可退式分瓣撈矛退出方法探討

馬文靜，伍浩文，劉水淼，張志剛

中國石油冀東油田分公司井下作業(yè)公司（河北唐山 063299）

井下作業(yè)過程中不可避免地需要進(jìn)行打撈作業(yè)，處理井內(nèi)落魚，如折斷或脫落的管桿、留井封隔器、砂埋管柱等?？赏耸椒职険泼鳛橐环N常用的打撈工具，打撈成功率高，在不能順利起出落物時(shí)可操作退出，確保施工質(zhì)量安全。但是在施工過程中常因種種因素造成工具不能正常退出，導(dǎo)致問題復(fù)雜化。因此，科學(xué)地分析造成退出失敗的原因，制定針對(duì)性的控制措施，對(duì)提升井下作業(yè)技術(shù)水平有著十分重要的意義。

1 工具結(jié)構(gòu)和工作原理

可退式分瓣撈矛是從落魚內(nèi)孔實(shí)現(xiàn)打撈的一種工具，主要用于打撈油管、封隔器等，冀東油田常用的可退式分瓣撈矛是由上接頭、轉(zhuǎn)套、銷釘、卡瓦、矛桿等部件組成（圖1）。轉(zhuǎn)套上設(shè)計(jì)有“L”形槽，矛桿上安裝銷釘，通過轉(zhuǎn)動(dòng)管柱控制銷釘在“L”形槽內(nèi)的位置變換，實(shí)現(xiàn)打撈與退出。

圖1 可退式分瓣撈矛結(jié)構(gòu)示意圖

打撈時(shí)卡瓦進(jìn)入魚腔后隨銷釘沿矛桿軸向移動(dòng)，經(jīng)矛桿前端錐面后產(chǎn)生徑向張力抓緊打撈落物，此時(shí)處于打撈狀態(tài)，卡瓦與落物之間的摩擦力隨上提力的增大而增大，從而防止在打撈過程中撈矛脫離[1]；若管柱遇卡需退出撈矛時(shí)，可下?lián)魮泼逛N釘沿矛桿軸向移動(dòng)至“L”形槽徑向軌道起始端，此時(shí)卡瓦沿錐面回收，與落魚內(nèi)壁脫離，而后略微上提管柱使撈矛處于下壓狀態(tài)，轉(zhuǎn)動(dòng)管柱，使銷釘換位進(jìn)入“L”型槽徑向軌道，卡瓦處于釋放狀態(tài)，上提打撈管柱，撈矛從魚腔內(nèi)退出（圖2）。

圖2 打撈和釋放狀態(tài)

2 退出失敗原因分析及控制措施

打撈作業(yè)過程中，可能出現(xiàn)撈獲后解卡無效情況，為避免施工復(fù)雜化，需退出撈矛。由于井下狀況復(fù)雜多變，加之設(shè)備性能、操作方法等因素影響，可能造成可退式分瓣撈矛不能正常退出。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，原因可歸納兩類：一是井況影響，主要是魚頂形變和井身結(jié)構(gòu)影響；二是操作方法，主要表現(xiàn)為過程控制不當(dāng)。

2.1 魚腔形變

當(dāng)井內(nèi)落物魚腔發(fā)生形變時(shí)，在適當(dāng)?shù)南聣毫ψ饔孟乱泊嬖诿哌M(jìn)入魚腔的情況。但當(dāng)解卡無效需退出打撈工具時(shí)，由于受魚腔形變影響，腔體縮徑或矛瓦“卡死”，矛桿與卡瓦無法產(chǎn)生相對(duì)位移，就會(huì)造成銷釘不能移動(dòng)至預(yù)期軌道，造成退出操作失敗。

導(dǎo)致上述問題的根本原因是打撈前對(duì)落魚認(rèn)識(shí)不清，實(shí)際應(yīng)用過程中應(yīng)通過前期打印、斷點(diǎn)分析、工具拆檢等方法，分析魚頂及魚腔所處狀態(tài)，根據(jù)情況選用適當(dāng)長度尺寸、打撈行程的撈矛，或根據(jù)實(shí)際情況選用其他類型的打撈工具。

2.2 井身結(jié)構(gòu)

打撈過程中當(dāng)井斜、摩擦因數(shù)等有所不同時(shí)，會(huì)造成沿途存在不同的扭矩?fù)p失[2]。冀東油田受地質(zhì)條件等因素影響，油水井以深斜井居多，井身結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，井深、井斜角、方位角相對(duì)較大，井況對(duì)于地面施加扭矩大小、有效旋轉(zhuǎn)圈數(shù)會(huì)產(chǎn)生重大影響，加之地面液壓鉗等設(shè)備的性能制約，可退式分瓣撈矛用于大斜度井、水平井時(shí)，可能由于摩阻大等原因，造成扭矩?zé)o法有效傳遞[3]，使得矛桿與卡瓦相對(duì)位移或轉(zhuǎn)動(dòng)無法發(fā)生，導(dǎo)致?lián)泼y退出。

可退式分瓣撈矛銷釘是否換位置于“L”型槽的徑向軌道內(nèi)，一般用管柱“有效旋轉(zhuǎn)圈數(shù)”來判斷，現(xiàn)場(chǎng)可通過經(jīng)驗(yàn)公式法估算“有效旋轉(zhuǎn)圈數(shù)”。

式中：NZ為自由狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)；NF為扭矩釋放反向轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)；NX為有效旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。

實(shí)際操作時(shí)探得魚頂位置后，上提管柱1～2 m，在自由狀態(tài)下轉(zhuǎn)動(dòng)管柱，錄取轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)值，而后扭矩釋放過程中錄取管柱反向轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)值，二者之差即為“有效旋轉(zhuǎn)圈數(shù)”。由于施工過程中每口井的“有效旋轉(zhuǎn)圈數(shù)”均不相同，因此，必須提前準(zhǔn)確錄取，才能為正確判斷銷釘狀態(tài)提供依據(jù)。

2.3 魚腔異物

工具下到位實(shí)施打撈作業(yè)前，若未能將魚腔內(nèi)的砂、垢等雜質(zhì)處理干凈或入井液不清潔將固體顆粒物質(zhì)帶入魚腔，當(dāng)下放加壓打撈時(shí)，雜質(zhì)堵塞卡瓦與矛桿或卡瓦與外筒之間的縫隙，可能造成矛桿與卡瓦無法產(chǎn)生相對(duì)位移或轉(zhuǎn)動(dòng)失效，導(dǎo)致退出操作失敗。

現(xiàn)場(chǎng)打撈作業(yè)施工，為確保魚頂無雜質(zhì)，應(yīng)從工具入井前、打撈施工前2 個(gè)階段予以控制。第1階段，工具入井前要確保入井液清潔，避免顆粒物質(zhì)及雜質(zhì)入井，應(yīng)加裝入井液過濾裝置，防止雜質(zhì)入井；第2階段，打撈施工前在打撈工具至距井內(nèi)魚頂1～5 m 時(shí)停止下放，開泵正循環(huán)沖洗魚頂；待循環(huán)正常后，緩慢下放探魚頂，當(dāng)指重表略有下降顯示時(shí)停止下放并記錄放入和管柱懸重。打撈前沖洗排量因井而異，對(duì)Φ139.7 mm 套管井一般控制在400～500 L/min[4]；Φ177.8 mm 以上套管井則應(yīng)不小于600 L/min。

2.4 下?lián)袅?/h3>

可退式分瓣撈矛退出操作前，需利用管柱本身重量下?lián)裘瑮U，以卸去上提時(shí)產(chǎn)生的脹緊力[5]。若施工前管柱原懸重、旋轉(zhuǎn)懸重、下放懸重等重要施工參數(shù)錄取不準(zhǔn)，退打撈工具時(shí)盲目下壓，不合理的下?lián)袅涂赡茉斐膳ぞ夭荒苡行У貍鬟f至打撈工具，銷釘不能換位置于“L”型槽的徑向軌道，導(dǎo)致退出操作失敗。

為確保銷釘換位成功，應(yīng)在打撈作業(yè)前準(zhǔn)確錄取管柱原懸重、旋轉(zhuǎn)懸重、下放懸重等參數(shù)。一方面在打撈作業(yè)時(shí)能夠準(zhǔn)確計(jì)算對(duì)落魚所施加的下壓力，即管柱下放懸重與打撈懸重的差值；另一方面在解卡無效退出工具時(shí)，也能準(zhǔn)確計(jì)算退工具過程中的下壓力，即管柱原懸重與退工具時(shí)懸重的差值。此外，退出操作時(shí)觀察旋轉(zhuǎn)懸重與打撈前是否一致，亦可判斷銷釘所處受力狀態(tài)，有助于操作撈矛成功退出。

2.5 沖洗方式

當(dāng)撈獲落魚遇卡時(shí)，需反復(fù)活動(dòng)管柱。若期間未進(jìn)行間歇式?jīng)_洗或排量不達(dá)標(biāo)，井筒內(nèi)懸浮的砂、垢、鐵屑等雜質(zhì)顆粒就可能下沉至魚腔，堵塞卡瓦與矛桿之間的縫隙，造成矛桿與卡瓦無法產(chǎn)生相對(duì)位移或轉(zhuǎn)動(dòng)失效，導(dǎo)致退出操作失敗。

為避免雜質(zhì)下沉堵塞，在確認(rèn)撈獲落魚解卡無效時(shí)，應(yīng)當(dāng)每隔1 h正循環(huán)洗井一周，使井內(nèi)的懸浮固體顆粒保持懸浮狀態(tài)，避免懸浮顆粒下沉造成卡阻，同時(shí)避免細(xì)小的顆粒進(jìn)入魚腔中造成卡瓦與矛桿之間的縫隙堵塞，導(dǎo)致下?lián)魰r(shí)無法產(chǎn)生相對(duì)位移或轉(zhuǎn)動(dòng)失效。這種“間歇式活動(dòng)+循環(huán)沖洗”操作方式，可有效提高工具退出的成功率。

3 應(yīng)用實(shí)例

冀東油田NP11-X129 井套管規(guī)格Φ177.8 mm，最大井斜45.47°，需打撈井內(nèi)防砂管柱。魚頂為安全接頭，內(nèi)徑62 mm，打撈深度2 129 m。選用LMT93×73 可退式分瓣撈矛進(jìn)行打撈，最大抗拉負(fù)荷410 kN，退出時(shí)撈矛加壓5～10 kN，有效旋轉(zhuǎn)圈數(shù)1/4圈以上。

打撈前管柱原懸重200 kN、正轉(zhuǎn)管柱10 圈，扭矩釋放反轉(zhuǎn)8圈，測(cè)得有效旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為2圈，旋轉(zhuǎn)懸重160 kN，下放懸重140 kN。工具下至距魚頂2 m，大排量沖洗魚頂至干凈，下放至管柱懸重135 kN，判斷工具已進(jìn)入魚腔，繼續(xù)沖洗確保腔內(nèi)干凈。撈獲后反復(fù)活動(dòng)解卡無效，需退出撈矛。

第1 步，建立循環(huán)正洗井，泵壓8～15 MPa，排量260 L/min，沖洗魚頂干凈。

第2步，上提管柱至原懸重后下?lián)艏訅?00 kN，確保銷釘無卡阻。

第3 步，上提管柱至190 kN，此時(shí)銷釘略微受力，處于“L”型槽徑向軌道起始端，可實(shí)現(xiàn)靈活換位。

第4 步，旋轉(zhuǎn)管柱，觀察旋轉(zhuǎn)懸重為160 kN，與打撈前數(shù)據(jù)基本一致，判斷此時(shí)銷釘受力與管柱自由狀態(tài)下相似，可實(shí)現(xiàn)靈活換位。

第5 步，正轉(zhuǎn)10 圈，有效圈數(shù)為2 圈，緩慢上提管柱，順利退出撈矛。

4 結(jié)論及建議

1）影響可退式分瓣撈矛使用的因素可歸納為井況影響和操作方式兩大類，現(xiàn)場(chǎng)需要綜合考慮，通過嚴(yán)控施工質(zhì)量，加上合理的操作方法，才能有效提高工具使用效率，最大限度降低后續(xù)處理難度。

2）可退式分瓣撈矛工作狀態(tài)轉(zhuǎn)變是通過銷釘與“L”形槽的相互配合完成，其配合間隙也是最易受損破壞的部位之一，在維護(hù)使用過程中要采取有效措施重點(diǎn)保護(hù)。

3）施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)嚴(yán)格控制修井液性能，尤其是固相雜質(zhì)含量，防止砂、垢、鐵屑等雜質(zhì)顆粒沉積，造成工具“卡死”或工具與魚腔間發(fā)生卡堵。

4）施工過程中應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確地錄取有效旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、管柱懸重等重要參數(shù)，使用過程中靈活優(yōu)化調(diào)整，以確保工具正常工作。