第一节 井下工具
一、钻具稳定器
钻具稳定器俗称扶正器,是石油钻井工程中控制井斜的一种工具。
1963年,哈尔滨市石油机械配件厂开始为大庆油田生产钻井工具——扶正器。1965年,
牡丹江机床厂为大庆油田试制直棱稳定器(俗称方接头),当时石油钻杆螺纹与美国API的石
油钻杆螺纹相同,有特殊的技术要求,必须用专用的螺纹规检验,但工厂却无专用螺纹加工
设备和量具。1965~1977年虽然在规格上有所增加,但仅能为油田提供半成品。
1977年11月,牡丹江石油机械厂与四川石油管理局钻采工艺研究所合作,开始仿制国外
8.1/2英寸可换套螺纹稳定器。同年在此基础上参与国外样本设计并试制整体螺纹稳定
器。一般规格的钻具稳定器重量为300~700公斤左右,还有超过1 100公斤的大规格稳
定器。因为工件重,导程和螺旋升角大,对材料的机械性能、钻井螺纹精度及表面粗糙度、
镶嵌合金柱的质量要求很高,这对加工手段不太完善的小企业来讲,整体螺旋稳定器加工确
有一定困难。该厂技术人员设计了螺纹仿型靠模和镶嵌硬质合金工装,制定出加工工艺,改
装设备,解决了螺纹、螺旋带加工及热处理加工中的工艺难题。1978年末,试制出4台整体
螺旋稳定器,在胜利油田试验成功。1978~1983年共生产整体螺旋稳定器2 370台。1984
年2月27日黑龙江省机械工业厅通过了整体螺旋稳定器鉴定。大港、大庆、华北、中原、吉林
等油田和大庆石油学院的代表参加了鉴定。鉴定结论是:“产品设计合理,性能可靠,达到
国际同类产品水平,能够满足石油钻井工艺要求”。
随着石油钻井工程的发展,全国油田逐步认识到钻具稳定器的使用价值。石油部要求,
每口井都要配备钻具稳定器。
1985年以前,钻具稳定器工作表面的耐磨材料,均采用镶嵌硬质合金柱和堆焊耐磨材料。
用YM型焊条进行堆焊,必须用气焊,在井场修复很不安全,且镶嵌硬质合金柱也较困难,为
此,1979年工厂决定用铬、碳化硼等材料制作一种堆焊焊条,并成立了新产品试制小组进行
科技攻关,经多次工艺试验,于1983年6月产品试制成功定型,开始小批量生产TDBCr—7高
硬质耐磨焊条。1984年6月14日将YM型堆焊焊条和TDBCr—7型焊条,分别堆焊于钻具稳定器
的工作表面,钻具稳定器的材质均为42CrMo,进行钻井试验表明TDBCr—7型堆焊焊条的耐磨
性远高于YM型焊条。1985年10月18日,由哈尔滨工业大学焊接教研室对该焊条进行认定。至
1985年共生产6吨,全部用于石油钻井工具的生产。
整体螺旋稳定器1985年获黑龙江省科技进步三等奖。
二、钻具减震器
钻具减震器是减缓钻井过程中的冲击和振动负荷的一种工具。
1978年8月,牡丹江石油机械厂和四川石油管理局钻采工艺研究所共同研制7英寸橡胶钻
具减震器。经过5个月试制出3台橡胶钻具减震器。在油田应用试验成功。钻井使用钻具减震
器,跳钻现象明显减轻,提高了钻头的使用寿命。1977~1980年共生产170台橡胶钻具减震
器,产品遍布全国各油田。
由于国内的橡胶减震器元件材料在高温高压下容易老化,不能满足深井的需要。1980年
11月,大庆钻井工艺研究所和牡丹江石油机械厂共同研制碟形弹簧钻具减震器。经过1年的
努力,试制了5台QZJ—7蝶形弹簧钻具减震器,在大庆进行产品试验。试验证明:碟形弹簧
砧具减震器不象橡胶减震器那样受井温限制,适用钻压范围大,1981年起投入小批量生产。
1982年工厂走访了华北、山东、吉林等油田,用户普遍反映:QZJ—7蝶形弹簧使用寿命不长,
只有200小时左右。为此,改进了设计,采用复合碟形弹簧组;在制造工艺方面,增加了喷
丸、强压和防止表面脱碳等措施。改进后复合蝶形弹簧寿命比原来寿命提高两倍以上。1982
年复合蝶形弹簧钻具减震器在国内首次投入使用。为进一步提高产品质量,使产品达到国外
同类产品水平,1984年大庆石油学院、大庆钻井工艺研究所与牡丹江石油机械厂合作用1年
多时间进行了整机结构和制造工艺改进、疲劳试验和理论分析及优化设计、现场试验等工作。
1985年末,复合碟簧钻具减震器使用寿命超过了国外同类产品的先进水平。牡丹江石油
机械厂生产的同类产品用于牙轮钻头钻中硬或硬地层时,能提高钻头的平均寿命26%,提高
平均机械钻速16.5%。
复合碟簧减震器的研制成功,填补了国内国产化减震器的空白。
1985年4月牡丹江石油机械厂与大庆钻井工艺研究所合作,研制了液压钻具减震器。这
种液体弹簧在使用中不存在疲劳破坏的问题,在高转速低钻压情况下使用,则减震效果尤
为显著。
1984年牡丹江石油机械厂还承担了钻具减震器标准的起草任务。
1985年由上海石油化工机械技术研究所主持,在牡丹江石油机械厂召开并通过了《钻具
减震器部颁标准》,会后形成报批稿,由上海化工机械技术研究所负责复审,报一机部和化
工部批准。
三、金刚石钻头
金刚石钻头是一种以金刚石材料为切削刃的整体式钻头。
1985年,牡丹江石油机械化厂先后到大庆、华北、胜利等油田调研进口金刚石钻头的产
品结构特点和性能,年初完成产品设计和可行性分析,同时进行工艺试验,如无压浸渍烧结
工艺,人造金刚石复合纯钎焊工艺,单齿切削岩石的模拟试验等,为新产品开发还购置必要
的设备、仪器、材料等,为钻头的成型、布齿的设计,浸渍材料的配制积累了宝贵的经验。
为后来研制复合片人造金刚石钻头奠定了基础。
四、其它井下钻具
1.牡丹江石油机械厂于1983年12月20日与大港定向技术服务公司合作,仿制了国外的
叶片式变向器,于1984年6月制造出适用于251.5~228.6毫米井径的叶片式变向器,并在
大港、大庆、胜利油田进行了井下试验,取得较好效果。叶片式变向器的研制成功,填补了
国内空白。
2.1964~1985年,牡丹江石油机械厂还生产了井口闸(亦称采油树)、封隔器、转换接
头及毛坯(亦称接头),提升短节等产品。
3.1964~1985年哈尔滨市石油机械配件厂生产出2英寸泥浆枪,与泥浆泵排出管线相连,
用于搅拌调匀泥浆。生产出高压油壬,用于高压油气管路的活动接头。与大庆钻井工艺研究
所合作研制成功的全新双级注水泥接头工具。是目前国内最先进的固井工具。1984年,哈尔
滨市石油机械配件厂研制成功了TWF51/2英寸、7英寸—Ⅱ型水力膨胀式套管外封隔器(简
称TWF),是防止固井后发生套管外喷的有效工具之一。
该厂生产的水力膨胀式5.1/2英寸套管外封隔器,该产品按美国API标准进行加工,
1985年获黑龙江省优质产品称号。