水平井管柱解卡打捞工艺技术研究

[摘 要]水平井能有效地增加油气层的泄露面积，提高油气采收率，近些年在油气田勘探开发中得到了大规模的推广应用，同时也大大增加了水平井修井工作量，而在修井过程中发现，不同于直井，水平井中的管柱受力较为复杂，在斜井段尤其水平长井段内管柱受“钟摆力”、磨擦阻力及弯曲应力的作用，更易形成卡钻；而在解卡过程中因同样受到“钟摆力”和弯曲应力及分力的影响，活动解卡时的拉力和扭矩不易最大限度地传递到卡点上，从而使解卡的成功率较低。基于此，本文在调研大量资料的基础上，通过对水平井弯曲井段打捞特性（打捞管柱受力影响和弯曲井段打捞难点）分析，提出了一套水平井打捞工艺技术方案，包括打捞工具的选择原则、打捞工具最大外径和长度设计、打捞钻柱的选择原则、扶正器的选用、打捞管柱的组合、打捞解卡的参考方法。应用实例表明，该方案是可行的。

[关键词]水平井 管柱 解卡打捞

中图分类号：TE28 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0022-01

0 前言

长期以来， 由于特殊的井身结构， 水平井打捞井下落物这个疑难杂症 一直被视为作业施工中难啃的硬骨头， 水平井水平段内的落鱼打捞（特别是滤砂管打捞） 作业是一个很大难题； 由于造斜段的原因， 井口上提力、扭矩等无法全部传递到井下水平段内， 因此常规打捞措施无法实施。随着油田水平井的不断增多， 水平井打捞作业也成为一个亟待解决的问题。

1 水平井打捞作业难点

1.1 打捞管柱受力复杂

油井内管柱贴近井壁低边，起下钻磨阻增大，在水平段，管柱的轴向分力为零，必须借助上部钻柱的“推动”才能向前移动。地面显示管柱悬重与实际悬重相差较大，造成打捞、磨钻冲洗施工钻压不易掌握，打捞成功与否不易判断；管柱拉力和扭矩损耗大，不能最大限度地传递到卡点上；管柱中和点无法准确掌握，倒扣时也无法准确掌握中和点，倒扣打捞落鱼长度短，起下打捞工具次数多。

1.2 下井工具尺寸的确定

在水平井打捞及大修施工中，经常使用到大直径、长度较长的工具，工具能否顺利通过造斜率较大的井段是关系到施工的成败关键。

1.3 打捞工具与鱼顶存在一定的偏心距

在水平井段，打捞工具受重力影响而靠井壁低边，其中心与大直径落鱼中心将自然形成一定的偏心距L，如何解决偏心距问题，就成了工具能否顺利入鱼从而实现成功打捞落鱼的关键。

1.4 力和扭矩损耗大

由于水平井井眼轨迹的特殊性，使力的有效传递受到影响，不易最大限度地传递到卡点上，致使水平段打捞管柱、打捞工具工作状态发生变化。所以要完成水平井的打捞必须对打捞工具和施力方式进行改进，确保在水平段打捞工具正常工作（打捞、可退）和解卡力的有效传递。

1.5 鱼顶位置难以确定

由于受重力作用，斜井段、水平井段井筒中的落鱼是沿井壁底边滑动的，受井壁摩擦力和井筒中液流阻力的作用，落鱼静止位置将提前，而不像直井中落至井底或井中障碍物之上。应用常规打捞工艺技术很难实现水平井在大斜井段、水平井段的顺利打捞作业。

2.水平井解卡打捞工作思路

通过对水平井的打捞难点分析可以看出，对于水平井解卡、打捞、倒扣作业除满足一般直井的作业条件外，还应考虑以下几个因素。

2.1 扶正器的选用

根据几何原理，3点才能决定1条定形的曲线。因此，3个扶正器保持和井壁3点接触（双扶正器时，井下工具相当于下扶正器），从而限制井下工具的侧向移动。

扶正器安装原则为：在水平段扶正器扶正间距最小，向上逐渐增大，使用不同的扶正器扶正间距不同，但差别不大。必要时可每隔1个单根安放1个扶正器，主要是减少磨擦面积，防止粘卡。同时，通过在打捞工具端部安装扶正器，达到减小打捞工具同落鱼所产生的偏心距的目的。

2.2 打捞工具的选择

（1）打捞工具的选择应遵循“下得去、抓得住、起得出、有退路”的原则，在大井斜段、水平段能正常工作；同时，应兼备防止工作部件的磨损、防止堵塞水眼的原则。因此应尽可能选择可退式打捞工具，选择可退式打捞工具， 是因为当捞获落鱼不能解卡时可以顺利退

出。当受到条件限制选用不可退工具时， 下井管柱应配有安全接头。

（2）选择工具接头及配合接头的最大外径与预捞管柱外径基本一致，以便有利于抓捞落物（打捞工具接头以下工作部件长度一般在0.5 m左右，由于转角引起的工具顶端距中心线的挠度很小，因此可忽略不计）。

（3）打捞工具与落鱼的偏心距基本一致，中心线基本一致，否则应给予调节，内捞时工具端部有引锥，外捞时工具端部要有外倒角，外表面无死台阶，防止挂卡现象发生。

（4）防止堵塞水眼。工具在下井过程中由于受到井身结构的影响， 水眼很容易被套管壁上的垢、锈、沉砂等脏物堵塞， 因此如何避免水眼堵塞是必须解决的问题。

2.3 打捞钻柱的选择

（1）无需大力解卡打捞落鱼时，选用与井下落鱼尺寸接近的钻柱，这样使得打捞工具偏心距和中心线与井下落鱼一致，有利于抓捞落物。

（2）为利于轴向载荷和扭转载荷的传递，可选用倒装钻具，即，下段采用与落井管柱同尺寸的钻具柱，上段采用大一级的钻柱，或把钻铤加在垂直井段。

（3）尽可能采用c落井管柱尺寸接近的打捞钻柱，这样就只需小量调整或不需调整钻柱偏心距和中心线。例如：预捞φ62mm油管（接箍外径φ88.9mm）选用φ60.3 mm钻杆（接头外径φ85.73 mm）。

（4）在打捞钻柱上加扶正器，调整下段钻柱的偏心距和中心线，使之与落鱼基本一致。

（5）在钻柱上近工具处加扶正器，利用钻柱的弯曲变形来调节井下工具倾斜角p（即支点至工具端部中心线与井眼中心线夹角），以利于抓捞落物。

（6）使用优质钻具施工，勤检查，勤倒换钻具，重点防止钻具折断。

2.6 打捞解卡的参考方法

现场施工时按相应的管柱组合下入， 捞矛捞住落物， 上提管柱一定负荷， 使井下打捞增力器呈拉开状态。从管柱内打压， 套管锚定器涨开， 将打捞管柱锚定在套管上， 继续打压， 液压在增力部分处产生作用， 在打捞工具处产生拉力， 使井下落物移动。当完成一个工作行程后， 水平打压球座自动卸压， 同时， 套管锚定器自动收回。此时， 上提管柱， 使增力器各部分复位， 继续重复以上过程， 直至井下落物完全解卡。

水平井打捞管柱中另一项关键技术是提放式可退捞矛。提放式可退捞矛由矛杆、矛爪和换向等部分组成。捞矛下井时， 换向部分位于短轨道处， 矛爪处于收缩状态。当捞矛接触并插入鱼腔时， 矛爪推动换向部分移动， 进入长轨道， 此时上提管柱， 矛爪与矛杆斜面接触，直径涨大， 将落鱼牢牢抓住。室内试验和现场施工证明， 该捞矛可以方便可靠的实现打捞管柱与鱼顶的对接和释放， 完全满足整体工艺技术的要求。

3.结语

上述水平井管柱解卡打捞工艺技术方案已经在打捞水平井水平段滤砂、水平井水平段卡封封隔器、打捞落鱼油管等方面取得了良好的应用效果。并且在实际应用中看出，在水平井中每一次打捞作业并不是孤立的，而应综合考虑实际情况，例如井眼状况、落鱼情况、卡钻原因、钻具强度极限及设备提升能力等。应用常规打捞工艺技术很难实现在水平井在大斜井段、水平井段的顺利打捞作业，所以必须研究开发适合水平井的打捞解卡专用工具，以满足水平井的作业要求。

参考文献

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[2] 刘星，刘宏涛，张大安.斜井水平井管柱打捞作业探讨[J].中国石油和化工，2014，13（9）：116-118.