井下液力解卡工藝技術(shù)分析

尚海洋

摘 要：由于卡鉆事故頻繁出現(xiàn)在目前的油水井生產(chǎn)作業(yè)當(dāng)中，使得小修作業(yè)的難度大大增加。為了能夠有效提高打撈解卡成功率，使得解卡打撈作業(yè)可以順利進(jìn)行，本文在系統(tǒng)分析特殊井尤其針對(duì)水平井的有關(guān)打撈解卡因素的基礎(chǔ)上，闡述了應(yīng)用于水平井的液力解卡打撈工藝技術(shù)，分析了國內(nèi)現(xiàn)有的液力解卡工具，提出行之有效的井下液力解卡思路。

關(guān)鍵詞：打撈解卡；水平井打撈；液力解卡

在井下具體的施工過程中，常常會(huì)產(chǎn)生套管變形、油管腐蝕、結(jié)垢、出砂等各種因素催生的卡油管的現(xiàn)象而導(dǎo)致無法順利提出油管。油水井又需要展開泵、水力錨、卡瓦、封隔器等各種工具的作業(yè)，這些工具常年放置在井下，往往會(huì)因?yàn)樘坠軗p壞、變形、結(jié)垢及腐蝕等各種原因常常發(fā)生卡井事故。普通的倒扣套沖法、震動(dòng)解卡、大力上提解卡以及活動(dòng)解卡往往無法滿足解卡的實(shí)際工作需要，經(jīng)常會(huì)發(fā)生解卡失敗和拔斷油管的尷尬局面，倘若解卡失敗，則必須對(duì)換鉆桿和大噸位井架進(jìn)行更換，這造成了人力、物力和財(cái)力的大量浪費(fèi)。頻繁的大修作業(yè)會(huì)進(jìn)一步地增加各種費(fèi)用，小修作業(yè)則又無法達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

1 打撈解卡的原因分析

1.1 特殊結(jié)構(gòu)井的打撈解卡原因

要想有效克服落魚在打撈解卡時(shí)所受的緊力，就得保證解卡力足夠大，這是打撈解卡的技術(shù)核心。作業(yè)設(shè)備的提拉載荷要想成功傳遞到落魚，需克服打撈管柱與套管之間的摩擦力及打撈管柱的重力[1]。

對(duì)特殊結(jié)構(gòu)井打撈解卡產(chǎn)生影響的主要因素有井眼曲率、井深、打撈管柱強(qiáng)度及作業(yè)設(shè)備提升能力。

①目前油田的小修作業(yè)設(shè)備是按照解卡力對(duì)作業(yè)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)而投入的，主要是以390kN級(jí)別的通井機(jī)，其極限載荷是750kN，但是特殊結(jié)構(gòu)井、深井所需的解卡力通常會(huì)通井機(jī)允許的最大工作載荷，所以無法有效滿足打撈作業(yè)的施工要求，要想完成解卡施工就得應(yīng)用大修作業(yè)車載鉆機(jī)，而這會(huì)降低油井產(chǎn)量，延長躺井時(shí)間，從而使得施工成本大幅度增加。

②解卡力會(huì)受到特殊的井身結(jié)構(gòu)的影響。定向井是特殊結(jié)構(gòu)井的普遍形態(tài)，其井眼曲率較大，一旦進(jìn)行大力提拉時(shí)，套管內(nèi)壁就會(huì)與打撈管柱產(chǎn)生多點(diǎn)接觸，進(jìn)而在觸點(diǎn)形成滾動(dòng)與滑動(dòng)、純滾動(dòng)及純滑動(dòng)這三種相對(duì)形式的運(yùn)動(dòng)，最終讓套管內(nèi)壁與打撈管柱之間的摩擦力消耗了地面設(shè)備的大部分載荷，無法有效地對(duì)落魚產(chǎn)生直接作用，此時(shí)的解卡力變得非常小，并且其傳力效率會(huì)隨著井眼曲率的增大，井深的增加而變低。

③解卡力也會(huì)受制于打撈管柱的強(qiáng)度。73mm油管和88.9mm油管是油井常用的生產(chǎn)管柱，通常需要按照實(shí)際情況運(yùn)用變鋼、變徑級(jí)組合管柱來提升特殊結(jié)構(gòu)井、深井上部管柱的安全系數(shù)，而這些鋼級(jí)的油管螺紋最小屈服拉力有限，加之部分提拉力也會(huì)被打撈管柱自身的重量消耗，因此一旦進(jìn)行大力上提解卡之時(shí)，打撈管柱往往會(huì)因自身的損壞疲勞而以拔斷或拔脫告終，最后還是要大修作業(yè)。

④在大力提拉解卡時(shí)，打撈作業(yè)也會(huì)產(chǎn)生一些倒井架、大繩跳槽、油管脫扣彈跳傷人、井架繃?yán)K地錨拔脫等安全事故。

1.2 打撈水平井的難點(diǎn)

①水平井井口的上提力會(huì)因?yàn)樵煨倍蔚淖饔枚鵁o法傳遞至井下水平段，另外為了保護(hù)套管，水平井中實(shí)施打撈工藝技術(shù)水平的效果也會(huì)因?yàn)橹本?dāng)中普遍采用的活動(dòng)解卡、大力上提而降低。

②井下水平段也會(huì)因?yàn)樵煨倍蔚拇嬖诙鵁o法得到井口扭矩的有效傳遞，所以倒扣、套銑等常規(guī)的打撈工藝在水平井中實(shí)施起來較為困難。

③水平井的濾砂管和射孔段普遍較長，少則幾十米，多則數(shù)百米，不像只有幾米至十幾米的一般直井防砂管的長度。另外帶有變徑的扶正器也存在于每根濾砂管中，這大大增加了打撈工藝的難度[2]。

2目前國內(nèi)液力解卡技術(shù)的現(xiàn)狀

當(dāng)前，國內(nèi)外已有各種形式的液壓助力解卡工具，其共同點(diǎn)在于運(yùn)用了“小修代大修、井下液壓增力”的設(shè)計(jì)思想，這些是打撈解卡小修作業(yè)的理想配套工具。

2.1 液力解卡裝置的優(yōu)勢所在

①能夠在不增加井架載荷的前提下，將落魚的上提力施加到套管上，這就使得解卡工作只要小修常規(guī)作業(yè)即可完成。既能有效預(yù)防井下出現(xiàn)復(fù)雜的情況，又能防止打撈管柱受到不必要的應(yīng)力破壞。

②由于上提力較大，解卡器可以在落魚上直接作用全部的提升力，無須通過增加過大的拉力給打撈管柱就能實(shí)現(xiàn)打撈解卡。這有效地緩解了自重、摩擦以及管柱伸縮的影響，從而數(shù)倍地提升了對(duì)落魚的直接作用力。

③通過管內(nèi)加壓20MPa，多級(jí)連接使用，在理論上便能提供大約1000kN的上提力，其解卡力比較大，無須大噸位井架以及專用的打撈鉆桿。

④能夠使打撈管柱內(nèi)的通道保證暢通，可以按照實(shí)際情況展開反循環(huán)或正循環(huán)沖洗魚頂，打壓打撈可在撈獲落魚后進(jìn)行，進(jìn)而防止蠟、砂等井筒內(nèi)的因素影響進(jìn)魚作業(yè)，最終保證打撈成功。

2.2 液力解卡裝置的不足之處

①在特殊結(jié)構(gòu)井當(dāng)中無法充分體現(xiàn)液壓解卡裝置的技術(shù)優(yōu)勢，因?yàn)檫@些裝置設(shè)計(jì)的初衷是針對(duì)普通的定向井打撈解卡作業(yè)。

②整個(gè)工具不但重而且長，裝配、搬運(yùn)不變。

③對(duì)套管有輕微損傷，卡瓦牙磨損嚴(yán)重，懸掛器卡瓦易斷裂，懸掛能力達(dá)不到要求。

④沒有解卡預(yù)報(bào)機(jī)構(gòu)，解封安全系數(shù)比較低，施工時(shí)判斷解卡狀態(tài)只能打壓到30MPa后再經(jīng)過放壓活動(dòng)進(jìn)行。

⑤對(duì)后續(xù)處理措施的實(shí)施產(chǎn)生影響，欠合理的安全脫離機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得在解卡失效時(shí)要從安全接頭的地方進(jìn)行倒扣作業(yè)，進(jìn)而增加落魚的長度。

3 在水平井中應(yīng)用井下液力解卡打撈工藝技術(shù)

當(dāng)水平井的分層封隔器和濾砂管無法正常工作時(shí)，恢復(fù)產(chǎn)能的唯一可行手段便是進(jìn)行打撈作業(yè)。常用的分層封隔器和濾砂管打撈方式有三種：井下液力解卡；套銑、倒扣打撈；活動(dòng)解卡。

首推的水平井井下關(guān)注打撈技術(shù)是井下液力解卡技術(shù)，其水平井濾砂管打撈的實(shí)現(xiàn)，有賴于油管打壓的方式而在卡點(diǎn)所形成的拉力，而這又是通過改變管柱的受力方式，增加部分的配套工具來完成的。

3.1 井下液力解卡工藝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

第一，能夠有500-650kN的拉力直接在井下落魚的魚頂處產(chǎn)生，由于在增力打撈過程中井下打撈增力器以上的部分管柱不會(huì)受力，因而也不會(huì)破壞套管。

第二，不會(huì)在打撈不成功時(shí)制造新的井下事故，因?yàn)榭梢园凑諏?shí)際需要隨時(shí)退出撈矛。

3.2 井下增力打撈技術(shù)的特點(diǎn)

通過改變管柱的受力方式，井下增力打撈技術(shù)能將變液壓力變成上提力，這是一種在魚頂處直接進(jìn)行作用力作用的打撈方式。其產(chǎn)生的作用力能夠直接在魚頂處作用，作用力也比較大。

3.3 井下增力打撈技術(shù)的不足

井下現(xiàn)有的液力解卡技術(shù)在出現(xiàn)下列狀況時(shí)無法有效撈出井下落物，而這就需要借助于倒扣、套銑的技術(shù)來對(duì)井下的落物進(jìn)行打撈：

①待打撈的水平井井下管柱砂埋嚴(yán)重、強(qiáng)度高、外徑大，以致于井下打撈增力器無法產(chǎn)生足夠的拉力拉斷或撈出井內(nèi)管柱，這個(gè)時(shí)候可考慮倒扣的打撈方式。

②井內(nèi)的濾砂管芯管是非標(biāo)準(zhǔn)的油管，其內(nèi)徑會(huì)在實(shí)施井下增力打撈時(shí)漲大，從而使得濾砂管無法被撈出，這時(shí)依然可以考慮用倒扣的打撈方式進(jìn)行打撈。

③出砂嚴(yán)重、濾砂管尺寸小、井眼尺寸大，無法有效采用井下增力打撈技術(shù)，需要運(yùn)用“倒扣+套銑”的聯(lián)合打撈方式進(jìn)行打撈[3]。

4 結(jié)語

井下液力解卡技術(shù)當(dāng)前依然不夠成熟，其工具設(shè)計(jì)方面的問題還有許多，但整體而言井下液力解卡技術(shù)的應(yīng)用前景較為廣闊，特別是針對(duì)水平井等類似的特殊結(jié)構(gòu)井的解卡打撈方面具備優(yōu)勢。井下液力解卡技術(shù)不僅能夠有效預(yù)防出現(xiàn)復(fù)雜的井下情況，還能對(duì)打撈管柱的應(yīng)力破壞進(jìn)行防止。

參考文獻(xiàn)：

[1]何作云，楊勇.油田修井作業(yè)中解卡方法研究[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012（11）.

[2]王碩.作業(yè)機(jī)輔助解卡技術(shù)研究[D].東北石油大學(xué)，2011.

[3]劉勇.淺談解卡打撈主要技術(shù)措施及注意事項(xiàng)[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013（14）.