新型公扣倒扣器的研制與應(yīng)用

張佳

摘 要：針對(duì)魚頂為公螺紋扣型的落物倒扣打撈，研制了公扣倒扣器，主要由上接頭、打撈卡瓦、緊扣外套組成：該工具結(jié)構(gòu)簡單，具備倒扣和安全退出功能，現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用表明該工具操作方便，打撈成功率高。

關(guān)鍵詞：倒扣器；事故處理；打撈

在石油鉆井過程中，由于種種原因，鉆柱卡鉆時(shí)有發(fā)生。如果事故處理不及時(shí)，容易造成井下情況復(fù)雜化，影響石油鉆井的生產(chǎn)時(shí)效。卡鉆就需要通過注入解卡劑、下震擊器震擊、通過套銑鉆柱并進(jìn)行倒扣作業(yè)等方法起出鉆柱，處理卡鉆事故。目前所使用的倒扣作業(yè)工具多適用于魚頂為母螺紋作業(yè)，當(dāng)魚頂為公螺紋扣型的落物打撈時(shí)，主要是采取從管柱外壁對(duì)落魚本體進(jìn)行打撈的方法，而采取直接抓絲扣部位打撈操作的工具主要是母錐，但母錐本身存在抓取不牢固，母錐在造扣打撈過程中造成落魚部件連接絲扣倒松散而復(fù)雜化，且存在抓取后不可退所帶來的安全性問題。如果打撈不成功，延誤打撈時(shí)間，造成事故復(fù)雜化。針對(duì)鉆井公司某井隊(duì)的事故實(shí)際情況，根據(jù)井下落魚特點(diǎn)設(shè)計(jì)加工了一種新型打撈工具，使其能夠?qū)崿F(xiàn)直接抓取落魚公螺紋絲扣進(jìn)行打撈和倒扣，并能安全退出，并在現(xiàn)場應(yīng)用取得成功。

1新型公扣倒扣器研究設(shè)計(jì)

1.1新型倒扣器設(shè)計(jì)原型

通常情況下事故井下魚頭頂部為鉆具母螺紋，倒扣作業(yè)所使用的倒扣器上端為母螺紋連接反扣鉆桿，下端為公螺紋與魚頭連接， 這就是設(shè)計(jì)加工新型公扣倒扣器的原型。這種倒扣器的結(jié)構(gòu)由主體、脹扣套和脹芯軸三部分組成。

1.2新型公扣倒扣器結(jié)構(gòu)

針對(duì)井下落物魚頭為公螺紋的實(shí)際情況，結(jié)合普通倒扣器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研究設(shè)計(jì)了公螺紋倒扣器，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

主要由上接頭Ⅰ、打撈卡瓦Ⅱ、緊扣外套Ⅲ部分組成。因需要倒扣操作，上接頭為左旋螺紋與反扣鉆桿相連。打撈卡瓦結(jié)構(gòu)由六方形軸部分和母螺紋部分構(gòu)成，六方形軸既可以傳遞扭矩，也可以保證打撈卡瓦上下移動(dòng)。下部母螺紋為了保持的彈性，開有三道槽，與被卡鉆柱魚頭連接。緊扣外套上端為反扣螺紋與上接頭相連，下端內(nèi)壁加工為內(nèi)斜坡，與外斜坡打撈母扣配合。打撈抓取方式采用對(duì)扣式，牙型為鉆具絲扣，如打撈NC50公螺紋落魚，設(shè)計(jì)為打撈卡瓦NC50母螺紋扣型。

2新型公扣倒扣器原理及使用方法

2.1工作原理

新型公扣倒扣器在打撈過程中，當(dāng)工具遇落物魚頂公螺紋時(shí)，打撈卡瓦外錐面與緊扣外套內(nèi)錐面脫開，卡瓦被迫脹開，此時(shí)正向旋轉(zhuǎn)倒扣器，魚頂公螺紋進(jìn)入卡瓦母螺紋中，上提鉆拄，打撈卡瓦外錐面與緊扣外套內(nèi)相應(yīng)的內(nèi)錐面有相對(duì)位移，使卡瓦收縮進(jìn)一步抱緊落物，實(shí)現(xiàn)打撈。若在打撈中因落物卡死不能撈出，在保持一定上提力下進(jìn)行倒扣。因落物絲扣與卡瓦抓取絲扣已實(shí)現(xiàn)對(duì)接，且已在內(nèi)外坡面作用下進(jìn)—步抱緊，不易脫開。在反向旋轉(zhuǎn)扭矩作用下，扭矩通過上接頭六方形傳到卡瓦，從而實(shí)現(xiàn)倒扣。如需退出，則下行管柱，使卡瓦外錐面與緊扣外套內(nèi)錐面脫開，反轉(zhuǎn)管柱，已實(shí)現(xiàn)對(duì)接的螺紋則可卸扣脫開，實(shí)現(xiàn)安全退出。

2.2操作方法

（1）將工具潤滑部位涂潤滑脂，各部連接緊固，打撈卡瓦在手推力下活動(dòng)靈活。（2）倒扣器下至魚頂以上2—3m時(shí)。開泵循環(huán)，沖洗魚頭。（3）緩慢下放鉆具，使倒扣器進(jìn)入魚頂，懸重下降后，正轉(zhuǎn)鉆具4-5圈（不需要緊扣）。（4）上提鉆具，若懸重高于原鉆具懸重，說明已撈獲，否則應(yīng)重新打撈。（5）在工具最大許用提拉力下仍不能提動(dòng)落物。說明遇卡嚴(yán)重，若需倒扣則超過原懸重30—50KN反轉(zhuǎn)管柱進(jìn)行倒扣，若倒不開或需退出工具，則可用鉆具自身重力下壓倒扣器，然后反轉(zhuǎn)管柱，上提退出工具。

從新型公扣倒扣器結(jié)構(gòu)和原理可看出，該倒扣器是結(jié)合了常規(guī)倒扣工具的特點(diǎn)開發(fā)的新一類工具，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、加工容易、可循環(huán)洗井、可釋放落魚、可實(shí)現(xiàn)倒扣等特點(diǎn)。

3新型公扣倒扣器現(xiàn)場應(yīng)用情況

新型公扣倒扣器在南15-平203井進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，該井是一口熱采生產(chǎn)水平井，鉆至井深1515m完鉆后，準(zhǔn)備起鉆過程中，上提預(yù)阻，上下活動(dòng)無效，發(fā)生卡鉆事故，成功打撈落魚。在母錐打撈失敗后，經(jīng)研究決定應(yīng)用公扣倒扣器打撈。打撈管柱結(jié)構(gòu)：公扣倒扣器+反扣鉆桿。按照第二部分介紹的操作方法，下至魚頂成功對(duì)扣，由于卡點(diǎn)被卡死，無法打撈出全部鉆具，施加上提拉力進(jìn)行倒扣作業(yè)，成功打撈出FE伽馬傳感器。圖2為新型公扣倒扣器實(shí)物圖。

4結(jié)論

（1）收放自如。相對(duì)于母錐等打撈工具無可退性抓撈倒扣，該倒扣器只需利用鉆具自身重量下壓，即可順利倒開連接螺紋。避免一旦因落魚卡死，絲扣連接過緊，無法倒開，釀成新的井下事故。

（2）增大許用上提最大拉力。該倒扣器在上行過程中，在緊扣外套作用下，打撈卡瓦與魚頭之間公母螺紋越來越緊，避免由于拉力過大導(dǎo)致的滑脫情況發(fā)生。

（3）無需造扣作業(yè)。目前國內(nèi)外制作的鉆桿金屬材料機(jī)械性能高，外表面還進(jìn)行了強(qiáng)化處理。而用母錐雖經(jīng)表面滲碳淬火處理，但在高強(qiáng)度、耐腐蝕管材表面上造扣還是較困難的，有時(shí)還會(huì)被其磨壞，導(dǎo)致打撈失敗，而新型公扣倒扣通過螺紋連接不存在造成困難等問題。

（4）新型公扣倒扣器是對(duì)現(xiàn)有打撈工具的擴(kuò)充，從結(jié)構(gòu)、原理及現(xiàn)場應(yīng)用情況看，簡化了施工工序、縮短施工周期，在打撈魚頭為公扣且魚頭需倒扣時(shí)具有較好的優(yōu)越性，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜曉瑞，李華泰，《鉆井工具手冊(cè)》.中國石化出版社，2012

[2]蔣希文，《鉆井事故與復(fù)雜問題》.石油工業(yè)出版社，2009

[3]聞邦椿，《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》.機(jī)械工業(yè)出版社，2010