油水井倒扣打撈技術(shù)

1、倒扣打撈的認(rèn)識(shí)及體會(huì)1、 前言： 隨著油田開發(fā)的不斷深入，油水井?dāng)?shù)量與日俱增，報(bào)廢延遲，井筒條件日益惡化，由于套管變形、結(jié)垢、及本身管柱中大直徑工具解封機(jī)構(gòu)失效、環(huán)空落物、壓裂措施不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻墓苤隹ìF(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。在活動(dòng)、震擊解卡無效的情況下，由于未引入油管內(nèi)切割、爆炸切割等先進(jìn)工藝，倒扣提出卡點(diǎn)以上油管就成了管柱解卡所必經(jīng)的途徑，其效率的高低直接影響大修周期和大修成本。本文從倒扣作業(yè)的程序入手，結(jié)合以往大修施工中倒扣的成功范例，分析影響倒扣作業(yè)效率的因素，總結(jié)倒扣作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，為以后類似倒扣作業(yè)提供借鑒。表1 2007年江蘇油田大修工作情況表井號(hào)大修原因大修方式倒扣周期d總周期d倒扣周期比例

2、管5磨橋塞磨銑閔4-12膨脹管補(bǔ)貼正常補(bǔ)貼閔20-15雷雨沖砂遇卡倒扣活動(dòng)6150.40 閔20-24水井管柱遇卡活動(dòng)解卡閔35水井管柱遇卡倒扣活動(dòng)6130.46 天83橋塞管柱遇卡倒扣震擊19310.61 從表中可以看出：除管5和閔4-12井外，其余4口井均為管柱遇卡井，其中3井采用了倒扣作業(yè)，而倒扣作業(yè)周期占大修總周期高達(dá)50%，因而倒扣作業(yè)效率直接決定了大修工作的效率和效益。二、倒扣作業(yè)的基本程序：1、用試提方法確定卡點(diǎn)深度：一般是用公式法或經(jīng)驗(yàn)法，其理論依據(jù)是在彈性限度（鋼材發(fā)生永久形變的拉力極限）范圍內(nèi)卡點(diǎn)以上遇卡管柱總伸長量與外力作用遵守虎克定理TS*X （1）類似于彈簧，其彈性系

3、數(shù)S與卡點(diǎn)以上管柱長度成反比，與管柱環(huán)截面和鋼材彈性模量成正比 S=E*F/H （2）對(duì)于固定尺寸和材料的油管來說E*F常數(shù)K （3）依據(jù)式（1）、式（2）、式（3）易得HE*F*X/TK*X/T（4）估計(jì)卡點(diǎn)以上管柱懸重并附加30KN拉力作為基準(zhǔn)拉力T0，多次試提（每次增加50KN）后計(jì)算有效拉力T（T1+T2+T3+TNN*T0）/NX（X1+X2+X3+XN）/N然后依據(jù)式（4）求出卡點(diǎn)深度HK*X/T （5）T：有效拉力S：彈性系數(shù)X：管柱伸長量E：彈性模量F：油管環(huán)截面積K測卡系數(shù)2、使用倒扣類工具打撈成功后，上提倒扣負(fù)荷TDT0+TXT0：打撈管柱原懸重TD：倒扣時(shí)上提的負(fù)荷TX：

4、卡點(diǎn)以上落魚在靜液中的懸重(井斜大時(shí)需附加摩擦力)。 設(shè)井筒液相對(duì)密度為0.9（介于油水之間），井筒全滿，易求得常用油管（73mm、89mm）在液體中單位長度懸重為Q73Q0*（7.8-0.9）/7.880.9KN/1000mQ89=116.8KN/1000mQ73:73mm油管在靜液中的單位長度懸重Q89: 89mm油管在靜液中的單位長度懸重Q0：油管在空氣中的單位長度懸重表2常見油管在靜液中的單位長度懸重表：油管直徑空氣中重量KN/1000m液體相對(duì)密度鋼材相對(duì)密度靜液中懸重KN/1000m73mm91.50.87.882.12 73mm91.50.97.880.94 73mm91.517

5、.879.77 89mm1320.87.8118.46 89mm1320.97.8116.77 89mm13217.8115.08 3、倒扣至落魚脫扣，預(yù)估撈獲管柱：TZTT0再依據(jù)TZQ*H+TF估算撈獲油管的長度，提出打撈管柱即可檢查打撈效果TZ：拉力增值T：倒扣后上提懸重Q：靜液中單位長度管材重量H：撈獲油管的長度TF摩擦力三、影響倒扣作業(yè)效率的因素：1、卡點(diǎn)測算： HK*X/TE*F*X/T經(jīng)驗(yàn)法中一般K73245000 KN/1000m K89375000 KN/1000m K73鉆380000 KN/1000m 而經(jīng)認(rèn)真計(jì)算，取E2.1*104KN/cm2 發(fā)現(xiàn)除73mm油管經(jīng)驗(yàn)K

6、值基本正確外，89mm油管和73mm鉆桿K值誤差較大，針對(duì)89mm油管，引用經(jīng)驗(yàn)值375000求取的卡點(diǎn)深度偏大，因而倒扣時(shí)附加拉力將會(huì)加大，易導(dǎo)致倒扣打撈時(shí)落魚從上部開扣，打撈效率低下。表3常見油管尺寸及K值對(duì)比表：管材名稱外徑cm內(nèi)徑cmEKN/cm2經(jīng)驗(yàn)值k KN計(jì)算值k1 KNk1-k/k173mm平式油管7.36.221000245000244926.990.03%89mm平式油管8.97.621000375000353603.256.05%73mm外加厚鉆桿7.35.421000380000397783.054.47%2、浮力影響：由于落魚在井內(nèi)受浮力作用，而井筒液面高度與液體密度

7、無法準(zhǔn)確得出，所以在考慮浮力時(shí)，一般選取液體相對(duì)密度為P（0.85-1.0），因大修液柱受地層靜壓作用，一般在井口附近，故液面高低不予考慮，因而計(jì)算出落魚在井筒液中單位長度懸重為QQ0*（7.8-P）/7.8當(dāng)井筒液性不確定時(shí)P取0.85-1.0，一般取0.9（考慮井筒液面不滿及油水混合）NaFG3、摩擦力影響：如圖是簡化了的管柱在井內(nèi)上行時(shí)受摩擦力的示意圖取油管套管摩擦系數(shù)u為0.4，假設(shè)直井段為管柱全長的一半，摩擦力F與正壓力N成正比，而正壓力與斜井段鉆柱懸重G及井斜a關(guān)系為NG*sin a，故摩擦力與井斜a以及管柱在靜液中的懸重Q關(guān)系為F0.5*Q*sin a *u=0.2Q*sin a

8、經(jīng)計(jì)算，當(dāng)井斜小于15度時(shí)，摩擦力為卡點(diǎn)以上斜井段落魚在井筒液中懸重的5%，可以忽略不計(jì)。當(dāng)井斜達(dá)30度時(shí)，摩擦力將達(dá)到10%，應(yīng)予以考慮，否則會(huì)造成上提有效拉力太小，中和點(diǎn)上移，有效拉力和扭矩難以傳遞到預(yù)期深度，從落魚頂端倒開，影響倒扣效率。當(dāng)摩擦系數(shù)取u0.4時(shí)表4 井斜及摩擦力占斜井段管柱懸重比例表井斜a:度usin a0.5*u*sin a100.40.17 0.035 150.40.26 0.052 200.40.34 0.068 300.40.50 0.100 400.40.64 0.129 500.40.77 0.153 600.40.87 0.173 4、其它因素的影響：A、油

9、管絲扣連接強(qiáng)度：由于油管絲扣硬化處理不好、液壓動(dòng)力鉗轉(zhuǎn)速快、扭矩大，油管上扣斜扣時(shí)不易發(fā)現(xiàn)，形成絲扣粘連，類似于摩擦焊，其絲扣連接強(qiáng)度遠(yuǎn)超正常連接的絲扣，能承受更大的扭矩，當(dāng)其處于中和點(diǎn)時(shí)，落魚只能在上部薄弱連接的絲扣處開扣，降低倒扣打撈效率。B、部分遇卡管柱在轉(zhuǎn)大修前經(jīng)小修作業(yè)，因首次倒扣不成功（倒出油管數(shù)量少），后重新對(duì)扣倒扣，反復(fù)多次后造成落魚多級(jí)松扣，給倒扣負(fù)荷的把握以及倒扣工作本身帶來難度，降低了工作效率。C、部分操作人員倒扣時(shí)，不考慮井斜大小，一律附加30KN摩擦力，對(duì)于井斜較大、魚頂較淺的井影響不大，但對(duì)于井斜較小、魚頂較深的井將使卡點(diǎn)受到拉力作用，不易從卡點(diǎn)附近倒開。四、針對(duì)以

10、上因素采取的應(yīng)對(duì)措施：1、在測算卡點(diǎn)時(shí)，認(rèn)真分析設(shè)計(jì)，估計(jì)遇卡位置，使上提基準(zhǔn)拉力更接近卡點(diǎn)以上管柱懸重（略高），每次試提時(shí)采用低檔小油門，使使管柱勻速緩慢上行，從而測算的卡點(diǎn)更準(zhǔn)確 2、充分考慮井斜影響：在確定了卡點(diǎn)和魚頂深度后，倒扣的效率與附加的有效拉力密切相關(guān) 我們發(fā)現(xiàn)本井為直井，于是我們倒扣提附加有效拉力時(shí)，直接不考慮管柱摩擦力，只考慮落魚在靜水中的懸重，按80KN/1000m提附加拉力，僅3次就倒扣撈完了封隔器以上73mm油管129根。在大斜度井大修時(shí)，我們采取了先將中和點(diǎn)預(yù)設(shè)在造斜點(diǎn)附近，直接附加造斜點(diǎn)以上油管在靜液中的懸重180KN，結(jié)果撈獲73mm油管121根，然后再考慮造斜點(diǎn)

11、以下摩擦力作用，另外附加20-50KN摩擦力，結(jié)果每次撈獲油管在10根左右，其中一次撈獲油管72根，使該井的大修工作取得突破性進(jìn)展。3、考慮浮力：大修施工時(shí)，我們對(duì)液面深度和液體性質(zhì)進(jìn)行了認(rèn)真分析，對(duì)液面以上油管倒扣附加拉力選取油管在空氣中的重量，液面以下油管倒扣附加拉力選取油管在靜液中的懸重我們發(fā)現(xiàn)井內(nèi)液面深度約400m，于是我們倒扣時(shí)提附加拉力400m以上按91.5KN/1000m選取，液面以下油管按79.8KN/1000m選取，結(jié)果僅用4次就倒扣撈完封隔器以上73mm油管1580m。五、幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)與體會(huì)：通過以上分析，得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)與體會(huì)：1、 卡點(diǎn)測算時(shí)，采用試提方法，基準(zhǔn)拉力必須大于卡點(diǎn)以上管柱在靜液中的懸重，使卡點(diǎn)受到較小的拉力，測出的卡點(diǎn)才能更準(zhǔn)確。K值選取時(shí)，73mm平式油管為245000KN，89mm油管為354000KN，否則會(huì)有較大誤差。2、 充分考慮浮力，若無法準(zhǔn)確了解液面液性，則管柱在靜液中的懸重73mm平式油管選取80KN/1000m,89mm平式油管選取115KN/1000m為宜，不宜過大。3