液壓增力解卡的技術(shù)與應(yīng)用

1、青年油水廠井分液壓增力解卡工具的技術(shù)答辯會論文研究與應(yīng)用單位：曙光采油廠作業(yè)三大隊(duì)答辯人：十組別：作業(yè)組二O六年九月液壓增力解卡工具的技術(shù)研究與應(yīng)用（* 曙光采油廠作業(yè)大隊(duì) ）、尸、 亠前言在油田開發(fā)中，大負(fù)荷解卡是修井作業(yè)中常見的工序之一。由于 受到地面環(huán)境、修井設(shè)備的限制，解卡作業(yè)的成功率一直比較低，尤 其是斜井、水平井的解卡。為此，我們使用液壓增力解卡工具，以液 體為動力傳遞介質(zhì)，推動井下解卡工具工作， 實(shí)現(xiàn)大負(fù)荷解卡的目的， 并且通過現(xiàn)場實(shí)施取得了比較好的效果。1 技術(shù)實(shí)施背景在油水井開發(fā)生產(chǎn)過程中， 隨著油田注水開發(fā)、 蒸汽吞吐和注水 井轉(zhuǎn)油井、 油井轉(zhuǎn)注水井等生產(chǎn)方式的相互轉(zhuǎn)變，

2、以及各類增產(chǎn)措施 及油層改造措施等因素， 使得地質(zhì)條件變得極其復(fù)雜， 地下深層部位 地質(zhì)活動加劇，地層出砂嚴(yán)重，同時由于套管變形以及套管腐蝕，作 業(yè)中操作不當(dāng)?shù)戎T多原因， 都可能造成油水井不能正常工作， 特別是 生產(chǎn)管柱、沖砂管柱等卡鉆的情況時有發(fā)生，受地面環(huán)境、修井設(shè)備 及井下管柱的限制，大負(fù)荷解卡成功率一直比較低，尤其是斜井、水 平井的解卡打撈。 2014年我大隊(duì)需要進(jìn)行大負(fù)荷解卡的 22 口井，成 功的只有 7 口，其余全部轉(zhuǎn)大修。但是大修作業(yè)的審批程序復(fù)雜，施 工周期長，費(fèi)用高，對場地要求嚴(yán)格，不能滿足生產(chǎn)效益的要求，因 此，通過使用液壓增力解卡工具對提高卡鉆處理成功率、修井時效， 降

3、低開發(fā)成本， 提高斜井、 水平井的開發(fā)應(yīng)用規(guī)模都有極大的促進(jìn)作1.1 常規(guī)解卡技術(shù)存在問題1.1.1 上提下放活動解卡工藝存在的問題上提下放活動解卡工藝是解除卡鉆事故中最常用的修井技術(shù)，在 斜井、水平井中應(yīng)用此技術(shù)存在兩方面問題：一是上提負(fù)荷加大后，有一部分負(fù)荷消耗在克服管柱與套管的摩 擦力上，使魚頂無法獲得解卡所需的向上拉力，另外，由于管柱的抗 拉強(qiáng)度和設(shè)備的安全工作負(fù)荷要求， 上提負(fù)荷必須控制在安全值范圍 內(nèi)，這樣，落魚魚頂?shù)纳咸崂ν_(dá)不到足夠的解卡力，所以上提 下放活動解卡工藝的應(yīng)用效果在斜井、 水平井施工中遠(yuǎn)不及在直井中 的應(yīng)用。二是在上下活動管柱解卡的過程中，管柱與套管接觸部位不

4、斷發(fā) 生摩擦，易造成套管磨損。倒扣解卡工藝存在的問題倒扣解卡工藝是井下卡鉆時經(jīng)常使用的一種解除方法， 具體表現(xiàn) 在兩個方面：一是使用地面驅(qū)動管柱倒扣施工，由于管柱摩擦力造成的反力 矩，井口施加的倒扣力矩在克服了摩擦力矩后傳遞到打撈工具的倒扣 力矩?fù)p失很大，不足以將管柱倒開；二是井口驅(qū)動井下作業(yè)管柱倒扣施工， 不斷旋轉(zhuǎn)的管柱與套管產(chǎn) 生摩擦，套管會嚴(yán)重磨損。1.2 修井作業(yè)管柱卡鉆現(xiàn)狀及類型卡鉆就是井筒內(nèi)作業(yè)管柱失去了上下活動的自由， 管柱依靠地面 提升設(shè)備不能夠進(jìn)行正常起下、旋轉(zhuǎn)作業(yè)的現(xiàn)象。因?yàn)樾蘧鳂I(yè)是一 項(xiàng)在井下套管中進(jìn)行的修井工程，套管狀況本身存在不確定性、隨機(jī) 性和模糊性，由于對套管狀

5、況認(rèn)識不到位或技術(shù)決策失誤， 會產(chǎn)生許 多復(fù)雜意外情況，甚至造成工序復(fù)雜化，耗費(fèi)大量施工費(fèi)用和無限期 延長施工時間，嚴(yán)重的卡鉆事故會造成油、水井井段報廢甚至全井報 廢，給油田的生產(chǎn)經(jīng)營造成重大經(jīng)濟(jì)損失。 根據(jù)近年來我大隊(duì)的修井 作業(yè)資料分析，修井作業(yè)過程中，處理卡鉆的時間，約占施工總時間 的6.67.4%, 年中約有25天在做卡鉆處理這類無功工作，成本 的消耗是驚人的。根據(jù)對卡鉆類型的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，作業(yè)管柱遇卡可分為砂垢卡、圭寸隔 器卡、套變卡、沖砂卡、落物卡、水泥卡等類型，如圖 1所示。而卡 鉆的主要類型在油水井中所占比率也不盡相同： 油井卡鉆類型主要以 封隔器卡和砂垢卡為主，水井卡鉆類型主要以

6、砂垢卡為主。圖1卡鉆類型示意圖2液壓增力解卡工具的技術(shù)原理和主要結(jié)構(gòu) 液壓增力解卡工具主要應(yīng)用于油氣水井小修作業(yè)過程中管柱解卡。該工具通過地面泵車打壓可產(chǎn)生 850KN解卡力，通過打撈工具直 接作用在落魚上，不會增加打撈管柱上部負(fù)荷，減小作業(yè)設(shè)備提升系 統(tǒng)負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)打撈作業(yè)“小修作業(yè)替代大修作業(yè)”。該裝置能適用于 大部分油氣水井的打撈解卡作業(yè)，特別是水平井、定向井、超深井等 復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的增力打撈作業(yè)。應(yīng)用這種新型解卡工具不但可減少了修 井周期，而且大大的節(jié)約了修井費(fèi)用。2.1液壓增力解卡工具的技術(shù)原理當(dāng)液壓增力解卡工具與井內(nèi)魚頂對接后，給油管正打壓12MPa 液壓錨定工具開始錨定，卡住套管；繼

7、續(xù)正打壓3MPa限位銷釘剪斷，液缸開始工作。隨著壓力升高，提升力逐點(diǎn)加大，液壓提升裝置 中的活塞與連接拉桿、倒扣接頭與魚頂一起上行，完成一個井內(nèi)解卡 動作。2.2液壓增力解卡工具的主要結(jié)構(gòu)液壓增力解卡工具結(jié)構(gòu)圖如圖2,主要是由液缸、液壓錨定裝置、 連接拉桿、行程泄壓限位開關(guān)、倒扣接頭、球座等部件組成。圖2結(jié)構(gòu)示意圖該工具具有2種不同的規(guī)格，來適應(yīng)不同的套管尺寸，基本上滿足了油田生產(chǎn)的需要。（表1）表1技術(shù)規(guī)格適用套管 /mm外徑 /mm總長/m工作泵壓/MPa最大提升力/t液缸數(shù)量（級）139.7114820859177.81486207563液壓增力解卡工具的施工步驟（1）選用與液壓解卡工具

8、長度及外徑相應(yīng)的模擬通井規(guī)，通井 至魚頂上部。（2）選用與井下魚頂對應(yīng)的打撈工具，與液壓解卡工具上的倒 扣接頭相連接，然后用油管將液壓解卡工具下入井內(nèi)。（3）將液壓解卡工具下至井內(nèi)魚頂上部 2m處，用清水循環(huán)反洗 井一周。（4）下放管柱打撈魚頭，當(dāng)確認(rèn)撈獲成功后，從油管投入25.4mm鋼球。然后將井內(nèi)管柱提到受力中和點(diǎn)，給油管正打壓1-2MPa使液壓錨定裝置與套管錨定，再將油管負(fù)荷下放5t左右。（5）給油管繼續(xù)正打壓，此時液壓解卡工具內(nèi)的活塞上行，帶 動中心拉桿、倒扣接頭及對接工具一起上行，使井下魚頂位置發(fā)生向 上位移，實(shí)現(xiàn)井內(nèi)管柱解卡。當(dāng)液壓解卡工具內(nèi)的活塞上行達(dá)到一定 行程后，推動行程泄壓

9、開關(guān)里的滑套，使行程泄壓限位開關(guān)開啟，油 管泄壓，完成一次解卡動作。如須繼續(xù)解卡時，再上提管柱，此時卡 瓦回收，液缸活塞回到原位，行程泄壓限位開關(guān)在彈簧作用下自行關(guān)閉，液壓解卡工具回到入井時的狀態(tài)。 如果需要繼續(xù)解卡可重復(fù)以上過程。另外，如果液壓解卡工具不能使井下落魚解卡， 可正轉(zhuǎn)管柱使液壓解 卡工具下部的倒扣接頭與井內(nèi)魚頂脫開，將液壓解卡工具安全起出。(6)解卡工作完成后，向油管內(nèi)投35mni岡球，正打壓10MPa 將液壓解卡工具上部的常關(guān)滑套開關(guān)打開， 使油套液面平衡， 確保液 壓解卡工具順利地從井內(nèi)起出。4 液壓增力解卡工具的特點(diǎn)及注意事項(xiàng)4.1 液壓增力解卡工具的主要特點(diǎn)( 1 )設(shè)備

10、簡單、施工安全可靠、操作簡便，井場條件限制。( 2)支撐卡瓦有輔助回收設(shè)置，使裝置起下順利。( 3)行程泄壓限位開關(guān)可從地面了解井內(nèi)情況，上提油管時行 程泄壓開關(guān)可直行關(guān)閉。( 4)通過地面壓力可控制液壓解卡裝置提升力，并實(shí)現(xiàn)活動解 卡。( 5)對井下卡點(diǎn)進(jìn)行直接舉升。( 6)反向倒扣接頭可使液壓解卡裝置安全起出。( 7)適用性強(qiáng)。既可用于直井、斜井解卡打撈，也可適用水平 井解卡打撈。4.2 液壓增力解卡工具的注意事項(xiàng)(1) 施工時液壓解卡工具的位置應(yīng)盡量選著固井質(zhì)量較好井段，避開射孔井段。（2）施工時應(yīng)保證油套管液面平衡。（3）液壓解卡工具下井過程中應(yīng)嚴(yán)格按照執(zhí)行相關(guān)操作規(guī)程， 控制好下放速

11、度。（4）起下油管過程中打好背鉗，防止井內(nèi)油管轉(zhuǎn)動。（5）應(yīng)充分考慮被解卡工具和油管的安全負(fù)荷，防止被提斷。5 應(yīng)用效果分析5.1 現(xiàn)場應(yīng)用情況2015年 3月 2日杜 84-25-73 井使用該工具打撈井內(nèi)遇卡機(jī)械堵 水管柱，先用清水60m3反灌套管環(huán)空，進(jìn)行投球，正擠水15nn，打壓 16MPa管柱上移0.3 n后不變；通過計(jì)算16MPa的壓力將產(chǎn)生600KN 的拉力，這也是井內(nèi)管柱安全負(fù)荷的上限。最后商定將壓力提高到 20MPa如果不能解卡而將管柱提斷就進(jìn)行轉(zhuǎn)大修處理。正擠水 30n 反復(fù)4次打壓16MPa管柱上移1.2 m后不變，最后將壓力提高到20MPa 后，懸重迅速下降到原懸重，

12、上提管柱后發(fā)現(xiàn)液壓解卡工具下油管母 扣根部斷。2015 年 4 月 9 日在曙 1-44-35 井上現(xiàn)場使用該工具打撈井內(nèi)的 注空氣管柱，液壓增力解卡工具下接滑塊撈矛撈住落魚后，用清水 15用反灌套管環(huán)空至滿井筒，進(jìn)行投球，原懸重 16t ,上提1n高度至 懸重40t正打壓13MPa泵壓緩慢下降至4 MPa又上提1.5m高度至 懸重40t正打壓10MPa 泵壓緩慢下降至4MPa再上提管柱30m懸 重 16t 不上升已完全解卡 經(jīng)計(jì)算井底液壓增力解卡器解卡拉力變化 F: 750kN下降200kN,解卡成功，撈出井內(nèi)注空氣封隔器及管柱。5.2 成果效益評價我大隊(duì)在 2015 年共應(yīng)用了 6 井次，其中 4 次順利解卡， 1 次將 油管提斷， 1次未成功。節(jié)省作業(yè)費(fèi)用 126.8 萬，平均單井縮短工期 14d，使油水井提前投入生產(chǎn)。6 結(jié)論及認(rèn)識（1）通過對液壓增力解卡工具的現(xiàn)場應(yīng)用與分析，認(rèn)為該工具 設(shè)計(jì)新穎、成本低廉、操作簡便，不受井場條件的限制。最重要的是 改變了直接在井口用作業(yè)機(jī)對整個管柱進(jìn)行大力上提的的傳統(tǒng)解卡 模式，現(xiàn)在可以通過地面打壓直接針對井下卡點(diǎn)舉升， 卡點(diǎn)以上管柱 不受舉升拉力， 并且在