鉛模打撈器的研制與應用

李江華

(江蘇油田分公司井下作業處,江蘇江都225265)

鉛模打撈器的研制與應用

李江華

(江蘇油田分公司井下作業處,江蘇江都225265)

針對鉛模落井打撈難的問題,研制出了鉛模打撈器。現場成功應用表明,該工具性能可靠、操作方便,而且結構簡單,易于加工。

鉛模打撈器;鉛模;打撈工具

Abstract:In order to overcome the difficulty of fishing impression,a new fishing tool impression fisher is presented.Through the application in well site,this tool owns reliable performance,easy operation,and simple construction to make.

Key words:impression fisher;lead impression;fishing tool

鉛模是探視井下落魚狀態和套管情況的一種常用檢測工具。在油水井修井作業過程中,常用鉛模打印來分析魚頂位置、形狀、狀態、套管變形等初步情況,作為定性的依據,提供施工作業參考。在使用中常會因以下4種情況造成鉛模落井事故:①打印時加壓過大或溜鉆、頓鉆;②鉛模加工工藝不當;③中心管上部與鉆具連接螺紋加工余量過大,打印后脫扣;④井筒情況復雜或資料不詳。鉛模落井事故會給修井工作帶來極大難度。首先,用于打印的鉛模外徑大,僅小于套管內徑6～8 mm,缺乏有效的打撈工具;其次,鉛體柔軟,密度大,硬度低,一旦出現鉛體落井,只能采用套銑、磨銑方法進行處理,而采用常規的鉆頭、銑鞋處理時,工具與鉛體成面接觸,容易造成鉛包鉆頭,而且銑削下來的碎屑不能被液流帶出,處理效率極低。

1 落井鉛體形態及現有打撈工具的問題

1.1 落井鉛體形態

鉛模由接箍、短節、拉筋及鉛體等組成,中心有直通水眼[1],如圖1。

圖1 鉛模結構

落井的鉛體形態大致相同,即連接在管柱上的油管接箍、短節及焊在短節本體上的拉筋隨鉆起出,如圖2。

圖2 出井的鉛模殘體

根據起出的鉛模殘體可以推測出留在井中的鉛體為一上空下實的柱狀體,最大壁厚22 mm,底端厚 30 mm,如圖3。

圖3 落井鉛體

1.2 現有打撈工具存在的問題

鉛體落井后,由于其所占空間較小,不影響施工作業,一般在井底無其他落物情況下,將其送至井底而不采取打撈。但當井下有落物或鉛?？ㄔ诰仓胁?且高于油層上界,影響生產或下步施工時,就必須將落井的鉛模撈出,通常采用外撈或內撈方法進行處理。常用的外撈工具主要有一把抓;內撈工具主要有外鉤、液壓打撈矛等。因為鉛體外徑大(常用的鉛模外徑有?118 mm、?116 mm),打印時鉛模發生一定程度的變形,可能占據了整個套管空間,常規打撈工具收效甚微。

a) 外撈工具 一把抓在加工時其齒內凹,難以從外部將鉛體包住,即使能夠包住鉛體,由于鉛體下部有落物或非平面狀物體,在加壓旋轉時,打撈齒也很難收攏而達不到預期效果,圖4為崔7-2井用一把抓打撈落井鉛體的實物,工具收攏效果很好,但卻沒有撈到鉛塊。

圖4 一把爪

b) 內撈工具 用外鉤打撈,由于鉛體下部可能存在落物,則鉤齒的長度及角度受到限制,而且鉤齒與鉛體成點接觸,接觸面積小,撈獲的幾率微乎其微,甚至將鉛體搗碎,造成事故的復雜化。在此基礎上研制了液壓式鉛模打撈矛,在液壓的作用下,3塊矛爪彈出掛住鉛體,實現打撈。該工具同樣存在接觸面積少、打撈范圍小(矛爪彈出的最大直徑為?110 mm)、性能不可靠等缺陷,打撈成功率極低。

2 鉛模打撈器的設計

根據對目前所使用的鉛模打撈工具性能、存在的問題以及鉛模落井的形態等方面的了解,從金屬鉛的自身性能出發,即利用鉛本身硬度低、質地柔軟易切削、小鉆壓下工具易吃入等性能,以及落井鉛模殘體上部空心,容易擠壓入工具內腔的特點,設計了2種外撈工具,如圖5～6。這2種工具均為1個整體件,內腔為錐體,呈上小下大形。工具上端是母扣接頭,下端為打撈主體,徑向開有通孔。工具材料選用42CrMo合金調質鋼,調質硬度為260～280 HB,經調質處理后奧氏體組織得到強化,使工具既有高強度又有足夠的韌性及塑性。考慮到落井鉛體柔軟且上部中空,在稍大鉆壓下易被壓塌的特點,工具前端的銑齒加工成鋸齒狀,其形狀為直角三角形,齒高15 mm,齒尖與齒根間夾角為30°,兩齒之間距離40 mm,刀刃上堆焊有少量硬質合金。為避免套銑時將鉛體壓塌,并盡可能地減小扭矩,沿底端面布有8個齒,工具壁厚為8～9 mm。在打撈過程中,由于鉛體是被擠壓入工具內腔的,在起鉆過程中,在鉛模與套管壁的摩擦力作用下,可能發生鉛體重新掉落現象;另外,當鉛體入腔后,將占據整個工具內腔,堵塞循環通道,從而發生憋泵現象,為了消除這些現象,在工具的底端45 mm處沿周向加工有3個窗舌,舌長30 mm,起鉤掛和循環作用,如圖5。

圖5 開窗式鉛模打撈器

為了確保打撈的成功率,在此基礎上,按錐度1∶16在主體上加工了特寬螺旋倒齒,每英寸5牙。其起始位置從齒尖算起應略大于落井鉛體的長度。這是為了避免進入筒體內的鉛模重復受到螺旋倒齒的切削作用,如圖6。

圖6 組合式鉛模打撈器

3 套銑工藝及作業方法

工具與鉆具連接后下至離魚頂5～10 m時開泵循環,啟動轉盤,邊轉邊下,接觸魚頂后用小鉆壓、高轉速進行套銑。推薦套銑參數為鉆壓5～10 kN、轉速60～80 r/min、泵壓6～8 MPa、排量 400～600 L/min。套銑時必須嚴格控制鉆壓,因為鉆壓過大,工具切削刃被過多地壓入鉛體內,引起扭矩增大。當扭矩和進尺穩定時,說明套銑正常。被工具刀刃切削過的鉛體總是略大于工具的內徑,由于鉛體上部中空,在銑鞋銑削的同時,鉛體被擠入工具內腔。當鉛體擠至特寬鋸齒螺紋部位時,螺紋對鉛體造扣,在擠壓力、窗舌及螺紋的鉤掛作用下,鉛體牢牢地卡在工具內。在鉆壓、轉速不變的情況下,扭矩增大、無進尺或出現放空現象,則說明鉛體已經撈獲。

4 技術參數

規格型號為?118 mm;外形尺寸(長度×寬度×厚度)為600 mm×118 mm×9 mm;連接螺紋NC31;最大施工鉆壓20 kN;允許提拉載荷200 kN;工作井眼為?139.7 mm×7.72 mm套管。

5 現場應用

王40井是一口采油井,因該井結垢嚴重,2008-01-04下入沖砂筆尖至1 665.32 m,配酸液8 m3進行酸洗,關井反應后下放管柱無法通過。后下?118 mm鉛模于1 665.82 m進行打印,上提管柱遇卡,上提最大載荷300 kN解卡,提出后發現鉛體落井,如圖7。先后下液壓式鉛模打撈工具及?116 mm銑錐磨銑,均未起到很好的作用。改下?118 mm開窗套銑鞋,管柱結構為?118 mm開窗套銑鞋0.76 m+沉砂筒0.90 m+鉆桿。用水泥車正循環配合套銑,施工參數:排量 500 L/min,鉆速 70～80 r/min,鉆壓 5～10 MPa,泵壓 3 MPa,從1 665.40 m套銑至1 698.14 m后無進尺,停止套銑,起鉆檢查發現沉砂筒內有碎鉛屑,開窗套銑筒齒尖輕微磨損,套銑筒內有鉛塊,齒尖被鉛糊住,如圖8?，F場的成功應用顯示出該打撈工具的特點和工作可靠性。

圖7 王40井落魚結構

圖8 王40井撈出的鉛體

6 結語

現場應用表明,新研制的鉛模打撈工具性能可靠、操作方便,而且結構簡單,易于加工。在進行打撈作業時,關鍵要合理控制鉆壓與送鉆速度,鉆壓過大,會造成鉛模損壞,無法打撈,鉆壓過小,鉛模旋入不夠,也會使打撈失敗。

[1] 萬仁溥,羅英俊.采油技術手冊(第五分冊):修井工具與技術[K].北京:石油工業出板社,1989.

[2] 姜莞西,張培民,李學勝.管桿打撈器的研制[J].石油礦場機械,2002,31(6):61.

Development and Application of Fishing Tool for Lead Impression

LI Jiang-hua
(Downhole Service Department,Jiangsu Oilfield Company,Jiangdu225265,China)

TE921.903

A

1001-3482(2010)02-0041-04

2009-09-02

李江華(1980-),男,江蘇如皋人,工程師,2003年畢業于大慶石油學院電子信息工程專業,現從事試油、大修等現場技術工作,E-mail:lijhua@joeco.com.cn。