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水平井打捞工艺技术分析

冯凯
摘要：随着水平井的迅速发展，地层复杂、打捞工具滞后，操作因素等，造成水平井极易出现井下作业事故。水平井打捞工艺是在常规打捞技术的基础上发展起来的，目前大部分打捞工艺与打捞工具多数还沿用常规打捞工艺。如何提高水平井井下落物打捞成功率就成了井下作业一项公关难点。通过近几年针对水平井作业出现的难点， 在水平井打捞工具及钻具的选择，工艺技术方案等进行探讨，为今后的水平井作业提供一些技术思路。
关键词：水平井分析； 井下落物； 打捞工艺技术
一、水平井打捞技术分析
1、水平井卡阻类型
水平井井身结构一般是由直井段、斜井段和水平段三部分组成。按照井内落物遇卡位置可分为直井段卡阻、斜井段卡阻和水平段卡阻。按照井内落物卡阻的方式可分为套变卡阻、砂卡、落物卡阻。
与普通垂直井相比，水平井由于斜井段和水平段的存在，导致井斜度大、水平段长、摩擦阻力大，不易起下管柱和传递钻压及扭矩。对于落物鱼头在斜井段和水平段的卡阻，若存在套变和砂卡，则处理难度更大，因此对各种下井工具及钴具要求较高。
2、落物受力分析
落物位于斜井段和水平段，落物管柱紧贴在套管下壁，与直井段落物相比，其受力情况较复杂。由于管柱呈“平躺”方式位于套管内，摩擦面积大，导致落物管柱在活动解卡时拉力和扭矩损失大，不易最大限度地将拉力和扭矩传递到卡点上，整体解卡的成功率低。采用倒扣打捞时也由于无法准确地计算中和点，倒扣俘获落物短，致使打捞次数增多。
3、水平井弯曲井段打捞难点分析
一是水平井内由于造斜段和水平段的摩阻， 使得井口的上提力无法有效传递到井下水平段内， 同时出于保护套管的原因， 在直井中普遍采用的大力上提、活动解卡等打捞工艺技术在水平井中实施效果变差。
二是由于造斜段和水平段摩阻的影响， 井口扭矩也无法有效传递到井下水平段， 因此在水平井实施常规套铣时扭矩不能有效的传递到井底， 倒扣时中和点无法准确掌握。
三是对于防砂管柱， 由于水平井水平射孔段比较长， 因此滤砂管也比较长， 一般长度为几十米以上，有的甚至长达几百米， 而且几乎每根滤砂管均带有扶正器， 在扶正器处有变径， 这也增加了打捞、解卡的难度。
二、打捞工具的选择
1、水平井落物的打捞一般都伴随有管柱砂卡，导致斜井段和水平段落物管柱被砂埋，落物管柱紧贴套管内壁下方，上面薄盖砂层。尽可能选择可退式打捞工具。选择可退式打捞工具， 是因为当捞获落鱼不能解卡时可以顺利退出。当受到条件限制选用不可退工具时， 下井管柱应配有安全接头。
2、对于内捞工具 （公锥、捞矛等）， 由于打捞管柱受外径73 mm 钻杆接箍 （接箍外径105 ）的影响，打捞工具中心轴线无法和落物鱼头轴线保持一致，导致捞矛、公锥等内捞工具无法进入落物内腔，因此需要改进钻杆接箍和工具接头尺寸，减小打捞工具接箍与落物轴线之间的偏心距。
3、对于外捞工具 （母锥、卡瓦捞筒等）， 由于鱼头砂埋，打捞工具下至鱼顶位置后，在旋转过程中难以拨引动紧靠套管壁的鱼头，因此必须在外捞工具下端加装引鞋，这样可有利于引鱼并俘获鱼头。
4、对于套铣、磨铣工具 （磨鞋、套铣筒等）， 由于受斜井段井斜角变化的影响，在套铣、磨铣过程中，别钻、跳钻严重，磨铣头和套铣头的钨钢合金容易脱落且在套铣、磨铣过程中易造成套管损坏，导致施工井况复杂化，因此在工具的选用上对磨铁头和套铁头强度要求较高
三、打捞钻柱的选择原则
1、无需大力解卡打捞落井管柱时， 选用与落井管柱同尺寸的钻柱， 以便于能够保持水平段中打捞钻柱与落鱼的偏心距和中心线一致， 有利于捞获。
2、 为利于轴向载荷和扭转载荷的传递， 可以考虑选用倒装钻具， 即下段采用与落井管柱同尺寸的钻具柱， 上段采用大一级的钻柱。
3、 在钻柱上近工具处加扶正器， 利用钻柱的弯曲变形来调节井下工具倾斜角， 以利于抓捞落物。
4、 使用优质钻具施工， 勤检查， 打捞工具使用一次后就应检查保养一次， 以防止工具失效。
5、 打捞钻柱使用2～3 次后， 就应将下井顺序倒换一次， 防止钻柱折断。
6、扶正器的选用，根据几何原理，三点才能决定一条定形的曲线。因此，三个扶正器保持和井壁三点接触， 从而限制井下工具的侧向移动。由于井壁摩擦力的影响， 钻头的真实钻压是很难计算的， 但钻压对扶正器安放位置影响教小。
钻柱进入水平段后， 由于重力作用将沿着套管下部运行，钻柱在水平段运行主要克服套管内壁与扶正片间的刚体摩擦阻力， 且正常情况下， 井内充满液体， 具有润滑作用， 摩擦系数更小， 完全可以保证工具顺利通过水平段到达油层设计位置。因此， 要求下井工具（ 尤其是内捞工具） 必须下扶正器。一般要求， 扶正器外径尺寸比套管内径小6～8mm。
四、水平井打捞总结
（1）落物管柱长时间在斜井段和水平段内易被砂埋，管柱上行和下行无空间，导致解卡打捞难度大。
（2）由于水平井斜井段和弯曲段的存在，建议水平段的钻具使用18°斜坡钻杆。
（3）在套铣打捞过程中，应充分考虑工具和落物之间的偏心，内捞工具应对接箍进行改进，外捞工具应考慮加装引鞋。
（4）应用降阻剂以及扶正器可有效减小造斜段和水平段的摩擦阻力，实现钻具轴向载荷和径向载荷的有效传递。
（5）在斜井段和水平段进行套铣、磨铣施工时，磨套碎屑物易在井斜角6 0°～80°产生二次沉降，应采用大排量反循环洗井。
（6） 受重力作用，斜井段和水平井段空井筒中的落物是沿井壁低边滑动的，受井壁磨擦力和修井液流动阻力的双重作用，落物静止位置将提前，而不同于直井中落至井底或井中障碍物之上。
（7） 水平井段内存在螺旋轨迹，但这种螺旋轨迹的参数不易获得，在施工作业过程中管柱结构组合应当考虑这一因素，施工过程中管柱在水平井段内起下次数不应超过两次，以避免造成管柱脱落。
（8）施工过程中平稳操作，控制起下钻速度，严禁顿、溜钻事故发生。施工中座好自封封井器，防井口落物落井，造成施工复杂化。
（9） 水平井的井下作业施工迫切需要建立完善的技术标准和操作规范。
参考文献：
1、吴齐：井下作业工程师手册。石油工业出版社，2002年7月， 5-8.67-68。
2、万仁溥，罗英俊.采油技术手册-第五分册修井工具与技术。石油工业出版社，2005年9月，189-192.
科学与财富2016年27期
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