钻具事故是钻井中较常见的事故之一，特别在转盘钻井中，由于钻柱在井下受力非常复杂，若检查不严格或操作不当，就会发生折断、脱扣、胀扣、刺穿的事故。发生钻具事故后，对落入井底的钻具要实施打捞作业，打捞钻具作业是一项细致的技术工作，如果处理不当或打捞作业时间过长，将会增加钻具事故的复杂性，使处理更加困难，甚至造成井的报废。所以，对钻具事故要以预防为主，加强对钻具的科学管理，严格执行操作规范，尽量消除钻具事故。
任务一、钻具事故的原因与预防 Ⅰ、教学目标
1、掌握钻具失效的类型和原因、作用机理； 2、掌握基本的钻具事故预防方法和措施； 3、初步具有预防钻具事故操作、维护的动手能力。 Ⅱ、工作任务描述
钻井事故中常遇的一类事故就是钻具事故，要减少钻具事故的发生，预防是第一重要的。做好钻具事故的预防工作，必须知道钻具事故发生的来龙去脉，必须掌握基本的钻具事故的原因分析和判断技能，这样才能有针对性、有目的、有效率的做好钻具安全防护工作。
本工作任务就是在归纳了钻具事故的破坏类型、特征、原因的基础上，结合现场实际提出钻具事故预防的方法和措施，着重于工作过程的钻具安全防护工作的实施和确保钻具使用安全。钻具安全防护涉及到金属管材性能、管材结构、管材受力、管材腐蚀、钻井液、地层等诸方面基础知识和专业知识，是一个系统工程。因此钻具使用、操作人员，必须具备钻具安全防护的基本知识和基本操作技能。
Ⅲ、学习任务及知识点阐述
学习和理解钻具事故的产生原因、破坏的机理、破坏特征等理论知识，是更好的掌握和实施钻具安全防护工作的基础。通过对钻具事故发生过程的原因探讨，才能真正掌握钻具事故预防的方法和措施；才能做好钻具安全防护的工作。
学材
钻具失效在世界各油田普遍存在，原因各不相同，失效机理也很复杂，但都与钻具结构，材料特性，地层情况，钻井工艺和使用水平有关。我们知道石油钻具的受力状况和井下环境非常恶劣，长期处在内外充满钻井液的狭长井眼里工作，承受拉、压、弯、扭、液力等载荷作用，同时还伴随着各种复杂振动，使其成为钻井设备工具中的一个薄弱环节，在钻井过程中钻具任何部位失效都可能造成严重的后果，甚至使井报废。美国的统计和估算表明，钻具的断裂事故在14%的井上发生，平均发生一次损失106000美元，这是正常消耗以外的巨额费用。据统计，我国各油田每年发生钻具事故约五、六百起，我国每年必须用数亿元人民币的外汇购置各种规格的钻杆和钻铤，经济损失巨大。因此只有开展钻具失效研究，掌握钻具失效的客观规律，针对实际情况，提出相应的预防措施，才能防止钻具事故或最大程度地降低钻具破坏，提高油田的经济效益。
一、钻具的破坏类型
由于钻具工作条件的恶劣，所以其失效形式也多种多样。归纳起来，其主要失效形式可分为：
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1、断裂
断裂在钻具失效事故中所占的比例较大，占全部失效的50%左右，导致断裂失效的主要原因是疲劳破坏，也有一定数量的氢脆破坏。钻具折断分为丝扣折断和本体折断。
2、刺穿、脱扣和胀扣失效
刺穿、胀扣和脱扣失效是仅次于断裂失效的主要失效形式。脱扣、胀扣失效在钻杆和钻铤上都有发生，主要原因是使用不当造成的。刺穿失效主要发生在钻杆上，钻铤和加重钻杆、扶正器上也有发生，但是较少。脱扣分为拉脱和倒扣。
3、表面损伤
表面损伤包括腐蚀、磨损和机械损伤三方面。 4、过量变形
过量变形是由于工作应力超过材料的屈服极限引起的。如钻杆接头在受载情况下螺纹部分的拉长，钻杆本体的弯曲和扭转，这都是由使用不当造成的。
二、钻具失效的原因
钻具失效中以断裂失效比例最高，刺穿、脱扣和胀扣次之，在表面损伤中，以腐蚀和磨损为失效的主要原因。在这些主要失效原因中，有的是独立的，有的又是互相影响的。下面对断裂失效、刺穿、腐蚀等失效原因进行分析。
1、断裂失效
四川川东地区1996年～1997年期间发生了303起钻具井下事故，其中钻杆、钻铤断裂就达142次，占总数的46.9%；塔里木油田在1995年～1998年期间钻杆、钻铤失效66次，其中断裂事故就达38次，占失效的57.6%。导致断裂的主要因素是疲劳，也有一定数量的脆性断裂。疲劳断裂的原因一是钻具使用时间久，达到正常使用寿命；二是井下钻具受力严重，载荷复杂，如严重跳钻、大井斜角、大狗腿角等。脆性断裂与材料质量不合格有极大关系，另外环境和使用也会导致脆性断裂。
1）钻具疲劳
材料在交变应力作用下，经过长时间（或较多的应力循环周次）运转后所发生的“突然”失效或破坏，统称材料的疲劳现象。疲劳是钻具失效的最主要形式。有资料报道，钻具的失效大约有80%是由于疲劳引起的。据波斯弯地区钻具失效的统计，在三年时间内，累计每钻进进尺1981.2m（6500ft）就有一起与疲劳有关的钻具失效。
⑴疲劳失效表现的形式
疲劳失效在钻具上的表现形式主要是钻铤螺纹处发生疲劳断裂和在钻杆加厚过渡区间产生疲劳裂纹，引起钻杆疲劳刺穿，甚至断裂失效。
在钻具的疲劳失效中，钻铤的疲劳失效更为突出。石油管材使用研究表明有80%以上的钻具失效属于疲劳或疲劳相关的失效，其中绝大部分发生在钻铤的螺纹连接处。1992年全国钻具失效总况的统计结果表明,钻铤的失效次数大致为钻具总失效事故的48.7%；长庆油田第三钻井工程处1994年共断钻铤87根(钻铤外径177.8mm，螺纹为NC50牙形)，内螺纹断裂占86%，外螺纹断裂占14%。内螺纹断裂位置在距台肩面100～120mm处，外螺纹断裂位置在距台肩面18～25mm处，失效部位断口截面光滑具有疲劳断裂特征；四川川东地区1996～1997年间发生了142起断裂事故中，螺纹断裂就占110起，占总数的77.5%；据统计，大庆油田钻铤损失占钻具失效总数的88.4%，而钻铤损坏基本上都在钻铤螺纹连接处；华北油田2002～2005年钻铤失效78起，占总失效的46.7%。其中螺纹连接失效75起，占
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钻铤失效的96.1%。螺纹连接处的应力集中是钻铤最薄弱环节，也是钻铤疲劳失效多发区。 钻杆疲劳失效主要表现在钻杆加厚区间由于截面突变，在加厚区间引起应力集中。在频繁交变应力作用下，加厚区产生微小裂纹，加之钻井液等复杂因素的影响，最终导致刺穿、刺漏和裂缝，甚至发生钻杆断裂事故。川南矿区在20世纪90年代曾对10口井使用的钻杆进行探伤检查，发现34根E75钻杆、17根X95钻杆、5根S135在内加厚过渡区部位产生裂纹。塔里木油田在1995年～1998年三年间钻杆和加重钻杆失效35次，断裂和刺穿就高达22次，占62.8%；2003年7月至9月勘探三号钻井平台在东海海域富阳一井的钻井施工过程中,共计发生9次钻杆刺漏现象,钻杆刺漏位置基本都在距端面0.60ｍ处。
⑵疲劳失效特征 ①钻铤失效特征
ⅰ、钻铤的疲劳断裂，大多数发生在井斜变化大，方位变化大的“狗腿”井段。当应力集中较大，结构强度和材料韧性不足时，钻铤的疲劳失效极易发生；
ⅱ、钻铤疲劳断裂均发生在接头的螺纹部位。外螺纹的断裂面一般在台肩处螺纹的第1～2牙附近，内螺纹接头断裂面一般在距螺纹消失端第4～6牙处，即位于内、外螺纹连接的最后啮合处；
ⅲ、钻铤的疲劳断裂裂纹一般起源于螺纹根部，并具有多源特征，与各种因素引起的应力集中增大有关；
ⅳ、钻铤疲劳断裂与尺寸有很大的关系，尺寸越大越容易发生。内外螺纹连接后的弯曲强度比对钻铤的疲劳失效有严重影响，弯曲强度大容易引起外螺纹疲劳，反之则容易引起内螺纹疲劳失效；
ⅴ、钻铤的疲劳失效与钻铤材料的性能有关，低韧性的材料更容易发生早期疲劳失效。 ②钻杆疲劳失效特征
ⅰ、钻杆的疲劳断裂与钻铤的疲劳断裂一样，大多数发生在井斜变化大，方位变化大的“狗腿”井段；
ⅱ、钻杆断裂基本发生于距离内、外螺纹接头台肩450～550mm处。纵向剖开后，此部位恰好为内加厚过渡区与管体交界处；
ⅲ、钻杆失效与钢级及使用地区无关。
失效钻杆在四川、新疆、长庆、大港、华北、胜利等油田都普遍存在，包括X95、G105和S135各级钢级。
⑶影响钻具疲劳失效的因素 ①钻具振动
钻具振动是导致钻具疲劳损坏的主要因素之一。它一般分为横向振动、纵向振动和扭转振动。研究表明,纵向振动对钻具寿命影响最大,产生的纵向冲击力可高达840KN；横向振动导致连接的螺纹加速疲劳而扭断；扭转振动引起疲劳、脱扣等。钻具的剧烈振动引起钻具连接螺纹发生疲劳断裂，钻铤螺纹受到的影响最为严重。
②弯曲强度比
在石油钻井过程中，下部钻具要受到弯曲载荷的作用，而钻具结构最薄弱的环节是接头处，许多井下复杂情况的出现，都是由于螺纹连接处发生断脱而造成的。弯曲强度比是指公扣和母扣抗弯刚度保持适当的比例。经分析了大量钻铤螺纹损坏实例后，认为弯曲强度比的最佳值应为2.5:1，许用范围为1.9:1～3.2:1。一般情况下要根据实际情况选用适合的弯曲
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强度比，以保证内、外螺纹接头弯曲疲劳强度相平衡。在钻具外径容易磨损、井下有腐蚀介质的情况下(此时内螺纹接头疲劳次数多)，应选择较大的弯曲强度比。反之，在外螺纹接头疲劳频繁发生的地区，应选择较小的弯曲强度比。
③钻铤螺纹载荷分布不均
钻铤公扣与母扣联接时，公扣借着某一力矩旋入母扣，为了保证螺纹部分能够密封，必须在螺纹台肩面旋合后在给与一定的上扣拧紧扭矩，使台肩面和螺纹沿节经部位相互挤压，产生一定的弹性变形，从而造成一定的台肩负荷。上扣完毕，螺纹就承受了一定的初始应力。
螺纹上载荷的分布并不均匀，前几牙螺纹承担了大部分载荷。其中第一个螺纹牙载荷就高达39.5%，第二个螺纹达23.9%，而到达第7个螺纹载荷几乎不受力。因此上扣扭矩所产生的螺纹载荷主要集中在靠近台肩面的前4个螺纹。
螺纹牙载荷分布极为不均衡，在公螺纹的根部、母螺纹的底部最后啮合区是螺纹变形、扭曲、断裂等失效的高频区。
2）钻具脆性断裂
脆性断裂是指材料断裂前不产生或仅仅产生很小的塑性变形，断裂过程中单位体积所消耗能量很低的断裂过程。
⑴脆性断裂失效原因
脆性断裂失效原因主要包括结构设计或焊接工艺不良造成很大的截面突变，出现应力集中或裂纹，环境温度的降低，材料的成份、冶炼、加工工艺不当，残余应力未消除等。但是同一材料制成的不同构件在不同环境下服役时，其失效方式可能是脆性的，也可能是韧性的，它取决于材料的成份、冶炼、热处理等热加工的内在因素，也取决于应力状态（多轴应力、应力集中大小等）、加载速度、环境温度和介质等外在因素。
⑵脆性断裂的失效机理
钻具脆断失效主要是由材料表面的尖锐缺陷、螺纹根部尖角等应力集中源和材料韧性不足引起的。疲劳和脆断失效，与材料的冲击韧性均有一定的关系。脆性断裂失效非常“突然”，失效前没有什么明显的征兆，
2、刺穿失效
刺穿失效是仅次于断裂失效的主要失效形式，刺穿主要发生在钻杆上，而失效部位绝大部分都发生在钻杆加厚过渡区。
中国东海PH油田1998年至2001年发生61起钻杆刺穿事故，刺穿位置距离接头端面0.5～0.7m，基本上处于钻杆过渡带；塔里木油田2001年7月～2003年5月在通径127mm钻杆上有21口刺漏失效井共89次发生了刺漏，其中77.5%发生在钻杆本体加厚过渡带；华北油田2002～2005年间在鄂尔多斯盆地共发生钻具刺穿刺漏75起，占总失效的45%。其中钻杆失效69次，失效部位发生钻杆内加厚过渡区的达66次，占刺穿失效的95.6%。
⑴刺穿失效的原因
①钻杆加厚过渡区间的截面突变，引起应力集中，导致钻杆疲劳，产生微裂纹； ②带有腐蚀性的高压钻井液在应力作用下，侵入微裂纹，使裂纹扩展；
③钻井液中的硫化氢、二氧化碳、溶解氧对钻杆的腐蚀损伤造成壁厚减薄，点蚀、蚀坑的产生引起腐蚀疲劳失效；
④带有固体颗粒的钻井液高速流经变截面的过渡区间，对截面产生冲击和摩擦。 ⑵冲蚀的机理
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冲蚀是指含有固体离子流的冲击磨损，属于腐蚀磨损的范畴。冲蚀失效是指钻井液中的固体小颗粒等按一定速度或角度对钻杆表面进行冲击所造成的一种材料损耗现象。冲蚀是冲击和腐蚀两大因素共同作用的结果，但是冲击起主导作用。冲击和腐蚀联合作用，其破坏速度远远大于各自单独作用。
冲蚀失效主要发生在钻杆加厚过渡区和螺纹连接部位。钻具冲蚀失效的主要特征是含有固体粒子的高压钻井液以高速沿一定方向冲击钻具表面，造成金属的流失。最常见的是钻杆内加厚过渡表面区表面的冲蚀坑、冲蚀孔洞及螺纹连接部位冲蚀造成的螺纹及密封面损伤。
3、腐蚀失效
腐蚀是导致和加速钻具的断裂、刺漏等失效主要原因。美国一家钻井公司曾作过这样的统计，在该公司所有降级或报废的钻杆中，因内壁全面腐蚀、点蚀、腐蚀疲劳等造成的就占75%以上。石油管材使用研究表明，60%的失效是直接或间接地由腐蚀引起。华北油田因钻具腐蚀疲劳，钻具使用寿命很短。最长为98000m，最短的仅为7300m，平均为46000m，与国外的150000m使用寿命相距甚远，由此而造成的经济损失高达2000多万元。
钻具的腐蚀失效主要表现在钻井液对钻具的腐蚀疲劳和腐蚀损伤两方面。 1）腐蚀疲劳
在腐蚀环境中造成的破坏，通常称为腐蚀疲劳破坏。这种破坏是目前造成钻具早期破坏最常见的原因之一。由于腐蚀的缘故，使钻具截面积减小或者形成腐蚀小坑造成应力集中点，都使得疲劳强度大为降低，或者实际上不存在什么疲劳强度。
腐蚀疲劳规律是比较复杂的，目前对腐蚀疲劳的机理仍有不少争论，比较流行的观点是腐蚀应力集中、选择性电化学侵蚀、钝化膜的开裂、介质吸附和氢致开裂等。
①腐蚀应力集中
腐蚀造成的表面蚀坑引起应力集中，促使裂纹萌生。实验证明腐蚀裂纹多在半圆形的蚀坑底部出现，如钻杆的腐蚀疲劳失效即是如此。
②选择性电化学侵蚀
疲劳过程中产生集中变形区，这种区域的位错组态或杂质沉淀与基体不同，在动态过程中这个形变集中区首先发生阳极溶解，随着疲劳过程的滑移形态的反复进行，溶解不断进行，从而出现腐蚀沟，引起应力集中而导致裂纹萌生。
③钝化膜开裂
许多金属都能形成钝化膜，但疲劳过程表面滑移台阶能破坏钝化膜，裸露出的金属在介质中发生阳极溶解。当钝化膜被修复后溶解停止，下一循环的滑移开始又重复同一过程，结果形成了微观沟槽，并使滑移越集中该处，以至最终形成腐蚀疲劳裂纹。
④介质吸附和氢致开裂：
在金属材料表面分解的氢通过扩散进入金属，在三轴应力状态的裂纹尖端塑性区集聚成原子团使微裂纹形成。微裂纹与主裂纹前缘相连接而使裂纹向前推进。
2）腐蚀损伤
⑴腐蚀损伤的主要失效形式
①腐蚀还原氢可进入材料，使材料发生脆化，即应力腐蚀；
②腐蚀所产生的蚀坑、沟槽等可引发其它类型的失效。例如在交变载荷作用下，蚀坑可作为疲劳裂纹源，在蚀坑底部产生裂纹，最后导致腐蚀疲劳；
③化学腐蚀引起钻具几何尺寸变化，如管壁减薄、承载能力下降、螺纹连接和密封受到
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损坏等。
上述三方面中，前两者是腐蚀间接的或与其它因素共同作用的结果，因而导致突发性的失效，而且通常发生在钻井过程中，所以危害很大；后者是腐蚀的直接结果，虽需要一个较长时间的腐蚀累计过程，但它只能控制。
⑵应力腐蚀失效机理
腐蚀损伤是腐蚀还原产物氢原子进入金属，使材料发生脆化，在水溶液中，这种脆化称为应力腐蚀。金属材料在拉伸应力和一定的腐蚀介质同时作用下所导致的开裂称为应力腐蚀开裂。应力腐蚀开裂是环境引起的一种常见的失效形式，它是在一定的拉伸应力和腐蚀介质共同作用时，在低于抗拉强度而介质腐蚀性又较轻微的情况下发生开裂。开裂之前没有显著的变形或其它明显可见的宏观征兆，因此常被忽视而疏于防范，以至酿成严重后果。美国杜邦化学公司曾分析在4年中发生的金属管道和设备的685例破坏事故中，有近60%是由于腐蚀所引起，而在腐蚀造成的破坏中，应力开裂占13.7%。根据各国大量的统计，在不锈钢的湿态腐蚀破坏事故中，应力腐蚀开裂甚至高达60%，居各类腐蚀破坏事故之冠。
应力腐蚀开裂是环境开裂中最广泛的失效形式之一，是一个复杂的力学——化学破坏过程。应力腐蚀开裂只有当材料在不发生剧烈均匀腐蚀的介质中才发生。一般促使材料发生应力腐蚀开裂的介质可以在以下几种条件下发生：
①介质中含有促使材料表面形成钝化膜，但又含有破坏钝化膜完整性的离子； ②介质能向合金材料提供足够量的氢以引起氢致开裂，并且合金材料在该介质中均匀腐蚀速度很低；
③只有在拉应力作用下才能引起应力腐蚀，压应力反而能阻止或延缓应力腐蚀。拉应力可来源于构件加工或焊接的残余应力或外载荷。
⑶化学腐蚀的机理
钻具的腐蚀源很多，硫化氢、二氧化碳、溶解氧和溶解盐等都对钻具有不同程度的腐蚀作用，腐蚀源不同，其腐蚀机理也不尽相同。下面是对各种腐蚀做一分析。
①硫化氢腐蚀机理
硫化氢主要由地层产生，但也可以由含硫有机处理剂的热分解而产生。硫化氢溶解于水形成一种弱酸，对钻具有腐蚀作用。但它的主要作用不在于腐蚀，而在于使钢材发生氢脆破坏。氢原子有个特性，在有硫化物的环境中以原子形式存在，在其他的环境中以分子形式存在。氢原子是所有原子中最小的原子，它能渗入钢材或其他金属材料并扩散到材料内部，而且最容易集中到材料受力最大的区域，但当氢原子脱离了硫化物的环境后，很快结合成氢分子，氢分子的体积要比氢原子大许多倍，它能破坏钢材的组织结构，降低钢材的韧性，产生各种微小的裂纹。氢原子又继续聚积到裂纹尖端，并使裂纹发展，直至钢材不能承受外界负荷时，会突然发生断裂，这种现象称为脆化。氢脆的敏感性由下列因素决定：
ⅰ、钢材的屈服强度低于630MPa的普通碳素钢一般不会发生氢脆断裂，强度越高，产生破坏的时间越短；
ⅱ、合金钢的硬度大于Rc22时容易遭到破坏；硫化氢浓度越高，氢脆破坏的时间越短； ⅲ、溶液的pH值的降低，氢脆断裂的趋势增长，pH值维持在9.0以上，则氢脆破坏可显著减少；
ⅳ、温度超过83℃，氢脆断裂的敏感性降低；外界施于钢材的应力越大，氢脆断裂的时间越短。
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在大量硫化氢气侵的情况下，钻井液pH值可下降到4～5左右。由于钻井液中HS和S离子的存在使氢原子结合成氢气的反应受到阻碍这一特殊效应，使得即使井筒里只含有少量的硫化氢，钻具就有可能发生硫化物应力腐蚀开裂和氢断裂。除此之外，硫化氢还会使钻具发生电化学失重腐蚀。硫化氢造成的电化学失重腐蚀的主要形态是全面腐蚀和溃疡状腐蚀，在钻柱表面形成大量形状、大小、深度各异的腐蚀坑和腐蚀条带，导致壁厚减薄、穿孔、甚至破裂。
②二氧化碳腐蚀机理
常温常压下二氧化碳的腐蚀也许似乎微弱的，但是对于钻具来说，井筒里是高温、高压和高浓度的二氧化碳环境，因此这时二氧化碳的腐蚀是非常显著的，甚至年腐蚀量达十几个毫米左右。二氧化碳环境中钻杆的损害主要是快速的电化学失重腐蚀，其形态也大多是不均匀全面腐蚀。
CO2可来自地层，可以来自有机材料热降解、重晶石粉或膨润土中的盐酸盐、苏打粉或碳酸氢钠的化学过度处理。防止CO2气侵必须根据CO2的来源采取相应的措施。选用耐二氧化碳腐蚀材料，如Cr含量大于5%的材料具有很较好的抗CO2腐蚀能力。
③溶解氧的腐蚀机理
溶解氧腐蚀是钻具使用寿命下降的最重要原因，虽然硫化氢和二氧化碳气侵引起的后果是严重的，但毕竟能造成大量硫化氢和二氧化碳气侵的情况并不多，最普遍存在的是由钻井液中溶解氧引起的各种形态的腐蚀，如疲劳腐蚀、缝隙腐蚀和点蚀。溶解氧腐蚀是在中性和碱性环境中发生的，而钻井液的pH值大多数是中性。钻具的氧腐蚀速率基本上受氧的扩散控制，即提供给钻具表面的氧越多，腐蚀速率越大。温度较低时氧的点蚀倾向较大，而温度升高时则转向全面腐蚀。
④电化学腐蚀机理
钻具在钻井液中类似于电极在电解液中，也可以产生导电反应，不同金属之间，不同的钢材化学成分之间就会产生导电现象。如铜和钢连在一起放入水中，则铜为阴极，钢为阳极，产生电流，钢被腐蚀。但钢与易反应的金属如铝和镁等连在一起放入水中，则钢为阴极，铝镁成为阳极，产生电流，铝镁被腐蚀，而钢得到了保护。新钻杆与旧钻杆连接在一起，则新钻杆起阳极作用，旧钻杆起阴极作用，新钻杆先被腐蚀。钻具的氧化皮与钢材本身之间的差异，也会产生电流，使钢本身进一步遭到腐蚀。受应力的金属对不受应力的金属呈负电位，也可形成电池效应。当电流流过钢材时，会带走微量的金属分子，并沉积于电流的另一端，这样就会形成伤疤，引起应力集中或造成疲劳破坏。
⑤细菌腐蚀机理
影响腐蚀的细菌可分为需氧菌和厌氧细菌两大系列，需氧菌在有氧存在的环境中发生反应，而厌氧细菌在无氧的环境中发生反应。一些需氧细菌会使硫转化成硫酸，加剧腐蚀；而一些亚硫酸盐还原菌存在于厌氧环境，它们也会造成硫化氢对钢的直接腐蚀和使阴极解极化。
在含有氧的流体中，也会在活泼的腐蚀坑区发现亚硫酸盐还原菌，因为那里氧气的浓度变得很低。最常见的细菌腐蚀是硫酸还原菌的腐蚀，硫酸还原菌的主要成分为氢化酶，能使硫酸盐分解产生H2S和H2，使金属被腐蚀成金属硫化物，而H2从阴极逸出，阴极被解极化，使腐蚀反应连续不断的进行。
在细菌的生物化学腐蚀中，除硫酸盐类还原细菌外，还有铁细菌、硫细菌、腐生菌和一
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−−些藻类也会对金属造成腐蚀，它们可以吸附在金属表面，形成双金属腐蚀电路。另外，它们还可以积垢，形成电化学腐蚀电路，造成电化学腐蚀。
4、钻具其它失效类型 1）脱扣、涨扣 ⑴脱扣
钻具在井下受拉力较大的情况下，丝扣被拉滑开的现象称为脱扣。这主要的原因是由于丝扣上卸次数过多，磨损严重；或丝扣没有上紧；钻井液冲刺、腐蚀。大尺寸井钻杆脱落是较常见的事故。大尺寸井造成钻具脱扣的原因是：
①钻头和扶正器直径大，钻进或划眼时扭卡严重；
②过大的扭矩释放时，下部钻铤的惯性加速度（即钻铤瞬时的转速高于钻杆）导致钻杆脱扣；上扣扭矩达不到标准，也是造成脱扣的因素。
③将连接螺纹的规范搞错，把尺寸相近而又不是同一规范的公母螺纹连接在一起，因为它们咬合不紧，在运转过程中容易磨损而造成钻具脱落。
⑵涨扣
钻进时加压过大，或发生连续蹩钻，或在遇阻遇卡时强扭，或因为地面上扣扭矩不够，下井后蹩钻引起无控制再紧扣等，把钻杆母螺纹胀大、胀裂，造成钻具胀扣失效脱落。
脱扣、胀扣失效与使用关系密切，大多是使用不当造成的。因此为了避免此类事故发生，使用时应按照操作规程执行。
2）表面裂纹
表面损伤属于磨损失效类型。钻具在工作过程中，其外壁尤其是接头部位要与井壁或套管接触，承受剧烈的磨料磨损，会产生外表面磨损伤痕；由于钻具工作于钻井液之中，而钻井液是一种含砂量多、粘度大、相对密度大，并且具有一定腐蚀性的工作液。因此，钻具在承受磨料磨损的同时，还承受钻井液循环的冲蚀磨损。钻具在旋转钻井过程中，接头外壁很容易发生磨料磨损失效。对于这种失效，其基本对策就是大幅度提高接头面工作的硬度。
3）过量变形
钻具构件的过量变形失效是由于工作载荷超过构件的屈服强度引起的。构件的屈服强度低或者是工作载荷过大常会导致钻具出现使用过量塑性变形，若使用过量塑性变形过大、频率高，则就会出现钻具过量变形失效。过量变形主要是人为因素造成，失效所占比例并不大，其预防主要是使用时按操作规程操作即可避免。
钻压是钻具失效的重要参数。钻压的大小直接决定钻柱中和点的位置，也决定钻铤在井眼内的弯曲变形。钻压过大易造成钻柱弯曲变形厉害，中和点上移，在各种振动作用下，钻具发生失效事故。
井径扩大导致钻具弯曲应力明显加剧，且钻铤较钻杆更为严重。在钻井过程中发现，井径扩大导致钻柱失效次数也明显增加。如井径扩大率23.7%，失效7次，全部发生钻铤部位，由此可见，井径扩大对钻柱，特别是中和点以下的受压钻铤影响非常大。
振动引起钻具的断裂、钻杆丝扣脱落、掉牙轮和下部钻柱的偏磨，是钻具失效最重要的因素之一。振动可分为纵向振动、横向振动和扭转振动。钻具在给定钻具组合条件下具有自身振动的固有频率，当转速接近固有频率所对应的转速时，就会引起钻具共振。在不同的地层、井深、钻压及转速下，钻具表现出不同的振动形态。
⑴纵振破坏
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钻具纵振是钻具最重要的一种破坏形式，其危害也最大,主要表现在以下几方面。 ①纵振在钻柱的中性点附近产生交变的轴向应力，与其它振动耦合，加快钻铤失效； ②纵振频率与钻柱本身固有频率相同或成倍时，振幅急剧增大，出现“跳钻”现象。严重的跳钻常常造成钻头损坏、钻杆磨损加剧以及钻具疲劳破坏等；
③钻柱最薄弱环节是丝扣螺纹联接处。钻头纵振带来的冲击应力频繁作用于靠螺纹联结的丝扣处，易引起丝扣螺纹疲劳失效。中和点以下的受压钻铤更加严重，这是钻铤螺纹断裂居多的主要原因之一。
⑵横振破坏
横振带来许多危害，主要表现在以下几方面。
①横振使钻柱像弓状旋转，引起公转，与井壁摩擦造成钻柱表面磨损严重。接头外径的磨损直接影响到接头螺纹弯曲强度比减小，严重磨损易造成母扣裂纹或断裂；
②在井径扩大严重的井眼中，钻柱旋转引起质量偏心激振，造成弯曲扰度变大,弯曲应力增加。丝扣联接处弯曲应力的频繁交变加快钻具螺纹的疲劳失效。
钻柱横向振动是非常复杂的，同一地层不同油井横振可能是不一样的，在同一口井中也可能存在多段横振现象，且各段固有频率也不一致。大量研究表明，横振具有以下几点规律。
ⅰ、在中和点附近发生0～4根钻铤横向共振的概率大； ⅱ、横向共振范围宽，50～90r/min内都易发生； ⅲ、井径扩大率大的油井，更容易引发横振；
ⅳ、横振不受减振器制约，选用纵向或是扭转的减振器都无法施加决定性的影响； ⅴ、横向共振可使钻柱在短时间内遭到破坏。 ⑶扭振破坏
钻柱的扭转振动主要是由钻头的粘滑运动造成的，当井下钻具弯曲、偏离中心位置时与井壁间出现\"粘卡\"产生摩阻，从而导致井下钻具旋转减缓甚至停止,使得钻柱的旋转能量在钻柱中逐渐积累，当在钻柱中积累的扭转力足够克服井壁与钻具间的摩阻时，产生\"释放\"现象，此时钻头和钻具下部组合以高速旋转释放能量，这就是“蹩钻”现象。
扭振跟钻压、钻头和转速都有关系。钻柱弯曲变形、钻头选用不当以及转速在扭转共振范围内，都有可能导致扭振。研究表明，扭转共振随着井深的增大而降低。扭振易造成胀扣、脱扣失效。
4）事故破坏
⑴顿钻造成钻具折断。如因顶天车、刹车失灵、井口工具失效、单吊环起钻、井口上部钻具倒扣都有可能把钻具顿入井中。这种事故是非常恶性的事故，它有可能把钻具顿弯，有可能把钻头顿掉，也有可能把钻具顿断成几截，处理起来是比较困难的。
⑵事故倒扣。在处理卡钻事故中，为了套铣或侧钻，不得不将一部分钻具倒入井中。 ⑶过失倒扣。由于操作者的失误，在下列三种情况下有可能将钻具倒入井中： ①在下左旋螺纹工具的过程中，用转盘正转的办法给左旋螺纹钻杆上扣，把转盘以下的左旋螺纹钻具倒入井中；
②在钻进或划眼时，钻头遇阻遇卡，上面的钻具继续旋转，储存了很大的能量，一旦摘开转盘离合器而不加控制，整个钻柱要飞速的倒转，在惯性力的作用下，把下部钻具倒开，在这种时候，越是靠近钻头的地方，所受的反扭矩的冲击力越大，所以最容易把钻头倒掉；
③在钻进或划眼时，钻头遇阻遇卡，上面的钻具继续旋转，储存了很大能量，一旦阻力
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被克服，整个钻柱要飞速正转，但转盘的转速不可能与钻柱的转速同步，反而起到了制动作用，在惯性力的作用下，把上部的钻具倒开。
⑷把不同钢级、不同壁厚、不同等级的钻杆混同使用，强度最弱的钻杆总是首先遭到破坏。
三、钻具事故的预防 １、合理分布螺纹牙载荷
减少螺纹发生变形等失效，必须合理分布螺纹压承受的载荷。国内外研究表明，以下措施改良螺纹牙载荷分布：
1）、降低最后啮合区螺纹牙高度
研究表明，螺纹受力特点为两端大中间小。降低公扣第一个螺纹高度，可适当减少载荷集中程度。如果依次降低公扣前几个螺纹的高度，则应力集中程度将得到明显的改善。
当公扣第一个螺纹高度降低70%时，其承担的载荷比原来减少32%，被减少的负荷将分配于其它螺纹上，并不是全加到第二个螺纹上。当第一个螺纹高度降低后，螺纹中径也降低，因此轴向力和周向力都将降低。
2）、采用优质的螺纹脂
螺纹轴向应力和周向应力与摩擦系数有关，摩擦系数主要取决于螺纹脂的性能。在某一螺纹上摩擦系数降低，该螺牙上的载荷就会减小。从螺纹脂的产品特性来看，它主要有两个作用。一是利用螺纹脂中的固体含量(如石墨、铅粉、锌等)来堵塞存在于螺纹啮合间的通道,提高密封性能；二是利用其润滑作用降低摩擦系数，防止螺纹粘结。因此,可以在公扣靠近台肩面的螺纹上涂上摩擦系数较低的螺纹脂,以降低此处的载荷,达到减小应力集中的目的。
3）钻铤接头附近加工应力减轻槽，改善螺纹应力分布
螺纹疲劳主要是因为前几牙螺纹牙根应力集中。加工应力分散槽及适当减小螺纹附近的本体刚度是提高疲劳寿命的有效措施。
4）螺纹表面处理，延缓裂纹萌生
疲劳失效分为两个阶段：疲劳裂纹萌生和疲劳裂纹扩展。经过一定时间的交变应力作用后，微裂纹首先在螺纹表面应力集中区产生，这就是裂纹的萌生阶段。预防钻铤螺纹疲劳失效，可以通过强化表层物性，抑制疲劳裂纹的早期萌发，延长增加钻具使用寿命。表层物性是指形状精度、表面粗糙度、切削引起的表面硬化层厚度及残余应力等。这些都影响着螺纹的疲劳寿命。
提高加工精度，强化表面物性可提高螺纹的疲劳寿命。采用螺纹表面镀铜处理，可以使表面产生残余压应力，还可改善螺纹啮合后局部产生的高应力及应力集中；采用螺纹表面磷化处理，可使螺纹表面生成一层保护膜，能有效的防止腐蚀。
5）弯曲强度比要合理
弯曲强度比是螺纹联接的重要参数，与接头的失效有密切联系。弯曲强度比过小母扣受力严重，易发生胀扣、扯裂、滑扣、母扣螺纹根部断裂等现象；弯曲强度比过大，公扣受力严重，易发生公扣螺纹根部的破坏。采用增加钻铤母扣连接处壁厚，可提高螺纹联接处弯曲强度比；钻具接头硬化处理，提高钻具接头抗磨损能力；定期检查，发现钻具磨损严重或弯曲强度比过低的接头螺纹，应更换或重新滚丝。
2、腐蚀控制 1）使用内涂层钻杆
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使用内涂层钻杆的寿命比不涂层可延长一倍以上；使用内涂层钻杆还可减少流动阻力；使用内涂层钻杆还可大大减少腐蚀疲劳。研究表明，内涂层钻杆比普通钻杆寿命高1～2倍，至少可减少一半的钻杆消耗。
2）应用缓蚀剂
缓蚀剂可分为无机和有机化合物两大类，目前普遍采用有机化合物。缓蚀剂的防腐效果主要与井况、缓蚀剂类型、注入周期、注入量有关,如果使用得当,缓蚀效率将在85%以上。
3）用化学剂除去腐蚀性成份 ⑴除氧
控制氧在钻井液中的浓度是控制钻井液腐蚀作用的一种非常有效的手段。提高钻井液中的盐含量，可降低溶解氧的浓度，降低腐蚀速率。除去钻井液中的溶解氧，可使钻杆寿命延长一倍以上。常用的除氧剂有亚硫酸钠、亚硫酸氢钱、腆和各种有机亚硫酸胺。
⑵除二氧化碳
地层水中含有大量游离CO2、HCO3、Ca、Mg等离子，加速了钻杆的局部腐蚀。加入氢氧化钙可与二氧化碳反映生成碳酸钙沉淀，除去钻井液中的游离二氧化碳。
4）控制pH值
钻井液的腐蚀性随pH值的增加而显著降低，加碱(纯碱、烧碱或石灰乳)提高钻井液的pH值是控制钻具腐蚀的最古老而又最普遍的方法。分析现场钻井液及地层水发现，目前使用的钻井液pH值都在7左右，根据前面分析，该值对钻具腐蚀还有较大影响，还有大量提升空间，建议pH值控制在10以上。
5）选择高合金管材和抗氢脆管材
铬等元素具有很好的抑制金属腐蚀的作用，但由于其价格比较昂贵，API标准及国内各大管材厂商均采取中碳低合金钢，其铬含量大都在0.5%～1%。当合金材料中铬含量达到5%，腐蚀速率大大降低，推荐使用含4%～5%的合金钻具，用于地层中带有腐蚀介质的油气田。对于在含有硫化氢介质的地区钻井，可使用抗氢脆管材或低钢级的管材。
6）保持一定的钻井液密度，尽量阻止地层流体侵入井内 3、减少钻具的振动
预防纵振目前最有效的方法有以下几种：
(1)根据钻具组合计算钻柱的固有频率，随着井深的增加，纵振固有频率逐渐减小，钻井时应根据情况经常调整钻井参数；
(2)在跳钻严重的地层加入减振器能减轻钻具的振动。
目前能有效预防横振的方法不多，针对共振转速的频率带较宽，用选择转速的办法避开横振是比较困难的。中和点附近的横振发生频率较高，避开钻铤横振可主要考虑避开中和点附近钻铤发生横振。
减小横振带来的破坏可以从提高钻具本身属性方面考虑；横振引起接头处严重磨损，对接头进行表面硬化处理是当前延缓磨损唯一有效的办法；针对横振对螺纹带来的影响，改善螺纹受力，提高螺纹韧性可以延缓螺纹疲劳，提高钻铤寿命。
预防扭振目前一般在钻铤上加扭振减振器，根据需要适当调整钻井参数。 4、钻具操作与维护
1）井场上钻具应按钢级、壁厚、新旧程度分开摆放和管理，做好钻具资料登记、编号工作。下井时要按要求分段连接。
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2）钻具上、下钻台，公、母扣必须戴好护丝，规范操作，不许碰撞钻具两端的接头。 3）钻具连接前，要清洗接头，认真检查，没有问题才能涂抹好合格的螺纹脂，进行正确的连接。要防止上扣出现错扣、咬扣的现象。
4）上、卸扣，大钳必须咬在钻杆本体上；使用双钳上、卸扣时，按标准扭矩规范操作。 5）在起下钻作业操作中，要避免大钳、卡瓦等工具对钻具的咬伤；要认真检查起出钻具外表面是否有伤痕；下钻时要认真检查钻具的弯曲度，决不允许弯钻具下井。
6）使用的钻具在井中所处的位置要定期进行倒换；执行错扣检查制度，每起一趟钻，错开卸扣起出一根立柱，用三趟起钻完成立柱错扣检查工作，确保钻具接头连接处不粘扣、卸不开的现象发生。
7）要执行定期探伤检查制度。钻具的暗伤，必须用专用探伤仪进行检查；对于接头螺纹部分的暗伤，需要用超声波探伤仪或磁粉进行检查。一般钻具工作200～300小时就应探伤检查一次。
8）钻头类型、钻进参数选择因地制宜，建议采用推荐的钻井参数，预防钻具发生共振；井径扩大率大的地区采用低钻压、低转速钻井；5in钻杆排量不超过30L/S，减少钻井液对钻具的冲蚀作用。
9）在任何情况下，都不允许超过钻具的屈服强度提拉、扭转；钻井时防止过多的跳钻、顿钻、蹩钻和过大的所扭矩；处理事故时，要防止倒扣、脱扣、拉断、扭断钻具事故发生。
10）注意钻具存放中的有序管理，防止存放过程中的腐蚀；对钻具寿命进行正确预测与评估，提高钻具的使用效率，降低钻井成本；开展新型钻具的研发工作，提高钻具的使用性能。
Ⅳ、考核 一、理论考核习题
1、钻具失效破坏的类型有哪些？ 2、钻具失效的原因分类是怎样的？ 3、简述钻具疲劳失效表现的形式和特征。 4、影响钻具疲劳失效的因素有哪些？
5、什么是钻具脆性断裂？它产生的原因有哪些？ 6、刺穿失效的原因有哪些？
7、什么是钻具冲蚀失效？它的破坏机理和常见的破坏部位在钻具什么部位？ 8、简述钻具腐蚀疲劳的机理的机理。 9、腐蚀损伤的主要失效形式有哪些？ 10、简述钻具应力腐蚀失效机理。 11、简述钻具化学腐蚀的机理。 12、什么是钻具脱扣、涨扣？ 13、钻具过量变形的因素有哪些？ 14、什么是“跳钻”、 “蹩钻”、顿钻？ 15、常见的对钻具损坏的钻井事故有哪些情况？ 16、对钻具事故的预防，应关注哪些方面？ 17、采取哪些措施确保合理分布钻具螺纹牙载荷？ 18、钻具腐蚀控制一般应采取哪些方法和措施？
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19、简述钻具操作与维护中，预防钻具事故的应采取的方法和措施。 二、操作考核习题
1、井场钻具外观检查有哪些内容，检查的方法和要求是什么？ 2、井场钻具摆放的要求是什么？
3、起下钻作业中，检查钻具的内容有哪些？如何操作？ 4、说明定期倒换钻具的方法和错扣检查的执行过程。
任务二、常用钻具事故打捞工具的使用 Ⅰ、教学目标
1、掌握常用钻具事故打捞工具的用途、结构、工作原理、操作基本方法及注意事项； 2、初步具有常用钻具事故打捞工具的拆装和维护保养能力；
3、具有识读打捞工具结构图、绘制打捞作业草图及一般零部件测绘的能力。 Ⅱ、工作任务描述
钻井事故处理作业就是打捞钻具落鱼，打捞钻具落鱼主要是依靠打捞工具来实现的。打捞工具的好坏是打捞作业成功的关键所在，而选用好钻具事故打捞工具是钻井工作者的重要工作之一。因此，对钻井工作者的要求是必须掌握常用钻具事故打捞工具的基本用途、结构、工作原理和操作方法等内容，为选用好钻具事故打捞工具，高效完成钻具事故处理工作奠定基础。
本工作任务就是让学习者学会选用钻具事故处理作业中常用的打捞工具。要学会和掌握这些常用的钻具落鱼打捞工具，必须具有较熟练的钻井专业技能和所要求的机械方面的专业知识，具备一定的识读工具结构图的能力，具有一定的动手拆装工具的技能。
Ⅲ、学习任务及知识点阐述
学习和理解钻具事故处理作业常用打捞工具的用途、结构图、工作原理和操作方法等内容。学习内容是按照钻具事故处理作业常用打捞工具使用说明书的形式进行组织，重点掌握这些打捞工具的结构、工作原理和操作使用内容，会基本的打捞工具模型拆装作业。
学材
处理钻具事故就是打捞井下落入的钻具或落鱼。因此，在处理之前应根据鱼顶和井眼的实际情况，选用适当的打捞工具，必要时另行设计特殊的打捞工具，以便迅速捞出落鱼。本任务是介绍常用的落物打捞工具使用方面的知识。
在长期的钻具事故打捞实践中，人们根据不同类型的钻具落物，设计出了许多相应的钻具落物打捞工具。
一、鱼顶为母螺纹的常用打捞工具 1、公锥 ⑴用途
公锥是一种专门从油管、钻杆、套铣管、封隔器、配水器、配产器等有孔落物的内孔进行造扣打捞的锥类打捞常用工具。这种工具对于鱼顶水眼规则、管壁较厚的管柱，如接头、钻杆加厚部分及钻铤、带接箍的管类等均可使用公锥打捞。打捞时，把公锥插入落鱼水眼，然后加压旋转造扣而捞起落鱼，打捞成功率较高。公锥与正、反扣钻杆及其他工具配合使用，可实现不同的打捞工艺。
⑵产品型号
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公锥的产品型号由字母和数字按顺序组成，格式：公锥代号－接头螺纹代号－左旋螺纹加注“LH”（右旋螺纹没此项）（C，Δ）C为不带切削槽的公锥；Δ为三角形螺纹，一般为锯齿形螺纹。如GZ－NC50或（41/2IF），打捞螺纹为右旋锯齿形并带切削槽的公锥，为41/2内平式。
⑶结构
公锥由高强度合金锻料车制，并经加热处理制成。公锥是长锥形整体结构，可分成接头和打捞丝扣两部分，如图4-1所示。公锥又分为短公锥、长公锥、特殊锥度公锥。老式公锥多带有数条排屑槽，新式公锥没有排屑槽。
接头上部有与管柱相连接的螺纹，公锥按接头螺纹规格分为右旋螺纹（正扣）和左旋螺纹（反扣）。其规格类型打印在接头上部标志槽内，一道槽为正扣公锥，两道槽为反扣公锥。接头下部有细牙螺纹，用
以连接引鞋。公锥从上至下有水眼。
公锥最重要部分是打捞螺纹，按牙尖角分类有两种不同的规范。
螺纹牙尖角为55°，螺距为8牙/英寸，这种打捞螺纹目前使用较多，其优点是螺纹牙尖角较小，易于吃入落鱼内壁，所需的造螺纹扭矩也较小。但由于牙尖角小，齿根断面也相应较小，螺纹强度较低，不适于打捞材质较硬、韧性较大的落物。
螺纹牙尖角为89°30′，螺距为5牙/英寸，这种打捞螺纹的优点是增大了牙尖角，加大了螺距，也相对地增加了螺纹根部的断面积，从而提高了打捞螺纹的强度，能承受较大的造扣扭矩及提拉负荷。但由于牙尖角的增大，在造扣吃入深度与55°牙尖角相同的情况下的造扣扭矩较大，因而增加了地面造扣扭矩。这种打捞螺纹，对于材质较硬、韧性较大的落物，打捞时成功率较高。
⑷工作原理
当公锥进入打捞落物内孔之后，加适当的钻压，并转动钻具，迫使打捞螺纹挤压吃入落鱼内壁进行造螺纹。当所选之螺纹能承受一定的拉力和扭矩时，可采取上提或倒扣的办法将落物全部或部分捞出。
老式公锥多带有数条排屑槽。此槽原设计意图是排除造扣切削时所产生的铁屑。实践证明排屑槽不发生效用，而且对某些造扣后需要憋压的作业又极为不利，因它只能承受10MPa以下的泵压，再高，则会由此槽窜通。
⑸操作方法及注意事项
根据落鱼水眼尺寸选择公锥规格。检查打捞部位螺纹与接头螺纹是否完好无损；测量各部位尺寸，绘制草图，计算鱼顶深度与打捞方入；用相当于落鱼硬度的金属敲击非打捞部位螺纹，以此检验打捞螺纹的硬度与韧性；公锥下井时，一般应配接震击器与安全接头；当工具下至鱼顶上部1～2米时，开泵循环冲洗，并逐步下放工具至鱼顶，观察泵压变化。如泵压突上升，指重表悬重下降，说明公锥进入鱼腔，可以进行造扣打捞。如指重表逐步下降而
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泵压并无变化，说明公锥插入鱼腔外壁，应上提钻柱，然后转动钻柱，重对鱼腔，真至悬重与泵压均有明显变化（公锥入腔），才能加压造扣，进行打捞；造扣时，落鱼尺寸不同，造扣压力也不同。落鱼尺寸大，造扣钻压也大。新公锥最大造扣钻压不应超过40千牛。1：16锥度8扣/英寸的公锥造8扣（指实进扣数）就可以；打捞鱼腔畅通，泵压无明显变化的落鱼时，应增加扶正找中接头或采用引鞋结构，以防止造扣位置错误，酿成事故；捞起钻前，应提起钻具，然后下放到距井底2～3米处猛刹车，检验打捞是否可靠。起钻要求平稳，严禁转盘卸扣。
打捞操作时，不允许猛顿鱼顶，以防将鱼顶或打捞螺纹顿坏。尤其应注意分析判断造螺纹位置，切忌在落鱼外壁造扣，以避免造成严重的后果。
⑹维修保养
工具使用完毕后，将工具全面清洗，进行仔细检查。对接头螺纹与打捞螺纹应用钢刷刷净，涂黄油保养。对钻井液内含有盐、碱等腐蚀物质者，应用清水反复冲洗干净再进行保养，以免锈蚀。
⑺优缺点
优点：结构简单，操作容易，加工及维修保养简便。
缺点：公锥打捞必须加压旋转造扣。对较长的遇卡落物倒扣时，如操作不当或其他原因，可能造成多段螺纹松动，出现落鱼螺纹倒散现象，形成多鱼顶，而增加了打捞次数与打捞难度。
2、滑块卡瓦打捞矛 ⑴用途
滑块卡瓦打捞矛是在落鱼腔内进行打捞的不可退式打捞工具。它可以打捞钻铤、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，既可对落鱼进行打捞，又可进行倒扣，还可以配合震击器进行震击解卡。
⑵结构
滑块卡瓦打捞矛由上接头、矛杆、滑块卡瓦、锁块及螺钉组成。根据滑块卡瓦数量不同，又分为单滑块和双滑块两种，如图4-2、图4-3所示。
⑶工作原理
当矛杆的滑块进入鱼腔一定深度后，滑块在自重作用下沿滑道下滑，滑块上的卡瓦牙与鱼腔内壁接触，上提钻柱，由于卡瓦牙与鱼腔内壁的摩擦，滑块不能与斜面一起向上运动，从而使打捞直径增大，所产生的径向力迫使卡瓦牙吃入鱼腔内壁抓牢落
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物。
⑷操作方法及注意事项
地面检查滑块最大自由外径（滑块滑到最下端时外径）和打捞位置是否合适。一般情况下，最大自由外径应比鱼腔内径大4mm以上，滑块对落鱼的打捞位置应距锁块以上5mm；在滑道上涂润滑脂或机油，使滑块上下活动灵活；连接钻柱入井，距鱼顶以上2mm时，记录钻柱悬重，然后缓慢下放工具进入鱼腔内，观察碰鱼方入和入鱼方入。打捞矛下入落鱼腔内预定位置即可；上提钻柱，悬重增加，说明已抓获落鱼；带水眼的捞矛在工具进入鱼腔之前，先开泵冲洗鱼顶，同时下放钻具，当泵压有所升高时，说明工具已进入鱼腔，可慢慢上提钻柱，悬重增加，说明已捞获落物；要倒扣或震击时，应将上提负荷加大10～20KN，使滑块最大限度地抓牢落鱼；不带接箍的落物，通常不采取内捞，特殊情况下采取内捞时，捞矛应下至鱼顶1.2m以下，并且上提悬重不可过大。
地面从鱼顶腔内退出捞矛的操作方法
将落鱼单根平放或斜放，垫上方木或软质材料，用锤头敲击捞矛接头，使之进入鱼腔。斜面下行，卡瓦松开，然后用手摇动接头，边摇边转，退出捞矛；对落鱼管柱质量较大，鱼顶为管柱外螺纹或落鱼管柱遇卡时，可在工具上加接合适尺寸的引鞋，从外部包着鱼顶，以防止滑块胀破或撕裂鱼顶。
3、可退式卡瓦捞矛 ⑴用途
可退式卡瓦捞矛是通过鱼腔内进行打捞的工具，它既可抓捞自由状态下的管柱，也可抓捞遇卡管柱，还可以按不同的作业要求与安全接头、上击器、加速器、内割刀等组合使用。其优点是在抓获落物而拔不动时，可退出打捞工具，不足之处是不能进行倒扣。
⑵结构
可退式打捞矛特点是结构简单、动作灵活可靠，操作简便易行；作业成功率高，不易损坏鱼顶；由于圆形卡瓦与落鱼接触面积大，因而抗拉负荷高，抗冲击负荷大；可循环冲洗鱼顶；抓住落物后，可根据需要很容易地退出落物。
可退式打捞矛由上接头、心轴、圆卡瓦，释放环和引鞋组成，如图4-4所示。
⑶工作原理
工具在自由状态下，圆卡瓦外径略大于落物内径。当工具进入鱼腔时，圆卡瓦被压缩，产生一定的外胀力，使卡瓦贴紧落物内壁。随心轴上行和提拉力的逐渐增加，心轴、卡瓦上的锯齿形牙互相啮合，卡瓦产生径向力，使其咬住落鱼实现打捞。当落鱼被卡死，需要退出捞矛时，只要给心轴一定的下击力，就能使圆卡瓦与心轴的内外锯齿形牙脱开（此下击力可由钻柱本身重力或使用下击器来实现），再正转钻具2～3圈（深井可多转几圈），圆卡瓦与
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心轴产生相对位移，促使圆卡瓦沿心轴锯齿形牙向下运动，直到圆卡瓦与释放环上端面接触为止（此时卡瓦与心轴处于完全释放位置），上提钻具，即可退出捞矛。
⑷操作方法
根据落鱼内径尺寸，选择与之相适应的可退捞矛；将卡瓦与心轴之间涂润滑油脂后，将卡瓦转动靠近释放环，使圆卡瓦处于自由状态；捞矛下至鱼顶以上1～2m时，循环工作液，缓慢下放工具引入鱼腔，同时做好钻柱悬重记录；悬重下降较明显时（约下降5KN左右），反转钻柱2～3周，使心轴对卡瓦产生径向推力，然后上提钻柱，使卡瓦胀开而卡住鱼腔实现抓捞；上提钻柱，悬重上升明显，说明已抓获落物，如悬重无上升显示，应重复打捞动作，直至抓获落物；若上提负荷接近或大于钻具安全负荷时，可用钻柱下击捞矛心轴，然后正转钻柱2～3圈，即可松开卡瓦，退出捞矛。
4、倒扣接头（倒扣捞矛） ⑴用途
ZDM型钻具倒扣捞矛是井下被卡钻具进行倒扣作业的一种专用工具。在倒扣打捞作业中，使用该工具，钻具可以不带安全接头，通过井上操作，可实现安全退扣。使用该工具打捞，比采用反扣公锥倒扣打捞成本低，不会引起像公锥断裂等复杂事故。
⑵结构
ZDM型钻具倒扣捞矛由矛体、胀心轴和胀扣套三部分构成(见图4-5所示)。 ⑶工作原理
矛体上部为反(正)扣钻杆接头螺纹，矛体与胀心轴由螺纹联接，胀扣套就装配在胀心轴的外锥体上，胀心轴下部有引导锥，便于胀扣套与落鱼接头螺纹对扣，另外胀扣套在上提拉力作用下，可牢牢地抓住落鱼。若上部钻具为正扣，则工具上部也应为正扣。
⑷钻具组合
钻具组合为钻具倒扣捞矛+反扣钻具。若落鱼在下放钻具后仍无法倒开接头的胀扣套时，可采用如下组合：钻具倒扣捞矛+反扣开式下击器+反扣钻具。若是双正扣倒扣捞矛，则上部钻具为正扣。
⑸操作方法及清单事项
鱼顶应有与倒扣捞矛下部扣相配合的完整母扣；倒扣捞矛下井前应按跟踪卡检查核对，准确无误后，方可下井；在倒扣打捞作业时，ZDM型钻
具倒扣捞矛由反扣钻杆送入井下，若是双正扣钻具倒扣捞矛则与正扣钻杆联接，当引锥插入落鱼水眼之后，正转5～6转，使胀扣套与落鱼上部接头螺纹旋合；上提钻具，胀扣套被胀心轴撑大，紧紧地与落鱼接头螺纹配合。上提拉力大小以要倒开钻具重量与打捞钻具重量之和为宜。一般情况下上提100～200KN（10～20tf）就可以将落鱼下部钻具倒开。
注意事项
上提极限负荷不得超过规格系列表中的规定；鱼顶应有完整母扣。井口反扣钻具必须双
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吊钳、五道猫头绳根根上紧；若井下钻具被埋卡，一定要先套铣，后倒扣；若卡钻后，已反复强行转动，使得落鱼接头上扣太紧或因胀扣套严重变形，而难以倒开。
二、鱼顶为公螺纹的常用打捞工具 1、可退式卡瓦捞筒 ⑴用途
可退式卡瓦打捞筒是从落鱼外径抓捞落鱼的打捞工具。它可以打捞钻铤、钻杆、油管、接头、接箍和其它井用管子。该系列工具功能完备，有密封结构，抓住落鱼后能进行钻井液循环。若抓住的落鱼被卡也能很容易退出来。还带有铣鞋，能有效地修理鱼顶裂口、飞边，便于落鱼顺利进入捞筒。如果需要增大网捞面积可连接加大引鞋，鱼顶偏倚井壁时可使用壁钩，抓捞部位距鱼顶太远可增接加长节。
⑵结构
可退式打捞筒的外筒由上接头、筒体、引鞋组成。内部装有抓捞卡瓦、盘根（密封圈）
和铣鞋或控制环(卡)。打捞筒的抓捞零件是打捞卡瓦，它分为螺旋卡瓦和篮状卡瓦两类，每类又有几种尺寸的打捞卡瓦，它外部的宽锯齿螺纹和内面的抓捞牙均是左旋螺纹。宽锯齿螺纹筒体配合间隙较大，这使卡瓦在筒体中一定的行程内胀大和缩小。进行打捞时，可选用一种适合落鱼外径的卡瓦装入筒体内，如图4-6、图4-7所示。
螺旋卡瓦。螺旋卡瓦形如弹簧，外部为宽锯齿左旋螺纹，与筒体内螺纹配合，螺距相同，
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但螺纹面较筒体的窄得多。内部是抓捞牙为多头左旋锯齿形螺牙，螺牙锋利坚硬。螺旋卡瓦下端焊有指形键，与控制卡配合后就阻止了螺旋卡瓦在筒体内转动。这类螺旋卡瓦通常设计三种抓捞尺寸。其总抓捞尺寸范围9～12mm，考虑到管子的磨损，每个卡瓦的抓捞尺寸在标准打捞尺寸以下3mm的范围。这就适应了井内管柱的磨损尺寸变化。
篮状卡瓦。篮状卡瓦为圆筒状，形似花篮。外部与螺旋卡瓦一样，但为完整的宽锯齿左旋螺纹，内部抓捞牙亦为多头左旋锯齿形螺牙，下端开有键槽，纵向开有等分胀缩槽，尤如弹簧卡头。考虑到管子的磨损，每个卡瓦的抓捞尺寸在标准打捞尺寸以下3mm范围。
控制卡。由控制卡套和卡键焊接而成，供螺旋卡瓦通用，其作用在于限制螺旋卡瓦在筒体内只能上下运动不能转动。
铣鞋或控制环。控制环下端的喇叭口带有铣齿即为铣鞋，供篮状卡瓦用。其作用有二，控制环的指形键与篮状卡瓦的键槽配合，约束篮状卡瓦在筒体中只能上下运动不能转动；另外是一个密封总成。内槽粘结有和各种尺寸的篮状卡瓦相适应的“R”形盘根。起着与落鱼外径密封作用，外部装有“O”形密封圈，是密封总成的通用件起着控制环与筒体内壁的密封作用，如果下端喇叭口带有铣齿，又起着修整鱼顶裂口飞边的作用。
“A”形盘根。为橡胶短筒，内部有密封唇，为落鱼外径与简体内壁间密封用，与各种尺寸的螺旋卡瓦配套使用，它装在筒体的上部。利用上接头的下端斜面把它适度压紧即具密封性，使用篮状卡瓦时安装“A”形盘根是无防碍的。
“R”形盘根。它的内面有密封唇，外表面粘结在控制环的内槽，与各种尺寸的篮状卡瓦配套使用。
上接头。有两个作用，上端有接头扣和捞柱连接，下端有螺纹与筒体连结。下端面为斜面，起着压紧“A”形盘根的作用。
筒体。两端有螺纹，上端的螺纹与上接头或加长节联结，下端螺纹与引鞋或壁钩连结。内部有宽锯齿螺纹和螺旋卡瓦或篮状卡瓦的宽锯齿螺纹配合，但螺纹的公称直径要比卡瓦大，这样就给卡瓦在筒体内上下运动和胀缩创造了条件。
引鞋。外径和筒体外径一致，上端有螺纹和筒体联结，上端斜面起到压紧“O”圈的作用，下端构成一个螺旋口，能诱导落鱼进入捞筒。
打捞筒附件。包括加长节，加大引鞋和壁钩，操作者可根据井内情况选用，如图4-8所示。
⑶工作原理
打捞筒的抓捞零部件是螺旋卡瓦和篮状卡瓦，其外部的宽锯齿螺纹和内面的抓捞牙均是左旋螺纹，与筒体相配合的间隙较大，这样就能使卡瓦在筒体内有一定行程能胀大和缩小。当落鱼被引入捞筒后，只要施加一轴向压力，卡瓦在筒体内上行。由于轴向压力使落鱼进入卡瓦，此时卡瓦上行并张大，运用它坚硬锋利的卡牙借弹性力的作用将落鱼咬住卡紧。当上提捞柱，卡瓦在筒体内相对地向下运动。因宽锯齿螺纹的纵断面是锥形斜面，卡瓦必然带着沉重的落鱼向锥体的小锥端运动，此时落鱼重量愈大卡得也愈紧。整
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个重量由卡瓦传递给筒体。
上面已述，筒体的宽锯齿螺纹和卡瓦的内外螺纹均为左旋螺纹。卡瓦与筒体配合后，也由控制卡或控制环约束了它的旋转运动，所以释放落鱼时只要施加一定压力，顺时针方向旋转捞柱，即将捞筒由落鱼上退出。由于抓捞牙为多头左旋螺纹，退出的速度较快。
⑷打捞钻具的组合
井身质量好，不易发生捞后卡钻的情况，打捞钻具的组合为打捞筒+下击器+钻具；井下情况不明，可能出现捞后卡钻的情况，打捞钻具的组合为打捞筒+安全接头+下击器+上击器+钻铤+钻具。
⑸操作方法
根据落鱼尺寸选用适当捞筒，配相应尺寸的一种卡瓦和盘根等，视井身变化和井径选定引鞋或加大引鞋或壁钩，确定落鱼的抓捞部位是否需要连接加长节；卡瓦公称打捞内径一般应小于鱼顶打捞部位外径1～3mm；根据实际情况，当需要增大网捞面积时，可选择使用加大引鞋；当鱼顶偏倚井壁时，可选择使用壁勾；当打捞部位距鱼顶较远时，可选择使用加长节；下井前应按跟踪卡检查核对，准确无误后，方可下井。
筒体内无论是装螺旋卡瓦或篮状卡瓦，打捞作业过程中打捞和释放落鱼退出捞筒的操作是相同的，即：
下钻前计算好碰顶方入、铣鞋方入和打捞方入→将捞筒连接在捞柱上，大钳不得夹卡在筒体上，以免损坏筒体，紧扣扭矩与捞柱相等→把可退式打捞筒下到距鱼顶2～3m位置，开泵循环，冲洗鱼顶周围的沉积物→停泵，顺时针间断转动并缓慢下放钻具，试探鱼顶→根据打捞方入及打捞钻具悬重变化，判断卡瓦已进入鱼顶打捞部位后，停止转动并施加3～5吨的钻压，使落鱼进入卡瓦→缓慢上提钻具，根据悬重变化判断是否捞获。未捞获时，可重复上述步骤→将落鱼提离井底0.5～0.8m，猛刹车2～3次，证明落鱼卡牢即可正常起钻→在鱼顶方入找不到鱼顶时，如打捞钻具长度校对无误，可在可退式打捞筒上带加大引鞋或壁钩，亦可加肘节或弯钻杆再捞→井内如需要退出落鱼，下放钻柱，顺时针方向旋转钻柱并慢慢上提，直到可退式打捞筒退出落鱼为止。无法退出时，推荐用地面震击器，用5～10吨震击力多次震→捞上落鱼后，起钻拆卸立柱时不能用转盘卸扣→当落鱼起出井口后不应在井口释放，更不能在井口压松可退式打捞筒。有可能时，可在钻台上压松落鱼→从落鱼上退出打捞筒，先卡住落鱼，用链钳卡住打捞筒，顺时针转动即可。干燥通风处存放。
2、母锥。 ⑴用途
母锥是一种专门从油管、钻杆等管状落物外壁进行造扣的锥类常用打捞工具，可用于无内孔堵死的圆柱形落物进行打捞。它要求鱼顶外径规则，扁的或椭圆形的鱼顶造扣不紧，不易捞住，母锥多用于打捞管柱本体。母锥也有正扣和反扣两种。
⑵产品型号
母锥的产品型号由字母和数字按顺序组成，格式：母锥代号－接头螺纹代号－左旋螺纹加注“LH（”右旋螺纹没此项）（J）J为锯齿形螺纹，一般为三角形螺纹。如MZ－NC50或（41/2IF）－LH（J），打捞螺纹为左旋锯齿形的母锥。
⑶结构
母锥是长筒形整体结构，由接头与本体两部分
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构成，如图4-9所示。接头上有正、反扣标志槽，本体内锥面上有打捞螺纹。打捞螺纹与公锥相同，有55°及89°30′两种，同时也分有排屑槽和无排屑槽两种。母锥又分为通用型母锥和铣鞋母锥。
⑷工作原理
母锥工作原理与公锥相同，均依靠打捞螺纹在钻具压力与扭矩作用下，吃入落物外壁造扣，将落物捞出。就造扣机理而言，属挤压吃入，不产生切屑。
⑸操作方法
操作方法与公锥相同。 ⑹维修保养
维修保养与公锥相同。 ⑺优缺点
母锥的优点是造扣环形面积大，不容易破坏鱼顶，也不会损坏套管。缺点是母锥因从落物外壁打捞，必然尺寸较大，因此与套管的间撩较小，存在卡钻的危险；另外也同公锥一样存在着多处倒开落物的缺点，因而对井下情况较复杂的井，适用时应当慎重。
3、可退式短鱼顶打捞筒 ⑴用途
可退式短鱼顶捞筒主要用于鱼顶距卡点很近或鱼顶在接箍以上长度很小的油管、钻杆、抽油杆本体的打捞。一般鱼头上露50mm以上就能被抓住。
可退式短鱼顶捞筒是在普通可退式捞筒基础上根据落鱼顶较短，即落鱼与套管环空深度很浅，一般捞筒较难实现打捞而不便使用母锥打捞及矛类工具打捞的情况下发展起来的一种专门捞筒。它有在油管内打捞揣测抽油杆和在套管内打捞油管、钻杆两种开形式，基本结构相同，规格尺寸不一。
⑵结构
短鱼顶打捞筒由上接头、控制环、篮式卡瓦、筒体、引鞋等零件组成。如图所示。
⑶工作原理
筒体与篮式卡瓦上的宽锯齿形螺纹就其一个螺距而言是一个螺旋锥面，当内外螺纹锥面啮合，并有上提力时，筒体便给卡瓦以夹紧力，迫使卡瓦内缩夹紧落物，实现抓捞。当内外螺旋锥面脱开，并施以正扭矩和上提力时，控制环上的长键带动卡瓦右旋。虽然上提有使螺旋锥面贴合的趋势。但是螺旋锥面是左螺旋，使两锥面处于脱开状态，夹紧力近似为零，捞筒则可退出落鱼，实现释放。
⑷操作方法及注意事项
根据鱼顶大小和井眼尺寸，选择好合适的短鱼顶捞筒；工具下井，在离鱼顶1～2m处慢速右旋工具并下放，当悬重下降时，停钻停放；上提钻具；需要释放工具时，首先给捞筒下击力。然后慢慢右旋并上提钻具。
注意事项
打捞之前要清楚鱼顶情况。如鱼顶大小、距接箍距离、鱼顶形状、井眼尺寸等；对不规
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则鱼顶，如劈裂、椭圆长轴超出打捞尺寸1.3倍时，需要修整鱼顶。
4、倒扣捞筒 ⑴用途
可用于打捞、倒扣，又可释放落鱼，还能进行洗井液循环。在打捞作业中，倒扣捞筒是倒扣器的重要配套工具之一，同时也可同反扣钻杆配套使用。
⑵结构
由止接头、筒体、卡瓦、限位座、弹簧、密封圈、引鞋等元件组成。如图4-11所示。
⑶工作原理
与其他打捞工具一样，靠卡瓦和限位座两个元件在锥面或斜面上的相对运动夹紧或松开落鱼，靠键和键槽传递扭矩。倒扣捞筒在打捞和倒扣作业中，主要机构的动作过程是：当内径略小于落鱼外径的卡瓦接触落鱼时，，卡瓦与筒体开始产生相对滑动，卡瓦筒体锥面脱开，筒体继续下行，限位座顶在上接头下端面上迫使卡瓦外胀，落鱼引入。若停止下放，此时被胀大了的卡瓦对落鱼产生内夹紧力，紧紧咬落鱼。上提钻具，筒体上行，卡瓦与筒体锥面贴合。随着上提增加。三块卡瓦内夹紧力也增大，使得三角形牙咬入落鱼外壁，继续上提就可实现打捞。如果此时对钻杆施以扭矩，扭矩通过筒体上的键传给卡瓦，使落鱼接头松扣，即实现倒扣。如果在井中要退出落鱼，收回工具。只要将钻具下击，使卡瓦与筒体锥面脱开。然后右旋，卡瓦最下端大内倒角进入内倾斜面夹角中，此刻限位座上的凸台正卡在筒体上部的键槽上，筒体带动卡瓦一起转动，如果上提钻具即可退出落鱼。
⑷操作方法及注意事项
检查捞筒规格是否同打捞的落鱼尺寸相等；拧紧各部件丝扣后下井；距鱼顶1～2米时，开泵循环冲洗鱼头，待循环正常后3～5分钟停泵，记录悬重；慢慢右旋并下放钻具，待悬重回降后，停止旋转及下放；按规定负荷上提并倒扣，当左旋力矩减少时，说明倒扣完成，起钻；当需要退出落鱼时，钻具下击，使工具向右旋转1/4～1/2圈并上提钻具，即可退出落鱼。
三、辅助打捞工具 1、磨鞋
磨鞋是磨削井下落物，修理鱼顶的工具。磨鞋主要由上接头和镶有硬质合金齿或堆焊耐磨材料的磨鞋体组成。根据用途可分为平底磨鞋、凹底磨鞋、引子磨鞋等几种。
⑴平底磨鞋 ①用途
是利用底面堆焊的YD合金或耐磨材料去研磨井下落物的工具，如磨碎钻具等落物。
②结构
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如图4-12所示。磨鞋体从上至下有水眼，水眼可做成直通式或旁通式两种。 ③工作原理
平底磨鞋用其底面上的YD合金或耐磨材料，在钻压作用下，吃入并磨碎落物，磨屑随循环洗井液带到地面。
⑵凹面磨鞋 ①用途
是利用底面堆焊的YD合金或耐磨材料去研磨井下落物的工具，如磨碎钻具等落物。在磨削过程中，罩住落鱼，迫使落鱼聚集于切削范围内而被磨碎。
②结构
如图4-13所示。凹面磨鞋的底面为5°～30°凹面角度，其上有YD合金或其他耐磨材料，其余结构与平底磨鞋相同。
③工作原理 同平底磨鞋。 ⑶操作要点
①用于裸眼中的磨鞋，其外径应比井眼小10%，套管中使用的磨鞋比套管内径应小6.5毫米以上；
②用平底和凹底磨鞋铣落井碎物时，开始反复划眼到底，然后小钻压磨进一段时间，再逐渐增加钻压，最大钻压应根据磨鞋大小选用。磨铣排量是正常钻进时的1/2。磨铣过程中，磨进一段时间（0.5～1小时或进尺0.2～0.5米），应上提钻具并停泵上下活动，待碎物沉到井底后划眼至井底，加压后开泵磨铣。如此反复，直到磨完为止。起钻前应以正常排量洗井1～2周；
③内引子磨鞋（领眼磨鞋）一般用于修整鱼顶，如图4-14所示。引子的大小根据落鱼的直径选用。引子不宜太长，一般为50～200毫米。引子采用实心钻杆，用螺纹上紧后焊死；
④外引子磨鞋（套筒磨鞋）是保护套管或防止偏磨落鱼的一种修理鱼顶的工具。套子应焊牢，磨鞋体处应割孔焊接。套子应尽量选取强度高的管子制造。外引子磨鞋磨铣的金属碎屑易进入落鱼水眼，可能堵塞钻头水眼，导致打捞落鱼过程中失去循环。
2、铅模
铅模有锥形铅印和平底铅印，它主要用于确定落鱼的位
置和形状。需要确定套管的挤扁程度和破裂位置时可选取锥形铅印。鱼顶情况不准时应选取平底铅印，除此之外，平底铅印还可以用于测定钻头和金属落物的位置和尺寸。铅模由接头体和铅体组成。铅模中心有孔，可以循环钻井液。接头体在浇铸铅体的部位有环形槽，以便固定铅体。接头体上部有管柱连接螺纹。
操作要点
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①根据套管内径和井眼尺寸选择相应规格的铅模。一般情况下，铅模直径小于井眼直径10%；
②下钻前应铅模底（锥形铅模的圆周）整理平整，残余印迹应做好记录；
③井眼必须畅通无阻，严格控制下放速度，遇阻不得硬压；
④打印位置必须准确。平底铅模打印前应先循环钻井液，待鱼顶冲洗干净后再打印；
⑤打印压力应根据鱼顶情况确定。如果鱼顶断面为尖茬，打印压力应小一些（5～15千牛）。加压过大容易将铅印掇掉一部分。如果估计鱼顶较为平整，可以适应增加打印压力。例如，使用直径255毫米铅模打印127毫米钻杆接头时，打印压力一般为50～80千牛；
⑥只允许打印一次，一些特殊情况下，也可以转动180度再打印一次，但第二次打印压力比第一次小二分之一左右；
⑦使用锥形铅模打印套管磨损部位时，打印深度必须准确，并且不得硬压，否则将会挤掉铅模；
⑧井口卸铅模时，注意保护好印迹，防止地面印迹与打印印迹的混淆。 3、安全接头
安全接头是连接在井内管柱上的一种易于脱扣、对扣的安全工具。它安装在管柱需要脱开的位置，可同管柱一起传送扭矩和承受各种复合应力，井内发生故障时通过井口操作完成作业管柱的脱扣、对扣，为预防及解除井下事故提供保障工具。
⑴结构、工作原理
如图4-16所示。安全接头由公接头、母接头和上、下“O”形密封圈组成，公、母接头用宽锯齿螺纹连结。公、母接头上设计有拉紧结构，在圆周上等分为三个凸台，工作面是接触面，施加一定的扭矩后，由于工作面的升角，使公、母接头被拉紧并联结成一刚性体。“O”形密封圈是隔绝接头内外的泥浆，即使是高泵压循环，宽锯齿螺纹也不致遭受泥浆的冲蚀。
⑵使用、操作 ①钻柱组合
安全接头用于钻井、打捞、洗井、修井和测试等作业以及安装在油管柱上，外径和水眼直径一般应与所匹配的管柱相同。接头螺纹和管柱一致，尽量不用转换接头。
ⅰ、打捞作业时，一般连接在打捞工具(公锥、母锥、捞矛、捞篮、捞筒等)之上，震击工具之下。
ⅱ、测试作业时，连接在地层测验器和封隔器之上，震击工具之下。 ⅲ、洗井作业时，连接在洗井管柱和钻杆之间。
ⅳ、安全接头在油管柱上使用时，连接在油管悬挂器或封隔器之上。 ②操作
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ⅰ、下井
下井前拆开检查“O”型密封圈是否完好→把宽锯齿螺纹联结上紧，扭矩与所匹配的管柱相等→上紧每根管具螺纹，下至预定深度时，记录安全接头以上管柱的悬重。
ⅱ、退安全接头
如右旋安全接头，则将钻柱向左转动(逆时针方向)；左旋安全接头，则将钻柱向右转动(顺时针方向)，转动1～3圈(浅井转动l圈，深井、定向井转动2～3圈)，在保持扭矩的同时，快速下放钻柱，使安全接头受200～400KN的冲击力。然后上提(不超过安全接头以上钻柱的悬重)、下放反复数次，使安全接头锯齿螺纹自动松开（注：倒扣时不要使安全接头处于受拉力的状态，因为在拉力状态下倒扣，不但难以倒开，而且有损坏宽锯齿螺纹的危险，也有可能从管子接头扣处倒开）→上提钻柱(不超过安全接头以上钻柱的悬重)使安全接头保持5～10KN的压力，缓慢地转动钻柱。安全接头是宽锯齿螺纹，螺距大，一旦拧开螺纹时，上升的速度较管柱接头的螺纹卸开的上升速度快6～8倍，上升是十分明显的，所以从上升速度的快慢和悬重，可以判断是否倒开→若安全接头被倒开，则悬重下降。此时，使安全接头上的压力保持在5～10KN之间，缓慢地转动钻柱至退完螺纹→安全接头的锯齿螺纹全部退完的标志是退螺纹前的方入和退螺纹后的方入之差等于安全接头锯齿螺纹的总长度。这时，安全接头以上的钻杆可自由活动。
ⅲ、重新对安全接头
在安全接头公半节上装好“O”型密封圈，在螺纹表面涂一层锂基润滑脂，然后连接在管柱上下入井内→公半节下到母半节的顶部0.3～0.5米处停止下钻，开泵循环冲洗母半节顶部沉积物→小心地进入母半节顶端。此时，加压力5～10KN，根据宽据齿螺纹旋向，边转动边加压，并保持压力在5～10KN之间，直到上完螺纹为止。若转盘扭矩增加，同时方入增加等于安全接头宽锯齿螺纹的总长度，则表明安全接头的螺纹已上完。
4、弯钻具、可变弯接头
凡是井下有大井径而且鱼顶正好位于大井径井段，就有可能偏向一边。甚至藏在小、大井眼变化处的瓶颈以下，形成藏头鱼。用一般的方法很难找到，而弯钻具、可变弯接头可以帮助解决这个问题，弯钻具、可变弯接头所产生的拐弯作用给打捞工具增加了斜向捞到落鱼的可能性。弯钻具、可变弯接头可以和公锥、母锥、打捞筒、打捞矛等配合使用，同时由于它强度高，能承受较大的拉、压、扭转力量，可以和震击器配合使用，也可以进行倒扣作业。
Ⅳ、考核 一、理论考核习题
1、简述公、母锥的用途、操作方法。 2、公、母锥有何优、缺点?
3、简述卡瓦打捞筒的工作原理和操作方法。
4、简述滑块卡瓦打捞矛的结构、工作原理和操作方法。 5、简述可退式卡瓦捞矛的结构、工作原理和操作方法。 6、简述倒扣接头的结构、工作原理和操作方法。
7、简述可退式短鱼顶打捞筒的结构、工作原理和操作方法。 8、简述倒扣捞筒的结构、工作原理和操作方法。
9、钻具事故打捞工具的辅助打捞工具有哪些？其各自的功用是什么？ 二、操作考核习题
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1、拆装卡瓦打捞筒模型。 2、拆装可退式短鱼顶打捞筒。
3、结合模型或视频、图片识读常用钻具事故处理用打捞工具结构、工作原理、操作方法。
任务三、钻具事故打捞作业 Ⅰ、教学目标
1、掌握钻具事故打捞作业的原则和流程；
2、初步具有打捞钻具事故作业的动手操作能力和作业一定的组织能力。 Ⅱ、工作任务描述
打捞钻具落鱼作业的工作有事故井的调查、制定打捞方案、选择打捞工具、打捞作业实施。工作任务是综合了钻具事故的原因分析、打捞工具的使用、打捞作业方案制定及实施要求等工作内容。要求操作执行者必须具有较高的钻井事故处理技能和实践经验，作业中要按照处理钻井事故的原则，及时迅速、安全、经济地完成打捞钻具落鱼工作任务。
Ⅲ、学习任务及知识点阐述
学习和掌握钻具事故打捞作业的一般流程和施工作业步骤、要求。通过案例学习，熟知和理解钻具事故打捞作业的事故原因分析、实施处理过程、事故处理的总结等专业知识，为今后提高钻具事故打捞作业技能打下一定基础。
学材
一、钻具事故的判断方法 1、钻具刺漏的判断方法
钻具刺漏的明显特征是泵冲数稳定的情况下，泵压缓慢下降。例如某井立管压力由9.6MPa下降到9.1MPa时，预报为钻具刺漏，井队没接受起钻检查钻具的建议继续钻进。一小时后，立管压力由9.1MPa下降到8.7MPa时，再次预报，井队仍没采纳。当时间又过去了一小时后，立管压力下降到7.8MPa，钻具刺漏已成共识，经起钻检查钻具，发现一根钻铤横向刺穿23cm裂缝，已经接近断掉。
2、断落钻具的判断方法
钻进过程中出现钻具刺漏、溜钻、顿钻、硫化氢侵入以及起钻中遇卡瓦上提拉力过大时，就要密切注意悬重的变化。一般钻进过程中，断钻具钻井参数表现为悬重下降（悬重下降的多少可判断落鱼的长短）、泵压突降、扭矩突降、没有进尺或者放空以及出口流量增加。起钻过程中，断钻具表现为大钩负荷持续上升，然后突然下降，并且悬重小于钻具总重，就可能是钻具被拔断。例如某井，接完单根后，悬重为1220KN。当钻进到井深2879.39米时，悬重正常为950KN，钻压正常为170KN，泵冲数正常，但立管压力由17.8MPa降到17.0MPa，预报为钻具刺漏。井队没有采纳起钻检查钻具的建议，继续钻进观察。当钻进到井深2879.90米时，立管压力降到16.2MPa，扭矩由14.2KN·m突然降到8.1KN·m，转盘转速由53r/min突增到62r/min，上提钻具，悬重由1220KN下降到947.6KN，预报为钻具断落。起钻检查钻具，发现钻具断裂落井，落鱼长度为145.70米。
二、打捞的基本原则
1、在实施打捞作业前，一般先进行铅模打印，通过铅模打印过程来判断井下事故的性质。
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2、打捞过程中要减小对油、水层的污染和破坏。 3、不损坏井身结构(套管与水泥环)。
4、处理事故过程中必须使事故越处理越容易，而不能越处理越复杂。 三、打捞一般流程。 1、鱼顶侦察与探视
铅模是侦察和探视井内鱼顶情况的专用工具，铅模有多种类型，铅模外径一般小于套管内径4mm以上不能太大或太小，防止铅模卡钻或印痕不全，有时一个鱼顶经磨铣要多次打印分析。
打印操作要点。合理控制下钻速度；铅模下至鱼顶以上10m左右开泵冲洗到鱼顶以上0.2m左右停止下放，大排量冲洗干净；打印时缓慢加压，一次完成切不可多次加压
2、打捞施工
1)冲洗鱼顶。当打捞工具下至鱼顶上部10m左右的时候，启动水泥车开泵循环冲洗，然后慢慢下放管柱，轻探鱼顶指重表有显示后，上提管柱，连探二次后，提至工具据鱼顶0.2m左右，大排量洗净干净后，进行打捞、活动解卡。
2)打捞。
①带引鞋的打捞工具探住鱼顶后加压5KN左右，边旋转边下放，遇阻后负荷增加，说明捞住；
②不带引鞋的工具除公、母锥外，一般是下放上提打捞负荷有显示，则捞获。如无显示上提1～2m旋转一个角度继续打捞，如仍无效不能强烈撞击，以免破坏打捞工具或鱼顶，起出打捞工具或打印分析；
③下井工具如是公、母锥，探鱼顶后，加压5～10KN，旋转7～8圈后，上提管柱试提10～20KN，如指重表有显示，应继续加压5～10KN，造扣打捞；
四、钻具落物打捞作业流程 1、打捞施工前应考虑的几个问题 (1)落实井况。
①了解被打捞井的地质、钻井资料，搞清井身结构情况，井下有无早期落物等； ②搞清落井原因，分析落井后有无变形可能及井下卡、埋等情况；
③计算鱼顶深度，判断清楚鱼顶的规范、形状和特征。对鱼顶情况不清楚时，要用铅模或其他工具下井探明(必要时应冲洗鱼顶)。
一经发现钻具断落，应立即用原钻具探索鱼头，只有鱼头探到了，才可以有的放矢地进行打捞。但同时也要注意保护鱼头，不能在探索鱼头的过程中损坏鱼头，因为一个完整的鱼头是进行打捞的必要条件，否则，将会给打捞工作带来不应有的困难。由于各种因素的影响，一般钻具断落后，鱼顶不在计算位置，在纵向和横向上都有许多不确定性，因此，探鱼头往往成为打捞工作中所碰到的第一个棘手问题。
从纵向上看，鱼头位置不确定的因素有以下几种。
ⅰ、钻头在井底，落鱼只是一个断口，这是最简单的情况。但是如果断口在中和点以上，原来一部分受拉力的钻具在断落后变为受压状态，而且随着井径的大小变化而呈弯曲形状，断口位置必然下移。断口以上的钻具原来所受拉力较大，现在所受拉力变小，上部钻具的自重伸长减少，断口要上移。这样，就形成了一定的距离，这个距离的大小要视钻具总长度和落鱼长度而定，即井越深、落鱼长度越大、断口间形成的距离也越大。如果断口在中和点以
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下，可能出现相反的情况，即鱼头可能有少许的上移。
ⅱ、钻头虽在井底，但落鱼不是一个断面，也就是说，钻具同时断成了几截。如果断口处井径大于钻具接头直径的两倍，落鱼有可能穿插下行，此时鱼头已不是一个，实际鱼顶位置和计算鱼顶位置相差就相当大了，应首先探明最上一个鱼顶位置，打捞以后，再探下一个鱼顶位置。
ⅲ、起下钻过程中遇阻遇卡时，提、压、扭转用力过大，或者由于钻具本身的缺陷过早地破坏，此时断落的钻具可能在原位置，也可能下行了，什么地方有支撑点，它就留在什么地方，很难确定鱼顶的位置。在套铣落鱼时，如果落鱼处于井眼的中部，一旦卡点套通后，落鱼也会下行，可能一直落到井底。
ⅳ、顿钻造成的事故更为复杂。由于各种原因造成的顿钻，钻具从井口脱落以后，以加速度向下运行，顿入井底。可能把钻具顿成几截，也可能使钻具严重弯曲，有几个鱼头和鱼头在什么位置很难预料，只有逐步试探，才能知其大概。
ⅴ、用电测的方法寻找鱼顶位置应该是比较可靠的，但是由于钻具的自重伸长和电缆的自重伸长不一样，再加上各自丈量的误差，电测的鱼顶深度和用钻具计算的鱼顶深度也是不一致的。
基于以上原因，探测鱼顶时在纵向上允许有一定的活动范围，可以超过计算鱼顶位置下探，但下放速度要慢，遇阻时不能多压，更不能强转，因为下列几种情况都可能造成遇阻：碰到了鱼头；从鱼顶旁边插下去，碰到了下部钻杆的接头；到了小井径位置，不论是遇到钻杆接头还是钻杆本体都会遇阻。如果是在小压力（5～10KN）下慢转，压力不降或者突然消失，可能是遇到了鱼头或钻杆接头，这时可以提起钻具在原处重复试探，以确定该处是否是鱼头。如果慢转时压力不降或缓慢下降并发出轻微的金属撞击的声，证明已到了落鱼旁边，就不应继续下探了，以防把落鱼挤向井壁，更难打捞。这里所说的慢转绝不是不受限制的连续旋转，探鱼遇阻时是不允许连续旋转的，每次只能慢转1～2圈，最多不许超过5圈，只要能帮助我们判明问题就行了，因为我们必须保护鱼头，防止任何性质的破坏。探鱼工具起出后，要进行仔细地检查，凡是探鱼工具顶部有擦痕，说明它接触到了鱼顶；凡是探鱼工具顶部无擦痕而周围有擦痕或磨光现象说明探鱼工具超过了鱼头。
如果下的是打捞工具，即使打捞不成功，也会给我们带来许多可贵的信息，就拿公锥来说，下钻到鱼顶位置遇阻，造扣时也打倒车，很像是进入鱼头，但上提一些拉力就滑脱，有些人往往不甘心，就屡试屡败，屡败屡试。实际上一开泵就知道了，如果进入鱼头，泵压必然上升，反之，如果泵压不上升，肯定是未进入鱼头。另外从起出的公锥可以分析，凡是造扣部位有伤痕的，肯定是进入了鱼顶；凡是光杆部位及接头下台肩磨光的，是下入的公锥直径太小；凡是公锥顶部磨光而且顶端几扣螺纹磨平的，是下入的公锥直径太大；凡是接头周围及下台肩上有擦痕的，是下入到了落鱼旁边。这些情况都有助于我们决定下一步应采取什么措施，万万不可等闲视之。
从横向上看，裸眼井段并不是我们想像的那样规矩，有缩径的井段，其直径甚至小于钻头直径。但大多数泥页岩井段，由于钻井液的冲蚀和岩层的垮塌，形成的井径大于钻头直径，甚至超过钻头直径两倍以上。这些情况都给探测鱼顶带来了极大的困难。
ⅰ、井眼直径小于钻具直径的两倍，如φ215.9mm井眼和φ127mm钻杆，一个井眼中容不下两套钻具，探鱼顶时必然会直接碰到鱼顶，而且在井内钻具断成几截的情况下也不会相互平行穿插。
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ⅱ、井眼直径大于钻具接头直径的两倍，如φ311mm井眼和φ127mm钻杆，探鱼时有可能从鱼顶旁边插下去，但若井眼直径小于钻头和钻具直径之和，则下钻头或与钻头相仿的工具探鱼时可以探到鱼顶。
ⅲ、若井眼直径大于钻头和钻具直径之和，有可能用钻头也探不到鱼顶，但更大直径的工具是无法下入的，此时只好用弯钻杆或可变弯接头探鱼顶。弯钻杆端部偏离钻柱轴线的距离，视井下情况而定，但须大于井眼名义直径，可以偏离轴线500mm以上。弯钻杆可以从距母接头2m左右的地方拉弯，这样的话，弯曲角度小而位移大，下钻时也由于弹性应变大而不容易遇阻。事实证明，只要是在表层套管或中间套管中能下去的弯钻杆，在裸眼内是很少遇阻的。
ⅳ、如因顿钻而将钻具顿断，可能落鱼不是一截，而是二截或三截，如果断口正处于井径大的井段（井径小的井段，钻具不易顿断），落鱼有可能穿插下行，很难判断哪个是上鱼顶，哪个是下鱼顶。如果先捞的是下鱼的鱼顶的话，那是根本起不出来的。至于哪个是上鱼鱼顶，哪个是下鱼鱼顶，一开泵循环，就很清楚了，因为下鱼往往带有钻头，泵压高，而上鱼在开泵时泵压要小得多。
ⅴ、如果上部井眼很规矩，而落鱼鱼头正处在井径突然变大处，形成所谓的藏头鱼，这是打捞工作中最棘手的问题。这种鱼头有的根本碰不到，有的即使能碰到，但任何打捞工具都抓不到它。在这种情况下，只好用可变弯接头带打捞工具进行打捞，因为可变弯接头在短距离内可以形成较大的位移，比弯钻杆优越。如果使用可变弯接头带打捞工具仍抓不着鱼头，可以在打捞筒下接壁钩，或在壁钩内装公锥，先用壁钩把鱼头拨正，然后进行打捞。如果短壁钩不起作用，就用长壁钩下到鱼顶以下较深部位（不能超过鱼顶以下的第一个接头），正转，有蹩劲后，关死转盘锁销，上提壁钩，以便把鱼头拉活动，使之离开井壁，或者改变鱼头在空间所处的位置，如果证明鱼头能够活动，则不可把壁钩提离鱼头，在壁钩钩头搂着鱼身而打捞工具正处于鱼头以上时，可以下放进行打捞。
对于比较复杂的情况，往往令人捉摸不定，如何才能知道其概况呢？这就需要利用一切必要的侦察手段，将侦察得来的材料加以分析研究，做出比较符合实际的判断，定出下一步的打捞方案。
如果用钻杆甚至用钻头都探不到鱼顶的话，就应该用电测的方法探测鱼顶位置及鱼顶上下井径大小，鱼顶以下不少于20m，鱼顶以上不少于100m。这些资料虽然也有一定的误差，但毕竟是可供我们直观分析的有效数据。其次是对每一次打捞过程，即使是失败了，也要收集与分析一切可以得到的信息，如在鱼头处的阻、卡、蹩、跳现象、各种声响及打捞工具的内外擦痕与螺纹的磨损、崩落等情况。使用弯钻杆或可变弯接头时，还要记清这些擦痕的方向，譬如，擦痕在弯钻杆的弯曲方向，说明弯钻杆的偏移值不够，下一次应下偏移值更大的弯钻杆；如擦痕在弯钻杆弯曲方向的背面，说明弯钻杆的偏移值太大，下一次应下偏移值较小的弯钻杆，如公锥造扣部位螺纹完好，说明未进入鱼头；如转动时有钢铁撞击声，说明打捞工具已超过鱼头。最直观的还是泵压的变化，无论公锥、母锥、打捞筒，只要抓着了鱼头，泵压必然会上升，除非落鱼是相当短的，否则，泵压不可能不起变化。
虽然我们尽量使自己的思想符合客观实际，但井下情况是看不见摸不着的，难免和实际情况有一定的差距。常常有这样的情况，经过反复探索找不到鱼顶，但不定向地用转盘转动着下放找鱼，反而把落鱼抓到了。其实这个道理也很简单，当打捞工具不带弯钻杆或可变弯接头而静止下放时是一个点，当转动时，由于下面钻具的摆动，而形成一个扫描面，碰到落
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鱼的机会就增多了。如果打捞工具带有弯钻杆或可变弯接头，静止下放时，它扫描的是一个弧线，转动着下放时，它扫描的是一个环形面，也增加了碰到鱼顶的机会。当然这要反复多做，不可能一蹴而就。毕竟碰到鱼顶的机遇是很少的，如果撞进了鱼头，千万不能提离，因为失去了这个机会，可能再也得不到这个机会了。这里还需要说明一个问题，落鱼轴线和井眼轴线不可能重合，打捞钻具的轴线和井眼轴线也不可能重合，绝对的直井是没有的，因而钻具总是靠着井壁的下限。如果带有弯钻杆或可变弯接头，钻柱轴线并不在井眼轴线上，而是在井眼的低边上。随着转盘的转动，弯钻杆或肘节产生移轴现象，于是就产生如下三种情况：
一是当弯钻杆偏移值等于或小于实际井眼半径时，它扫描的面积是靠近井筒下限的眼球状面积，还有一部分弯月形面积是扫不到的；
二是如果弯钻杆的偏移值大于实际井眼半径而小于其直径时，它扫描的面积是靠近井筒下限的带瞳孔的眼球状面积，其月牙面和瞳孔面是扫不到的；
三是如果弯钻杆的偏移值等于或大于实际井眼直径，它所扫描的面积是个环形面积，中间的这部分圆面积是扫不到的。所以在大井眼中打捞钻具时，随着对井下情况的不断认识，经常需要改变弯钻杆的偏移值。
如果鱼顶部位井径很大，而弯钻杆又不可能弯曲得很大，因为太弯了，从井口就下不去。可以采取两种办法：
一是在弯钻杆下边接一个直钻杆，然后在直钻杆上接打捞工具，这样，偏移值可以增加很多；
二是用偏水眼公锥或偏水眼接头。把正常公锥的下部水眼堵死，而从侧面开一个新的水眼，注意不能开在造扣部位，而应开在造扣部位以下。如果偏水眼公锥与弯钻杆配合一起使用，则偏水眼的方向一定要与弯钻杆的弯曲方向相反。由于是偏水眼，在开泵循环时，利用液流的反推力，而将公锥推向井壁一边，转盘旋转一周，公锥可沿井眼周边探测一周。同时我们还可以利用钻井泵排量的大小变化，来调节公锥的侧向反推力，排量越大，公锥的位移越大；排量越小，公锥的位移越小。停止循环时公锥垂直向下。由于它活动范围大，且可以自由调节，有些用弯钻杆很难找到的鱼头，用偏水眼公锥却可以找到，这是它的优点。但是，由于是偏水眼，循环钻井液时直接冲刺井壁，不稳定地层容易冲垮。另外打捞钻具后，也不能较长时间的大排量循环，因为造扣后，偏水眼虽然不可能堵死，但周边环形间隙很小，形成的液流速度很高，很容易刺坏钻具。由于它有这两个致命的弱点，所以不到万不得已时，尽量不用偏水眼公锥。偏水眼接头的作用和偏水眼公锥一样，只是把公锥上部的配合接头上开一个侧眼，而把公锥本身的水眼堵死。但是在打捞后，下部钻具失去循环，对解除事故不利。因此，只有在下部钻具已经失去循环或者在打捞后根本不想进行循环的情况下才能使用偏水眼接头。
(2)制定打捞方案。 ①绘出打捞管柱示意图；
②制定出施工工序细则及打捞过程中的注意事项； ③根据打捞时可能到达的最大负荷加固井架；
④制定安全防卡措施，捞住落鱼后，若井下遇卡可以脱手。 (3)选择下井工具。
根据鱼顶的规范、形状和所有制定的打捞方案选择合适的下井工具。下井工具的外径与
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套管内径之间间隙要大于或等于6mm。若受鱼顶尺寸限制，两者直径间隙小于6mm时，应在下该工具之前，下入外径与长度不小于该工具的通井规通井至鱼顶以上1～2m。下井工具的外表面一般不准带刃、镶焊硬质合金或敷焊钨钢粉。必要时，其紧接工具上部必须带有大于工具外径的接箍或扶正器(铣鞋除外)。公锥、捞矛等打捞工具在大直径井眼中打捞时，必须带有引管和引鞋及其他定心找中装置。若在处理鱼顶或打捞中需循环洗井，则选择的工具必须带有水眼，优先选用可退式打捞工具。当受条件限制，选用不可退式工具时，下井管柱必须配有安全接头。工具下井前必须进行严格检查，做到规格尺寸与设计统一、强度可靠、螺纹完好、部件灵活。
2、打捞步骤
(1)下铅模打印，以便分析井下鱼顶形态、位置；
(2)根据印痕分析井下情况及套管环形空间的大小，选择合适的打捞工具； (3)按操作程序下打捞工具进行打捞；
(4)捞住落物后即可活动上提。当负荷正常后，可适当加快起钻速度。 3、打捞管柱组合
打捞钻具落鱼时，现场常用的打捞管柱组合为(自上而下)是钻杆+上击器+安全接头+打捞工具。
根据选择的打捞工具不同分别称为公锥打捞管柱、母锥打捞管柱、滑块捞矛打捞管柱、可退式捞矛打捞管柱、卡瓦打捞筒打捞管柱。对于自由下落的落物可以不用上击器，鱼顶偏的落物要视情况下扶正器和引鞋。
打捞时，判断是否捞上落鱼的方法是校对造扣方入；观察指重表悬重变化；对比打捞前后泵压；造扣后，上提钻具若干米再下放，观察钻具深度的变化。一般捞上落鱼后放不到原来的深度。
五、案例
案例一、长庆油田SH－108井 1、基本资料
表层套管φ273mm，下深450.76m；裸眼钻头直径φ241.3mm，钻深2226.34m；钻具结构φ241.3mm钻头+φ219mm随钻打捞杯+φ177.8mm钻铤187.50m+φ127mm钻杆；钻井液密度1.05g/cm3，粘度24s，滤失量14ml，pH值12；钻进钻压220KN，转速66r/min，排量31l/s，泵压19.5MPa。
2、事故发生经过
钻至井深2226.34m，悬重780KN，泵压由19.5MPa降为18.5MPa，怀疑钻具有问题，随起钻检查。起至井深450m时，突然遇阻，钻具被拉断，吊卡弹开，两截钻具都顿入井内，落鱼总长为466.73m，计算鱼顶深度应为1759.61m。
3、事故处理过程
⑴下钻头探鱼顶，实探鱼顶为1763.42m，比计算鱼顶深3.81m。
⑵下安全接头、震击器、加速器对扣，在1763.42m对扣成功，但开泵憋到19MPa不通。 在震击力500～700KN的范围内震击25次无效。以后在悬重400～1400KN的范围内活动钻具，结果钻具拉断，悬重由450KN上升至520KN，起出钻具269.2m，发现钻杆在母接头以下0.5m处刺坏，刺缝周长90mm，鱼顶应为2032.56m。
⑶下钻头通井，在井深2032.56m碰到鱼顶。
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⑷下φ219mm套铣筒，套铣至2037.26m，突然无进尺，钻井液槽中发现有铁屑。起钻后，铣鞋铣齿全部磨光。
⑸下φ219mm卡瓦打捞筒打捞，提至1500～1600KN无效，退出打捞筒。 ⑹再用φ219mm套铣筒套铣，连续用了四只铣鞋，总计进尺只有1.53。 ⑺下左旋螺纹母锥倒扣，滑脱。
⑻下φ219mm卡瓦打捞筒带震击器打捞，震击力300～500KN，震击25次，无效。 ⑼再下φ219mm套铣筒套铣，连续用了三只铣鞋，累计进尺只有4.99m。
⑽下φ219mm卡瓦打捞筒带震击器打捞，提至悬重1100KN，捞出8.7m长的一截钻杆，钻杆下部被铣鞋铣成椭圆形。鱼顶为2037.51m。
⑾下φ219mm套铣筒9.98m，由2037.51m套铣至2047.40m，进尺9.98m。起钻后，发现铣筒大小头内带出半边钻杆公接头，长0.43m。
⑿又下套铣筒122.80m，由2047.40m铣至2158.82m，进尺111.42m。
⒀下左旋螺纹钻杆与卡瓦打捞筒倒扣，倒出钻铤116.69m，发现最上一根钻铤从中间铣开7.6m长的一道口子。此时落鱼尚有71.71m，鱼顶为2154.63m。
⒁下套铣筒86.07m，从2154.63m铣至2226m，进尺71.37m。
⒂下安全接头带震击器、加速器对扣，对扣后，用400～600KN的震击力震击，无效。以后在悬重1300～1500KN之间活动钻具，活动七次后解卡。起钻后，发现三只牙轮落井。
⒃用三只φ220mm磨鞋磨牙轮，下两次打捞器打捞，最后用反循环打捞篮捞完井下全部落物。
4、认识与建议
⑴钻柱上带有随钻打捞杯，起至套管鞋处，打捞杯的上台肩挂住套管鞋，造成了这次事故。所以说下井的任何工具，都不许带有平台肩。钻头起至套管鞋时也应慢起，只要措施得当，也不会造成事故。
⑵本井是两条落鱼，看来正好从钻铤顶部断开，一条落鱼是钻头加钻铤，长188.40m，鱼底为2226.34m，鱼顶为2037.94m；另一条落鱼是钻杆，长278.33m，鱼底应为2041.75m，鱼顶应为1763.42m；两鱼重合3.81m。套铣时，八只铣鞋都在铣钻铤，当套铣至2037.26m时，突然毫无进尺，就说明已经铣到了钻铤，此时就应停止套铣，盲目套铣的结果是把钻铤铣了一道长7.6m的破口，若再铣下去，把整个钻铤铣成两半，本井的事故就无法处理了。
⑶对扣后，憋泵19MPa不通，就放弃憋泵，是不应该的，起码要憋到35MPa。如果憋泵能憋通的话，这次事故处理起来可能简单得多了。
案例二、华北油田LG－4井 1、基础资料
中间套管φ244.573mm，下深3856.43m；裸眼钻头直径φ215.9mm，钻深5500.30m；钻具结构φ215.9mm钻头+φ158mm钻铤158.3m+φ127mm钻杆；钻井液密度1.76 g/cm3，粘度44s，滤失量4.4ml，泥饼0.8mm，含砂量0.65﹪，pH值9；地层为灰白色砂岩和暗红色泥岩互层；井身质量最大井斜角4000m为6°和4700m为5.5°，最小井斜角为4300m为1°10′和5100m为。1°40′。
2、事故发生经过
下钻后，活动牙轮、钻进，发现泵压下降，认为是钻井泵上水不好，在40h内反复修泵的时间近30h，而真正钻进的时间只有10h左右，进尺只有14.05m。特别是最后6h，根本
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无进尺，每次提起钻具划眼，均划不到井底，而且有蹩钻现象。钻具悬重由1430KN降为1310KN，不认为是钻具有问题，反而认为是指重表有问题，又去修指重表，耽误了不少时间。起钻后才发现是钻铤公螺纹断了，落鱼106.61m，鱼顶5393.69。
3、事故处理过程
⑴下φ114mm公锥打捞，上提2000KN，解卡。起钻到4320m和4186m遇阻严重，在倒划眼时把公锥扭断。
⑵下φ200mm卡瓦打捞筒带φ177.8mm震击器打捞，上提1750KN，解卡，起到4320m遇卡，又起到4244m卡死，下击12次，解卡。倒划眼时，把接在加速器下面的φ158mm钻铤公螺纹折断，落鱼为157.15m，鱼顶为5343.65m。
⑶又下φ200mm卡瓦打捞筒打捞，上提2000KN，解卡，开泵憋压18MPa，不通。起钻到4299m遇卡，倒划眼无效，上提1700KN反复活动，起出两个单根，落鱼滑脱，悬重下降180KN，但卡瓦打捞筒仍然起不出来，倒划眼两天，无效。
⑷下φ63.5mm爆炸筒，炸掉卡瓦打捞筒，起出上部钻具。 ⑸下尾管固井，下部井段报废。 4、认识与建议
⑴泵压下降，在地面找不出原因的情况下，必须起钻检查钻具，绝不允许继续钻进。 ⑵泵压下降，悬重下降，是钻具断落的最明显的标志，最后6h毫无进尺，划眼划不到底，而且还有蹩劲，这是钻具断落之后磨鱼头的现象，本井却毫无感觉，实在太麻痹。
⑶公锥断入钻铤水眼，已经堵死了循环通路，憋压有什么意义？在不能循环钻井液的情况下，倒划眼也起不了什么作用。
⑷根据历次起钻的情况来看，本井在4000m以下已经拉出了键槽，认识到这一点，就应该主动的去破坏键槽，然后打捞才有希望。最好的办法就是在下打捞钻柱时，在适当的地方接上键槽破坏器，譬如从打捞工具以上1000m处接一个键槽破坏器，下钻时从3900m至4320m井段彻底破槽，然后再进行打捞，可能效果会好得多。
案例三、大港油田GSH－23－1井 1、基础资料
表层套管φ339.7mm，下深209.26m；裸眼钻头直径φ311.1mm，钻深2328.40m；钻具结构φ311.1mm钻头+φ310mm扶正器1.87m+φ203mm钻铤25.94m+φ177.8mm钻铤105.77m+φ127mm钻杆；钻井液密度1.28g/cm3，粘度43s，滤失量6ml，滤饼0.5mm，切力10/20/mg/cm，含砂量0.5﹪，pH值8.5。
2、事故发生经过
下钻至最后一单根，开泵循环，划眼下放，距井底1.5m处，突然转盘负荷加重，只听咔嚓一声，钻具悬重由740KN降至200KN，判断是钻具折断，立即起钻，起出钻杆40根，落鱼长1924.58m，计算鱼顶应为388。72m。
3、事故处理过程
⑴下φ127mm公锥探鱼，一直下至404.91m，未碰见鱼顶。 ⑵下φ244.5mm大小头探鱼，一直下至452.57m，未碰见鱼顶。
⑶电测，证明鱼顶在井深591.77m，显然井内是两条鱼，互相重合在一起。
⑷下φ127mm钻杆对扣，在591.79m处对扣成功，用小排量开泵，泵压5MPa，证明捞获的是带钻头的那条鱼，上下活动范围10m左右，也能转动，最多提到1600KN，既提不出来
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也卡不死，计算卡点位置在1972m。
⑸在钻铤与钻杆连接处爆松倒扣成功，起钻时每过一个钻杆接头，遇阻80～90KN，起出16柱后，情况转入正常，共起出钻杆2126.60m。新鱼顶为2135.49m，鱼长135.51m。
⑹电测另一条鱼的鱼头，在井深1931.50m。
⑺下φ127mm钻杆对扣，悬重增加45KN，小鱼全部捞获。 ⑻下φ311.1mm钻头通井，循环钻井液。
⑼下φ219mm卡瓦打捞筒，内装φ174mm卡瓦，打捞成功，起出全部落鱼。 4、认识与建议
⑴本井两次打捞，都是用φ127mm钻杆直接对扣，证明钻具不是折断，而是操作失误，造成钻具倒扣。原因可能是遇卡后，转盘打倒车，未加控制，也可能是钻头克服阻力后，在蓄能作用下飞速旋转，而转盘反而成了制动器，将钻具甩开。无论何种原因，都证明下钻时钻杆的连接螺纹没有上紧。
⑵发生事故后，在起钻前就应该用原钻具探鱼顶，本井肯定是探不到的，但得到了这个信息，起钻后就应该下φ311.1mm钻头探鱼顶，一直往下追，总是可以探到的。一边往下探，一边间断的转动钻具，防止钻头超过鱼顶，因为如果钻头超过鱼顶，转动时肯定是会有显示的，同时，也可以循环好钻井液，把上部井筒搞畅通，这样就可以省去前三步的做法。
⑶这次事故，比较复杂，但判断准确，措施得当，加之钻井液性能好，没有发生粘吸及坍塌等现象，所以能很快解除，特别是第五步中的爆松倒扣，实为妙招。
案例四、华北油田Z－86－1井 1、基础资料
中间套管φ244.5mm，下深2700m；裸眼钻头直径φ215.9mm，钻深3986.86m；钻具结构φ215.9mm钻头+φ158mm减震器2.98m+φ158mm钻铤187.22m+φ127mm钻杆
2、事故发生经过
钻进到井深3986.86m，接单根后，划眼放不到井底，在距井底0.4m处突然蹩钻，S－135钢级的φ127mm钻杆母螺纹胀大而脱落，悬重由1300KN降到850KN，泵压由17MPa降到5MPa。起钻后，核实落鱼长度为1538.89m，计算鱼顶为2447.47m。
3、事故处理过程
⑴下φ127mm公锥打捞，滑扣。 ⑵用411接头对扣，起至2984m，滑脱。 ⑶下φ127mm公锥打捞，滑扣。
⑷下φ127mm公锥打捞，起至2920m，滑脱。
⑸下加大411接头对扣，起至3037m卡死，循环不通，下击57次，无效。上提2200KN，倒扣，从安全接头处倒开，以下钻具又顿入井底。
⑹下φ127mm左旋螺纹公锥倒扣，滑扣。 ⑺下φ127mm左旋螺纹公锥倒出安全接头。 ⑻下φ127mm左旋螺纹公锥倒扣，滑扣。 ⑼下φ127mm左旋螺纹公锥倒扣，滑扣。
⑽下右旋螺纹钻杆对扣，从2925m处炸断，仍然活动不开，浸泡原油7m，柴油2m，解卡，把上部钻杆起出。
⑾下φ195mm套筒磨鞋修整鱼顶。
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⑿下φ215mm磨鞋修整鱼顶。
⒀套铣、倒扣十三天，全部钻具捞获。但井底还有三个钻头牙轮。 4、认识与建议
⑴接单根前，牙轮早已掉了，应该有显示，而司钻竟然没有发现。划眼时，蹩劲如此之大，地面上也应该有显示，而司钻也没有感觉，以致发生如此大的事故。
⑵G－105和S－135钢级的钻杆，公锥不易造扣，应直接用加大的接头对扣，可以加快处理进度，避免一些井下复杂情况。本井有六次下公锥，都是徒劳无益，而用未加大的411接头对扣也是错误的做法。由于这些失误，又造成两次顿钻，每次都从2900多米顿到井底，循环失灵，肯定和顿钻有关，使本来不复杂的事故也复杂化了。
⑶全部钻具悬重只有1300KN，倒扣时为什么提到2200KN呢？既然下有安全接头，总是从安全接头处倒开的可能性大，提到850KN就可以了。
⑷除非万不得已，就不应该炸断钻具，应在卡点以上爆松倒扣，或者将爆炸筒下到钻头附近爆炸，争取恢复循环，再进行处理。
⑸爆炸断的鱼头，套筒磨鞋无法套入，平底磨鞋又容易偏磨，这是一个很大的难题，本井在φ215.9mm的井眼中下入φ215mm的磨鞋，是担了很大的风险的，这也是逼上梁山，不得已而为之，但是用领眼铣鞋应该是可以的。
案例五、胜利油田SC－1井 1、基础资料
表层套管φ339.7mm，下深1399.64m；中间套管φ244.5mm，下深3108.55m；裸眼钻头直径φ215.9mm，钻深4921.90m；钻具结构φ215.9mm钻头+φ158mm钻铤108.89m+φ127mm加重钻杆256.31m+φ127mm钻杆。
2、事故发生经过
钻至井深4921.90m，起钻换钻头，起至第10柱时，因等修吊卡，停止起钻。在上下活动钻具的时候，因刹车失灵，造成顿钻，把转盘顿坏，大绳折断，所幸吊卡没有顿坏，钻具尚留在井口。倒好大绳后，继续起钻，起至第12柱，用转盘卸扣时把吊卡甩开，钻具顿入井下，鱼长4598.85m，鱼顶323.05m。
3、事故处理过程
⑴下光钻杆对扣，上提1900KN，解卡，起出钻杆3619.85m，发现钻杆本体折断，落鱼979m，鱼顶3942.90m。
⑵下φ200mm套筒磨鞋修鱼顶，实探鱼顶位置为3949.82m。 ⑶下卡瓦打捞筒打捞，上提2000KN，解卡。 4、认识与建议
⑴“工欲善其事，必先利其器。”设备工具有重大问题就不能进行作业。本井刹车失灵，是设备问题还是操作问题？抑或是其他人为的问题？看来应该后者居多，不然，为什么还能继续起钻呢？
⑵既然已经发生了大顿钻，设备、工具应做仔细地检查，有毛病者不能使用，为什么刚起两个立柱又发生吊卡甩开的事故呢？100多吨的重量座在吊卡上，吊卡为什么能甩开呢？看来还是不严不细，吊卡没有检查或者是没有扣好。本次事故可以说是“马虎、凑合、不在乎”的老毛病的集中表现。
⑶本井事故的顺利解除，得益于中间套管下得深，而下部地层硬，井眼也较规矩，才没
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有造成两条鱼互相穿插的现象。同时钻井液性能好，没有发生粘吸卡钻。
案例六、长庆油田SH－75井 1、基础资料
中间套管φ339.7mm，下深500m；裸眼钻头直径φ241.3mm，钻深2320.31m；钻具结构φ241.3mm钻头+φ177.8mm减震器5.05m+φ177.8mm钻铤98.13m+φ127mm钻杆；钻井液密度1.01g/cm3，粘度17s。
2、事故发生经过
在正常钻进时，泵压由11MPa降到6MPa，上提钻具，悬重由840KN降为720KN，泵压降为4.5MPa，证明钻具有问题，起钻后，发现钻铤刺断，落鱼79.44n，鱼顶2240.89m。
3、事故处理过程
⑴下φ114mm公锥打捞，造扣时落鱼跟着转动，造扣不牢，起钻中途，公锥滑扣。 ⑵下φ219mm卡瓦打捞筒打捞，捞出钻铤八根，长65.41m。落鱼还有14.03m，鱼顶2306.28m。还是钻铤母螺纹刺断。
⑶继续下卡瓦打捞筒打捞，捞获后，憋泵不通，落鱼被卡，退出卡瓦打捞筒。 ⑷下φ219mm套铣筒套铣，套铣到钻头。 ⑸下φ219mm卡瓦打捞筒，捞出全部落鱼。 4、认识与建议
⑴既然是钻铤刺漏，泵压从11MPa降到6MPa，总有个从小到大的过程，应该很早就可以发现。但司钻根本没有意识到这个问题，直至造成了事故的发生。
⑵下部落鱼被卡，循环失灵，可能是钻铤刺漏后钻头干钻所造成，也可能由于钻井液性能太差钻屑沉淀所造成。钻井液如同清水，根本没有悬浮力，在2000多米的深井钻进中，这是很危险的。
案例七、胜利油田C－119井 1、基础资料
表层套管φ339.7mm，下深92.24m；中间套管φ244.5mm，下深999.18m；裸眼钻头直径φ215.9mm，钻深1602.56m。
2、事故发生经过
下钻，因井口不正，当下到第38柱时，钻杆接头下台肩挂在井口上，吊卡放松，一只吊环从吊卡耳中弹出。当钻杆从井口滑脱继续下行时，只有一只吊环受力，将钻杆折断。落井钻具1137.25m，鱼顶465.31m。
3、事故处理过程
⑴下φ200mm套筒磨鞋修鱼头，磨去0.3m。
⑵下φ177.8mm卡瓦打捞筒打捞，捞获后，上下反复活动，最大拉力提到1400KN时，落鱼被提起，事故解除。
4、认识与建议
⑴天车、转盘、井口三点一线，必须校准。如果实在无法校准，可以采取如下办法： 第一，使用小补心，迫使钻杆居中；第二，井口一定要焊成喇叭口状，从喇叭口以下包括防喷器、四通内部的任何地方都不允许有齐平台肩存在。
⑵单吊环造成的钻具折断，鱼顶往往呈烟锅头状，必须下套筒磨鞋修整，否则不易打捞。 ⑶顿钻后，钻柱多处弯曲，和井壁的接触点少，同时本井的中间套管下得比较深，这是
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本井事故能顺利解除的主要因素。
案例八、塔里木油田LN－33井 1、基础资料
表层套管φ500mm，下深51.72m；中间套管φ339.7mm，下深866.53m；中间套管φ244.5mm，下深3636.36m；尾管φ177.8mm，下入井段为3401.17～5158.45m，长1757.28m。
2、事故发生经过
本井已固井完井，在向场地甩钻具时，井架工把钻铤立柱推出指梁，指挥司钻起车，司钻起车过快，未扣好吊卡，即将钻铤立柱带至井口，落入井中，落鱼长度31.55m，其组成如下：
φ215.9mm扶正器+φ158mm钻铤1柱+φ215.9mm扶正器+φ158mm钻铤2根+φ127mm提升短节1个。落鱼一直落到φ177.8mm尾管顶部，尾管内径为φ157.08mm，扶正器接头外径为φ158mm，正好顿入尾管头，成为过盈配合，鱼顶为3369.32m。
3、事故处理过程
⑴下φ127mm卡瓦打捞矛打捞，上提到2000KN，不动，退出捞矛。 ⑵下φ127mm捞矛带φ158mm上击器打捞，震击，不动，退出捞矛。 ⑶下φ127mm捞矛带φ197mm上击器打捞，震击，不动，退出捞矛。 ⑷下φ127mm捞矛带φ203mm上击器、加速器打捞，震击解卡。 4、认识与建议
⑴甩钻具时，首先要卸扶正器，应将井口盖好，就不会发生此类事故。
⑵本井钻铤立柱带有φ215.9mm扶正器，能进入尾管的接头长度不超过0.4m，如果顿入更多，事故将难以处理。
⑶实在巧得很，很少有这种过盈配合式的卡钻事故，这类事故，除了震击以外，别无良法。
Ⅳ、考核 一、理论考核习题
1、简述钻具落鱼打捞的一般流程。 2、简述钻具落鱼打捞作业流程和注意事项。 3、简述铅模的类型、结构和使用。 二、操作考核习题
1、根据铅模印痕类型描述，判断钻具落物事故在井的位置等情况和处理事故的方法。 2、模拟常见钻具事故打捞作业操作。
3、根据钻具事故案例，进行小组讨论、分析事故处理方法。
参考文献
1、刘汝山，曾义金.钻井井下复杂问题预防与处理.北京：中国石化出版社，2005. 2、周金葵，李效新.钻井工程.北京：石油工业出版社，2007. 3、王建学，万建仓，沈慧.钻井工程.北京：石油工业出版社，2008.
4、鄂尔多斯盆地北部钻具损伤机理.（http://www.china-drilling.net/上查得）. 5、钻井事故表现形式与反事故措施及事故处理手册.（http://www.china-drilling.net/上查得）.
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