水平井磨銑打撈關鍵技術與工具改進探討

杜兵　張方明　蘇紹剛　趙法武

摘要：為降低了油氣井綜合開采成本，提高油氣采收率，在常規(guī)鉆井技術的基礎上開發(fā)了水平井、側(cè)鉆水平井等特殊工藝鉆完井配套工藝技術，

在老油區(qū)挖潛增效和新油田整體高效開發(fā)中取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。經(jīng)過開發(fā)研制適用于水平井特殊結(jié)構的系列磨銑打撈及相關配套工具，為水平井修井提供了有力的保障，現(xiàn)場應用效果明顯。

關鍵詞：水平井；套管損壞；井下落物；磨銑打撈；

隨著水平井、側(cè)鉆水平井數(shù)量的增加，與之配套的修井問題越來越突出。目前因套管損壞、井下落物等各種原因而停產(chǎn)，為較快地恢復水平井/側(cè)鉆水平井的產(chǎn)能，分析水平井磨銑打撈的難點，主要表現(xiàn)在：①由于井眼曲率大，井口上提力和扭矩無法有效地傳遞到井下水平段，直井的方法不適用；②打撈管柱受力更加復雜，很容易發(fā)生井下管柱斷、脫事故；③由于水平井大曲率井身結(jié)構的限制，鉆具在井內(nèi)旋轉(zhuǎn)會引起鉆具的疲勞破壞和套管的磨損加劇；④在水平井中磨銑，環(huán)空流體速度上下偏差很大，在靠近井底位置流速很低，攜帶碎屑的能力大大降低，導致管柱被卡；⑤常規(guī)的磨鞋工具很容易將套管磨壞，所以需要研制專門的水平井磨銑工具。這對磨銑工具的結(jié)構和強度提出了更高的要求，水平井磨銑打撈必須達到三個條件：①磨銑打撈管柱、工具必須安全可靠；②能夠克服水平井結(jié)構限制，盡可能地降低摩擦阻力；③盡可能利用液壓技術，消除機械操作的缺陷。

針對水平井特殊的井身結(jié)構，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，從水平井磨銑打撈難點分析、磨銑打撈管柱的優(yōu)化選擇、磨銑打撈工具的設計與試驗三個方面進行了系統(tǒng)的分析和研究，開發(fā)研制了適用于水平井特殊結(jié)構的系列磨銑打撈及相關配套工具，現(xiàn)場應用效果明顯，為水平井修井提供了有力的保障。

1水平井，側(cè)鉆水平井打撈工具研制

1.1水平井專用可退式打撈矛

1.1.1工具結(jié)構

工具主要由接頭、彈簧、矛桿、轉(zhuǎn)環(huán)、轉(zhuǎn)環(huán)帽、分瓣卡瓦、頂絲、限位套、導向螺釘?shù)冉M成（如圖1）。

1.1.2工作原理

分瓣卡瓦在矛桿錐面作用下直徑漲大，將落魚抓住，同時彈簧將矛爪壓在魚腔內(nèi)，防止打撈工具中途脫開。退出時，只要下放管柱使換向螺釘進入短軌道后再上提管柱即可。

1.1.3技術參數(shù)（見表1）。

1.2水平井修井用可退式卡瓦撈筒的研制

1.2.1工具結(jié)構

該工具由上接頭、外筒、彈簧、導向套、導向銷、單向推力球軸承、頂絲、卡瓦、引鞋組成，如圖2所示。

1.2.2工作原理同水平井專用可退式打撈矛相似。 1 .2.3技術參數(shù)（表2）此外，還研制了液壓小件落物打撈器、液壓打撈助力器等工具。

2水平井，側(cè)鉆水平井磨銑類工具的研制

2.1滾子平底磨鞋

2.1.1工具結(jié)構（圖3）

2.1.2工作原理

滾子磨鞋是利用底面所堆焊的YG8八棱柱硬質(zhì)合金、YD合金去全面磨銑井內(nèi)落魚管柱。并且在磨鞋圓柱上有可以起扶正作用的鍵槽式滾珠總成，抵消磨削時產(chǎn)生的徑向磨擦力，使磨鞋在井眼內(nèi)工作時不偏磨套管內(nèi)壁。

2.2活動引子磨鞋

2.2.1工具結(jié)構

該工具主要由接頭體、磨鞋體、備帽、O型圈、YG8八棱柱硬質(zhì)合金、鍵槽式滾珠總成、引子等組成。

2.2.2工作原理

在磨鞋本體的外側(cè)，設計有滾柱，磨銑時滾柱將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，減少了磨鞋的摩擦阻力，滾柱外徑微大于磨鞋底的硬質(zhì)合金外徑，減少了偏磨套管的機率，從而起到防偏磨的目的。

2.3活動錐體引子磨鞋

該工具設計目的是修復壞損的套管。將活動磨鞋連接到鉆柱下端下放到變形、錯斷口，如果活動磨鞋導桿插入套損通道內(nèi)，磨削體遇阻，相對芯軸向上滑動，進人六方桿部位，旋轉(zhuǎn)鉆柱，芯軸六方帶動磨削體進行正常磨銑。如果磨銑無進尺，說明活動磨鞋沒有插入錯斷處，磨削體還沒有達到六方桿部位，鉆柱空轉(zhuǎn)，沒有起磨削作用。工具外徑154mm，水眼內(nèi)徑50mm，連接螺紋NC38，適用177.8mm套管。

3結(jié)束語

（1）水平井專用可退式打撈工具，克服了常規(guī)打撈工具退出困難的缺陷，同常規(guī)打撈工具相比，大大提高了打撈退出成功率。（2）水平井磨銑類工具能夠降低管柱施轉(zhuǎn)時的摩擦阻力，避免了對套管的損害。（3）輔助配套工具能夠克服水平井結(jié)構限制，盡可能地降低摩擦阻力，實現(xiàn)磨銑打撈工具安全可靠。（4）奢銑打撈工具規(guī)格齊全，加工簡單，操作方便。