項目二 常用井下修井工具的使用
【知識目標】
①了解常用井下修井工具的分類。
②掌握常見井下修井工具的原理。
【技能目標】
能會使用常見的井下修井工具。
【背景知識】
一、抽油泵及輔助工具
（一）抽油泵
1.有桿抽油泵
有桿抽油泵主要由工作筒、游動閥、柱塞、固定閥四大部分組成，根據裝配和在油管中的固定方式可分為管式抽油泵和桿式抽油泵（圖2-2-1）。從用途上又可分為常規泵和特種泵。
圖2-2-1 抽油泵
（1）管式抽油泵
管式泵一般由泵筒總成、柱塞總成、固定閥固定裝置、固定閥及打撈裝置組成。管式泵結構簡單，成本低，承載能力大，但檢泵需要起下全部油管，工作量比桿式泵大，適用于淺井或中深井。
管式泵可分為整筒泵和組合泵。整筒泵泵筒的材質一般為鉻鉬鋁，經氮化處理，硬度高，耐磨、耐腐蝕，結構簡單，但加工難度大。
組合泵泵筒強度高，襯套材質一般為20CrMn，經滲碳或碳氮共滲處理，硬度高，耐磨，襯套短，易加工，但襯套易錯位。
（2）桿式泵
桿式泵有內、外兩個工作筒，外工作筒上端裝有錐體座及卡箍，使用時將外工作筒隨油管下入井中，然后把裝有襯套、柱塞的內工作筒接在抽油桿的下端，放到外工作筒中并由卡簧固定。檢泵時不需起出油管，而是通過抽油桿將內工作筒提出。因此，桿式泵又叫插入式泵，適用于下泵深度大，產量較小的油井。
（3）無桿抽油泵
電動潛油泵是常用的無桿抽油泵。電動潛油泵一般指整套裝置，該裝置分為井下、地面和電力傳送三部分。井下部分主要包括多級離心泵、油氣分離器、保護器和潛油電機；地面部分主要包括變壓器、控制柜和井口；電力傳送部分是電纜。
（二）泄油器
在油田抽油井中，大多數油井采用的是管式泵。由于管式泵固定閥是單向的，因此，在提油管作業時，油管內的原油就會噴灑在地面上，一方面造成原油損失和環境污染，另一方面增加了作業難度和作業工人的勞動強度。這些問題可以通過在井下管柱安裝泄油器來解決。
1.撞滑式泄油器
（1）結構與工作原理
撞滑式泄油器由外管、滑套、銷釘、密封圈、下接頭、撞擊頭等組成，如圖2-2-2所示。
圖2-2-2 撞滑式泄油器結構圖
其工作原理為泄油器的滑套內徑小于油管內徑，形成第一個直徑差。下接頭內徑小于滑套內徑，形成第二個直徑差。脫接器上體的上部直徑大于下部直徑形成第三個直徑差。在這三個直徑差的協調配合下，脫節器上體進出泄油器時碰不著滑套，因此它具有很高的可靠性。泄油時先將抽油桿提出，投入撞擊頭，撞擊頭直徑大于滑套內徑，撞擊頭落在滑套上，再投1～3根抽油桿，在抽油桿撞擊力作用下撞斷固定滑套的銷釘，露出泄油孔泄油。
（2）性能參數
撞滑式泄油器的性能參數見表2-2-1。
表2-2-1 撞滑式泄油器的性能參數
（3）使用要求與注意事項
該型泄油器緊接泵上，要求接脫接器的抽油桿上端接頭不進入泄油器內。打開泄油器時，要保證撞擊頭先落于滑套上，抽油桿再撞擊泄油器。因撞擊頭直徑大，下落速度慢，要求撞擊頭投入10min后再投抽油桿。
2.壓縮式泄油器
（1）結構與工作原理
壓縮式泄油器結構如圖2-2-3所示，由上接頭、外管、滑套、密封圈、彈簧、下接頭組成。外管上開有泄油孔，并由滑套及密封圈封，滑套用彈簧支撐，上、下接頭內徑小于滑套內徑，因此，活塞及其他工具通過泄油器時碰不著滑套。故泄油器不會打開，保證作業成功。作業時先將抽油桿起出，然后起油管，當油管見液面時，將開泄體1～2根抽油桿投入油管內，當開泄體下落到泄油器外管上部時，由于此處內徑大，開泄體打開，外形尺寸大于滑套內徑，落座于滑套上，在抽油桿重力作用下壓縮彈簧，滑套下行，露出泄油孔泄油。
圖2-2-3 壓縮式泄油器結構圖
（2）性能參數
壓縮式泄油器的性能參數見表2-2-2。
表2-2-2 壓縮式泄油器的性能參數
（3）使用要求與注意事項
下井時，緊接抽油泵或提升短節上端，接活塞的抽油桿長度大于7米。下組合油管的井，油管大小頭必須有錐度，防止開泄體遇阻。從井中起出的泄油器，需更換密封圈，試壓（20MPa）合格后方可下井。
3.銷釘泄油器
（1）結構與工作原理
銷釘泄油器由主體、銷釘、密封墊等組成，如圖2-2-4所示。其工作原理為泄油器銷釘內有封閉的孔，開口端向外，銷釘表面車有剪斷控制槽，主體內徑小于活塞直徑。該型泄油器接在抽油泵固定閥與泵筒之間，由于活塞直徑大于主體內徑，因此活塞碰不著銷釘。作業時先提出活塞，再提出油管，提出油管見液面后投入抽油桿（鋸掉接頭），抽油桿下落的沖擊力作用在銷釘上，使銷釘在剪斷控制槽處剪斷，泄油器上部的液體泄入到井內。
圖2-2-4 銷釘泄油器結構圖
（2）性能參數
銷釘泄油器的性能參數見表2-2-3。
表2-2-3 銷釘泄油器的性能參數
（3）使用要求與注意事項
該型泄油器不能在液壓座封、磁性定位、防砂卡泵等抽油管柱上使用，因為該泄油器不能投固定閥。
（三）油管懸掛器
油管懸掛器又名油管頭，如圖2-2-5所示。其作用是懸掛井內油管，并密封油管和油層套管之間的環形空間，為下接套管頭、上接采油樹提供過渡；通過油管頭四通上的兩個側口（接套管閥門），完成套管注入及洗井等作業。頂絲的作用是防止井內壓力太高將管柱頂出。安裝和拆卸油管懸掛器是修井作業中比較重要的環節。
圖2-2-5 油管懸掛器位置圖
1—注脂閥；2—BT密封圈；3—油管頭四通；4—油管懸掛器； 5—頂絲；6—頂絲壓帽；7—填料；8—填料墊片
1.錐形油管懸掛器
錐形油管懸掛器是一個錐形體，如圖2-2-6所示，在油管懸重下，油管懸掛器牢牢的坐在四通錐座里。
圖2-2-6 錐形油管懸掛器
2.其他油管懸掛器
（1）帶電纜密封油管懸掛器
該油管懸掛器主要是用于電潛泵采油井，利用增加帶電纜裝置來實現電潛泵的采油作業（圖2-2-7）。
圖2-2-7 帶電纜密封油管懸掛器
（2）纏繞式油管懸掛器
該油管懸掛器是一種纏繞密封式懸掛器，這種密封可通過擰緊油管四通的鎖緊螺栓而增能，適用于工作壓力高達103MPa的工作條件（圖2-2-8）。
圖2-2-8 纏繞式油管懸掛器
（3）金屬密封油管懸掛器
該油管懸掛器主要是用來在允許油管互換的情況下對油管頭/套管頭環面進行密封控制（圖2-2-9）。
圖2-2-9 金屬密封油管懸掛器
（4）雙油管懸掛器
雙油管懸掛器可同時懸掛兩根油管進行分層采油（圖2-2-10）。
圖2-2-10 雙油管懸掛器
（四）抽油桿扶正器
管桿偏磨是油田生產過程中的常見問題。其中，井身結構是管桿偏磨的主要影響因素；管桿受力運動失穩彎曲，也會造成管桿接觸磨損；產出液高含水、高礦化度造成了管、桿腐蝕，加劇了偏磨。在多種防偏磨工藝中，使用扶正器是主要方法之一，對減少各種原因造成的管、桿偏磨，減少作業次數，提高原油產量具有重要使用價值。
1.尼龍抽油桿扶正器
尼龍抽油桿扶正器（圖2-2-11）適用于偏磨的抽油井，尤其適用于抽油桿中和點以上偏磨的抽油井和定向斜井。工作原理為將扶正器連接在抽油桿上，利用扶正套的外徑大于抽油桿接箍外徑起扶正作用。所用扶正套是高強度耐磨材料，與油管接觸使扶正體磨損，而減少油管的磨損，以達到防偏磨的目的。
圖2-2-11 尼龍抽油桿扶正器
2.全金屬抽油桿扶正器
全金屬抽油桿扶（圖2-2-12）正器具有結構簡單、使用方便、使用壽命長、相對成本低的特點。適用于偏磨的抽油井，尤其適用于抽油桿中和點以上偏磨的抽油機井和定向斜井。工作原理與尼龍抽油桿扶正器相同，全金屬抽油桿扶正器采用不銹鋼金屬扶正套，減阻面耐磨耐溫高，扶正套為三棱結構，棱弧與油管內徑相近，增加了摩擦面，減小磨損阻耗。
圖2-2-12 全金屬抽油桿扶正器
3.尼龍抽油桿扶正器使用步驟
①檢查扶正器連接螺紋是否完好，并對扶正器長度、最大外徑進行丈量并做好記錄。
②根據設計計算得出抽油桿扶正器在井深位置，下抽油桿時，在井口把抽油桿扶正器接在兩根抽油桿之間，上緊螺紋。
③按下抽油桿操作程序把扶正器下到設計位置與井斜較大井段。
④起抽油桿見到抽油桿扶正器用管鉗卸下，檢查磨損情況，并做好記錄。
抽油桿扶正器使用注意事項：
①扶正器在與抽油桿連接時，嚴禁在扶正套上打背鉗，確保該扶正器沒變形。
②下井的泵管必須用標準的通徑規通管。
③抽油桿扶正器在舊油管的油井使用，舊油管公扣必須進行45°倒角處理。
4.抽油桿扶正刮蠟器
（1）用途
抽油桿扶正刮蠟器（圖2-2-13）具有結構簡單、使用方便、使用壽命長、相對成本低的特點。適用于結蠟、結垢、偏磨的抽油機井，對油管內壁結蠟、結垢進行刮削，同時達到扶正防偏磨效果。
圖2-2-13 抽油桿扶正刮蠟器
（2）工作原理
隨抽油桿的上下運動，刮蠟套可以根據抽油桿的傾斜方向自動快速的旋轉，刮蠟套作為刮蠟片使用，對油管內壁進行清蠟、除垢處理，用物理方法代替化學方法的清蠟、除垢過程能有效避免對油層以及周邊環境的污染。同時其耐磨面與油管內壁相吻合，減少刮蠟套與油管內壁的磨損，對抽油桿起到扶正作用。
（3）特點
①刮蠟套表面噴焊處理，磨削、拋光后，質硬、光潔度高；特定的斜度，使刮蠟套受力時自主旋轉，對油管內壁的結蠟、結垢進行刮削，同時大大減小了油管與刮蠟套間的磨損，刮蠟套既起到扶正作用，又保護了油管壁，還延長了產品的使用壽命。
②抽油桿扶正刮蠟器過流面積大，既減小了抽油桿上下運動時的阻力，又盡量避免了對出過油量造成影響。
二、檢測工具
判斷、證實井下狀況是處理井下事故和油水井大修作業的前提，是選擇應用修井工具的主要依據。因此，檢測工具的作用是很重要的。
（一）通徑規
通徑規是檢測套管、油管、鉆桿以及其他管子內通徑尺寸的簡單而常用的工具，是修井、作業檢測的常用工具，應用十分廣泛，了解和掌握通徑規的正確使用和維護保養方法，是保障安全、高效施工的基本要求。
1.通徑規的類型
通徑規（圖2-2-14）的類型有以下三種，它取決于檢查的管子種類及管子的大小。
圖2-2-14 通徑規
①油管通徑規：小于被檢查油管3mm左右，用于檢查油管內徑，對油管內的異物進行清理。
②套管通徑規：套管通徑規常被稱為通井規，一般情況下，小于被檢查套管6～8mm，用于檢查套管內徑，是檢測套管完好狀況和井筒內有無異物的有效方法，為下步下井工具能否通過預定井段做準備。
③空心抽油桿通徑規：有?19mm、?22mm兩種，用于檢查空心桿的內徑，以及清除桿內的水垢等異物。
2.通徑規的使用
（1）油管通徑規的使用步驟
①下管時，將油管通徑規從油管接箍端放入油管內，油管在上提過程中油管通徑規利用自重，沿油管內壁下滑，從而對油管內壁的雜物進行清理。
②上提管柱過程中操作手注意控制上提速度，井口接油管人員用手扶正油管，使油管通徑規落在油管小滑車上。
③管柱對扣前，將油管下端推至稍偏離井口位置，待油管內的雜物下落完全后再進行對扣操作。
④重復操作完成通管。
（2）套管通徑規的使用
①下井前，檢查通井規是否清潔、完好，并測量、記錄。
②檢查、丈量油管，計算深度。
③將通井規的上接頭與下井的最下面一根油管連接，下入井筒內。
④控制下放速度，控制在10～20m/min，下到距離設計位置或人工井底100m時下放速度不超過5～10m/min。
⑤當通到人工井底懸重下降10～20kN，重復兩次探井底，使測得人工井底深度誤差小于0.5m。
⑥完成通井操作，起管柱。
3.通徑規使用注意事項
①油管通徑規、空心抽油桿通徑規必須清潔、完好，不得將異物帶入油管或抽油桿內。
②不能彎曲、變形，使用過程中不能落地。
③在通管和通桿過程中，上提管、桿時，應控制好上提速度，接管、桿人員勿將手放在油管通徑規或空心抽油桿通徑規的出口處，以免將手砸傷。
④通井時中途遇阻，懸重下降控制在20～30kN，嚴禁猛頓硬壓。
⑤通井規下至45°拐彎處，單根下放速度應小于2m/min，并采用下一根上提一根再下一根的方法下入。
⑥通井規進入井斜45°井段后，必須連續施工。
（二）鉛模
鉛模打印是利用鉛模與落魚或套管接觸產生塑變性所留下的印痕來探視和驗證井下落魚的魚頂深度、狀態和套管變化情況的一項工藝措施。生產的油水井由于井下落物或套管損壞等原因，造成油井停產，為了恢復生產可能采取撈、磨、鉆、銑等處理措施，一般在實施之前需要先了解井下情況，這時一般都要通過鉛模打印對井下情況進行探視后做出判斷，所以鉛模打印是修井作業中十分重要的施工工藝。
1.鉛模的結構
鉛模由接頭、拉筋、鉛體、水眼組成，如圖2-2-15所示。
圖2-2-15 鉛模結構示意圖
2.使用鉛模打印的方法
（1）硬打印
①鉛模下井前進行實物照相并繪制簡單草圖，將鉛模連接在下井的第一根油管底部下入井內。
②鉛模下至魚頂以上5m左右時，正循環大排量沖洗，排量不小于500L/min，邊沖洗邊慢下油管，下放速度不超過2m/min。
③當鉛模下至距魚頂0.5m時，停止下放，以不小于500L/min大排量沖洗魚頂15min以上后停泵，下放油管到達魚頂遇阻后加壓打印，一般加壓20～30kN，特殊情況可適當增減，但增加鉆壓不能超過50kN，只能一次打印，不能重復打印。
④起出全部油管，關好井口，卸下鉛模進行文字、拓圖或照相錄取印痕，并核實打印深度。
（2）軟打印
①將鉛模與下井鋼絲繩連接牢固下入井內，控制下放速度，讓鋼絲繩保持一定的張力。
②當鉛模下放至魚頂以上10m左右，應快速下放，以便打出清晰印痕，一次打印。
③勻速上提，防止突然遇阻拉斷鋼絲繩。
④起出鉛模后，用文字、拓圖或照相把鉛模印痕特征、尺寸描述清楚。
（三）印痕分析判斷
印痕分析判斷主要的形式一是通過印痕的測量數據，二是對比查找與印痕相符的實物得出結論。三是作圖、模擬再現井下情況得出結論。以及憑借工作經驗對印痕直接作出判斷得出結論。常見鉛模印痕分析判斷表如表2-2-4所示。
表2-2-4 常見鉛模印痕分析判斷表
（四）鉛模打印注意事項
①打印時控制速度，保證一次加壓，嚴禁二次加壓，禁止來回兩次以上或轉動管柱打印。
②起下油管要平穩操作，嚴禁猛提猛放。
③鉛模下井前必須認真檢查連接螺紋、接頭及殼體鑲裝程度，外徑一般小于套管內徑6～8mm。
④下鉛模前必須將魚頂沖洗干凈，嚴禁帶鉛模沖砂。
⑤沖洗打印時，洗井液要干凈無固體顆粒，經過濾后方可泵入井內。
⑥在修井泥漿里打鉛印，當鉛模下入井內后，因故停工，應裝好井口，將井內修井泥漿替凈或將鉛模起出，防止修井泥漿沉淀卡鉆。
⑦當套管縮徑、破裂、變形時，下鉛模打印加壓不超過30kN，以防止鉛模卡在井內。
⑧軟打印一般不適用水平井、稠油井或斜井。
（五）膠膜
鉛模打印主要是利用鉛模的下端面取得井下狀況的印痕，鉛模側面則多是被擠壓或刮削的痕跡，不能較為形象的反映套管破損的狀態。人們就利用一種橡膠制作的印模來探查套管破損狀態，原理是利用液力擠壓橡膠在套管破損處產生塑變留下痕跡，這種印模被稱為膠模。
使用膠膜打印操作過程如下。
①管柱結構自上而下為：油管、膠模。
②膠模接頭涂抹密封脂，連接后下入井內，下管速度不宜過快，以免中途將膠模頓碰損壞。
③將側面打印膠模管柱下至設計深度，核定無誤后，向管柱內灌注清水，當有壓力顯示后，在0.5～1.0MPa穩壓5min，之后放掉管柱內壓力起出打印管柱。注意側面打印只許進行一次，核定深度時應考慮管柱的伸長。
④起出打印管柱錄取印痕。
三、打撈工具
在修井作業中，打撈作業占三分之二以上，而井下落物種類繁多，形態各異，主要有管類落物、桿類落物、繩類落物、井下儀器工具類落物、破損膠皮、卡瓦及磨套銑金屬碎屑等。打撈工具是針對不同落物的特點設計制造的。
打撈工具主要包括打撈筒、打撈矛、公錐、母錐、強磁打撈器、老虎嘴、內鉤、外鉤、一把抓、撈杯、鋼絲刷等。
（一）管類打撈工具
1.滑塊卡瓦打撈矛
（1）用途
打撈具有內孔的落物，或配合其他工具使用。可以用于打撈鉆桿、油管、套管、襯管、封隔器、配水器等具有內孔的落物，又可以對遇卡落物進行倒扣作業或配合其他工具使用（如震擊器、倒扣器等）。
（2）結構
滑塊卡瓦打撈矛包括上接頭、矛桿、卡瓦、鎖塊、螺釘，如圖2-2-16所示。
圖2-2-16 滑塊卡瓦打撈矛結構示意圖
1—上接頭；2—矛桿；3—卡瓦；4—鎖塊；5—螺釘
（3）工作原理
工具進入魚腔之后，卡瓦依靠自重向下滑動，卡瓦與斜面產生相對位移，卡瓦齒面與矛桿中心線距離增加，使其打撈尺寸逐漸加大，直至與魚腔內壁接觸為止。上提矛桿時，斜面向上運動所產生的徑向分力，迫使卡瓦咬入落物內壁，實現打撈。
2.分瓣撈矛
（1）用途
FB型分瓣撈矛專門用于打撈上部帶有油管接箍的各種規格的油管柱。
（2）結構
分瓣撈矛包括上部接頭、鎖緊螺母、導向螺釘、分瓣矛爪、脹管、沖砂管，如圖2-2-17所示。
圖2-2-17 分瓣撈矛示意圖
1—上部接頭；2—鎖緊螺母；3—導向螺釘； 4—分瓣矛爪；5—脹管；6—沖砂管
（3）工作原理
工具入井至落魚頂時，開泵循環沖洗魚頂，露出接箍后，下壓管柱，使分瓣撈矛與接箍對扣，然后上提管柱，在脹管上行時其斜面產生的徑向力促使撈矛咬緊接箍而撈獲落魚。
3.可退式打撈矛
（1）用途
可退式打撈矛是從魚腔內孔進行打撈的工具，可與安全接頭、上擊器、管子割刀等組合使用。
（2）結構
可退式打撈矛包括芯軸、圓卡瓦、釋放圓環、引鞋，如圖2-2-18所示。
圖2-2-18 可退式打撈矛示意圖
1—芯軸；2—圓卡瓦；3—釋放圓環；4—引鞋
（3）工作原理
①打撈：自由狀態下，卡瓦外徑略大于落物內徑，進入魚腔時，圓卡瓦被壓縮，產生外脹力，使卡瓦貼緊落物內壁。隨著芯軸上行和提拉力的逐漸增加，芯軸、卡瓦上的鋸齒形螺紋互相吻合，卡瓦產生徑向力，咬住落魚實現打撈。
②退出：給芯軸一定的下擊力，使圓卡瓦與芯軸的內外鋸齒形螺紋脫開，正轉鉆具2～3圈，圓卡瓦與芯軸產生相對位移，促使圓卡瓦沿芯軸鋸齒形螺紋向下運動，直至與釋放環上端面接觸為止，上提鉆具退出落魚。
4.可退式卡瓦打撈筒
（1）用途
可退式卡瓦打撈筒是從管子外部進行打撈的工具，可打撈不同尺寸的油管、鉆桿和套管等魚頂圓柱形的落魚，并可與震擊類工具配合使用。
（2）結構
可退式卡瓦打撈筒包括接頭、筒體總成、籃式卡瓦、銑控環、內密封圈、O形圈、引鞋，如圖2-2-19所示。
圖2-2-19 可退式卡瓦打撈筒示意圖
1—接頭；2—筒體總成；3—籃式卡瓦；4—銑控環；5—內密封圈；6—O形圈；7—引鞋
（3）工作原理
當該工具撈獲落魚后，上提鉆具，卡瓦外螺旋鋸齒形錐面與筒體內相應的齒面有相對位移，從而將落魚卡緊撈出。
5.公錐
公錐是一種專從鉆桿、油管等有孔落物的孔內進行造扣打撈的工具，其結構如圖2-2-20所示。公錐的使用方法及要求等詳細內容可見學習情境六中管類落物打撈內容。
圖2-2-20 公錐
6.母錐
母錐是長筒形整體結構，由上接頭與本體兩部分構成，如圖2-2-21所示。接頭上有正、反扣標志槽，本體內錐面上有打撈螺紋。母錐是一種專門從油管、鉆桿等管狀落物外壁進行造扣打撈的工具。還可用于無內孔或內孔堵死的圓柱形落物的打撈。它的使用方法及要求等詳細內容可見學習情境六中管頭落物打撈。
圖2-2-21 母錐
7.接箍撈矛
（1）用途
接箍撈矛（圖2-2-22）是專門用來撈取魚頂為接箍的工具。這種撈矛的主要特點是：無論接箍處于較大的套管環形空間內，還是處于較小的管柱環形空間內，都能準確無誤地將落物抓住撈出。
圖2-2-22 接箍撈矛
（2）結構
接箍撈矛按其打撈的落物分類，可分為抽油桿接箍撈矛和油管接箍撈矛。
8.可退式倒扣撈筒
可退式倒扣撈筒（圖2-2-23）是一種通過落魚外部并可實現旋轉倒扣的打撈工具，在落魚無法整體撈出時可實現倒扣部分打撈，又可實現脫離落魚即可退。
圖2-2-23 可退式倒扣撈筒示意圖
可退組合撈筒ZLT-T系列結構簡單，可通過改變卡瓦實現不同直徑尺寸落魚的打撈。打撈施工中，可實現魚頂沖洗以及打撈后密封洗井。在打撈負荷過大，落魚無法撈出時可退出打撈。
9.開窗打撈筒
（1）用途
開窗打撈筒是一種用來打撈長度較短的管狀、柱狀落物或具有卡取臺階且無卡阻落物的工具，如帶接箍的油管短節、篩管、測井儀器、加重桿等。也可在工具底部開成抓齒形組合使用。
（2）結構
開窗打撈筒（圖2-2-24）是由筒體與上接頭兩部分焊接而成。上接頭上部有與鉆柱連接的鉆桿螺紋，下端與簡體焊接。筒體上開有1～3排梯形窗口，在同一排窗口上有變形后的窗舌，內徑略小于落物最小外徑。在筒體上端鉆有4～6個小孔，作為塞焊孔，以增加與接頭的連接強度。
圖2-2-24 開窗打撈筒結構示意圖
當落魚進入筒體并頂入窗舌時，窗舌外脹，利用反彈力緊緊咬住落魚本體，上提鉆具，窗舌卡住臺階，即把落物撈出。
10.倒扣撈矛
倒扣撈矛（圖2-2-25）是內撈工具，它可以打撈鉆桿、油管、套銑管、襯管、封隔器、配水器、配產器等具有內孔的落物，可對遇卡落物進行倒扣作業，又可釋放落魚，還能進行洗井液循環。
圖2-2-25 倒扣撈矛示意圖
（二）桿類打撈工具
1.抽油桿打撈筒
（1）用途
抽油桿打撈筒是用來打撈抽油桿本體和接箍的打撈工具。只要更換不同尺寸的卡瓦或不同類型的引鞋就可以改變打撈抽油桿和接箍規格。
（2）結構
抽油桿打撈筒包括上接頭、彈簧座、彈簧、筒體、卡瓦、引鞋，如圖2-2-26所示。
圖2-2-26 抽油桿打撈筒示意圖
1—引鞋；2—卡瓦；3—筒體；4—彈簧； 5—彈簧座；6—上接頭
（3）工作原理
打撈筒筒體下部內壁有一倒斜錐面，裝入筒體的兩瓣剖分式卡瓦的外錐面與其相吻合，卡瓦內孔有鋸齒形牙齒。當工具引入井下至魚頂時，在繼續旋轉下放過程中，落魚被引鞋引入筒體內向上推動卡瓦，此時卡瓦內孔逐漸變大，彈簧被壓縮，抽油桿體進入卡瓦，直至彈簧座上臺階頂住上接頭下端面、懸重下降為止，然后上提打撈筒，在彈簧推力作用下，卡瓦下行，在筒體斜面徑向力作用下其牙齒吃入抽油桿體，隨著上提負荷的增加夾緊力也越大，從而實現打撈目的。它的使用方法等詳細內容可見學習情境六中桿類落物打撈。
2.三球打撈器
（1）用途
三球打撈器一般用于套管內打撈抽油桿接箍或加厚臺肩部位。
（2）結構
三球打撈器包括筒體、鋼球、引鞋，如圖2-2-27所示。
圖2-2-27 三球打撈器示意圖
1—引鞋；2—鋼球；3—筒體
（3）工作原理
抽油桿接箍或臺肩進入引鞋后，推動鋼球沿斜孔上升，三個球形成的內切圓增大。待接箍或臺肩通過三個球后，三個球依其自重沿斜孔回落，停靠在抽油桿本體上。上提鉆具，抽油桿臺肩或接箍因尺寸較大無法通過而壓在三球上，三個球給落物以徑向夾緊力，從而抓住落魚。三球打撈器的詳細操作內容可見學習情境六中桿類落物打撈。
3.活頁打撈筒
（1）用途
活頁打撈筒又稱活門打撈筒，用來在大的環形空間里打撈魚頂，適用于代臺肩或接箍的小直徑桿類落物，如完整的抽油桿、代臺肩和代凸緣的井下儀器等。
（2）結構
活頁打撈筒由上接頭、活頁總成、隔環、筒體組成，如圖2-2-28所示。
圖2-2-28 活頁打撈筒
（3）工作原理
魚頂接箍引入筒體后，頂開活頁卡板，活頁卡板繞銷軸轉動，當接箍通過卡板后，在彈簧的作用下卡板自動復位，接箍以下管柱正好進入活頁卡板的開口里，上提工具，接箍卡在活頁卡板下，實現打撈。活頁打撈筒的操作使用內容可見學習情境六中桿類落物打撈。
（三）繩類打撈工具
1.螺旋式外鉤
（1）用途
螺旋式外鉤一般用來打撈井內的電纜、鋼絲繩、錄井鋼絲等。
（2）結構
螺旋式外鉤包括螺錐、鉤齒、鉤桿、接頭，如圖2-2-29所示。
圖2-2-29 螺旋式外鉤示意圖
1—螺錐；2—鉤齒；3—鉤桿；4—接頭
（3）工作原理
螺旋式外鉤靠螺錐插入繩、纜內，鉤齒掛撈繩、纜，旋轉管柱，形成纏繞，實現打撈。螺旋式外鉤的使用操作詳細內容見學習情境六中繩類及小件落物打撈。
2.鉤類打撈工具
常見打撈繩類落物工具有內鉤、外鉤、內外組合鉤，如圖2-2-30所示。對于繩類落物可以用內鉤或者外鉤進行打撈。將其插入落井鋼絲、鋼絲繩或者電纜內，正轉5～6圈試提，如載荷增加，證明已經撈上。其操作詳細內容可見學習情境六中繩類及小件落物打撈。
圖2-2-30 鉤類打撈工具
（四）打撈小件落物的工具
1.一把抓
用來打撈單獨的落井小件落物，比如卡瓦牙、鋼球等。把它下入預定位置后，變換幾個方向下放，尋找放入最大位置，在這個位置上，交替進行加壓與旋轉，使牙齒逐漸往里包、抓住落物，如圖2-2-31所示。
圖2-2-31 一把抓
2.反循環打撈籃
（1）用途
反循環打撈籃一般用于打撈井底重量較輕、碎散落物，也可抓撈柔性落物。
（2）結構
反循環打撈籃包括提升接頭總成、上接頭、單向閥罩、鋼球、單向閥座、筒體總成、籃筐總成、銑鞋總成，如圖2-2-32所示。
圖2-2-32 反循環打撈籃示意圖
1—提升接頭總成；2—上接頭；3—單向閥罩；4—鋼球；5—單向閥座；6—筒體總成；7—籃筐總成；8—銑鞋總成
（3）工作原理
下至魚頂洗井投球后，鋼球入座堵死正循環通道，迫使液流改變流向，經環形空間穿過20個向下傾斜的小孔進入工具與套管環形空間而向下噴流，流體經過井底折回籃筐，再從筒體上部的4個聯通孔返回，形成工具與套管的環形空間的局部反循環水流通道。
3.磁力打撈器
（1）用途
磁力打撈器是一種用來打撈在鉆井、修井作業中掉入井里的鉆頭巴掌、牙輪、軸、卡瓦牙、鉗牙、手錘及油管、套管碎片等小件鐵磁性落物的工具。
磁力打撈器按結構和性能可分為：正循環磁力打撈器、反循環磁力打撈器、強磁打撈器等幾種。
（2）結構
磁力打撈器一般由接頭、打撈筒、磁頭、鋼套、磁鋼、緩沖墊等組成，如圖2-2-33所示。根據井徑及落物的特點選用帶有合適引鞋的強磁打撈器。磁力打撈器的使用操作詳細內容見學習情境六中繩類及小件落物打撈。
圖2-2-33 磁力打撈器
四、切割類工具
切割類工具是處理井下被卡管柱或取換套管施工中的套管切割等工序中重要工具之一。較常使用的有機械式割刀和水力式割刀。使用時必須先了解井下狀況，徹底清理被切管柱的內通道或外通道，確保切割工具順利起下。關鍵是要探測清楚需要切割的深度，并精確控制切割深度。
（一）機械式割刀
機械式割刀常用的有機械式內割刀，機械式外割刀和水力式內、外割刀3種結構形式。
1.機械式內割刀
（1）用途
機械式內割刀主要用于井下被卡管柱卡點以上某個部位的切割，如采油工藝管柱、鉆桿柱等。若用于取換套管施工中的被套銑套管的適時切割，作用及效果也非常理想，切割后的端部切口光滑平整，可直接進行下一步工序。
（2）結構
機械式內割刀由上接頭、芯軸、切割機構、限位機構、錨定機構、導向頭等部件組成。切割機構中有三個刀片及刀枕。錨定機構中有三個卡瓦牙及滑牙套、彈簧等，起錨定作用。機械式內割刀如圖2-2-34所示。
圖2-2-34 機械式內割刀
（3）工作原理
機械式內割刀與鉆桿或油管連接入井，下至設計深度后，正轉管柱，工具下端的錨定機構中摩擦塊緊貼套管，有一定的摩擦力。轉動管柱，滑牙頭與滑套相對運動，推動卡瓦牙上行脹開，咬住套管完成坐卡錨定。繼續旋轉管柱并下放管柱，刀片沿刀枕下行，刀片前端開始切割管柱。隨著不斷地下放、旋轉切割。刀片切割深度不斷增加，直至完成切割，上提管柱，芯軸上行，帶動刀枕、刀片收回，同時錨定卡瓦收回，即可起出切割管柱。
（4）使用操作步驟
①工具下井前應通井，保證下井工具暢通無阻。
②根據被切割管柱內徑，選擇好機械式內割刀。
③將工具接在管柱下部下入井內，臂柱自上而下為：鉆桿、開式下擊器、配重鉆挺、安全接頭、內割刀。
④工具下至預定深度以上1m左右時，開泵循環修井液，沖洗魚頭。
⑤記錄管柱懸重，緩慢下放工具至預定深度，正轉管柱坐卡內割刀。
⑥內割刀坐卡后，以規定的鉆壓、轉速進行切割。
⑦扭矩減少，說明管柱被切割斷。
⑧上提管柱，刀片收回，即可解除錨定坐卡，起出切鋼管柱。
⑨下工具時應防止正轉管柱以免中途坐卡。如果中途坐卡，上提管柱即可復位。
⑩切割時應按規定量控制下放量和轉速，防止刀片損壞。
2.機械式外割刀
（1）用途
機械式外割刀一般用于從套管、油管或鉆桿外部切斷管柱。更換成卡瓦式卡爪裝置后，可在除接箍外任何部位切割。切割后，可直接提出斷口以上的管柱。
（2）結構
如圖2-2-35所示，主要由上接頭、卡爪裝置、止推環、承載環、隔套、筒體、主彈簧、進給套、剪銷、刀片、軸銷、絲堵、引鞋等組成。卡爪裝置有三種形式：彈簧爪式、棘爪式和卡瓦式。引鞋有兩種：一種是筒形，下端有一大的內錐面；另一種下部有螺旋形缺口及內錐面。
圖2-2-35 機械式外割刀
（3）工作原理
①接在套銑管柱最下端的外割刀下入井后，引鞋將被卡管柱引入外割刀內腔，卡爪裝置中的卡爪緊緊貼在被切管柱本體外壁下行。當遇到接箍或者加厚部位時，卡爪被推開或者被脹大，在彈性力的作用下，卡爪滑過接箍后，又重新貼在管柱本體下行。
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個接箍臺肩處。隨著上提力的增加，卡緊力也增大；達到一定值后，進給套上的剪銷被剪斷。進給套在彈簧力的作用下，推動刀片內伸。轉動工作管柱，刀片便進入了切割狀態。
③隨著切削深度的增加，進給套不斷地使刀片產生進給運動。在切割過程中，卡爪裝置卡在被切管柱上，是不動的。機械式外割刀的其余部分隨工作管柱一起轉動，止推環和承載環是一對滑動摩擦副。
（二）水力式內、外割刀
1.用途
水力式內、外割刀的用途與機械式內、外割刀相同。
2.水力內割刀結構和工作原理
水力內割刀結構如圖2-2-36所示，當割刀下入井內達到預定切割位置時，開泵循環，逐漸加大排量，鉆進液通過上、下滑閥上的噴嘴，使下滑閥上下產生壓力差，此壓力差使下滑閥克服彈簧阻力向下運動，推動刀頭向外旋轉進入切削狀態，此時旋轉割刀就可進行切割。割斷落魚后，停泵，下滑閥上下的壓力差消失。下滑閥在被壓縮彈簧的作用下向上運動復位，刀頭在彈簧壓片的作用下向內旋轉復位，割刀就能從井中取出。
圖2-2-36 水力式內割刀
3.水力外割刀結構和工作原理
水力外割刀結構如圖2-2-37所示，當水力式外割刀用套銑管下入井內到達預定切割位置時，開泵并逐漸加大排量，在分瓣活塞上下造成一定的壓力差，使兩剪銷剪斷；或者上提鉆具到分瓣活塞，頂住落魚的臺肩，繼續上提，由于分瓣活塞向下推動進刀環，進刀環相對殼體下行，使兩剪銷剪斷，進刀環下行推動刀頭向里轉動抵住落魚。此時開泵循環，旋轉鉆柱，由于分瓣活塞上下有一個壓力差，此壓力差連續推動進刀環使刀頭連續進刀切割，直到割斷落魚。當割斷落魚后，上提鉆具，由于分瓣活塞靠膠皮箍的作用始終抱住落魚本體，因此，在起鉆中，分瓣活塞會頂住落魚的臺肩將落魚與割刀一起取出。
圖2-2-37 水力式外割刀
五、震擊類工具
震擊類工具一般包括開式下擊器、潤滑式下擊器、液壓上擊器和液體加速器。震擊類工具通常與打撈工具配套使用，用于抓獲落魚后活動管柱解卡。在最大上提力下仍不能解卡時，用震擊器給被卡阻管柱施以向下或向上的震擊沖力，以解除卡阻。在砂卡、小物件卡、下井工具膠件失靈卡阻以及輕度套損卡阻的情況下，震擊解卡可以達到理想的解卡效果，可以省去倒扣、打撈、再倒扣、再打撈等繁雜工序。
這些震擊器在大修作業中應用，與打撈工具配套，使得復雜事故井的解卡打撈、嚴重套管損壞等修復工程的施工周期大為縮短，成功率高。但是，使用各種震擊器時，管柱的螺紋必須上緊。
（一）開式下擊器
1.結構
開式下擊器主要由上接頭、外筒、抗擠環、撞擊筒、芯軸、芯軸外套、擋環、O形密封圈、緊固螺釘等組成，如圖2-2-38所示。
圖2-2-38 開式下擊器結構示意圖
1—上接頭；2—抗擠環；3—O形密封圈；4—擋環；5—撞擊筒； 6—緊固螺釘；7—外筒；8—芯軸外套；9—芯軸
上接頭上部有鉆桿內螺紋，下部有扁梯形外螺紋，外筒兩端都有扁梯形內螺紋。內孔是光滑的配合表面，芯軸下部是鉆桿外螺紋，中間是外六方長桿，上部有連接外螺紋，內有水眼。撞擊筒安裝在芯軸上端的外螺紋上，用螺釘鎖緊.芯軸外套有六方孔，套在芯軸的六方桿上，可上下自由滑動，并能傳遞扭矩。
2.用途
開式下擊器是一種機械式震擊工具，可對遇卡管柱進行反復震擊，使卡點松動解卡。當提拉和震擊都不能解卡時，還可以轉動可退式打撈工具釋放落魚。開式下擊器與機械內割刀配合使用時，可使內割刀得到一個不變的預定進給鉆壓，保證切割平穩。開式下擊器與倒扣器配合使用時，可以補償倒扣后螺紋上升的行程。開式下擊器與鉆磨銑管柱配套，可以恒定進給鉆壓，這是開式下擊器的最大優點。
3.工作原理
打撈工具抓住落魚后，上提鉆柱，震擊器被拉開一個沖程的高度（一般為600～1500mm），儲存了勢能，繼續上提鉆柱至一定負荷，鉆柱被拉伸，儲存了變形能。此時急速下放鉆柱，在重力和彈性收縮力的作用下，鉆柱向下做加速運動，勢能和變形能轉變為動能，當下擊器到達關閉位置時，勢能和變形能完全轉變為動能，達到最大值，產生向下的震擊作用。如此反復迫使落魚解卡。
震擊力的大小隨開式下擊器的上部鉆柱懸重增加而增大。隨著上提負荷增大，產生的彈性伸長越大，開式下擊器的沖程越長，震擊力越大。
（二）液壓式上擊器
1.結構
液壓式上擊器主要由上接頭、芯軸、撞擊錘、上缸體、中缸體、活塞、活塞環、導管、下缸體及O形密封圈組等組成，如圖2-2-39所示。
圖2-2-39 液壓式上擊器結構示意圖
1—芯軸；2—O形密封圈組；3—加油塞；4—上缸體；5，6，9，12，13，14，15—O形填料； 7—中缸體；8—撞擊錘；10—活塞；11—活塞環；16—導管；17—下缸體；18—上接頭
2.用途
液壓式上擊器主要用于處理深井的砂卡、鹽水和礦物結晶卡、膠皮卡、封隔器卡以及小型落物卡等，尤其適用于井架等提升負荷較小的井況。液壓式上擊器與加速器配套使用，效果更加顯著。
3.工作原理
液壓式上擊器利用液體的不可壓縮性和縫隙的溢流延時作用，拉伸鉆具儲存變形能，經瞬時釋放，在極短的時間內轉變成向上的沖擊動能，傳至落魚，使遇卡管柱解卡。液壓式上擊器的工作過程分為拉伸儲能階段、釋放能量階段、撞擊階段、復位階段。
（1）拉伸儲能階段
上提鉆具時，因被打撈管柱遇卡，鉆具只能帶動芯軸、活塞和活塞環上移。由于活塞環上的縫隙小，溢流量很少，因此鉆具被拉長，儲存變形能。
（2）釋放能量階段
雖然活塞環縫隙小，溢流量少，但活塞仍可緩緩上移。經過一段時間后，活塞移至卸荷槽位置，受壓縮液體立即卸荷。受拉伸長的鉆具快速收縮，使芯軸快速上行，彈性變形能變成鉆具向上運動的動能。
（3）撞擊階段
急速上行的芯軸帶動撞擊錘，猛烈撞擊上缸體的下端面，與上缸體連在一起的落魚受到一個上擊力。
（4）復位階段
撞擊結束后，下放鉆具卸荷，中缸體下腔內的液體沿活塞上的油道返回上腔內，至下擊器全部關閉，等待下次震擊。
六、套管刮削類工具
套管刮削器用于套管內壁的刮削，清除殘留在套管內壁上的水泥塊、水泥環、硬蠟、各種鹽類結晶或沉積物、射孔毛刺以及套管銹蝕后所產生的氧化鐵等臟物，使用刮削器對套管進行刮削作業，是井下作業施工過程中下入大直徑工具和封隔器的必要工序。套管刮削器包括：彈簧式套管刮削器、防脫式套管刮削器、膠筒式套管刮削器。
（一）彈簧式套管刮削器
1.結構
彈簧式套管刮削器主要由殼體、刀片、刀片座、固定塊、彈簧、內六角螺釘等零件組成，如圖2-2-40所示。殼體承裝著全部零件，上端和下端有與管柱等工具相連接的內、外螺紋，在直徑最大的中段，交錯地銑出六個大方形槽，每一個方形槽兩端又對稱加工出燕尾槽和小方形槽，用以安裝刀板、刀板座、固定塊。刀板一面為弧形的表面，其上有螺旋形的勾槽和條形刀片，兩端有錐形體，可使刀板順利通過每個套管接箍，錐體端部的兩塊耳板借助刀板座限定了刮削器在自由狀態的尺寸。刀板的另一面有3～4個安裝彈簧的孔，受壓縮的螺旋彈簧的反力是刮削時徑向進給力的來源。刀板兩端與大方形槽之間有四個三角形的區域，用以防止刀板內外兩面因循環泥漿的壓力而影響刮削力。刀板座的燕尾體同殼體上的燕尾槽裝配在一起，并由一個內六角螺釘固定，它一端的凸出部分壓著刀板上的兩個耳板。
圖2-2-40 彈簧式套管刮削器結構示意圖
1—固定塊；2—內六角螺釘；3—刀片；4—彈簧；5—殼體；6—刀片座
2.彈簧式刮削器操作步驟
①檢查刮削器上下螺紋、殼體、彈簧、刀片，是否達到規定要求，并對刮削器長度、直徑、外徑、內徑進行丈量并做好記錄。
②把刮削器上部連接在下井的油管上，用管鉗（液壓鉗）上緊螺紋。條件許可時，刮削器下端可多接油管，增加入井時重量，以便壓縮收攏刀片、刀板。
③下管柱時要平穩操作，下管柱速度控制為20～30m/min。下到距離設計要求刮削井段前50m時，下放速度控制為5～10m/min。接近刮削井段并開泵循環正常后緩慢下放，然后再上提管柱反復多次刮削，懸重正常為止。
④若中途遇阻，當懸重下降20～30kN時，應停止下管柱。邊洗井邊旋轉管柱反復刮削至懸重正常，再繼續下管柱，一般刮管至射孔井段以下10m。
⑤刮削完畢要大排量反循環洗井一周以上，將刮削下來的臟物洗出地面。
⑥洗井結束后，起出井內全部刮削管柱，結束刮削操作。
3.套管刮削器的使用注意事項
①套管刮削作業時應選擇適合的套管刮削器。
②套管刮削器下井前應認真檢查。
③刮削管柱下放要平穩。
④刮削射孔井段時要有專人指揮。
⑤當刮削管柱遇阻時，應逐漸加壓，開始加10～20kN，最大加壓不得超過30kN，并緩慢上下活動管柱，不得猛提猛放，也不得超負荷上提。
⑥殼體、彈簧、刀片變形損傷等現場不能排除的故障，應回收修理。
⑦殼體變形、損傷無修復價值，接頭絲扣無損檢測有缺陷的應予判廢。
（二）防脫式套管刮削器
防脫式套管刮削器主要由主體，板彈簧，左、右旋刀片，擋環，螺釘等組成，如圖2-2-41所示。主體承裝全部零件，上端和下端有與管柱等工具相連接的內外螺紋。在直徑最大的中段分別銑出五個左、右旋的螺旋T形槽，用以安裝刀片和彈簧。主體上左、右旋的刀片槽中間有一細段安裝擋環，擋環用來固定刀片，用螺釘固定擋環。
圖2-2-41 防脫式套管刮削器結構示意圖
1—主體；2—右旋刀片；3—板彈簧；4—擋環；5—螺釘；6—左旋刀片
（三）膠筒式套管刮削器
膠筒式套管刮削器由上接頭、殼體、膠筒、沖管、刀片、下接頭等部件組成，如圖2-2-42所示。
圖2-2-42 膠筒式套管刮削器結構示意圖
1—下接頭；2—沖管；3—膠筒；4—刀片；5—殼體；6—O形密封圈；7—上接頭
七、整形類工具
整形類工具隨整形工藝的不同結構不同，整形工具分成沖脹類整形工具、碾壓擠脹類整形工具和爆燃類整形工具三大類。
（一）沖脹類整形工具
1.梨形脹管器
梨形脹管器是一種非常古老的工具，其結構見圖2-2-43。它適用于套管變形不嚴重的油井，一般套管變形后的通井不小于原套管內徑的75%，否則就應選擇其他整形工具。梨形脹管器的套管變形修復率可達98%。
圖2-2-43 梨形脹管器
（1）工作原理
上提鉆具一定高度，然后快速下放，利用鉆具本身的重量或下擊器施加的沖擊力迫使工具的錐形頭部楔入變形或錯斷套管部位進行擠脹，以恢復其內通徑要求尺寸。管柱結構自下而上為：梨形脹管器、配重鉆鋌、鉆桿。
（2）使用方法及要求
①套管變形井段深度，變形尺寸、形狀等應清楚、準確。
②首次整形應選用大于變形尺寸2mm的脹管器。
③脹管器沖擊、擠脹變形井段夾持力很小或沒有后，更換下一級脹管器。
④沖脹力不夠時，應增加開式下擊器，增加鉆鋌根數來增大鉆柱質量，不應提高沖脹距離和下放速度。
⑤同一級的整形工具未能有效通過，更換小一級差的工具整形。
⑥一般情況下不得越級差選用工具。
2.旋轉震擊式整形器
旋轉震擊式整形器（圖2-2-44）不像梨形脹管器那樣用提放鉆具沖擊變形套管的辦法整修套管，而是采用旋轉鉆具使工具產生向下的震擊力，對套管有較好的保護。利用鉆具傳遞轉盤扭轉動力，帶動旋轉震擊式整形工具轉動，因工具結構設計中整形頭為一螺旋形曲面等分成三個高低不同的臺肩，故而鉆柱每轉動一周，工具的錘體即對整形頭有三次震擊，從而對變形部位的套管產生三次沖擊擠脹。
圖2-2-44 旋轉震擊式整形器
（二）碾壓擠脹類整形工具
1.偏心輥子整形器
（1）結構
偏心輥子整形器由偏心軸（上接頭）、上輥、中輥、下輥、錐輥、鋼球、絲堵等零件組成，如圖2-2-45所示。偏心軸上端為連接鉆柱的螺紋，下端為四階不同尺寸、不同軸線的臺階。其中上接頭、上輥、下輥三軸為同一軸線，中輥與錐輥為另一軸線，兩軸線的偏心距為e。
圖2-2-45 偏心輥子整形器
1—偏心軸；2—上輥；3—中輥；4—下輥；5—錐輥；6—絲堵；7—鋼球
（2）工作原理
如圖2-2-46所示，當鉆具沿自身軸線旋轉時，上、下輥繞自身軸作圓周運動，而中輥軸線由于與上、下輥的軸線有一偏心距e，必繞鉆具中心線以（D中/2）+e為半徑作圓周運動，形成了一組曲軸凸輪機構，以上、下輥為支點，以中輥為旋轉擠壓的作用體對變形部位進行碾壓整形。在鉆壓作用下，輥子外部還對變形部位有向下擠脹作用。
圖2-2-46 偏心輥子整形器工作原理
2.三錐輥套管整形器
（1）結構
三錐輥套管整形器由芯軸（上接頭）、鎖定銷、墊圈、錐輥、銷軸、引鞋等零件組成，如圖2-2-47所示。
圖2-2-47 三錐輥套管整形器工作原理
1—芯軸；2—鎖釘銷；3—墊圈；4—錐輥； 5—銷軸；6—墊圈；7—引鞋
（2）工作原理
三錐輥套管整形器特別適用于套管變形通徑較小（變形后通徑不小于原套管內徑的70%）的套管整形施工，一次整形級差大，可達6mm以上，減少起下鉆次數。三錐輥套管整形器隨鉆柱旋轉和所施加的鉆壓進入到套管變形部位后，錐輥隨芯軸轉動并繞銷軸自轉，在鉆壓和旋轉、碾壓、擠脹作用下，套管變形部位逐漸恢復通徑。由于鋼材具有彈性反力，錐輥最大直徑通過變形段后，對長錐面來說，反彈作用力因距離大而不起作用；短錐面的反彈作用力則較明顯，要反復對恢復段繼續輥壓，在工作液的循環冷卻作用下，彈性反力逐漸消失，在反復輥壓作用下整形效果會越來越明顯。
（三）爆燃整形法
用機械整形無法修復的油井，只要通徑不小于65mm，能允許爆燃工具下入，均可實施爆燃整形，因此它適用的范圍較大，特別是對錯斷套管的復位是有效的措施。
一次爆燃整形就能恢復或超過原套管尺寸。爆燃整形效果的關鍵是正確掌握藥量和藥柱的中心線與套管軸線的重合程度。爆燃整形效果雖然理想，但整形后必須及時加固，否則套管損壞程度會很快恢復原狀。在某種程度上來說，這種辦法只是為加固措施開辟通道。值得注意的是這種工藝比較難掌握，少數情況下會修整失敗，選用時應慎重。
八、鉆磨銑工具
（一）鉆頭類工具
1.刮刀鉆頭
（1）用途
刮刀鉆頭除有尖鉆頭的作用外，還有刮削井眼，使井壁光潔整齊的作用，可用于襯管內鉆進、側鉆時鉆進（可以破壞側鉆時形成的鍵槽）或對射孔炮彈墊子的鉆磨等。
（2）分類
刮刀鉆頭與尖鉆頭基本相同，都是由接頭與鉆頭體焊接而成，只不過其底部是刀刃形而不是尖形。因其形狀不同，刮刀鉆頭種類較多。若在刮刀鉆頭的頭部增加一段尖部領眼，稱其為領眼鉆頭，如圖2-2-48所示。尖部領眼的重要作用之一是使鉆頭沿原孔眼刮削鉆進。
圖2-2-48 刮刀鉆頭
（3）工作原理
刮刀鉆頭的工作原理與尖鉆頭基本相同，只是刮刀鉆頭的刮刀體比尖鉆頭長，因而旋轉后刀體所形成的圓柱體空間比尖鉆頭長，因而能較好地修整所鉆出的井眼。
2.三牙輪鉆頭
（1）用途
修井作業中，三牙輪鉆頭是用以鉆水泥塞、堵塞井筒的砂橋和各種礦物結晶的工具。
（2）結構
三牙輪鉆頭由接頭、巴掌、牙輪、軸承及密封件等組成，如圖2-2-49所示。
圖2-2-49 三牙輪鉆頭
（3）工作原理
當三只錐形牙輪中心線與鉆頭中心線交于一點時，鉆頭旋轉，帶動三只牙輪繞自身錐體母線相對井底作滾動運動，錐體上的牙齒依次對井底進行碾壓、破碎。
當三只錐形牙輪中心線與鉆頭中心線相互錯開時，每只牙輪除滾動運動之外，還有進給運動，這時牙齒對井底同時產生碾壓、破碎與切刮作用，將地層逐步破碎。
（二）磨鞋類工具
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，如磨碎鉆桿、鉆具等落物。
（2）結構
平底磨鞋是由磨鞋本體及所堆焊的YD合金或其他耐磨材料組成，如圖2-2-50所示。磨鞋本體由兩段圓柱體組成。小圓柱上部是內螺紋，與鉆柱相連；大圓柱底面和側面有過水槽，在底面過水槽間焊滿YD合金或其他耐磨材料。磨鞋體從上至下有水眼，水眼可做成直通式和旁通式兩種。
圖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鉆壓的作用下，吃入并磨碎落物，磨屑隨循環洗井液帶出地面。YD合金由硬質合金顆粒及焊接劑（打底焊條）組成，在轉動中對落物進行切削。采用鎢鋼粉作為耐磨材料的工具，可利于用較大的鉆壓對落物表面進行研磨。
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穩定落物，如鋼球、螺栓、螺母、炮墊子、鉗牙、不規則金屬塊（片）等。由于磨鞋凹面，在磨削過程中能罩住落魚，迫使落魚聚集于切削范圍之內而被磨碎，由洗井液帶出。
（2）結構
凹面磨鞋底面為5°～30°凹面角，其上有YD合金或其他耐磨材料，其余結構與平面磨鞋相同，如圖2-2-51所示。工作原理也與平底磨鞋相同。
圖2-2-51 凹面磨鞋
3.領眼磨鞋
（1）用途
領眼磨鞋可用于磨削有內孔且在井下處于不定、晃動的落物，如鉆桿、鉆鋌、油管等。
（2）結構
領眼磨鞋由磨鞋體、領眼錐體或圓柱體兩部分組成，如圖2-2-52所示。底面中央安裝一錐體或圓柱體。起著導向、固定魚頂底作用。磨鞋體錐體或圓柱體有水眼，水眼也可做成旁通式。另外，無論在平底或凹面加焊底YD合金，應留2～4個過水槽，保證循環暢通。
圖2-2-52 領眼磨鞋
（3）工作原理
領眼磨鞋主要是靠進入落物內的錐體或圓柱體將落物定位，然后隨著鉆具旋轉，焊有YD合金底磨鞋磨削落物，磨削下的碎屑被洗井液帶到地面。操作方法與平底磨鞋相同。
4.梨形磨鞋
（1）用途
梨形磨鞋可用來磨削套管較小的局部變形，修整在下鉆過程中，各種工具將接箍處套管削成的卷邊及射孔時引起的毛刺、飛邊，清整滯留在井壁上的礦物結晶及其他堅硬的雜物等，以恢復通徑尺寸。
（2）結構
梨形磨鞋由磨鞋本體和焊接在其上的YD合金組成，如圖2-2-53所示。磨鞋本體上部是鉆桿內螺紋，與鉆具相連接，下部是一段錐體，中部是一段圓柱。圓柱體上有扶正塊，以防作業中嚴重磨銑套管內壁。沿軸向有3～5個過水槽。本體從上到下有直通式或旁通式水眼，以保證洗井暢通。本體上除過水槽及水眼處均堆焊很厚一層YD合金，焊后略成梨形，因而得名。
圖2-2-53 梨形磨鞋
（3）工作原理
梨形磨鞋依靠前錐體上的YD合金銑切突出的變形套管內壁和滯留在套管內壁上的結晶礦物及其他雜質。其圓柱部分起定位扶正作用，銑下碎屑由洗井液帶到地面。
5.柱形磨鞋
（1）用途
用以修整略有彎曲或輕度變形的套管、修整下襯管時遇阻的井段和修整斷口錯位不大的套管斷脫井段。當上下套管斷口錯位不大于40mm時，可用以將斷口修直，便于下一步工作順利進行。
（2）結構
柱形磨鞋實質是將梨形磨鞋的圓柱體部分加長，其柱體部分可以加長到0.5～2.5m，如圖2-2-54所示。
圖2-2-54 柱形磨鞋
6.內銑鞋
（1）用途
內銑鞋主要用來修理被破壞的魚頂，依靠內齒底刃尖（或YD合金焊料）對不規則的魚頂進行周邊切削，逐步將破壞的魚頂修切成圓形。
（2）結構
內銑鞋由接頭與銑鞋體構成。按其內部結構又分為內齒銑鞋和YD合金焊接式內銑鞋兩種，YD合金焊接內銑鞋結構如圖2-2-55。
圖2-2-55 YD合金焊接內銑鞋
內齒銑鞋底銑鞋體內腔呈喇叭口形，加工有細密的長條形切削銑齒。其銑齒經滲碳淬火處理，硬度較高，能對魚頂進行修整，并作為洗井液的過流通道。
7.外齒銑鞋
（1）用途
外齒銑鞋主要用以刮銑套管內壁、修理魚頂內腔和修整水泥環，還可以用來刮削套管上殘留的水泥環、銹斑、礦物結晶以及小量的飛邊等。在下襯管固井鉆水泥塞之后，需將襯管頂部水泥塞處的水泥環修整成平滑的喇叭口時，必須用外齒銑鞋，其他工具是難以完成的。
（2）結構
外齒銑鞋由接頭與銑鞋體構成，在銑鞋體外壁加工有多條長形錐面銑齒，如圖2-2-56所示。外齒銑鞋與內齒銑鞋齒形相同，只不過分布在外表面。
圖2-2-56 外齒銑鞋
8.裙邊銑鞋
裙邊銑鞋由于有裙邊的存在，因而可以將落物罩入裙邊之內，保證落魚始終置于磨鞋磨銑范圍之內，用底部切削材料對落魚進行磨削。這種銑鞋可以靠裙邊銑入環形空間，又可以對魚頂進行磨削，用它可以磨削各種管類和桿類落物。裙邊銑鞋主要有整體式和分離式兩種，如圖2-2-57所示。
圖2-2-57 裙邊銑鞋
9.套銑鞋
（1）用途
套銑鞋也叫空心磨鞋或銑頭，是用以清除油套管環形空間各種臟物的工具。也可以套銑環形空間水泥和堅硬的沉砂、石膏及各種礦物結晶等。
（2）結構
套銑鞋按其與套銑筒（有的叫套銑管）的連接形式可分為：整體式和分離式兩種，如圖2-2-58所示。
圖2-2-58 套銑鞋
①整體式，即將套銑鞋與套銑筒焊接為一整體，或直接在套銑筒底部加工套銑鞋。這種形式強度大，不易產生脫落，因而一般多用于深井。
②分離式，即將套銑鞋與套銑筒用螺紋連接。這種形式加工更方便，但其強度較低，不能承受較大的扭矩，因而只適用于淺井。
九、套管補貼類工具
套管補貼工具主要用于井下套管的腐蝕孔洞、裂縫、輕微破裂、螺紋失效漏失等的補貼堵漏以及誤射孔的補救、射孔層位（開發層系）調整、補貼射孔孔眼等修復補貼和調整補貼施工。補貼工具包括波紋管、滑閥、雙作用液壓缸、脹頭等。
1.波紋管
波紋管是套管補貼修復施工中主要修復使用的消耗材料，起修復堵漏的主導作用，按截面幾何形狀分為8峰和10峰兩種規格，如圖2-2-59所示。
圖2-2-59 波紋管
2.滑閥
滑閥上扶正器的彈簧片與套管內壁緊緊壓合，下井時滑閥上端與油管柱相連，下端與補貼工具相連。由于套管壁與扶正器的摩擦作用，在上提或下放管柱時，滑閥分別處于關閉或打開狀態，起切斷或連通油管與套管環形空間的作用，以利于起下管柱作業。滑閥結構如圖2-2-60所示。
圖2-2-60 滑閥
3.雙作用液壓缸
雙作用液壓缸是補貼施工中關鍵工具，是將管中液體壓力轉變為機械上提力的重要能量轉換工具。雙作用液壓缸的主要作用是將液壓力轉變成活塞拉桿的機械上提力，實現脹頭上行，脹開脹圓波紋管，完成補貼動作。其原理是：當液壓從油管柱內傳遞到液壓缸中時，液體的壓力則轉變為液壓缸內活塞的上行力。由于活塞與缸體下端外的活塞拉桿連成一體。所以液壓缸內活塞在液壓作用下上行并帶動活塞拉桿急速上行，拉桿又帶動連接在其下的剛性脹頭和彈性脹頭上行，從而使剛性脹頭和彈簧脹頭將被定位的波紋管脹開、脹圓，并緊緊地貼補在套管內壁上完成補貼。雙作用液壓缸結構如圖2-2-61所示。
圖2-2-61 雙作用液壓缸結構示意圖
4.脹頭
脹頭是補貼工具中重要部件，是最后完成對波紋管脹擠、實現補貼的關鍵性工具。脹頭結構如圖2-2-62所示。
圖2-2-62 脹頭結構示意圖
波紋管補脹開的具體工作過程是：波紋下至套管破損部位后，管柱內憋壓，在液壓作用下，補貼工具中的水力錨錨爪伸出并緊緊地卡咬住套管內壁，使水力錨以下的液壓缸、波紋管、拉桿及脹頭等相對固定在一定位置。當液壓繼續升高并達到一定值時，波紋管內的拉桿及加長桿在液壓缸活塞的作用下向上急速收回，同時帶動波紋管下部的剛性脹頭和彈性脹頭一起向上急速運動，如圖2-2-63所示。此時波紋管在水力錨定位作用下，由止動環控制而相對穩定不動，呈錐狀的剛性脹頭受力向上，初步將波紋管脹開脹圓，剛性脹頭下面的彈性脹頭則順利進入波紋管，進一步將波紋管完全脹開并緊緊地貼補在套管內壁上。
圖2-2-63 補貼原理示意圖
【技能訓練】
一、錐形油管懸掛器的起下
1.提錐形油管懸掛器操作步驟
①卸下套管四通上法蘭。
②將提升短節連接在懸掛器上部并用管鉗上緊，用活動扳手將套管四通法蘭的四條頂絲退回絲孔內。
③將吊卡扣在提升短節上，掛吊環插入吊卡銷，指揮操作手上提，當油管懸掛器提出20cm，觀察負荷正常后，再提出防噴器上
平面以上30cm左右時停止（圖2-2-64）。
圖2-2-64 提錐形油管懸掛器示意圖
④將吊卡放在防噴器上扣住油管，指揮操作手下放，使油管坐在吊卡上。
⑤用管鉗將油管懸掛器連同提升短節一起卸開，并放置在便于施工的位置。
2.下坐油懸掛器操作步驟
①檢查油管懸掛器（錐體）的O形密封圈是否完好，如有損壞，及時更換。
②將油管懸掛器與提升短節一起，連接在最后下入井內的油管上，并用管鉗上緊。
③操作手下放，將掛在吊環上的吊卡扣在提升短節上。
④指揮操作手上提油管30cm剎車，撤掉坐在油管接箍下面的另一只吊卡。
⑤指揮操作手緩慢放下，使油管懸掛器（錐體）穩穩地坐入套管四通內。
⑥用活動扳手，將套管四通四條頂絲頂緊，卡住錐體，卸下提升短節。
3.注意事項
①油管懸掛器在井口時，井架天車、游動滑車和井口必須成一條直線，防止坐油管懸掛器時擠壞O形密封圈。
②提油管懸掛器時必須用專用的提升短節，絲扣完好。
③提油管懸掛器必須有專人指揮。
④套管四通法蘭的四條頂絲必須完全退回絲孔內。
⑤上提油管懸掛器的提升負荷必須執行規定標準。
二、不同類型井的通井
1.普通井通井
①通井時，通井規的下放速度應小于0.5m/s。通井規下至距人工井底100m時，要減慢下降速度。
②通井規下至人工井底后，上提在人工井底2m以上完成，用1.5倍井筒容積的洗井液反復循環洗井，以保持井內清潔。
③起出通井規后，要詳細檢查，發現痕跡需進行描述，分析原因，并上報技術部門，采取相應措施。
2.老井通井
①通井規的下放速度應小于0.5m/s，通至射孔井段、變形位置或預定位置以上100m時，要減慢下放速度，緩慢下至預定位置。
②其他操作方法與普通井通井相同。
3.水平井、斜井通井
①通井規下至45°拐彎處后，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。若上提時遇卡，負荷超過懸重50kN，則停止作業，待定下步措施。
②通至井底時，加壓不得超過30kN，并上提在井底2m以上完成，充分反循環洗井。
③提出通井規，起管速度為10m/min，最大負荷不得超過油管安全負荷，否則停止作業，研究好措施后再施工。
④起出通井規后，詳細檢查，并進行描述，作好記錄。
4.裸眼井通井
①通井規的下放速度應小于0.5m/s，通井規距套管鞋以上100m左右時，要減速下放。
②通井至套管鞋以上10～15m。
③起出通井規后，詳細檢查，發現痕跡進行描述和分析，作好記錄，并上報技術部門，采取相應措施。
④用光油管（或鉆桿）通井至井底。
⑤上提2m以上后徹底循環洗井。
⑥起出光油管（或鉆桿）。
三、歸納總結
①選擇工具、檢查工具各部分是否靈活、合格。
②認真檢查全部零部件，若有裂紋，不得再用。
③檢查工具尺寸是否合適，水眼是否暢通。
④工具在運輸、裝卸時避免劇烈震動和摔碰。
⑤工具螺紋配合有預緊度，要上緊，下鉆防止反轉鉆具。
⑥檢查卡瓦、鍵槽是否靈活。
⑦工具下井操作要平穩，下鉆速度不宜過快。
四、思考練習
（1）簡述檢測工具的分類及用途。
（2）簡述套管刮削工具的分類及用途。
（3）簡述整形工具的分類及用途。
（4）簡述磨銑工具的分類及用途。
（5）簡述套管補貼工具的分類及用途。