4.5 井口工具的使用及维护
钻井的正常进行离不开井口工具和手工具，利用它们可以上卸钻具螺纹，维护保养设备。正确使用井口工具和手工具将有利于安全、优质、快速地完成钻井任务。井口工具一般包括提升短节、吊卡、吊钳、吊环、卡瓦、安全卡瓦、滚子方补心等，配备较先进的井队还有动力大钳、动力卡瓦、方钻杆旋螺纹器（方钻杆旋扣器）等。手工具一般包括榔头、压杆式黄油枪、管钳、链钳、液压千斤顶等。
4.5.1 吊卡
吊卡按结构可分为侧开式、对开式、闭锁环式；按功用可分为钻杆吊卡、套管吊卡等。其主要作用是提升和下放钻具以及套管、油管等，并使钻具坐于井口。现场普遍使用侧开双保险式吊卡，其主要优点是体积小、重量轻、使用安全、结构简单、操作和维护保养方便。闭锁环式常用于起下油管。
井场使用的吊卡其基本组成是主体、活页、开口销、锁销手柄、平衡紧定螺钉和上锁销等。以现场常用的国产CSD型群革吊卡为例，如CSD5-2000-ϕ144，其中C表示侧开式（D表示对开式，B表示闭锁环式），S表示双保险（D表示单保险），D表示吊，脚标5表示第5次改进，2000表示额定载荷为2000kN，ϕ144表示其通径为144mm。
要正确使用吊卡，首先必须正确选用吊卡，所选吊卡规格要与下井钻具（或套管）规格、质量相符合，然后检查吊卡是否满足工作需要。负荷台阶要平整无严重磨损，台阶面磨损深度不大于8mm。最后在吊卡上下保险销，在活门销轴处注润滑脂，保证其扣合灵活，不晃动。在起下钻或下套管时，必须使用保险插销和小方补心。
4.5.2 吊钳
（1）结构及作用
吊钳按位置分为外钳和内钳，离司钻近的为外钳、远的为内钳。工作时要相互配合，协调一致。其主要作用是在起下钻、下套管操作时，上卸钻具螺纹和紧螺纹。目前钻井普遍使用的是B型吊钳。其中88.9～298.45mm直径的B型吊钳用于上卸钻具螺纹，338.5～508mm直径的B型吊钳用于上卸套管螺纹。
B型吊钳主要由吊钳销子、钳柄、吊杆、吊环、平衡螺丝、扣合器、活动钳头以及长短钳等组成。吊钳通过定滑轮吊在井架上，钢丝绳的另一端加有配重，可使吊钳上下升降，便于使用。
吊钳在使用操作前，必须按要求检查、维护，使它符合技术要求。
（2）吊钳的检查、维护
ⅰ.钳牙。观察钳牙的磨损情况，磨损严重时应及时更换；检查钳牙是否松动，上、下挡销是否齐全，不符合要求时应及时处理；钳牙上应无油污、杂物。
ⅱ.吊钳销子及扣合器。检查各扣合器连接铰链安装是否正确，挡销、背帽是否齐全；各扣合器扣合尺寸与钻具尺寸要相符，工作时要灵活好用；吊钳的扣合弹簧要完好且必须就位；连接铰链要及时注入润滑脂。
ⅲ.尾桩销及钳尾绳。尾桩销及方头螺钉要齐全完好；钳尾绳尺寸要符合标准，且无打结或严重断丝，两端紧固牢靠。
ⅳ.吊钳的水平度。吊钳悬空时要保持水平，否则必须调整。调节吊杆下部的调节螺钉使吊钳前后水平；调节吊杆上部的平衡梁（转轴）使其左右水平。上、下活动吊钳要灵活无阻卡。
（3）吊钳的操作
紧螺纹时，外钳在上，内钳在下；卸螺纹时，外钳在下，内钳在上。吊钳打好后，钳口面离内、外螺纹接头的焊缝3～5cm为宜。上卸螺纹时，内外钳的夹角要在45°～90°范围内。
4.5.3 吊环
（1）吊环类型及作用
吊环按结构可分为单臂吊环和双臂吊环。其主要作用是在起下钻具时，悬挂吊卡以悬持钻具。吊环代号由字母和数字组成，如DH150、SH250，其中D代表单臂，S代表双臂，H代表环，150、250表示吊环的额定载荷，单位是9.8×103N。
（2）使用注意事项
ⅰ.按照载荷要求选用合适的吊环，禁止超载使用。
ⅱ.吊环不得有任何裂缝和焊缝。
ⅲ.钻进时要将两只吊环捆在一起，防止其摆动碰击水龙头。
ⅳ.处理事故或强力上提后，要进行探伤检查。
ⅴ.吊环在大钩耳环内要有—定的摆动自由度，无阻卡现象。
ⅵ.吊环在大钩上要系好保险钢丝绳。
4.5.4 卡瓦
（1）卡瓦的类型及作用
按作用卡瓦可分为钻杆卡瓦、钻铤卡瓦、套管卡瓦；按结构可分为三片式卡瓦、四片式卡瓦、长型卡瓦、短型卡瓦；按操作方式可分为手动卡瓦和动力卡瓦。现场多采用手动三片式卡瓦，其主要组成是卡瓦体、卡瓦牙、衬套、压板、手把螺栓、铰链销钉、卡瓦手把和衬板。
（2）卡瓦的检查、维护
ⅰ.检查卡瓦规格，所用卡瓦要与所卡管体直径相符。
ⅱ.检查卡瓦牙，要装正，不松动，其锋利程度要符合标准。
ⅲ.检查铰链销钉、开口销、垫圈，要求它们完好无损。
ⅳ.检查手把，要求其固定不松动。
ⅴ.检查卡瓦背面，卡瓦背面要涂油防卡。
（3）卡瓦的使用操作
ⅰ.卡瓦的开口对准钻具，内外钳工密切配合将卡瓦抱住管体并坐在转盘方瓦上，悬持钻具。
ⅱ.打开时，内外钳工紧密协作，随钻具上提出转盘面，内钳工向后拉卡瓦中间手把，外钳工分开卡瓦并顺势外推，立在转盘上。
（4）注意事项
ⅰ.禁止钻具坐卡瓦时猛顿、猛砸。
ⅱ.禁止用卡瓦绷螺纹。
ⅲ.卡瓦卡持钻铤时，一定要与安全卡瓦配合使用，卡瓦距内螺纹端面50cm，距安全卡瓦5cm。
ⅳ.两片式卡瓦的手把要拴保险绳，以防落井。
ⅴ.井口操作人员要站在卡瓦旋转范围以外，以防止伤腿脚等意外事故发生。
4.5.5 安全卡瓦
（1）结构及类型
安全卡瓦是由若干节卡瓦体通过销孔穿销连成一体的，其两端通过销孔的销柱与丝杠连接成一个可调性卡瓦。一定节数的安全卡瓦只适用于一定尺寸范围的钻铤及管柱，要适应不同尺寸的钻铤及管柱，就要改变安全卡瓦的节数。被卡物体外径越大，安全卡瓦的节数越多。安全卡瓦的规格见表4-1。
表4-1 安全卡瓦规格
（2）作用及特点
安全卡瓦的主要作用是在起下钻铤、取心筒和大直径管子时配合卡瓦使用以保证上述作业的安全。其作用特点是因安全卡瓦的卡瓦牙多，几乎将钻具外径包合一圈，再通过丝杠的旋紧，包咬效果更佳，故保证钻具不会溜滑入井。对于外径无台肩的钻具，为防止普通卡瓦因卡瓦牙磨损或其他原因造成卡瓦失灵，通常在卡瓦的上部再卡一安全卡瓦（安全卡瓦距卡瓦50mm），以确保安全。
4.5.6 滚子方补心
（1）结构及作用
滚子方补心的主要组成是上盖、下座、滚轮、轴、紧固螺栓和加油杯。滚子方补心内装有四只滚轮，滚轮内装有滚针轴承。滚轮由轴紧固在上盖和下座之间。滚轮两端有密封体，防止钻井液渗入。其作用是传递扭矩，带动方钻杆旋转。主要优点是因其为整体式，不会飞出伤人；进入大方瓦容易；可以边旋转边上提、下放钻具；方钻杆与滚轮是滚动接触，摩擦阻力小，钻压准确，且二者磨损小，提高了使用寿命。
（2）使用操作
ⅰ.慢提方钻杆让其加厚端接触滚轮，但要避免撞击滚轮。
ⅱ.下入时要对准井眼，慢慢转动转盘，使滚子方补心的方体进入转盘大方瓦，底座锥体和大方瓦锥孔接触。
（3）检查、维护及保养
ⅰ.经常检查方补心下端面的间隙，方补心或大方瓦的锥体磨损严重时，要及时更换。
ⅱ.每班检查上盖大螺母是否松动，并给滚轮轴承加润滑脂。
ⅲ.转动滚轮测量磨损深度，要求其不大于3.2mm。
ⅳ.用压软金属法检查滚轮与方钻杆的间隙，要求其小于3mm。
ⅴ.用棒撬动滚轮判断轴和滚针轴承的磨损情况，检查移动量，要求其小于0.8mm。
4.5.7 动力大钳
目前，现场普遍使用B型大钳来卡住钻具接头、上卸钻具螺纹，不仅费时费力，而且很不安全。故研制出了动力大钳，经多次改进后，在现场得到了推广使用，并收到了良好效益。动力大钳在起下钻中能起到安全省力、上卸螺纹扭矩可控、提高上卸螺纹速度，可代替人工繁重而危险的手工操作。动力大钳因标准不同而有多种形式。
ⅰ.根据工作对象不同分为：钻杆钳、套管钳、油管钳等。
ⅱ.根据采用动力不同分为：气动大钳、电动大钳、液动大钳（液压大钳）。
ⅲ.根据安装方式不同分为：固定安装大钳和悬吊安装大钳。
ⅳ.根据钳口形式不同分为：开口钳和闭口钳。
以现场采用较多的国产Q10Y-M型液压大钳为例。Q10Y-M型液压大钳的主要组成是行程变速箱、减速装置、钳头、气控系统和液压系统。液压系统的额定流量为114L/min，最高工作压力为16.3MPa，电驱动时的电机功率为40kW，气压系统工作压力0.5～1.0MPa。
其主要作用是正常钻进时上卸方钻杆及接头；起下钻时在扭矩不超过100kN·m范围内上卸钻杆接头；上卸直径为203mm的钻铤；甩钻杆时调节吊杆的螺旋杆，使钳头和小鼠洞倾斜方向基本一致，可用棕绳或钢丝绳牵至井架大腿，使钳央对准小鼠洞后即进行甩钻杆操作；钻机传动系统发生故障，绞车、转盘不能工作时，用以活动钻具。在悬重较轻的情况下，为了防止因钻具长时间静止而导致卡钻，可把下钳腭板取出，将钳子送到井口咬住方钻杆或钻杆接头，就可转动坐在转盘上的井下钻具。用低挡（2.7r/min）活动井下钻具的时间不超过0.5h。
4.5.8 动力卡瓦
（1）动力卡瓦的类型及作用
动力卡瓦同普通卡瓦一样是用来把钻杆或套管卡紧在转盘上的工具。它减轻了钻井工人的劳动强度，加快了起下钻速度，提高了工作效率。一般利用压缩空气操作。有安装在转盘外的和安装在转盘内的两种基本类型。
（2）动力卡瓦的结构
安装在转盘外的动力卡瓦的结构。该类型卡瓦适用于普通转盘上，应用较广泛。它是利用气缸提放卡瓦在某一位置上。气缸用支架安装在转盘体侧面，在气缸顶端装有可转动的臂及卡瓦提环，三片卡瓦体用铰链与提环相连接。当提出方补心后，三片卡瓦在自重作用下自行张开，可允许管柱从卡瓦中心自由通过。卡瓦下放时，卡瓦体沿装在转盘方补心上的锥形导轨下滑收拢而进入转盘内。
钻进时，卡瓦被提出转盘，打开活门，用人力推转而离开井口。提环通过锥形滚子与臂相连，故在卡瓦卡紧管子的状态下，允许转盘转动管柱。卡瓦由司钻台旁的脚踏控制阀进行控制。
安装在转盘内的动力卡瓦的结构。该类型卡瓦配有特制的卡瓦座以代替大方瓦放在转盘内。在卡瓦座的内壁上开出四个斜槽，四片卡瓦体可沿槽升降。卡瓦体沿槽上升的同时向外分开而允许钻柱从中自由通过，沿槽下降的同时向中心收拢而卡紧钻柱。卡瓦体的升降靠气缸经杠杆驱动。卡瓦体与卡瓦导杆的上端用提环来连接，卡瓦导杆上端则固定在圆环上。杠杆的一端装有滚轮井装在圆形槽的轨道里，杠杆可以带动圆环上下移动，圆环也可转动。气缸用支架固定在转盘体上，并用安装在司钻控制台下的脚踏气阀控制。
卡瓦尺寸可根据钻杆尺寸进行更换。但当转盘要通过直径大于卡瓦体内径的钻头等工具时，卡瓦座可从上面提出，卡瓦导杆及圆环可从下面拿掉。
动力卡瓦的缺点是只能用于起下钻操作，在钻进时要放入小方瓦，需要将动力卡瓦移离井口，使用起来比较麻烦。
4.5.9 方钻杆旋螺纹器
（1）方钻杆旋螺纹器的类型及作用
方钻杆螺纹器又称动力接头、方钻杆旋转短节或接单根自动上螺纹装置。按所需动力可分为电动方钻杆旋螺纹器和气动方钻杆旋螺纹器。其主要是接单根时与小鼠洞卡紧装置配合使用，驱动方钻杆旋转，完成接单根操作。采用方钻杆旋螺纹器可代替打大钳、拉猫头等操作（可省去旋绳器），自动旋紧单根与方钻杆，使用非常方便、快捷。但2000m以上的深井还需要用大钳紧螺纹。
（2）方钻杆旋螺纹器的组成
其基本组成一般有动力部分、旋螺纹器和小鼠洞卡紧装置。以大港油田研制的气动旋螺纹器为例：动力部分由FM型气动机、QIU25-S1油雾器、常闭继气器、主气管线、控制管线及附加气罐等组成。旋螺纹器由中心管、外壳、大齿圈、中间盘和两副2007152轴承等组成。旋螺纹器主要用以减速增扭、传递旋螺纹扭矩和反扭矩。小鼠洞卡紧装置又称鼠洞卡钳，它是一种借助偏心牙板，在小鼠洞上自动咬住单根的卡紧装置。采用它可不用吊钳就能把螺纹拧紧，其主要由外筒、托架支座、控制板、大弹簧、小鼠洞管及钳头咬紧部分等组成。
（3）方钻杆旋螺纹器的维护保养（以气动方钻杆旋螺纹器为例）
气动方钻杆旋螺纹器是靠油雾器喷出的油雾润滑，因此要用足量凝固点较低的轻机油、定子油等作为润滑剂。
旋螺纹器在首次使用时，要给上下轴承注入润滑脂，润滑周期为120～150h；每次起钻后，要检查旋螺纹器各部分的连接螺栓和继气器支架，发现松动要及时紧固；每换一次钻头要检查一次中心管与方钻杆的连接情况，如有松动要用吊钳上紧；每钻完一口井要将气动机的叶片卸下，用干净的汽油或煤油清洗一次。装配时要在定子、转子及上下气盖表面浇注机油，并注意调节四个连接螺栓的松紧度。
FM型气动机在每班使用前要检查启动齿轮伸出或缩回是否灵活；气动机输入压缩空气后转动是否灵活（输入压缩空气的时间要低于1s以防烧坏）。
使用过程中，气动机如出现突然停止，则先检查单向气开关是否有效，再检查控制管线是否畅通，继气器是否失灵，最后检查气动机是否发生故障。
4.5.10 动力小绞车
动力小绞车是利用电动机或气动机作动力带动小滚筒转动，将钻杆、钻铤、取心工具或其他重物拉上或放下钻台的钻井辅助性操作设备。它替代人工操作，降低了劳动强度，提高了工作效率，保证了安全生产。按所需动力可分为电动小绞车和气动小绞车。