小直徑井筒處理技術研究與應用

孫立超

摘 要 隨著油田開發不斷深入，利用工程報廢井眼進行的側鉆井、套管補貼井、內襯小套管井越來越多，目前我廠側鉆井也逐年增多，達946口，占總井數的31%，主要以Ф127mm側鉆、Ф101.6mm側鉆為主。由于其特殊的井身結構和小井眼尺寸，給后期修井作業帶來了很大的難度，原有的作業工藝已不能有效地實現修井目的。如小直徑井筒內打撈抽油桿、油管、封隔器等成功率低，工具選擇局限性大，特別是卡井，撈獲落物后解卡困難;另外對于小直徑井筒內鉆灰塞、壓裂砂、電纜橋塞等情況，由于受管柱及鉆頭的影響，磨銑速度較慢。以上情況大大制約了生產效率，因此急需研究小直徑井筒處理技術，通過研究小直徑井筒專用打撈工具、小直徑井筒專用磨銑、應用動力水龍頭裝置以及研究小直徑井筒補貼工藝技術，實現在小直徑井筒內對落物、灰塞、套損等狀況快速處理，解決小直徑井筒處理困難的難題。

關鍵詞 小直徑 打撈工具 磨銑 動力水龍頭

中圖分類號：TD262 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）04-0001-02

1 前言

隨著油田開發不斷深入，利用工程報廢井眼進行的側鉆井、套管補貼井、內襯小套管井越來越多，目前我廠側鉆井也逐年增多，達946口，占總井數的31%，主要以Ф127mm側鉆、Ф101.6mm側鉆為主。由于其特殊的井身結構和小的井眼尺寸，給后期修井作業帶來了很大的難度，原有的作業工藝已不能有效的實現修井目的。如小直徑井筒內打撈抽油桿、油管、封隔器等成功率低，工具選擇局限性大，特別是卡井，撈獲落物后解卡困難，2016年我廠小直徑井筒內打撈的井有8口，只有3口井處理成功;另外對于小直徑井筒內鉆灰塞、壓裂砂、電纜橋塞等情況，由于受管柱及鉆頭的影響，磨銑速度較慢，鉆開一個灰塞、壓裂砂就需要3-5個工作日，而要鉆開一個機械橋塞，至少要10個工作日，造成鉆塞困難的主要原因是常規的鉆頭直徑大，YD合金布齒結構單一，磨鉆效率低。以上情況大大制約了生產效率，因此急需研究小直徑井筒處理配套工具，解決生產難題，提高生產時效及施工安全性。

2 主要研究內容

2.1 研制高強打撈工具

2.1.1 高強大錐度比公錐

該工具是一種從油管、鉆桿、套銑管、配水器等有孔落物的內孔進行造扣打撈的工具，對于帶接箍的管類落物，打撈成功率較高。采用優質低碳合金鋼20CrMoH，滲碳淬火加工，加大鋸齒打撈螺紋，表面硬度HRC58-62，保證了產品高強的機械性能，心部硬度HRC28-32，保證了產品韌性，防止折斷，切屑槽能打撈造扣過程中實現斷屑，保證造扣的有效深度。接頭螺紋采用標準的梳刀加工，并用經專門機構檢測的螺紋量規檢測，保證了與用戶鉆柱的互換性連接。

2.1.2 薄壁高強度母錐

該工具是一種專門從油管、鉆桿等管狀落物外壁進行造扣打撈的工具，對于無內孔或內孔堵死的圓柱形落物，打撈成功率較高。采用優質低碳合金鋼20CrMoH，滲碳淬火加工，加大鋸齒打撈螺紋，表面硬度HRC58-62，保證了產品高強的機械性能，心部硬度HRC28-32，保證了產品韌性，防止斷裂。接頭螺紋采用標準的梳刀加工，并用經專門機構檢測的螺紋量規檢測，保證了與用戶鉆柱的互換性連接。

2.1.3 小直徑高強雙滑塊撈矛

該工具用于打撈各種鉆桿、油管、套銑管、襯管、封隔器、配水器等有內孔的落物。矛桿前端銑磨段先進入打撈孔，旋轉鉆柱，先對打撈孔進行修整。當滑牙塊進入魚腔之后，滑牙塊依靠自重向下滑動，滑牙塊與斜面產生相對位移，滑牙塊齒面與矛桿中心線距離增加，使其打撈尺寸逐漸加大，直至與魚腔內壁接觸為止。上提矛桿時，斜面向上運動所產生的徑向分力迫使滑牙塊咬入落魚內壁抓住落魚。

2.1.4 高強可退式撈矛

該工具用于從魚腔內孔進行打撈的一種工具，可打撈不同尺寸的油管、鉆桿和套管等魚頂內腔是圓柱形的落魚;當撈住落魚而不能撈出時，該產品可退出落魚，提回地面。按不同的作業需求，該工具可與安全接頭、震擊器、內割刀等組合使用。

2.1.5 高強可退式接箍撈矛

該工具是一種對扣打撈工具，可打撈不同尺寸的油管;當撈住落魚而不能撈出時，該產品可退出落魚，提回地面。接頭和矛桿采用高強度合金鋼42CrMo（常規的用40Cr）經調質處理，保證很高的機械性能和較大的提拉負荷?？ㄍ卟捎脙炠|低碳合金鋼20CrMoH（常規的用20Mn），滲碳淬火加工，表面硬度HRC58-62，保證可靠打撈。右旋可退出設計，在負荷超載情況下輕易退出，保證打撈作業的安全性。

2.1.6 高強抽油桿打撈筒

該工具用于打撈各種抽油桿本體，接頭和筒體采用高強度合金鋼42CrMo（常規的用40Cr）經調質處理，保證很高機械性能和較大的提拉負荷?？ㄍ卟捎脙炠|低碳合金鋼，滲碳淬火加工，表面硬度HRC58-62，保證可靠打撈。兩瓣卡瓦采用偏心園結構設計，保證了較大范圍的可靠打撈。

2.1.7 高強可退式卡瓦打撈筒

該工具用于從管子外部進行打撈，可打撈不同尺寸的油管、鉆桿和套管等魚頂是圓柱形的落魚;當撈住落魚而不能撈出時，該產品可退出落魚，提回地面。接頭和筒體采用高強度合金鋼42CrMo（常規的用40Cr）經調質處理，保證很高的機械性能和較大的提拉負荷?？ㄍ卟捎脙炠|低碳合金鋼，滲碳淬火加工，表面硬度HRC58-62，保證可靠打撈?？ㄍ吆屯搀w配合采用大螺距特殊螺紋，保證打撈的可靠性，可退出設計，在負荷超載情況下輕易退出，保證打撈作業的安全性。

2.2 研制高效磨銑工具

2.2.1 一體式小徑套銑筒

該工具用于清除井下管柱與套管之間的各種臟物。可以套銑環形空間的水泥，堅硬的沉砂及碳酸鈣結晶等。接頭采用高強度合金鋼42CrMo（常規的用40Cr）經調質處理，保證套銑作業中能承受很大的銑磨扭矩，高效硬質合金能實現作業中很高的套銑效率。一體式的接頭和筒體能防止筒體在操作失誤時的脫落。

2.2.2 高效組合式銑錐

該工具用來磨削套管較長部分的局部變形;修整各種作業將套管造成的飛邊、毛刺;清除滯留在套管壁上的礦物結晶及其它堅硬的雜物。主體采用高強度合金鋼42CrMo（常規的用40Cr）經調質處理，保證套銑作業中能承受很大的銑磨扭矩，圓周布置高效YW2硬質合金（常規YG8）能實現修套作業中很高的效率。四條直水槽保證修套作業中及時的冷卻。

2.2.3 高效多功能磨鞋

內領眼磨鞋：該工具用來磨削、修整有內孔的落魚頂、被卡管柱及井下工具。主體采用高強度合金鋼42CrMo（常規的用40Cr）經調質處理，保證套銑作業中能承受很大的銑磨扭矩，端面高效YW2硬質合金（常規YG8）能實現銑磨作業中很高的效率。突出的內領眼圓柱段能插入油管內在銑磨作業中實現內定位，防止偏磨。

外領眼磨鞋：該工具用來磨削、修整有內孔的落魚頂、被卡管柱及井下工具。主體采用高強度合金鋼42CrMo（常規的用40Cr）經調質處理，保證套銑作業中能承受很大的銑磨扭矩，端面高效YW2硬質合金（常規YG8）能實現銑磨作業中很高的效率。突出的領眼外筒能在銑磨作業中實現外定位，防止偏磨。

2.2.4 高效耐磨式平底磨鞋

該工具用來磨削、修整落魚頂，井下落物及被卡管柱、工具。主體采用高強度合金鋼42CrMo（常規的用40Cr）經調質處理，保證套銑作業中能承受很大的銑磨扭矩，端面高效YW2硬質合金（常規YG8）能實現銑磨作業中的高效率。

2.2.5 高效耐磨式凹底磨鞋

該工具用來磨削、修整落魚頂，井下落物及被卡管柱、工具。磨削井下小件落物及其它不穩定落物。主體采用高強度合金鋼42CrMo（常規的用40Cr）經調質處理，保證套銑作業中能承受很大的銑磨扭矩，端面高效YW2硬質合金（常規YG8）能實現銑磨作業中很高的效率。凹陷的端面設計，保證銑磨作業中的自定心。

2.2.6 雙向布齒式銑錐

該工具用來磨削套管較長部分的局部變形;修整各種作業將套管造成的飛邊、毛刺;清除滯留在套管壁上的礦物結晶及其它堅硬的雜物。主體采用高強度合金鋼42CrMo（常規的用40Cr）經調質處理，保證套銑作業中能承受很大的銑磨扭矩，圓周布置高效YW2硬質合金（常規YG8）能實現修套作業中很高的效率。4條螺旋槽保證修套作業中很大的接觸面積和及時的冷卻。螺旋水槽鉗刀面4條高效切削合金可實現很高的切削和銑磨效率。

2.2.7 高效組合式刮刀鉆頭

該工具主要用來鉆磨水泥塞、砂橋、死蠟死油、刮去套管壁上的臟物。特殊情況下可用來鉆磨繩纜類的堆積卡阻。對于套管內開窗側鉆，高效組合刮刀鉆頭尤為適用。采用90°均布的高強刀片，加焊高效硬質合金，具有很高的機械性能，可實現快速切削，中間兩個月牙型的水槽實現切削中充分的冷卻。

2.2.8 小直徑多級隨鉆打撈杯

小直徑多級隨鉆打撈杯：該工具用于在套管或裸井眼內，打撈散碎、塊狀落物。打撈杯杯體（外筒）外徑較大，與井眼環形間隙小，而杯口處的心軸直徑較小，與井眼環行間隙大。因此，鉆井液在杯口處流速陡然下降，形成旋渦，其攜帶能力也大大減弱，從而使鉆井液中較重的碎物落入杯中，并隨起鉆撈出，達到了清潔井底的目的。

2.2.9 應用動力水龍頭裝置

針對小尺寸螺桿磨銑效率低、易卡鉆的問題，應用動力水龍頭裝置，形成了小井眼高效磨銑工藝技術，采取反循環磨銑工藝，實現小井眼高效鉆磨，解決因循環通道小易憋壓卡鉆的難題，縮短作業周期4-7天以上[1]。

3 現場試驗

2017-2019年期間，小直徑井筒處理技術現場應用26井次，創經濟效益123.2萬元，其中在錦45-21-210C井中，該井在壓裂防砂措施施工后，應用普通螺桿鉆及刮刀鉆頭磨鉆，無進尺后起出，應用動力水龍頭及高效組合式刮刀鉆頭，從1020磨鉆至1166米，進尺146m，通過小直徑磨銑打撈工具的研制，完成小直徑井筒內落物的快速打撈，以及對小直徑井筒灰塞、壓裂砂的高效磨銑，現場應用效果顯著，大大提高生產效率，避免轉大修施工，具有較好應用前景。

4 結論及建議

（1）小直徑井筒處理技術的研究與應用，可以實現在小直徑井筒內對落物、灰塞、套損等狀況快速處理，現場應用效果顯著，安全可靠;（2）所有研究成果全部用于施工現場，大大提高生產效率;（3）小直徑井筒處理技術的研究與應用，可以有效解決小直徑井筒處理困難的問題，為小直徑井筒處理提供技術保障。

參考文獻：

[1] 萬仁溥.采油技術手冊（第五分冊）修井工具與技術[M].北京：石油工業出版社，1989.