小直徑井筒處理技術(shù)研究與應(yīng)用

孫立超

（中油遼河油田錦州采油廠，遼寧 凌海 121209）

1 前言

隨著油田開(kāi)發(fā)不斷深入，利用工程報(bào)廢井眼進(jìn)行的側(cè)鉆井、套管補(bǔ)貼井、內(nèi)襯小套管井越來(lái)越多，目前我廠側(cè)鉆井也逐年增多，達(dá)946 口，占總井?dāng)?shù)的31%，主要以Ф127mm 側(cè)鉆、Ф101.6mm 側(cè)鉆為主。由于其特殊的井身結(jié)構(gòu)和小的井眼尺寸，給后期修井作業(yè)帶來(lái)了很大的難度，原有的作業(yè)工藝已不能有效的實(shí)現(xiàn)修井目的。如小直徑井筒內(nèi)打撈抽油桿、油管、封隔器等成功率低，工具選擇局限性大，特別是卡井，撈獲落物后解卡困難，2016 年我廠小直徑井筒內(nèi)打撈的井有8 口，只有3 口井處理成功；另外對(duì)于小直徑井筒內(nèi)鉆灰塞、壓裂砂、電纜橋塞等情況，由于受管柱及鉆頭的影響，磨銑速度較慢，鉆開(kāi)一個(gè)灰塞、壓裂砂就需要3-5 個(gè)工作日，而要鉆開(kāi)一個(gè)機(jī)械橋塞，至少要10 個(gè)工作日，造成鉆塞困難的主要原因是常規(guī)的鉆頭直徑大，YD 合金布齒結(jié)構(gòu)單一，磨鉆效率低。以上情況大大制約了生產(chǎn)效率，因此急需研究小直徑井筒處理配套工具，解決生產(chǎn)難題，提高生產(chǎn)時(shí)效及施工安全性。

2 主要研究?jī)?nèi)容

2.1 研制高強(qiáng)打撈工具

2.1.1 高強(qiáng)大錐度比公錐

該工具是一種從油管、鉆桿、套銑管、配水器等有孔落物的內(nèi)孔進(jìn)行造扣打撈的工具，對(duì)于帶接箍的管類(lèi)落物，打撈成功率較高。采用優(yōu)質(zhì)低碳合金鋼20CrMoH，滲碳淬火加工，加大鋸齒打撈螺紋，表面硬度HRC58-62，保證了產(chǎn)品高強(qiáng)的機(jī)械性能，心部硬度HRC28-32，保證了產(chǎn)品韌性，防止折斷，切屑槽能打撈造扣過(guò)程中實(shí)現(xiàn)斷屑，保證造扣的有效深度。接頭螺紋采用標(biāo)準(zhǔn)的梳刀加工，并用經(jīng)專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的螺紋量規(guī)檢測(cè)，保證了與用戶(hù)鉆柱的互換性連接。

2.1.2 薄壁高強(qiáng)度母錐

該工具是一種專(zhuān)門(mén)從油管、鉆桿等管狀落物外壁進(jìn)行造扣打撈的工具，對(duì)于無(wú)內(nèi)孔或內(nèi)孔堵死的圓柱形落物，打撈成功率較高。采用優(yōu)質(zhì)低碳合金鋼20CrMoH，滲碳淬火加工，加大鋸齒打撈螺紋，表面硬度HRC58-62，保證了產(chǎn)品高強(qiáng)的機(jī)械性能，心部硬度HRC28-32，保證了產(chǎn)品韌性，防止斷裂。接頭螺紋采用標(biāo)準(zhǔn)的梳刀加工，并用經(jīng)專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的螺紋量規(guī)檢測(cè)，保證了與用戶(hù)鉆柱的互換性連接。

2.1.3 小直徑高強(qiáng)雙滑塊撈矛

該工具用于打撈各種鉆桿、油管、套銑管、襯管、封隔器、配水器等有內(nèi)孔的落物。矛桿前端銑磨段先進(jìn)入打撈孔，旋轉(zhuǎn)鉆柱，先對(duì)打撈孔進(jìn)行修整。當(dāng)滑牙塊進(jìn)入魚(yú)腔之后，滑牙塊依靠自重向下滑動(dòng)，滑牙塊與斜面產(chǎn)生相對(duì)位移，滑牙塊齒面與矛桿中心線距離增加，使其打撈尺寸逐漸加大，直至與魚(yú)腔內(nèi)壁接觸為止。上提矛桿時(shí)，斜面向上運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的徑向分力迫使滑牙塊咬入落魚(yú)內(nèi)壁抓住落魚(yú)。

2.1.4 高強(qiáng)可退式撈矛

該工具用于從魚(yú)腔內(nèi)孔進(jìn)行打撈的一種工具，可打撈不同尺寸的油管、鉆桿和套管等魚(yú)頂內(nèi)腔是圓柱形的落魚(yú)；當(dāng)撈住落魚(yú)而不能撈出時(shí)，該產(chǎn)品可退出落魚(yú)，提回地面。按不同的作業(yè)需求，該工具可與安全接頭、震擊器、內(nèi)割刀等組合使用。

2.1.5 高強(qiáng)可退式接箍撈矛

該工具是一種對(duì)扣打撈工具，可打撈不同尺寸的油管；當(dāng)撈住落魚(yú)而不能撈出時(shí)，該產(chǎn)品可退出落魚(yú)，提回地面。接頭和矛桿采用高強(qiáng)度合金鋼42CrMo（常規(guī)的用40Cr）經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，保證很高的機(jī)械性能和較大的提拉負(fù)荷?？ㄍ卟捎脙?yōu)質(zhì)低碳合金鋼20CrMoH（常規(guī)的用20Mn），滲碳淬火加工，表面硬度HRC58-62，保證可靠打撈。右旋可退出設(shè)計(jì)，在負(fù)荷超載情況下輕易退出，保證打撈作業(yè)的安全性。

2.1.6 高強(qiáng)抽油桿打撈筒

該工具用于打撈各種抽油桿本體，接頭和筒體采用高強(qiáng)度合金鋼42CrMo（常規(guī)的用40Cr）經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，保證很高機(jī)械性能和較大的提拉負(fù)荷?？ㄍ卟捎脙?yōu)質(zhì)低碳合金鋼，滲碳淬火加工，表面硬度HRC58-62，保證可靠打撈。兩瓣卡瓦采用偏心園結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證了較大范圍的可靠打撈。

2.1.7 高強(qiáng)可退式卡瓦打撈筒

該工具用于從管子外部進(jìn)行打撈，可打撈不同尺寸的油管、鉆桿和套管等魚(yú)頂是圓柱形的落魚(yú)；當(dāng)撈住落魚(yú)而不能撈出時(shí)，該產(chǎn)品可退出落魚(yú)，提回地面。接頭和筒體采用高強(qiáng)度合金鋼42CrMo（常規(guī)的用40Cr）經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，保證很高的機(jī)械性能和較大的提拉負(fù)荷。卡瓦采用優(yōu)質(zhì)低碳合金鋼，滲碳淬火加工，表面硬度HRC58-62，保證可靠打撈。卡瓦和筒體配合采用大螺距特殊螺紋，保證打撈的可靠性，可退出設(shè)計(jì)，在負(fù)荷超載情況下輕易退出，保證打撈作業(yè)的安全性。

2.2 研制高效磨銑工具

2.2.1 一體式小徑套銑筒

該工具用于清除井下管柱與套管之間的各種臟物。可以套銑環(huán)形空間的水泥，堅(jiān)硬的沉砂及碳酸鈣結(jié)晶等。接頭采用高強(qiáng)度合金鋼42CrMo（常規(guī)的用40Cr）經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，保證套銑作業(yè)中能承受很大的銑磨扭矩，高效硬質(zhì)合金能實(shí)現(xiàn)作業(yè)中很高的套銑效率。一體式的接頭和筒體能防止筒體在操作失誤時(shí)的脫落。

2.2.2 高效組合式銑錐

該工具用來(lái)磨削套管較長(zhǎng)部分的局部變形；修整各種作業(yè)將套管造成的飛邊、毛刺；清除滯留在套管壁上的礦物結(jié)晶及其它堅(jiān)硬的雜物。主體采用高強(qiáng)度合金鋼42CrMo（常規(guī)的用40Cr）經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，保證套銑作業(yè)中能承受很大的銑磨扭矩，圓周布置高效YW2 硬質(zhì)合金（常規(guī)YG8）能實(shí)現(xiàn)修套作業(yè)中很高的效率。四條直水槽保證修套作業(yè)中及時(shí)的冷卻。

2.2.3 高效多功能磨鞋

內(nèi)領(lǐng)眼磨鞋：該工具用來(lái)磨削、修整有內(nèi)孔的落魚(yú)頂、被卡管柱及井下工具。主體采用高強(qiáng)度合金鋼42CrMo（常規(guī)的用40Cr）經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，保證套銑作業(yè)中能承受很大的銑磨扭矩，端面高效YW2 硬質(zhì)合金（常規(guī)YG8）能實(shí)現(xiàn)銑磨作業(yè)中很高的效率。突出的內(nèi)領(lǐng)眼圓柱段能插入油管內(nèi)在銑磨作業(yè)中實(shí)現(xiàn)內(nèi)定位，防止偏磨。

外領(lǐng)眼磨鞋：該工具用來(lái)磨削、修整有內(nèi)孔的落魚(yú)頂、被卡管柱及井下工具。主體采用高強(qiáng)度合金鋼42CrMo（常規(guī)的用40Cr）經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，保證套銑作業(yè)中能承受很大的銑磨扭矩，端面高效YW2 硬質(zhì)合金（常規(guī)YG8）能實(shí)現(xiàn)銑磨作業(yè)中很高的效率。突出的領(lǐng)眼外筒能在銑磨作業(yè)中實(shí)現(xiàn)外定位，防止偏磨。

2.2.4 高效耐磨式平底磨鞋

該工具用來(lái)磨削、修整落魚(yú)頂，井下落物及被卡管柱、工具。主體采用高強(qiáng)度合金鋼42CrMo（常規(guī)的用40Cr）經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，保證套銑作業(yè)中能承受很大的銑磨扭矩，端面高效YW2硬質(zhì)合金（常規(guī)YG8）能實(shí)現(xiàn)銑磨作業(yè)中的高效率。

2.2.5 高效耐磨式凹底磨鞋

該工具用來(lái)磨削、修整落魚(yú)頂，井下落物及被卡管柱、工具。磨削井下小件落物及其它不穩(wěn)定落物。主體采用高強(qiáng)度合金鋼42CrMo（常規(guī)的用40Cr）經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，保證套銑作業(yè)中能承受很大的銑磨扭矩，端面高效YW2 硬質(zhì)合金（常規(guī)YG8）能實(shí)現(xiàn)銑磨作業(yè)中很高的效率。凹陷的端面設(shè)計(jì)，保證銑磨作業(yè)中的自定心。

2.2.6 雙向布齒式銑錐

該工具用來(lái)磨削套管較長(zhǎng)部分的局部變形；修整各種作業(yè)將套管造成的飛邊、毛刺；清除滯留在套管壁上的礦物結(jié)晶及其它堅(jiān)硬的雜物。主體采用高強(qiáng)度合金鋼42CrMo（常規(guī)的用40Cr）經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，保證套銑作業(yè)中能承受很大的銑磨扭矩，圓周布置高效YW2 硬質(zhì)合金（常規(guī)YG8）能實(shí)現(xiàn)修套作業(yè)中很高的效率。4 條螺旋槽保證修套作業(yè)中很大的接觸面積和及時(shí)的冷卻。螺旋水槽鉗刀面4 條高效切削合金可實(shí)現(xiàn)很高的切削和銑磨效率。

2.2.7 高效組合式刮刀鉆頭

該工具主要用來(lái)鉆磨水泥塞、砂橋、死蠟死油、刮去套管壁上的臟物。特殊情況下可用來(lái)鉆磨繩纜類(lèi)的堆積卡阻。對(duì)于套管內(nèi)開(kāi)窗側(cè)鉆，高效組合刮刀鉆頭尤為適用。采用90°均布的高強(qiáng)刀片，加焊高效硬質(zhì)合金，具有很高的機(jī)械性能，可實(shí)現(xiàn)快速切削，中間兩個(gè)月牙型的水槽實(shí)現(xiàn)切削中充分的冷卻。

2.2.8 小直徑多級(jí)隨鉆打撈杯

小直徑多級(jí)隨鉆打撈杯：該工具用于在套管或裸井眼內(nèi)，打撈散碎、塊狀落物。打撈杯杯體（外筒）外徑較大，與井眼環(huán)形間隙小，而杯口處的心軸直徑較小，與井眼環(huán)行間隙大。因此，鉆井液在杯口處流速陡然下降，形成旋渦，其攜帶能力也大大減弱，從而使鉆井液中較重的碎物落入杯中，并隨起鉆撈出，達(dá)到了清潔井底的目的。

2.2.9 應(yīng)用動(dòng)力水龍頭裝置

針對(duì)小尺寸螺桿磨銑效率低、易卡鉆的問(wèn)題，應(yīng)用動(dòng)力水龍頭裝置，形成了小井眼高效磨銑工藝技術(shù)，采取反循環(huán)磨銑工藝，實(shí)現(xiàn)小井眼高效鉆磨，解決因循環(huán)通道小易憋壓卡鉆的難題，縮短作業(yè)周期4-7 天以上[1]。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

2017-2019 年期間，小直徑井筒處理技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用26 井次，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益123.2 萬(wàn)元，其中在錦45-21-210C 井中，該井在壓裂防砂措施施工后，應(yīng)用普通螺桿鉆及刮刀鉆頭磨鉆，無(wú)進(jìn)尺后起出，應(yīng)用動(dòng)力水龍頭及高效組合式刮刀鉆頭，從1020 磨鉆至1166 米，進(jìn)尺146m，通過(guò)小直徑磨銑打撈工具的研制，完成小直徑井筒內(nèi)落物的快速打撈，以及對(duì)小直徑井筒灰塞、壓裂砂的高效磨銑，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果顯著，大大提高生產(chǎn)效率，避免轉(zhuǎn)大修施工，具有較好應(yīng)用前景。

4 結(jié)論及建議

（1）小直徑井筒處理技術(shù)的研究與應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)在小直徑井筒內(nèi)對(duì)落物、灰塞、套損等狀況快速處理，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果顯著，安全可靠；（2）所有研究成果全部用于施工現(xiàn)場(chǎng)，大大提高生產(chǎn)效率；（3）小直徑井筒處理技術(shù)的研究與應(yīng)用，可以有效解決小直徑井筒處理困難的問(wèn)題，為小直徑井筒處理提供技術(shù)保障。