页卡板，活页卡板绕销轴转动，当接箍通过卡板后，在弹簧的作用下卡板自动复位，接箍以下管柱正好进入活页卡板的开口里，上提工具，接箍卡在活页卡板下，实现打捞。活页打捞筒的操作使用内容可见学习情境六中杆类落物打捞。
（三）绳类打捞工具
1.螺旋式外钩
（1）用途
螺旋式外钩一般用来打捞井内的电缆、钢丝绳、录井钢丝等。
（2）结构
螺旋式外钩包括螺锥、钩齿、钩杆、接头，如图2-2-29所示。
图2-2-29 螺旋式外钩示意图
1—螺锥；2—钩齿；3—钩杆；4—接头
（3）工作原理
螺旋式外钩靠螺锥插入绳、缆内，钩齿挂捞绳、缆，旋转管柱，形成缠绕，实现打捞。螺旋式外钩的使用操作详细内容见学习情境六中绳类及小件落物打捞。
2.钩类打捞工具
常见打捞绳类落物工具有内钩、外钩、内外组合钩，如图2-2-30所示。对于绳类落物可以用内钩或者外钩进行打捞。将其插入落井钢丝、钢丝绳或者电缆内，正转5～6圈试提，如载荷增加，证明已经捞上。其操作详细内容可见学习情境六中绳类及小件落物打捞。
图2-2-30 钩类打捞工具
（四）打捞小件落物的工具
1.一把抓
用来打捞单独的落井小件落物，比如卡瓦牙、钢球等。把它下入预定位置后，变换几个方向下放，寻找放入最大位置，在这个位置上，交替进行加压与旋转，使牙齿逐渐往里包、抓住落物，如图2-2-31所示。
图2-2-31 一把抓
2.反循环打捞篮
（1）用途
反循环打捞篮一般用于打捞井底重量较轻、碎散落物，也可抓捞柔性落物。
（2）结构
反循环打捞篮包括提升接头总成、上接头、单向阀罩、钢球、单向阀座、筒体总成、篮筐总成、铣鞋总成，如图2-2-32所示。
图2-2-32 反循环打捞篮示意图
1—提升接头总成；2—上接头；3—单向阀罩；4—钢球；5—单向阀座；6—筒体总成；7—篮筐总成；8—铣鞋总成
（3）工作原理
下至鱼顶洗井投球后，钢球入座堵死正循环通道，迫使液流改变流向，经环形空间穿过20个向下倾斜的小孔进入工具与套管环形空间而向下喷流，流体经过井底折回篮筐，再从筒体上部的4个联通孔返回，形成工具与套管的环形空间的局部反循环水流通道。
3.磁力打捞器
（1）用途
磁力打捞器是一种用来打捞在钻井、修井作业中掉入井里的钻头巴掌、牙轮、轴、卡瓦牙、钳牙、手锤及油管、套管碎片等小件铁磁性落物的工具。
磁力打捞器按结构和性能可分为：正循环磁力打捞器、反循环磁力打捞器、强磁打捞器等几种。
（2）结构
磁力打捞器一般由接头、打捞筒、磁头、钢套、磁钢、缓冲垫等组成，如图2-2-33所示。根据井径及落物的特点选用带有合适引鞋的强磁打捞器。磁力打捞器的使用操作详细内容见学习情境六中绳类及小件落物打捞。
图2-2-33 磁力打捞器
四、切割类工具
切割类工具是处理井下被卡管柱或取换套管施工中的套管切割等工序中重要工具之一。较常使用的有机械式割刀和水力式割刀。使用时必须先了解井下状况，彻底清理被切管柱的内通道或外通道，确保切割工具顺利起下。关键是要探测清楚需要切割的深度，并精确控制切割深度。
（一）机械式割刀
机械式割刀常用的有机械式内割刀，机械式外割刀和水力式内、外割刀3种结构形式。
1.机械式内割刀
（1）用途
机械式内割刀主要用于井下被卡管柱卡点以上某个部位的切割，如采油工艺管柱、钻杆柱等。若用于取换套管施工中的被套铣套管的适时切割，作用及效果也非常理想，切割后的端部切口光滑平整，可直接进行下一步工序。
（2）结构
机械式内割刀由上接头、芯轴、切割机构、限位机构、锚定机构、导向头等部件组成。切割机构中有三个刀片及刀枕。锚定机构中有三个卡瓦牙及滑牙套、弹簧等，起锚定作用。机械式内割刀如图2-2-34所示。
图2-2-34 机械式内割刀
（3）工作原理
机械式内割刀与钻杆或油管连接入井，下至设计深度后，正转管柱，工具下端的锚定机构中摩擦块紧贴套管，有一定的摩擦力。转动管柱，滑牙头与滑套相对运动，推动卡瓦牙上行胀开，咬住套管完成坐卡锚定。继续旋转管柱并下放管柱，刀片沿刀枕下行，刀片前端开始切割管柱。随着不断地下放、旋转切割。刀片切割深度不断增加，直至完成切割，上提管柱，芯轴上行，带动刀枕、刀片收回，同时锚定卡瓦收回，即可起出切割管柱。
（4）使用操作步骤
①工具下井前应通井，保证下井工具畅通无阻。
②根据被切割管柱内径，选择好机械式内割刀。
③将工具接在管柱下部下入井内，臂柱自上而下为：钻杆、开式下击器、配重钻挺、安全接头、内割刀。
④工具下至预定深度以上1m左右时，开泵循环修井液，冲洗鱼头。
⑤记录管柱悬重，缓慢下放工具至预定深度，正转管柱坐卡内割刀。
⑥内割刀坐卡后，以规定的钻压、转速进行切割。
⑦扭矩减少，说明管柱被切割断。
⑧上提管柱，刀片收回，即可解除锚定坐卡，起出切钢管柱。
⑨下工具时应防止正转管柱以免中途坐卡。如果中途坐卡，上提管柱即可复位。
⑩切割时应按规定量控制下放量和转速，防止刀片损坏。
2.机械式外割刀
（1）用途
机械式外割刀一般用于从套管、油管或钻杆外部切断管柱。更换成卡瓦式卡爪装置后，可在除接箍外任何部位切割。切割后，可直接提出断口以上的管柱。
（2）结构
如图2-2-35所示，主要由上接头、卡爪装置、止推环、承载环、隔套、筒体、主弹簧、进给套、剪销、刀片、轴销、丝堵、引鞋等组成。卡爪装置有三种形式：弹簧爪式、棘爪式和卡瓦式。引鞋有两种：一种是筒形，下端有一大的内锥面；另一种下部有螺旋形缺口及内锥面。
图2-2-35 机械式外割刀
（3）工作原理
①接在套铣管柱最下端的外割刀下入井后，引鞋将被卡管柱引入外割刀内腔，卡爪装置中的卡爪紧紧贴在被切管柱本体外壁下行。当遇到接箍或者加厚部位时，卡爪被推开或者被胀大，在弹性力的作用下，卡爪滑过接箍后，又重新贴在管柱本体下行。
②工具下至切割位置后，上提工作管柱，卡爪便卡在被切段上部的第一个接箍台肩处。随着上提力的增加，卡紧力也增大；达到一定值后，进给套上的剪销被剪断。进给套在弹簧力的作用下，推动刀片内伸。转动工作管柱，刀片便进入了切割状态。
③随着切削深度的增加，进给套不断地使刀片产生进给运动。在切割过程中，卡爪装置卡在被切管柱上，是不动的。机械式外割刀的其余部分随工作管柱一起转动，止推环和承载环是一对滑动摩擦副。
（二）水力式内、外割刀
1.用途
水力式内、外割刀的用途与机械式内、外割刀相同。
2.水力内割刀结构和工作原理
水力内割刀结构如图2-2-36所示，当割刀下入井内达到预定切割位置时，开泵循环，逐渐加大排量，钻进液通过上、下滑阀上的喷嘴，使下滑阀上下产生压力差，此压力差使下滑阀克服弹簧阻力向下运动，推动刀头向外旋转进入切削状态，此时旋转割刀就可进行切割。割断落鱼后，停泵，下滑阀上下的压力差消失。下滑阀在被压缩弹簧的作用下向上运动复位，刀头在弹簧压片的作用下向内旋转复位，割刀就能从井中取出。
图2-2-36 水力式内割刀
3.水力外割刀结构和工作原理
水力外割刀结构如图2-2-37所示，当水力式外割刀用套铣管下入井内到达预定切割位置时，开泵并逐渐加大排量，在分瓣活塞上下造成一定的压力差，使两剪销剪断；或者上提钻具到分瓣活塞，顶住落鱼的台肩，继续上提，由于分瓣活塞向下推动进刀环，进刀环相对壳体下行，使两剪销剪断，进刀环下行推动刀头向里转动抵住落鱼。此时开泵循环，旋转钻柱，由于分瓣活塞上下有一个压力差，此压力差连续推动进刀环使刀头连续进刀切割，直到割断落鱼。当割断落鱼后，上提钻具，由于分瓣活塞靠胶皮箍的作用始终抱住落鱼本体，因此，在起钻中，分瓣活塞会顶住落鱼的台肩将落鱼与割刀一起取出。
图2-2-37 水力式外割刀
五、震击类工具
震击类工具一般包括开式下击器、润滑式下击器、液压上击器和液体加速器。震击类工具通常与打捞工具配套使用，用于抓获落鱼后活动管柱解卡。在最大上提力下仍不能解卡时，用震击器给被卡阻管柱施以向下或向上的震击冲力，以解除卡阻。在砂卡、小物件卡、下井工具胶件失灵卡阻以及轻度套损卡阻的情况下，震击解卡可以达到理想的解卡效果，可以省去倒扣、打捞、再倒扣、再打捞等繁杂工序。
这些震击器在大修作业中应用，与打捞工具配套，使得复杂事故井的解卡打捞、严重套管损坏等修复工程的施工周期大为缩短，成功率高。但是，使用各种震击器时，管柱的螺纹必须上紧。
（一）开式下击器
1.结构
开式下击器主要由上接头、外筒、抗挤环、撞击筒、芯轴、芯轴外套、挡环、O形密封圈、紧固螺钉等组成，如图2-2-38所示。
图2-2-38 开式下击器结构示意图
1—上接头；2—抗挤环；3—O形密封圈；4—挡环；5—撞击筒； 6—紧固螺钉；7—外筒；8—芯轴外套；9—芯轴
上接头上部有钻杆内螺纹，下部有扁梯形外螺纹，外筒两端都有扁梯形内螺纹。内孔是光滑的配合表面，芯轴下部是钻杆外螺纹，中间是外六方长杆，上部有连接外螺纹，内有水眼。撞击筒安装在芯轴上端的外螺纹上，用螺钉锁紧.芯轴外套有六方孔，套在芯轴的六方杆上，可上下自由滑动，并能传递扭矩。
2.用途
开式下击器是一种机械式震击工具，可对遇卡管柱进行反复震击，使卡点松动解卡。当提拉和震击都不能解卡时，还可以转动可退式打捞工具释放落鱼。开式下击器与机械内割刀配合使用时，可使内割刀得到一个不变的预定进给钻压，保证切割平稳。开式下击器与倒扣器配合使用时，可以补偿倒扣后螺纹上升的行程。开式下击器与钻磨铣管柱配套，可以恒定进给钻压，这是开式下击器的最大优点。
3.工作原理
打捞工具抓住落鱼后，上提钻柱，震击器被拉开一个冲程的高度（一般为600～1500mm），储存了势能，继续上提钻柱至一定负荷，钻柱被拉伸，储存了变形能。此时急速下放钻柱，在重力和弹性收缩力的作用下，钻柱向下做加速运动，势能和变形能转变为动能，当下击器到达关闭位置时，势能和变形能完全转变为动能，达到最大值，产生向下的震击作用。如此反复迫使落鱼解卡。
震击力的大小随开式下击器的上部钻柱悬重增加而增大。随着上提负荷增大，产生的弹性伸长越大，开式下击器的冲程越长，震击力越大。
（二）液压式上击器
1.结构
液压式上击器主要由上接头、芯轴、撞击锤、上缸体、中缸体、活塞、活塞环、导管、下缸体及O形密封圈组等组成，如图2-2-39所示。
图2-2-39 液压式上击器结构示意图
1—芯轴；2—O形密封圈组；3—加油塞；4—上缸体；5，6，9，12，13，14，15—O形填料； 7—中缸体；8—撞击锤；10—活塞；11—活塞环；16—导管；17—下缸体；18—上接头
2.用途
液压式上击器主要用于处理深井的砂卡、盐水和矿物结晶卡、胶皮卡、封隔器卡以及小型落物卡等，尤其适用于井架等提升负荷较小的井况。液压式上击器与加速器配套使用，效果更加显著。
3.工作原理
液压式上击器利用液体的不可压缩性和缝隙的溢流延时作用，拉伸钻具储存变形能，经瞬时释放，在极短的时间内转变成向上的冲击动能，传至落鱼，使遇卡管柱解卡。液压式上击器的工作过程分为拉伸储能阶段、释放能量阶段、撞击阶段、复位阶段。
（1）拉伸储能阶段
上提钻具时，因被打捞管柱遇卡，钻具只能带动芯轴、活塞和活塞环上移。由于活塞环上的缝隙小，溢流量很少，因此钻具被拉长，储存变形能。
（2）释放能量阶段
虽然活塞环缝隙小，溢流量少，但活塞仍可缓缓上移。经过一段时间后，活塞移至卸荷槽位置，受压缩液体立即卸荷。受拉伸长的钻具快速收缩，使芯轴快速上行，弹性变形能变成钻具向上运动的动能。
（3）撞击阶段
急速上行的芯轴带动撞击锤，猛烈撞击上缸体的下端面，与上缸体连在一起的落鱼受到一个上击力。
（4）复位阶段
撞击结束后，下放钻具卸荷，中缸体下腔内的液体沿活塞上的油道返回上腔内，至下击器全部关闭，等待下次震击。
六、套管刮削类工具
套管刮削器用于套管内壁的刮削，清除残留在套管内壁上的水泥块、水泥环、硬蜡、各种盐类结晶或沉积物、射孔毛刺以及套管锈蚀后所产生的氧化铁等脏物，使用刮削器对套管进行刮削作业，是井下作业施工过程中下入大直径工具和封隔器的必要工序。套管刮削器包括：弹簧式套管刮削器、防脱式套管刮削器、胶筒式套管刮削器。
（一）弹簧式套管刮削器
1.结构
弹簧式套管刮削器主要由壳体、刀片、刀片座、固定块、弹簧、内六角螺钉等零件组成，如图2-2-40所示。壳体承装着全部零件，上端和下端有与管柱等工具相连接的内、外螺纹，在直径最大的中段，交错地铣出六个大方形槽，每一个方形槽两端又对称加工出燕尾槽和小方形槽，用以安装刀板、刀板座、固定块。刀板一面为弧形的表面，其上有螺旋形的勾槽和条形刀片，两端有锥形体，可使刀板顺利通过每个套管接箍，锥体端部的两块耳板借助刀板座限定了刮削器在自由状态的尺寸。刀板的另一面有3～4个安装弹簧的孔，受压缩的螺旋弹簧的反力是刮削时径向进给力的来源。刀板两端与大方形槽之间有四个三角形的区域，用以防止刀板内外两面因循环泥浆的压力而影响刮削力。刀板座的燕尾体同壳体上的燕尾槽装配在一起，并由一个内六角螺钉固定，它一端的凸出部分压着刀板上的两个耳板。
图2-2-40 弹簧式套管刮削器结构示意图
1—固定块；2—内六角螺钉；3—刀片；4—弹簧；5—壳体；6—刀片座
2.弹簧式刮削器操作步骤
①检查刮削器上下螺纹、壳体、弹簧、刀片，是否达到规定要求，并对刮削器长度、直径、外径、内径进行丈量并做好记录。
②把刮削器上部连接在下井的油管上，用管钳（液压钳）上紧螺纹。条件许可时，刮削器下端可多接油管，增加入井时重量，以便压缩收拢刀片、刀板。
③下管柱时要平稳操作，下管柱速度控制为20～30m/min。下到距离设计要求刮削井段前50m时，下放速度控制为5～10m/min。接近刮削井段并开泵循环正常后缓慢下放，然后再上提管柱反复多次刮削，悬重正常为止。
④若中途遇阻，当悬重下降20～30kN时，应停止下管柱。边洗井边旋转管柱反复刮削至悬重正常，再继续下管柱，一般刮管至射孔井段以下10m。
⑤刮削完毕要大排量反循环洗井一周以上，将刮削下来的脏物洗出地面。
⑥洗井结束后，起出井内全部刮削管柱，结束刮削操作。
3.套管刮削器的使用注意事项
①套管刮削作业时应选择适合的套管刮削器。
②套管刮削器下井前应认真检查。
③刮削管柱下放要平稳。
④刮削射孔井段时要有专人指挥。
⑤当刮削管柱遇阻时，应逐渐加压，开始加10～20kN，最大加压不得超过30kN，并缓慢上下活动管柱，不得猛提猛放，也不得超负荷上提。
⑥壳体、弹簧、刀片变形损伤等现场不能排除的故障，应回收修理。
⑦壳体变形、损伤无修复价值，接头丝扣无损检测有缺陷的应予判废。
（二）防脱式套管刮削器
防脱式套管刮削器主要由主体，板弹簧，左、右旋刀片，挡环，螺钉等组成，如图2-2-41所示。主体承装全部零件，上端和下端有与管柱等工具相连接的内外螺纹。在直径最大的中段分别铣出五个左、右旋的螺旋T形槽，用以安装刀片和弹簧。主体上左、右旋的刀片槽中间有一细段安装挡环，挡环用来固定刀片，用螺钉固定挡环。
图2-2-41 防脱式套管刮削器结构示意图
1—主体；2—右旋刀片；3—板弹簧；4—挡环；5—螺钉；6—左旋刀片
（三）胶筒式套管刮削器
胶筒式套管刮削器由上接头、壳体、胶筒、冲管、刀片、下接头等部件组成，如图2-2-42所示。
图2-2-42 胶筒式套管刮削器结构示意图
1—下接头；2—冲管；3—胶筒；4—刀片；5—壳体；6—O形密封圈；7—上接头
七、整形类工具
整形类工具随整形工艺的不同结构不同，整形工具分成冲胀类整形工具、碾压挤胀类整形工具和爆燃类整形工具三大类。
（一）冲胀类整形工具
1.梨形胀管器
梨形胀管器是一种非常古老的工具，其结构见图2-2-43。它适用于套管变形不严重的油井，一般套管变形后的通井不小于原套管内径的75%，否则就应选择其他整形工具。梨形胀管器的套管变形修复率可达98%。
图2-2-43 梨形胀管器
（1）工作原理
上提钻具一定高度，然后快速下放，利用钻具本身的重量或下击器施加的冲击力迫使工具的锥形头部楔入变形或错断套管部位进行挤胀，以恢复其内通径要求尺寸。管柱结构自下而上为：梨形胀管器、配重钻铤、钻杆。
（2）使用方法及要求
①套管变形井段深度，变形尺寸、形状等应清楚、准确。
②首次整形应选用大于变形尺寸2mm的胀管器。
③胀管器冲击、挤胀变形井段夹持力很小或没有后，更换下一级胀管器。
④冲胀力不够时，应增加开式下击器，增加钻铤根数来增大钻柱质量，不应提高冲胀距离和下放速度。
⑤同一级的整形工具未能有效通过，更换小一级差的工具整形。
⑥一般情况下不得越级差选用工具。
2.旋转震击式整形器
旋转震击式整形器（图2-2-44）不像梨形胀管器那样用提放钻具冲击变形套管的办法整修套管，而是采用旋转钻具使工具产生向下的震击力，对套管有较好的保护。利用钻具传递转盘扭转动力，带动旋转震击式整形工具转动，因工具结构设计中整形头为一螺旋形曲面等分成三个高低不同的台肩，故而钻柱每转动一周，工具的锤体即对整形头有三次震击，从而对变形部位的套管产生三次冲击挤胀。
图2-2-44 旋转震击式整形器
（二）碾压挤胀类整形工具
1.偏心辊子整形器
（1）结构
偏心辊子整形器由偏心轴（上接头）、上辊、中辊、下辊、锥辊、钢球、丝堵等零件组成，如图2-2-45所示。偏心轴上端为连接钻柱的螺纹，下端为四阶不同尺寸、不同轴线的台阶。其中上接头、上辊、下辊三轴为同一轴线，中辊与锥辊为另一轴线，两轴线的偏心距为e。
图2-2-45 偏心辊子整形器
1—偏心轴；2—上辊；3—中辊；4—下辊；5—锥辊；6—丝堵；7—钢球
（2）工作原理
如图2-2-46所示，当钻具沿自身轴线旋转时，上、下辊绕自身轴作圆周运动，而中辊轴线由于与上、下辊的轴线有一偏心距e，必绕钻具中心线以（D中/2）+e为半径作圆周运动，形成了一组曲轴凸轮机构，以上、下辊为支点，以中辊为旋转挤压的作用体对变形部位进行碾压整形。在钻压作用下，辊子外部还对变形部位有向下挤胀作用。
图2-2-46 偏心辊子整形器工作原理
2.三锥辊套管整形器
（1）结构
三锥辊套管整形器由芯轴（上接头）、锁定销、垫圈、锥辊、销轴、引鞋等零件组成，如图2-2-47所示。
图2-2-47 三锥辊套管整形器工作原理
1—芯轴；2—锁钉销；3—垫圈；4—锥辊； 5—销轴；6—垫圈；7—引鞋
（2）工作原理
三锥辊套管整形器特别适用于套管变形通径较小（变形后通径不小于原套管内径的70%）的套管整形施工，一次整形级差大，可达6mm以上，减少起下钻次数。三锥辊套管整形器随钻柱旋转和所施加的钻压进入到套管变形部位后，锥辊随芯轴转动并绕销轴自转，在钻压和旋转、碾压、挤胀作用下，套管变形部位逐渐恢复通径。由于钢材具有弹性反力，锥辊最大直径通过变形段后，对长锥面来说，反弹作用力因距离大而不起作用；短锥面的反弹作用力则较明显，要反复对恢复段继续辊压，在工作液的循环冷却作用下，弹性反力逐渐消失，在反复辊压作用下整形效果会越来越明显。
（三）爆燃整形法
用机械整形无法修复的油井，只要通径不小于65mm，能允许爆燃工具下入，均可实施爆燃整形，因此它适用的范围较大，特别是对错断套管的复位是有效的措施。
一次爆燃整形就能恢复或超过原套管尺寸。爆燃整形效果的关键是正确掌握药量和药柱的中心线与套管轴线的重合程度。爆燃整形效果虽然理想，但整形后必须及时加固，否则套管损坏程度会很快恢复原状。在某种程度上来说，这种办法只是为加固措施开辟通道。值得注意的是这种工艺比较难掌握，少数情况下会修整失败，选用时应慎重。
八、钻磨铣工具
（一）钻头类工具
1.刮刀钻头
（1）用途
刮刀钻头除有尖钻头的作用外，还有刮削井眼，使井壁光洁整齐的作用，可用于衬管内钻进、侧钻时钻进（可以破坏侧钻时形成的键槽）或对射孔炮弹垫子的钻磨等。
（2）分类
刮刀钻头与尖钻头基本相同，都是由接头与钻头体焊接而成，只不过其底部是刀刃形而不是尖形。因其形状不同，刮刀钻头种类较多。若在刮刀钻头的头部增加一段尖部领眼，称其为领眼钻头，如图2-2-48所示。尖部领眼的重要作用之一是使钻头沿原孔眼刮削钻进。
图2-2-48 刮刀钻头
（3）工作原理
刮刀钻头的工作原理与尖钻头基本相同，只是刮刀钻头的刮刀体比尖钻头长，因而旋转后刀体所形成的圆柱体空间比尖钻头长，因而能较好地修整所钻出的井眼。
2.三牙轮钻头
（1）用途
修井作业中，三牙轮钻头是用以钻水泥塞、堵塞井筒的砂桥和各种矿物结晶的工具。
（2）结构
三牙轮钻头由接头、巴掌、牙轮、轴承及密封件等组成，如图2-2-49所示。
图2-2-49 三牙轮钻头
（3）工作原理
当三只锥形牙轮中心线与钻头中心线交于一点时，钻头旋转，带动三只牙轮绕自身锥体母线相对井底作滚动运动，锥体上的牙齿依次对井底进行碾压、破碎。
当三只锥形牙轮中心线与钻头中心线相互错开时，每只牙轮除滚动运动之外，还有进给运动，这时牙齿对井底同时产生碾压、破碎与切刮作用，将地层逐步破碎。
（二）磨鞋类工具
1.平底磨鞋
（1）用途
平底磨鞋是用底面所堆焊的YD合金或耐磨材料去研磨井下落物的工具，如磨碎钻杆、钻具等落物。
（2）结构
平底磨鞋是由磨鞋本体及所堆焊的YD合金或其他耐磨材料组成，如图2-2-50所示。磨鞋本体由两段圆柱体组成。小圆柱上部是内螺纹，与钻柱相连；大圆柱底面和侧面有过水槽，在底面过水槽间焊满YD合金或其他耐磨材料。磨鞋体从上至下有水眼，水眼可做成直通式和旁通式两种。
图2-2-50 平底磨鞋
（3）工作原理
平底磨鞋底面上YD合金或其他耐磨材料在钻压的作用下，吃入并磨碎落物，磨屑随循环洗井液带出地面。YD合金由硬质合金颗粒及焊接剂（打底焊条）组成，在转动中对落物进行切削。采用钨钢粉作为耐磨材料的工具，可利于用较大的钻压对落物表面进行研磨。
2.凹面磨鞋
（1）用途
凹面磨鞋可用于磨削井下小件落物以及其他不稳定落物，如钢球、螺栓、螺母、炮垫子、钳牙、不规则金属块（片）等。由于磨鞋凹面，在磨削过程中能罩住落鱼，迫使落鱼聚集于切削范围之内而被磨碎，由洗井液带出。
（2）结构
凹面磨鞋底面为5°～30°凹面角，其上有YD合金或其他耐磨材料，其余结构与平面磨鞋相同，如图2-2-51所示。工作原理也与平底磨鞋相同。
图2-2-51 凹面磨鞋
3.领眼磨鞋
（1）用途
领眼磨鞋可用于磨削有内孔且在井下处于不定、晃动的落物，如钻杆、钻铤、油管等。
（2）结构
领眼磨鞋由磨鞋体、领眼锥体或圆柱体两部分组成，如图2-2-52所示。底面中央安装一锥体或圆柱体。起着导向、固定鱼顶底作用。磨鞋体锥体或圆柱体有水眼，水眼也可做成旁通式。另外，无论在平底或凹面加焊底YD合金，应留2～4个过水槽，保证循环畅通。
图2-2-52 领眼磨鞋
（3）工作原理
领眼磨鞋主要是靠进入落物内的锥体或圆柱体将落物定位，然后随着钻具旋转，焊有YD合金底磨鞋磨削落物，磨削下的碎屑被洗井液带到地面。操作方法与平底磨鞋相同。
4.梨形磨鞋
（1）用途
梨形磨鞋可用来磨削套管较小的局部变形，修整在下钻过程中，各种工具将接箍处套管削成的卷边及射孔时引起的毛刺、飞边，清整滞留在井壁上的矿物结晶及其他坚硬的杂物等，以恢复通径尺寸。
（2）结构
梨形磨鞋由磨鞋本体和焊接在其上的YD合金组成，如图2-2-53所示。磨鞋本体上部是钻杆内螺纹，与钻具相连接，下部是一段锥体，中部是一段圆柱。圆柱体上有扶正块，以防作业中严重磨铣套管内壁。沿轴向有3～5个过水槽。本体从上到下有直通式或旁通式水眼，以保证洗井畅通。本体上除过水槽及水眼处均堆焊很厚一层YD合金，焊后略成梨形，因而得名。
图2-2-53 梨形磨鞋
（3）工作原理
梨形磨鞋依靠前锥体上的YD合金铣切突出的变形套管内壁和滞留在套管内壁上的结晶矿物及其他杂质。其圆柱部分起定位扶正作用，铣下碎屑由洗井液带到地面。
5.柱形磨鞋
（1）用途
用以修整略有弯曲或轻度变形的套管、修整下衬管时遇阻的井段和修整断口错位不大的套管断脱井段。当上下套管断口错位不大于40mm时，可用以将断口修直，便于下一步工作顺利进行。
（2）结构
柱形磨鞋实质是将梨形磨鞋的圆柱体部分加长，其柱体部分可以加长到0.5～2.5m，如图2-2-54所示。
图2-2-54 柱形磨鞋
6.内铣鞋
（1）用途
内铣鞋主要用来修理被破坏的鱼顶，依靠内齿底刃尖（或YD合金焊料）对不规则的鱼顶进行周边切削，逐步将破坏的鱼顶修切成圆形。
（2）结构
内铣鞋由接头与铣鞋体构成。按其内部结构又分为内齿铣鞋和YD合金焊接式内铣鞋两种，YD合金焊接内铣鞋结构如图2-2-55。
图2-2-55 YD合金焊接内铣鞋
内齿铣鞋底铣鞋体内腔呈喇叭口形，加工有细密的长条形切削铣齿。其铣齿经渗碳淬火处理，硬度较高，能对鱼顶进行修整，并作为洗井液的过流通道。
7.外齿铣鞋
（1）用途
外齿铣鞋主要用以刮铣套管内壁、修理鱼顶内腔和修整水泥环，还可以用来刮削套管上残留的水泥环、锈斑、矿物结晶以及小量的飞边等。在下衬管固井钻水泥塞之后，需将衬管顶部水泥塞处的水泥环修整成平滑的喇叭口时，必须用外齿铣鞋，其他工具是难以完成的。
（2）结构
外齿铣鞋由接头与铣鞋体构成，在铣鞋体外壁加工有多条长形锥面铣齿，如图2-2-56所示。外齿铣鞋与内齿铣鞋齿形相同，只不过分布在外表面。
图2-2-56 外齿铣鞋
8.裙边铣鞋
裙边铣鞋由于有裙边的存在，因而可以将落物罩入裙边之内，保证落鱼始终置于磨鞋磨铣范围之内，用底部切削材料对落鱼进行磨削。这种铣鞋可以靠裙边铣入环形空间，又可以对鱼顶进行磨削，用它可以磨削各种管类和杆类落物。裙边铣鞋主要有整体式和分离式两种，如图2-2-57所示。
图2-2-57 裙边铣鞋
9.套铣鞋
（1）用途
套铣鞋也叫空心磨鞋或铣头，是用以清除油套管环形空间各种脏物的工具。也可以套铣环形空间水泥和坚硬的沉砂、石膏及各种矿物结晶等。
（2）结构
套铣鞋按其与套铣筒（有的叫套铣管）的连接形式可分为：整体式和分离式两种，如图2-2-58所示。
图2-2-58 套铣鞋
①整体式，即将套铣鞋与套铣筒焊接为一整体，或直接在套铣筒底部加工套铣鞋。这种形式强度大，不易产生脱落，因而一般多用于深井。
②分离式，即将套铣鞋与套铣筒用螺纹连接。这种形式加工更方便，但其强度较低，不能承受较大的扭矩，因而只适用于浅井。
九、套管补贴类工具
套管补贴工具主要用于井下套管的腐蚀孔洞、裂缝、轻微破裂、螺纹失效漏失等的补贴堵漏以及误射孔的补救、射孔层位（开发层系）调整、补贴射孔孔眼等修复补贴和调整补贴施工。补贴工具包括波纹管、滑阀、双作用液压缸、胀头等。
1.波纹管
波纹管是套管补贴修复施工中主要修复使用的消耗材料，起修复堵漏的主导作用，按截面几何形状分为8峰和10峰两种规格，如图2-2-59所示。
图2-2-59 波纹管
2.滑阀
滑阀上扶正器的弹簧片与套管内壁紧紧压合，下井时滑阀上端与油管柱相连，下端与补贴工具相连。由于套管壁与扶正器的摩擦作用，在上提或下放管柱时，滑阀分别处于关闭或打开状态，起切断或连通油管与套管环形空间的作用，以利于起下管柱作业。滑阀结构如图2-2-60所示。
图2-2-60 滑阀
3.双作用液压缸
双作用液压缸是补贴施工中关键工具，是将管中液体压力转变为机械上提力的重要能量转换工具。双作用液压缸的主要作用是将液压力转变成活塞拉杆的机械上提力，实现胀头上行，胀开胀圆波纹管，完成补贴动作。其原理是：当液压从油管柱内传递到液压缸中时，液体的压力则转变为液压缸内活塞的上行力。由于活塞与缸体下端外的活塞拉杆连成一体。所以液压缸内活塞在液压作用下上行并带动活塞拉杆急速上行，拉杆又带动连接在其下的刚性胀头和弹性胀头上行，从而使刚性胀头和弹簧胀头将被定位的波纹管胀开、胀圆，并紧紧地贴补在套管内壁上完成补贴。双作用液压缸结构如图2-2-61所示。
图2-2-61 双作用液压缸结构示意图
4.胀头
胀头是补贴工具中重要部件，是最后完成对波纹管胀挤、实现补贴的关键性工具。胀头结构如图2-2-62所示。
图2-2-62 胀头结构示意图
波纹管补胀开的具体工作过程是：波纹下至套管破损部位后，管柱内憋压，在液压作用下，补贴工具中的水力锚锚爪伸出并紧紧地卡咬住套管内壁，使水力锚以下的液压缸、波纹管、拉杆及胀头等相对固定在一定位置。当液压继续升高并达到一定值时，波纹管内的拉杆及加长杆在液压缸活塞的作用下向上急速收回，同时带动波纹管下部的刚性胀头和弹性胀头一起向上急速运动，如图2-2-63所示。此时波纹管在水力锚定位作用下，由止动环控制而相对稳定不动，呈锥状的刚性胀头受力向上，初步将波纹管胀开胀圆，刚性胀头下面的弹性胀头则顺利进入波纹管，进一步将波纹管完全胀开并紧紧地贴补在套管内壁上。
图2-2-63 补贴原理示意图
【技能训练】
一、锥形油管悬挂器的起下
1.提锥形油管悬挂器操作步骤
①卸下套管四通上法兰。
②将提升短节连接在悬挂器上部并用管钳上紧，用活动扳手将套管四通法兰的四条顶丝退回丝孔内。
③将吊卡扣在提升短节上，挂吊环插入吊卡销，指挥操作手上提，当油管悬挂器提出20cm，观察负荷正常后，再提出防喷器上
平面以上30cm左右时停止（图2-2-64）。
图2-2-64 提锥形油管悬挂器示意图
④将吊卡放在防喷器上扣住油管，指挥操作手下放，使油管坐在吊卡上。
⑤用管钳将油管悬挂器连同提升短节一起卸开，并放置在便于施工的位置。
2.下坐油悬挂器操作步骤
①检查油管悬挂器（锥体）的O形密封圈是否完好，如有损坏，及时更换。
②将油管悬挂器与提升短节一起，连接在最后下入井内的油管上，并用管钳上紧。
③操作手下放，将挂在吊环上的吊卡扣在提升短节上。
④指挥操作手上提油管30cm刹车，撤掉坐在油管接箍下面的另一只吊卡。
⑤指挥操作手缓慢放下，使油管悬挂器（锥体）稳稳地坐入套管四通内。
⑥用活动扳手，将套管四通四条顶丝顶紧，卡住锥体，卸下提升短节。
3.注意事项
①油管悬挂器在井口时，井架天车、游动滑车和井口必须成一条直线，防止坐油管悬挂器时挤坏O形密封圈。
②提油管悬挂器时必须用专用的提升短节，丝扣完好。
③提油管悬挂器必须有专人指挥。
④套管四通法兰的四条顶丝必须完全退回丝孔内。
⑤上提油管悬挂器的提升负荷必须执行规定标准。
二、不同类型井的通井
1.普通井通井
①通井时，通井规的下放速度应小于0.5m/s。通井规下至距人工井底100m时，要减慢下降速度。
②通井规下至人工井底后，上提在人工井底2m以上完成，用1.5倍井筒容积的洗井液反复循环洗井，以保持井内清洁。
③起出通井规后，要详细检查，发现痕迹需进行描述，分析原因，并上报技术部门，采取相应措施。
2.老井通井
①通井规的下放速度应小于0.5m/s，通至射孔井段、变形位置或预定位置以上100m时，要减慢下放速度，缓慢下至预定位置。
②其他操作方法与普通井通井相同。
3.水平井、斜井通井
①通井规下至45°拐弯处后，下放速度要小于0.3m/s，并采用下1根、提1根、下1根的方法。若上提时遇卡，负荷超过悬重50kN，则停止作业，待定下步措施。
②通至井底时，加压不得超过30kN，并上提在井底2m以上完成，充分反循环洗井。
③提出通井规，起管速度为10m/min，最大负荷不得超过油管安全负荷，否则停止作业，研究好措施后再施工。
④起出通井规后，详细检查，并进行描述，作好记录。
4.裸眼井通井
①通井规的下放速度应小于0.5m/s，通井规距套管鞋以上100m左右时，要减速下放。
②通井至套管鞋以上10～15m。
③起出通井规后，详细检查，发现痕迹进行描述和分析，作好记录，并上报技术部门，采取相应措施。
④用光油管（或钻杆）通井至井底。
⑤上提2m以上后彻底循环洗井。
⑥起出光油管（或钻杆）。
三、归纳总结
①选择工具、检查工具各部分是否灵活、合格。
②认真检查全部零部件，若有裂纹，不得再用。
③检查工具尺寸是否合适，水眼是否畅通。
④工具在运输、装卸时避免剧烈震动和摔碰。
⑤工具螺纹配合有预紧度，要上紧，下钻防止反转钻具。
⑥检查卡瓦、键槽是否灵活。
⑦工具下井操作要平稳，下钻速度不宜过快。
四、思考练习
（1）简述检测工具的分类及用途。
（2）简述套管刮削工具的分类及用途。
（3）简述整形工具的分类及用途。
（4）简述磨铣工具的分类及用途。
（5）简述套管补贴工具的分类及用途。