新型井下机械丢手的开发与应用

摘要：东辛采油厂年井下作业量达几千井次，井下打捞工作量很大，井下落物、卡钻等事故时有发生。普通滑块捞矛虽然有着结构简单，操作方便，打捞成功率高等优势，备受井下技术人员的欢迎。担其在捞获货物后易卡钻，并且当捞获的货物处于卡钻状态时，滑块捞矛很难以进行脱手，这往往会让井下事故变得更加复杂，给进一步的事故处理造成很大困难。因此，研制开发了一套新型井下机械丢手，经现场应用，井下作业施工成功率很高，效果显著，能保证丢手管柱于井下进行长期的正常的工作，同时，避免了主材浪费，大幅节约生产成本，为井下作业提供了新的技术支持。

关键词：井下机械丢手；滑块捞矛；井下作业；工具；应用

普通滑块捞矛是采油厂最常用的打捞工具，该打捞工具结构简单，操作方便，但在捞获货物后容易卡钻，且一旦卡钻很难脱手，无法继续进行下一步的处理工作，事故往往会因此复杂化，这种打捞装置很难满足复杂多变的井下打捞工作需要。因此，为进一步改进完善打捞机械，东辛采油厂工艺研究所进行了新型井下机械丢手的研究开发工作。

一、基本结构特点

该新型井下机械丢手在石油工业中的使用表明，它适用于井下管柱、封隔器等设备及其工具的相关脱离作业与打捞挂接作业工艺。它主要是由井下机械丢手工作筒以及井下机械丢手接头组成，丢手工作筒联接在下井管柱的底端，丢手接头则联接在需要丢手的井内管柱或者是工具的顶部，两者相配合着使用。

井下机械丢手工作筒基本构成是由上接头、捞爪以及护套等所组成的，其中，上接头和捞爪相连接，捞爪形为筒状体，上部外径上留有台阶，台阶以上则拥有加工螺纹；中部筒体上加工轴向轨道槽，在轴向轨道槽的顶端连通加工斜向轨道槽，并同时在斜向轨道槽的中下部延伸至底端然后加工为扇形开口。上接头的两端内径上均设置有螺纹，其中，下端螺纹和捞爪相连接在一起，捞爪的外部则安装上护套。

井下机械丢手接头则是由接头（下面带有锁爪）和捞杆等所组成的，其基本特征在于接头形为筒状体，它的上端内径以及下端内径上均设有螺纹，其外部直径较小于捞爪的内径；捞杆的正确安装位置则对应于捞爪上轴向轨道槽的研发设计位置，捞杆装置于接头之上，捞杆上有加工锁槽，丢手接头的锁爪和捞杆上的锁槽紧紧地相咬合在一起，这样在进行井下打捞工作时，上下两部分可以相连接在一起，如此便能顺畅地完成井下打捞施工工作。

当所捞获的落物卡钻时，该装置则可以上下进行解卡，如果出现解卡无效，则可向油管中投入符合直径规定需要的小钢球，钢球置于柱塞上，然后增大油管内的压强，同时剪断丢手机械上的锁钉，这样便能有效推动柱塞往下移动，柱塞又能带动着护套向下移动，如此便能使得锁爪失掉外支撑，这时，上提到一定负荷便能把装备上接头和捞杆相脱离开，然后就能实现丢手工作。

二、基本工作原理

进行井下打捞作业时，要让装置的捞杆引入到落物内腔中，滑牙块能同时在重力以及管柱管壁磨擦力的相互作用下沿着斜面往下滑，同时径向呈张开状态，然后便能卡住井下落物的内腔，随着上提力的增大张力也在不断加大，如此便能把落物给紧紧地打捞住。打捞状态进行时，井下机械丢手部分上的锁爪和捞杆上的加工锁槽相互咬合住，内护套则会把锁爪给紧紧地压在锁槽内部，这样，捞杆和井下机械丢手的接头部分便能紧紧地相连接在一起，如此便可以实现井下作业的打捞与解卡等工作。

如果所捞获的井下落物处于设备卡钻状态，活动解卡显示无效时，可向油管内投入符合规定需要的小钢球，把钢球放置于柱塞上，然后接着向油管打压，那么在压力和小钢球的相互作用下，柱塞便会被推动着向下移动，柱塞又带动护套下移，随后剪断设备上的销钉，柱塞则带动丢手装置内护套向下移动到限位销钉，这时，锁爪会失去装置内护套的挤压力，紧接着向上提管柱，如此便能使锁爪从锁槽内部脱出来，然后起出丢手装置的上接头以及打捞管柱，捞杆则被留在油井内部，技术人员这时便可根据井下事故动态随时对其进行下一步井下故障处理。

三、井下机械丢手装置的现场试验以及效果

在采油厂油井现场，分组分队来进行新型井下机械丢手装置的试验后，经过专业技术人员认真科学的分析，此油井在因为套管变形然后便造成通井规捞获落物卡钻。这时，利用倒螺纹起出卡点以上的管柱、下捞矛以及震击器，捞获后便进行震击解卡工作。为确保在震击无效的状态下也能顺利地退出所用震击工具以及落物打捞工具，于是便决定运用新型井下机械丢手装置来作为井下落物打捞工具。经科学实验，井下货物终于被打捞成功，成功完成震击解卡作业，起出井下机械丢手装置的滑块捞杆，发现完好无损。试验证明，新型井下机械丢手装置的滑块捞杆的抗拉负荷完全能达到规定设计需要。

在另一油井施工中却发现封隔器中间的几根油管砂卡，经试验解卡无效；一段时间后，接着进行套铣施工项目，出现套铣不下，为防止井下落物捞获后再次出现卡钻现象，试验中则采用了新型井下机械手装置来进行打捞挂接作业，捞获后解卡依然显示无效。为采取进一步的打捞措施，进行丢手作业，向油管投入特定规格的小钢球，憋压达到一定强度时，使管内压力突降，丢手试验成功，随后起出捞杆的上接头以及打捞管柱，然后再次进行套铣施工。

从以上试验可以得出，新型井下机械手装置的各项性能稳定，可以进行井下管柱、封隔器等设备及工具的脱离作业、打捞挂接、解卡、丢手作业。装置的各项性能均能达到井下作业设计需求。时至今日，新型井下机械手装置所进行的油井打捞施工等的作业，均大获成功，井下落物打捞成功率高达100%。其中，偶有油井出现卡钻等状态，实施丢手作业，丢手成功率也高达100%。新型井下机械手装置的成功应用，为采油厂井下卡钻落物难题的进一步科学处理提供了更加方便快捷的途径，使事故处理更加简单化，有效避免问题处理的复杂性，这样便能减少井下事故所带来的经济损失。

四、总结

终上所述，新型井下机械手装置能规范地把丢手结构及井下落物打捞工具完美结合，使得打捞作业装置的性能明显提高，能确保打捞工作的安全性。现场试验表明，该装置结构设计合理，操作简单，节省工时，性能稳定，可进行落物打捞、设备解卡、丢手等操作，能有效解决井下作业部分难题，同时，它不需要泵车等车辆配合，能节省大量车辆劳务开支，对管柱的密封性能要求比较低，不会出现因油管漏失而发生丢手失败的现象，还能降低生产成本及工人劳动强度。

参考文献

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