長落魚打撈作業優化

汪光太，張紹輝，樊 健

1.中國石油勘探與生產工程監督中心（北京100083）

2.中國石油大港油田分公司檢測監督評價中心（天津300280）

長落魚打撈作業優化

汪光太1，張紹輝1，樊 健2

1.中國石油勘探與生產工程監督中心（北京100083）

2.中國石油大港油田分公司檢測監督評價中心（天津300280）

通過分析長落魚形成的常規原因和打撈長落魚時所需考慮的一些特殊性，為提高打撈效率、降低打撈成本、增加打撈成功率，提出了打撈長落魚的實用決策流程。通過優選打撈工具、優化工具配套和精細控制打撈操作過程來實現長落魚打撈作業的優化。

長落魚；打撈工具；大頭公錐；倒扣打撈筒；爆炸松扣

油氣勘探鉆井井深越來越深，深井數量也逐年增加，鉆柱長期在井下高負荷狀態中運轉，鉆具因長期磨損后自身強度減弱、彎曲井段的交變受力、疲勞損傷、遭受沖蝕后連接強度或本體強度減弱、氫脆破壞等原因，易發生斷鉆具的事故，而在井眼中留下長段的鉆具“落魚”；這種長落魚也可由操作不當引發。例如，在處理遇卡、卡鉆等井下復雜事故時進行超負荷強提硬轉也會造成鉆具拉斷或扭斷，或因施加過大扭矩引起脹扣而滑扣，或因鉆柱嚴重倒轉而發生脫扣，或在起鉆時突然單吊環起鉆導致鉆具落井而變成長落魚的事故也偶有發生。

長落魚形成后，如果打撈工具選擇不佳、不配套或措施不當，不僅使打撈效率降低，還會造成落魚卡點上移，使井眼進一步復雜化，增加過多的解卡工作量，甚至不能解卡，最終只好注水泥塞側鉆，導致長段井眼報廢和大量鉆具被埋的重大損失。所以，對打撈長落魚作業進行優化顯得非常重要。

1 從實際案例引發的思考

1.1 發生經過

某X1井設計井身結構如圖1所示，鉆至5 250.27m時出口鉆井液發生失返，吊罐起鉆完后，進行了13天的承壓堵漏作業。在循環檢測時再次發生漏失,平均漏失速度達14m3/h，降低排量至16L/s。循環時，平均漏失速度仍達12m3/h，加隨鉆堵漏劑后，邊漏邊強鉆進至井深5 252m時出口失返，然后吊灌起鉆至井深4 389.51m遇卡，接方鉆桿后以低排量3L/s開泵，出口不返鉆井液，控制懸重在1 550kN~500kN范圍內反復上下活動鉆具，轉動轉盤15圈時，懸重突然減小，起鉆發現第92柱下單根距母接頭3.13m處斷裂，落魚總長達2 742.95m，落魚結構為:Φ241.3mmHJ517G鉆頭×0.25m+630× NC560×0.6m+NC561×410×0.42m+Φ127mm加重鉆桿×129.19m+Φ127mm鉆桿×2 612.49m。

圖1 X1井設計和實際井身結構

1.2 處理過程

1.2.1 第1次打撈作業

先接Φ241.3mmLS517G鉆頭下鉆探魚頂，探得魚頂井深在1 664.81m（相當于鉆頭位置在4 407.76 m）。經循環（排量12L/s,平均漏速1.2m3/h），起鉆后換接Φ206.4mm(88?″)卡瓦打撈筒下鉆打撈，下鉆過程中進行分段循環，下鉆至距魚頂0.5m時，循環沖洗魚頭，進行打撈魚頭操作，循環后起鉆發現未撈獲落魚。

1.2.2 第2次打撈作業

將Φ206.4mm（88?″）卡瓦打撈筒換成Φ200mm（7″）壁鉤式卡瓦打撈筒進行打撈，同樣分段循環下鉆，下鉆至距魚頂0.5m時，循環沖洗魚頭，進行打撈魚頭操作，循環后起鉆照樣未能撈獲落魚。

1.2.3 第三次打撈作業

先接Φ241.3mmLS517G鉆頭下鉆通井，然后組合帶有隨鉆震擊器和Φ200mm(7″)套銑管的管柱進行套銑作業，2天時間才套銑井段1 664.81~ 1 675m，套銑太耗時，決定停止套銑，放棄采用反扣鉆柱倒扣打撈作業，起鉆甩Φ200mm(7″)套銑筒及隨鉆震擊器，下光鉆桿循環，準備注水泥塞側鉆。

1.3 長落魚事故最終處理結果

X1井最終打撈失敗，注水泥塞后從1 600m處側鉆，報廢進尺3 652m,填埋鉆具2 742.95m，損失36天時間側鉆至原井深。不算鉆頭、鉆井液材料、打撈工具和注水泥塞費用，僅按鉆機設備折舊、消耗柴油、人員工資和填埋的鉆具等時值估算就至少損失300萬元以上（表1）。

表1 X1井損失費用估算

可見，打撈長落魚時，如果不制定優化的作業方案、選擇打撈工具不配套、打撈魚頭操作不精細，那就難以提高打撈效率，甚至不能順利置換壞魚頭和撈出落魚，使后續處理難以為繼，最終造成巨大的經濟損失。

2 長落魚打撈的特殊性

長落魚一般有上千米長，對長落魚的打撈要考慮其不同于短落魚的一些特殊性。

2.1 懸重較大

長落魚大都包括全部鉆鋌鉆具和非常長的鉆桿鉆具，總的懸重比較大，在選擇打撈工具和工藝時要考慮打撈工具的自身強度和承載能力的適用性，避免上提后中途發生脫魚或打撈工具斷落等2次事故。

2.2 長落魚易被卡

有一些長落魚是在起鉆過程中發生鉆具落井，落魚會產生自由落體式下落；有一些是在處理遇卡、卡鉆等井下事故時，因為超負荷強提硬轉造成鉆具拉斷或扭斷的2次事故，或因施加過大扭矩引起脹扣而滑扣，或因鉆柱嚴重倒轉而發生脫扣。長落魚形成前通常會發生自由落體式下落或突斷后的彈射性下落、下壓。由于下落質量大，動能高，容易因鉆頭刮積泥餅和鉆具變形而使長落魚被卡。

2.3 附加載荷高

長落魚由于鉆具長，在提升過程中，受到較大的摩擦阻力等附加載荷的作用，使打撈工具所受載荷大量增加，在起獲落魚過程中時常見到脫魚情況。

2.4 長段井眼難以建立循環通道

落魚頭在對接打撈之前，下部長段井眼不能建立鉆井液循環通道，不利于鞏固井壁和防止積砂，長時間的浸泡會使高含泥地層水化膨脹，井徑相應縮小，增加落魚卡鉆幾率和解卡難度。

2.5 卡點易上移

落魚被卡后，如果鉆井液性能不好，因長時間未能循環，可造成沉砂增多而卡，同時落魚通常會貼于井壁，在長時間不活動、旋轉的情況下，長段裸眼井眼中落魚鉆具易發生粘卡而使卡點逐步上移。

2.6 一次性撈獲成功率低

長落魚容易被卡，卡后打撈魚頭非完好的落魚通常就要涉及到兩方面的事情：首先就是要打撈和置換壞魚頭；另一方面事情就是解卡落魚。對于被卡的落魚，很難一次性撈獲落魚并得以解卡。因而，一次性撈獲成功率非常低。

3 長落魚打撈優化決策流程

3.1 長落魚打撈優化目標

傳統打撈長落魚方法是采用反扣打撈工具配接反扣鉆具的手段，這種打撈方法需預備或臨時組織大量的反扣鉆具，打撈較費時且效率低。要優化長落魚打撈作業，就是通過優選打撈工具、完善工具配套、制定決策流程、實施精細操作，來實現提高打撈效率、降低打撈成本、增加打撈成功率的目標。

3.2 長落魚打撈工具優選

鉆井常用的打撈管具落魚的工具有打撈公錐、打撈母錐、打撈筒，其中公錐和母錐根據螺紋類型、有無排屑槽又可進行細分，打撈筒根據卡瓦類型、倒扣能力進行細分，具體對比情況見表2。

由于長落魚的特殊性，選擇打撈工具時要考慮以下優選要素：

1）采用正扣鉆具：組織和連接反扣鉆具較費時間，采用正扣鉆具可縮短打撈時間、提高打撈效率。

2）工具配套簡單：要考慮配套簡單、操作方便、避免工具2次事故。

3）選高強度工具：高強度工具的承載能力較大，利于在落魚未卡的情況下能安全地撈獲整個落魚。

4）能夠全井循環：撈住魚頭后最好能進行全井循環而不發生嚴重短路循環，利于調整鉆井液性能和處理其他井下復雜，方便后續打撈和解卡。

5）可以實施倒扣：能通過倒扣打撈處置壞魚頭。

6）可以實施爆松：可通過配套實施爆破松扣作業打撈處置壞魚頭。

綜合以上各要素，長落魚打撈工具可以優選為：打撈接頭等鉆具管材厚壁處的正扣無排屑槽大頭公錐；打撈鉆具管材本體的可退式倒扣打撈筒或可退式籃狀卡瓦打撈筒。

表2 鉆井管具常用打撈工具選用要素對比

3.3 長落魚打撈工具配套

對于優選出的長落魚打撈工具，要根據處理方式、魚頭大小、井眼尺寸、魚頭形狀等進行相應的配套。

1）正扣無排屑槽大頭公錐：打撈大尺寸管具時，水眼直徑應≥52mm，以便爆破松扣工具能通過。

2）可退式倒扣打撈筒：現場經驗表明，考慮到管具的磨損，所選打撈筒卡瓦內徑比魚頭名義外徑小3mm，撈獲成功率最高；魚頭在大尺寸井眼中要配接相應大尺寸的引鞋。

3）正扣無排屑普通公錐：打撈Φ127mm以上大尺寸管具時，如不采用倒扣處理魚頭，可將普通公錐水眼直徑加工擴大至52mm，以便爆破松扣工具能通過。

4）可退式籃狀卡瓦打撈筒：所選打撈筒卡瓦內徑應比魚頭外徑小3mm，需配有利于倒扣作業的自鎖環，根據魚頭環空尺寸配接相應尺寸的引鞋，按打撈魚頭部位，調整加長筒長度。

3.4 長落魚打撈關鍵操作

打撈作業的優化，離不開過程作業的精細控制，打撈長落魚的決策流程見圖2，打撈長落魚過程中的關鍵操作主要體現在：

圖2 長落魚打撈決策流程

1）魚頭斷口免修整：如果魚頭破裂、斷口不齊，通常認為會不利于打撈工具套入或造扣，常常對魚頭進行修整。傳統魚頭修整工具選用套筒磨鞋或領眼磨鞋，而忌用平底磨鞋，因魚頭通?？偸强肯蚓谝粋龋降啄バy以整周全面磨銑，使魚頭更加不規整，增加打撈魚頭難度。磨銑魚頭還存在增加打撈時間、水眼被堵和落魚易被卡的弊病。而選用籃狀卡瓦打撈筒時，通過調整加長筒長度，可以使不齊斷口免于修整。

2）優選和配套打撈工具：應按上述第2、3條的思路和要求來優選長落魚打撈工具，并對工具自身進行相應的配套；對于打撈鉆柱，考慮到要利用打撈工具倒扣功能，鉆柱中不要配接安全接頭，在大井眼或斜井中打撈時可配接彎鉆桿或小角度彎接頭。

3）打撈鉆柱檢查和緊扣下鉆：正扣鉆柱倒扣前都要進行緊扣，長落魚打撈鉆柱為緊扣提供了有利條件，不必井下緊扣，可以邊下鉆邊檢查鉆具和緊扣，特別重要的是必須逐根緊扣，而不僅是立柱緊扣。

4）打撈魚頭精細操作：采用公錐打撈時，下鉆至魚頂上1m處，正常排量循環一周，然后調小排量，對鉆具稱重，記錄懸重、泵沖、排量、泵壓，緩慢下放至距魚頂0.5m時，再循環10min，沖洗魚頭，然后繼續緩慢下放公錐實探魚頂。要注意觀察魚頂方入處有無遇阻，遇阻后可間斷慢轉鉆柱，待阻力減小或為零后再繼續下放公錐，至造扣方入處阻力增加的同時泵壓會升高，如果僅是阻力增加而泵壓不升高，那表明公錐插在環空，而未進入魚頭。公錐進入魚頭后準備造扣時，必須先停泵，采用3次造扣作業法，即先加壓20kN，正轉轉盤幾圈。然后釋放扭矩，后2次造扣時，施加30~40kN壓力，造扣后同樣需釋放扭矩，記錄轉盤每次實際正轉和倒轉圈數，實際造扣數不少于4扣。

當采用打撈筒打撈時，同樣根據魚頂方入，下鉆至距魚頂0.5m處，沖洗魚頭，正常排量循環一周后，對鉆具稱重，記錄懸重、泵沖、排量、泵壓，然后停泵，緩慢下放鉆柱開始套魚；在下壓20kN后，可以慢轉轉盤2~3圈，如壓力回落，可重復下壓20kN后再慢轉轉盤2~3圈的操作，直至下壓力不回落后，就不要轉動轉盤了，此時魚頭可能接觸卡瓦，可施加50~ 60kN左右的力，使魚頭進入卡瓦，然后可開泵；如泵壓明顯升高說明套入魚頭，最后還需停泵下壓100~ 150kN，確保魚頂進入卡瓦頂部，此時就可上提鉆柱，如果懸重增加，說明已撈住魚頭。

5）倒扣作業：落魚被卡后，采用正扣鉆柱倒扣來打撈壞魚頭是最簡單、便捷的方法，必須確保打撈鉆柱下鉆時已逐根緊扣過。倒扣前應上提打撈鉆柱至比原懸重高50~100kN，設置好限定性扭矩后，就可實施倒扣操作，記錄倒扣圈數和扭矩，倒開后上提鉆柱，如懸重增加，說明已撈獲壞魚頭。

4 結論和建議

對長落魚的處理，要以提高打撈效率、降低處理成本為目的，按落魚被卡的最壞情況來制定打撈方案，對作業進行優化時重點把握好以下幾點：

1）長落魚打撈作業的優化，首先重在優選打撈工具，必須選擇承載能力大、能建立全井循環而不發生嚴重短路的工具。既利于在克服井眼摩阻情況下安全地撈獲整個未卡落魚，避免中途滑脫，又利于調整鉆井液性能、循環排氣、注解卡劑和處理其他井下復雜，方便后續作業。

2）所選打撈工具應有倒扣能力。

3）要考慮整體配套簡單方便，避免選擇耗時低效的反扣鉆柱和反扣打撈工具。

4）正扣無排屑槽大頭公錐和可退式籃狀卡瓦打撈筒或可退式倒扣打撈筒是分別用來打撈厚壁類管具接頭、管具本體的首選優化工具。

5）要充分發揮能地面檢查和緊扣的優勢，打破常規，通過作業過程控制優化，在落魚被卡情況下把采用正扣鉆柱倒扣作為首選優化工藝來打撈壞魚頭。

6）除打撈工具本身的配套優化外，整個打撈鉆柱必須有足夠的水眼尺寸，應考慮通過爆破松扣工具的能力。爆破松扣可作為倒扣扭矩超限時打撈壞魚頭的備選優化措施。

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In order to improve fishing efficiency,reduce fishing cost and increase fishing success rate,the forming reasons of long fish and the special characteristics of fishing long fish are analyzed,and the practical process of fishing long fish is proposed.The fishing operation of long fish is optimized by optimizing fishing tools and finely controlling fishing process.

long fish;fishing tool;large male cone;back-off fishing collar;breakouting by explosion

路萍

2015-07-20

汪光太（1966-），男，高級工程師，先后從事水平井技術研究、工程技術服務、監督技術管理工作。