大尺寸引導式打撈工具研制及在角探1井應用

張 杰，謝祥鋒，鐘廣榮，羅良儀，李小剛，鄭述權，卓 云

(中國石油集團川慶鉆探工程有限公司川東鉆探公司)

角探1井是四川盆地川中古隆起平緩構造區(qū)的龍女寺構造北斜坡八角場構造的一口探井，設計井深7 555 m，目的層是龍王廟組、燈影組四段。設計6開井，?914.4 mm鉆頭一開，?165 mm鉆頭完鉆。一開30 m，二開用?660.4 mm鉆頭鉆進至902 m下?508 mm表層套管。?660.4 mm井眼長，鉆具環(huán)空間隙大，井眼穩(wěn)定性差，鉆具受力復雜，失效在所難免。斷鉆具后面臨井徑大、魚頭小，魚頭靠邊、嵌入大肚子等情況。角探1井在?660.4 mm大井眼鉆進至143.33 m發(fā)生了2次鉆具故障，在?660.4 mm井眼內(nèi)打撈鉆具尚屬首次。

一、故障發(fā)生時井下情況

2018年9月25日采用?660.4 mm PDC鉆進至井深143.33 m，?203.2 mm鉆鋌距母扣端12 cm處失效斷裂。

落魚長度68.91 m，理論魚頂深度74.42 m;層位：蓬萊鎮(zhèn);巖性：泥巖夾泥質粉砂巖及粉砂巖;鉆井液性能：密度1.19 g/cm3,黏度44 s,濾餅0.5 mm,失水4.8 mL,切力1.5/4,含砂0.4%,pH:8;鉆井液體系：有機鹽KCl聚合物;?720 mm導管下深30 m。

二、第一階段打撈情況

1.技術思路

該井2018年9月21日在井深104.61 m斷?228.6 mm減震器時，采用常規(guī)的?286 mm卡瓦撈筒+鉆鋌+加重鉆桿的打撈組合，吊開375轉盤大圓瓦，使用定滑輪+氣動絞車調(diào)整工具方位摸魚頭的非常規(guī)方法完成落魚打撈。故25日?203.2 mm鉆鋌故障仍然采用?286 mm卡瓦打撈筒的常規(guī)工具，吊開轉盤大方瓦、使用定向滑輪+氣動絞車組合的非常規(guī)方法進行打撈。

2.打撈情況

第一次采用?286 mm卡瓦打撈筒+?203.2 mm鉆鋌3根+631×520接頭+?139.7 mm加重鉆桿的打撈，吊開轉盤大方瓦，使用定向滑輪+氣動絞車組合調(diào)整鉆具方位進行反復觸摸，在轉盤圓周上靠大鼠洞方向100 mm圓弧范圍能夠觸碰魚頂，但卡瓦撈筒無法套入魚頭導致打撈未獲。

第二次采用?286 mm卡瓦打撈筒+偏心距430 mm ?139.7 mm彎鉆桿+?139.7 mm加重鉆桿的打撈，吊開轉盤大方瓦，同樣使用定向滑輪+氣動絞車組合調(diào)整鉆具在井眼圓周的位置進行觸摸，觸摸到魚頂后進行撥動、修整魚頂、快速下壓等方式打撈，泵壓始終沒有變化，以未獲告終。

3.打撈未獲原因分析

9月21日?228.6 mm減震器故障處理時，?286 mm卡瓦撈筒下探至77.6 m(過魚頂4.6 m，過落魚扶正器2.7 m)無遇阻顯示，估算該段井徑超?936 mm；該魚頭以下0.4 m就有?650 mm扶正器支撐，使得落魚居中度較好，采用常規(guī)工具和非常規(guī)方法完成了打撈。而25日這次?203.2 mm鉆鋌魚頂在井深74.42 m，恰好處于“大肚子”井段,而且沒有扶正器支撐，形成“藏頭魚”。常規(guī)工具無法撥出魚頭，使用偏心距430 mm彎鉆桿能夠使打撈工具套入魚頭，但無法壓入卡瓦而導致打撈失敗。

4.打撈難點分析

(1)井眼直徑達660.4 mm，魚頂重合在大于?936 mm超大井徑段，觸摸魚頂困難。

(2)即使用大管子套入魚頭后，落魚也難于進入小工具打撈范圍,目前沒有現(xiàn)成的引導工具。

(3)井眼大、落魚短、魚頂井深不到75 m，水眼造扣打撈困難。

三、設計、制作引導式打撈工具

1．技術思路

設計引導式工具，套魚頭入卡瓦打撈筒打撈。用一段小于井徑的大直徑管材，上端與大直徑接頭外表面焊接，下端做撥勾、撥套魚頭；大直徑接頭下端連接打撈工具串，置于大直徑管材內(nèi)；大管材導入魚頭后，帶錐度引導塊引導魚頭進入卡瓦打撈筒。大管材與大接頭間的間隙用管材割塊來堆焊[1]。

2．引導式打撈工具設計

根據(jù)管體直徑，設計10～12個加強斜拉筋，加強斜拉筋與管體軸線夾角度不大于45°避免工具在起鉆過程中出現(xiàn)井下、井口裝置掛卡；引導扶正塊與軸線的夾角為45°～60°(見圖1)。

圖1 D473引導式打撈工具設計圖

1內(nèi)外加強悍口 2外圓焊口 3?280 mm接頭411×410 4加強斜拉筋 5加強焊孔 6五層包裹焊接 7轉換接頭 8?473 mm×14.3管材 9?286 mm卡瓦撈筒 10引導扶正塊 11引導式自鎖鉤

3.工具制作準備

(1)基礎構件：?280 mm接頭、?473 mm套管1根均探傷合格。

(2)輔助材料：?473 mm套管本體割塊，圓弧長?250 mm～?300 mm、圓弧寬度250～350 mm的塊狀，根據(jù)不同圓周的需要數(shù)量進行割取。

(3)加工方式及目的。根據(jù)現(xiàn)場情況決定采用手工電弧焊接方式進行，在?280 mm接頭上逐層包裹套管本體圓弧塊，將?280 mm接頭外徑增加到?435 mm～?445 mm。

(4)內(nèi)置打撈工具串：轉換接頭+卡瓦撈筒(引鞋底端沿圓周面設置自動引導塊)。

4.制作程序及技術要求

(1)?280 mm特殊接頭升溫200℃以上進行焊接。

(2)?473 mm圓弧塊中心點焊后加熱后敲擊改變弧度，逐層、逐一貼合焊接，加大接頭外徑。包裹層數(shù)5層，外徑達435～445 mm。逐層測量外徑，及時調(diào)整圓弧塊厚度。所有焊縫均采用高碳鋼焊接2遍，用挖孔方式完成抗扭能力的加強焊接。

(3)卡瓦打撈筒引鞋外焊接60°扶正引導塊6個。注意徑向高度一致。

(4)在接頭下端連接轉換接頭和?286 mm卡瓦打撈筒，內(nèi)裝?203 mm卡瓦以滿足抓撈落魚尺寸要求。

(5)套入?473 mm筒體，焊接加強斜拉筋、加強焊口，實現(xiàn)引筒和打撈工具的連接。注意調(diào)節(jié)居中度，頂部做斜面，避免起鉆時外筒掛井壁，也提高外筒抗拉能力。

(6)按外筒尺寸?473 mm×5.50 m割斷套管，并在下端做壁勾。

(7)晝夜加工防止應力開裂，加工完成后逐步降溫冷卻。

四、特殊打撈工具的應用及效果評價

1．引導式打撈工具的應用

打撈鉆具結構：?473 mm引導式打撈工具+?139.7 mm短鉆桿+630×411接頭+?203.2 mm鉆鋌+631×520接頭+?139.7 mm加重鉆桿。

9月28日18 ∶30組合鉆具,下鉆完開泵懸重370 kN、開泵泵壓1 MPa，利用氣動絞車+定滑輪改變鉆具方位探得魚頂，方入2.4 m魚頭進入外筒引鞋，方入4 m魚頭進入卡瓦打撈筒，繼續(xù)下壓落魚進入內(nèi)筒打撈筒58 cm時泵壓1↑8 MPa↓6 MPa、懸重370↓270 kN，上提鉆具懸重270↑580 kN，上提2 m無掛卡現(xiàn)象，猛剎3次懸重無變化，起鉆完全獲落魚 。

2．效果評價

該工具在角探1井一次打撈成功，實現(xiàn)了設計功能，達到了預期效果。該工具對大井眼、“大肚子”井段內(nèi)的“藏頭魚”打撈具有獨特效果。不足之處在于工具制作過程繁瑣，需要的時間長，且起出的落魚不好倒出來。

五、認識與建議

(1)引導式打撈工具的現(xiàn)場設計制作，拓寬了大井眼打撈工具的設計制作思路，該工具的制作方法可應用到類似工具的制作中。

(2)針對沉砂較多、落魚較長、魚頂藏頭的情況，可利用引導式工具抓住魚頂?shù)箍郏倥浜咸讚埔惑w化技術完成故障處理。推廣應用引導式打撈技術+套撈一體技術，加快故障的處理進度。

(3)隨著超深井的增多，長段大井眼的設計肯定會越來越多，而大井眼鉆具故障的處理工具還有很大欠缺。建議規(guī)范制作該類打撈工具，形成系列產(chǎn)品。