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(huì)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(dòng)力傳遞介質(zhì)，推動(dòng)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(dòng)加劇，地層出砂嚴(yán)重，同時(shí)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(shí)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(duì)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(duì)提高卡鉆處理成功率、修井時(shí)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(dòng)解卡工藝存在的問題上提下放活動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)經(jīng)常使用的一種解除方法， 具體表現(xiàn) 在兩個(gè)方面：一是使用地面驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(huì)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(dòng)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(duì)套管狀

5、況認(rèn)識(shí)不到位或技術(shù)決策失誤， 會(huì)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(shí)間，嚴(yán)重的卡鉆事故會(huì)造成油、水井井段報(bào)廢甚至全井報(bào) 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(shí)間，約占施工總時(shí)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(duì)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(huì)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(duì)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(gè)井內(nèi)解卡 動(dòng)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(jí)）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(duì)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(shí)液壓解卡工具內(nèi)的活塞上行，帶 動(dòng)中心拉桿、倒扣接頭及對(duì)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(dòng)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(dòng)作。如須繼續(xù)解卡時(shí)，再上提管柱，此時(shí)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(shí)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(shí)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(dòng)解 卡。( 5)對(duì)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(shí)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(shí)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?qǐng)?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(dòng)。（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(píng)價(jià)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(shí)（1）通過對(duì)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(duì)整個(gè)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(duì)井下卡點(diǎn)舉升， 卡點(diǎn)以上管柱 不受舉升拉力， 并且在