封隔器类工具磨铣工艺研究与改进

摘要：随着油田开发的不断深入，为确保油水井的增产增注、调层改层等作业措施，磨铣井下可钻工具（封隔器类工具）的施工越来越多。以往的磨铣施工存在着磨铣质量差，且在磨铣施工过程中出现井下复杂情况或井下事故，从而导致井下磨铣施工速度慢。本文结合生产实际，综合分析了可能影响磨铣效率的原因，找出了主要因素，并从磨铣管柱、磨铣参数、磨鞋选用上提出了改进措施，取得了良好效果，降低劳动强度和安全风险，有效提高井下封隔器磨铣效率。

关键词：磨铣 封隔器 效率 工艺 改进

磨铣工艺是井下作业中常见的修井工艺，在油水井作业过程中，由于封隔器出现问题的情况越来越多，当封隔器打捞不出来，从而采取磨铣的情况经常发生。封隔器由于结构复杂，主要是材料有橡胶和钢材，所以在磨铣过程中效率较低，影响了作业施工进度，增加了作业成本。

一、封隔器类工具磨铣效率低故障调查分析

原因一：管柱结构问题。通过对作业磨铣管柱的现场考察，磨铣过程中往往产生大颗粒金属和橡胶碎块，这些碎块不仅导致重复磨铣，降低了磨铣进度，而且严重的可导致金属碎块卡钻事故发生，磨铣管柱没有加沉淀杯，也无加重杆，是造成磨铣效率低的一个方面的原因。

原因二：封隔器可钻性差。一般说来除了可钻式封隔器类工具（可钻式桥塞等）的磨铣性较好以外，其他封隔器类（例如：Y341、Y221等）工具对磨鞋的要求都较高，这主要是工具功能上的原因决定的，该类封隔器的材质和结构决定了这些工具可磨性差。

原因三：磨铣参数问题。通过对作业磨铣参数的现场考察，与作业标准值相差较大，是造成磨铣效率差的原因。

磨铣参数调查表（表1）

原因四：磨鞋选用问题。通过对作业磨铣管柱的磨鞋进行了现场考察：在448大修井在磨铣桥塞的过程中，磨掉一个可钻式桥塞用了三只普通磨鞋，一只磨鞋磨铣8小时后起钻观察到磨鞋磨损严重，出现中心穿孔，说明该磨鞋不宜磨桥塞。同时还大大增加了起下管柱时间，降低了作业效率。

二、改进对策与实施

1.针对磨铣封隔器，设计新的磨铣封隔器管柱组合

2.优选磨铣参数，使钻压和钻速符合磨铣要求

由于井下作业队伍素质高低不齐，在磨铣过程中磨铣参数的选择不一，具体操作也不规范，造成磨鞋出现中心穿孔、泥包、镜面等问题， 这样不利于磨铣速度，从而严重影响了施工的进度。所以只有严格选取磨铣参数，磨铣的性能才可以得到保证，针对以上情况，我们统计了钻压、转速和排量与磨铣速度的关系。

2.1从钻压、磨速曲线示意图（图3）上我们可以看出，随着钻压的增加，磨铣速度也随之增加，但磨铣钻压的增加，也使磨鞋磨损老化加快。统计数据显示，当磨铣钻压为30 kN时，磨铣速度最快。我们认为：选取钻压为30kN，考虑到磨鞋易磨损的特点，开钻前半小时钻压应控制在20kN以内，然后平缓增加到30kN，无进尺也无扭矩时，可适当增加至40kN。

2.2从钻压、磨速曲线示意图（图4）上我们可以看出，钻速增加，磨铣速度也随之增加，当钻速 达到70～80rpm时，钻速增加，磨铣速度增加变缓，考虑到设备承受能力以及防止钻具磨损套管等因素。我们认为：转速在有蹩跳的情况下，应控制在60rpm以内；在无蹩跳的情况下，可适当提高至70～80rpm ，尤其是高效磨鞋，尽量低钻压高钻速，以提高磨铣效率；

2.3在设备额定工况范围内提高排量。从排量、磨速曲线示意图（图5）上我们可以看出，排量增加，磨铣速度也随之增加，这是因为在磨铣施工中由于低泵压低排量造成磨铣产生的碎屑不能及时返离井底，从而导致重复磨铣，降低了磨铣进度，而且严重的可导致金属碎块卡钻事故发生，当排量L达到400L/min时， 增加排量对磨铣速度贡献不大。因此要求在磨铣时，在设备额定工况许可下尽可能提高排量，所以循环排量为400～500L/min比较合理。

3.对比使用效果，采用优质磨鞋。

井下封隔器的磨铣中，因为井下工具的可钻性差而造成磨铣速度低且效果差的比例较高。最多的一次磨掉封隔器共用了4只平底磨鞋而且磨铣工具损坏严重，这既影响磨铣速度。我们通过调查对比，高效磨鞋磨铣寿命一般是普通磨鞋的3倍，所以磨铣封隔器最好选高效磨鞋，这样可以省下应更换磨鞋而起下钻的时间。在A3003井，磨铣Y341封隔器，磨铣用时16个小时。使用磨鞋一支磨鞋，磨鞋使用寿命达到了16个小时。作业效率明显提高。

三、结论

通过工艺研究和现场试验对封隔器磨铣作业中的管柱、参数、磨鞋选取等进行了优化，提高磨鞋磨铣封隔器的效率，可以有效解决传统工艺中存在的封隔器磨铣效率低下的问题，缩短修井作业占产时间，及时满足采油生产的需要，有效降低作业成本。

参考文献

[1]陈如恒主编，石油钻采机械，石油工业出版社，1998.

[2]常子恒主编，石油勘探开发技术，石油工业出版社，2001.

[3]《采油技术手册》编写组编，采油技术手册，石油工业出版社，1999.

作者简介：王鸿彬（1973-），男，河南获嘉人，工程师，学士，中海油田服务股份有限公司油田生产事业部蓬莱项目组机械师。