论文部分内容阅读
摘 要 随着油田开发不断深入，利用工程报废井眼进行的侧钻井、套管補贴井、内衬小套管井越来越多，目前我厂侧钻井也逐年增多，达946口，占总井数的31%，主要以Ф127mm侧钻、Ф101.6mm侧钻为主。由于其特殊的井身结构和小井眼尺寸，给后期修井作业带来了很大的难度，原有的作业工艺已不能有效地实现修井目的。如小直径井筒内打捞抽油杆、油管、封隔器等成功率低，工具选择局限性大，特别是卡井，捞获落物后解卡困难;另外对于小直径井筒内钻灰塞、压裂砂、电缆桥塞等情况，由于受管柱及钻头的影响，磨铣速度较慢。以上情况大大制约了生产效率，因此急需研究小直径井筒处理技术，通过研究小直径井筒专用打捞工具、小直径井筒专用磨铣、应用动力水龙头装置以及研究小直径井筒补贴工艺技术，实现在小直径井筒内对落物、灰塞、套损等状况快速处理，解决小直径井筒处理困难的难题。
关键词 小直径 打捞工具 磨铣 动力水龙头
中图分类号：TD262 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2021）04-0001-02
1 前言
随着油田开发不断深入，利用工程报废井眼进行的侧钻井、套管补贴井、内衬小套管井越来越多，目前我厂侧钻井也逐年增多，达946口，占总井数的31%，主要以Ф127mm侧钻、Ф101.6mm侧钻为主。由于其特殊的井身结构和小的井眼尺寸，给后期修井作业带来了很大的难度，原有的作业工艺已不能有效的实现修井目的。如小直径井筒内打捞抽油杆、油管、封隔器等成功率低，工具选择局限性大，特别是卡井，捞获落物后解卡困难，2016年我厂小直径井筒内打捞的井有8口，只有3口井处理成功;另外对于小直径井筒内钻灰塞、压裂砂、电缆桥塞等情况，由于受管柱及钻头的影响，磨铣速度较慢，钻开一个灰塞、压裂砂就需要3-5个工作日，而要钻开一个机械桥塞，至少要10个工作日，造成钻塞困难的主要原因是常规的钻头直径大，YD合金布齿结构单一，磨钻效率低。以上情况大大制约了生产效率，因此急需研究小直径井筒处理配套工具，解决生产难题，提高生产时效及施工安全性。
2 主要研究内容
2.1 研制高强打捞工具
2.1.1 高强大锥度比公锥
该工具是一种从油管、钻杆、套铣管、配水器等有孔落物的内孔进行造扣打捞的工具，对于带接箍的管类落物，打捞成功率较高。采用优质低碳合金钢20CrMoH，渗碳淬火加工，加大锯齿打捞螺纹，表面硬度HRC58-62，保证了产品高强的机械性能，心部硬度HRC28-32，保证了产品韧性，防止折断，切屑槽能打捞造扣过程中实现断屑，保证造扣的有效深度。接头螺纹采用标准的梳刀加工，并用经专门机构检测的螺纹量规检测，保证了与用户钻柱的互换性连接。
2.1.2 薄壁高强度母锥
该工具是一种专门从油管、钻杆等管状落物外壁进行造扣打捞的工具，对于无内孔或内孔堵死的圆柱形落物，打捞成功率较高。采用优质低碳合金钢20CrMoH，渗碳淬火加工，加大锯齿打捞螺纹，表面硬度HRC58-62，保证了产品高强的机械性能，心部硬度HRC28-32，保证了产品韧性，防止断裂。接头螺纹采用标准的梳刀加工，并用经专门机构检测的螺纹量规检测，保证了与用户钻柱的互换性连接。
2.1.3 小直径高强双滑块捞矛
该工具用于打捞各种钻杆、油管、套铣管、衬管、封隔器、配水器等有内孔的落物。矛杆前端铣磨段先进入打捞孔，旋转钻柱，先对打捞孔进行修整。当滑牙块进入鱼腔之后，滑牙块依靠自重向下滑动，滑牙块与斜面产生相对位移，滑牙块齿面与矛杆中心线距离增加，使其打捞尺寸逐渐加大，直至与鱼腔内壁接触为止。上提矛杆时，斜面向上运动所产生的径向分力迫使滑牙块咬入落鱼内壁抓住落鱼。
2.1.4 高强可退式捞矛
该工具用于从鱼腔内孔进行打捞的一种工具，可打捞不同尺寸的油管、钻杆和套管等鱼顶内腔是圆柱形的落鱼;当捞住落鱼而不能捞出时，该产品可退出落鱼，提回地面。按不同的作业需求，该工具可与安全接头、震击器、内割刀等组合使用。
2.1.5 高强可退式接箍捞矛
该工具是一种对扣打捞工具，可打捞不同尺寸的油管;当捞住落鱼而不能捞出时，该产品可退出落鱼，提回地面。接头和矛杆采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证很高的机械性能和较大的提拉负荷。卡瓦采用优质低碳合金钢20CrMoH（常规的用20Mn），渗碳淬火加工，表面硬度HRC58-62，保证可靠打捞。右旋可退出设计，在负荷超载情况下轻易退出，保证打捞作业的安全性。
2.1.6 高强抽油杆打捞筒
该工具用于打捞各种抽油杆本体，接头和筒体采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证很高机械性能和较大的提拉负荷。卡瓦采用优质低碳合金钢，渗碳淬火加工，表面硬度HRC58-62，保证可靠打捞。两瓣卡瓦采用偏心园结构设计，保证了较大范围的可靠打捞。
2.1.7 高强可退式卡瓦打捞筒
该工具用于从管子外部进行打捞，可打捞不同尺寸的油管、钻杆和套管等鱼顶是圆柱形的落鱼;当捞住落鱼而不能捞出时，该产品可退出落鱼，提回地面。接头和筒体采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证很高的机械性能和较大的提拉负荷。卡瓦采用优质低碳合金钢，渗碳淬火加工，表面硬度HRC58-62，保证可靠打捞。卡瓦和筒体配合采用大螺距特殊螺纹，保证打捞的可靠性，可退出设计，在负荷超载情况下轻易退出，保证打捞作业的安全性。
2.2 研制高效磨铣工具
2.2.1 一体式小径套铣筒
该工具用于清除井下管柱与套管之间的各种脏物。可以套铣环形空间的水泥，坚硬的沉砂及碳酸钙结晶等。接头采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证套铣作业中能承受很大的铣磨扭矩，高效硬质合金能实现作业中很高的套铣效率。一体式的接头和筒体能防止筒体在操作失误时的脱落。 2.2.2 高效组合式铣锥
該工具用来磨削套管较长部分的局部变形;修整各种作业将套管造成的飞边、毛刺;清除滞留在套管壁上的矿物结晶及其它坚硬的杂物。主体采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证套铣作业中能承受很大的铣磨扭矩，圆周布置高效YW2硬质合金（常规YG8）能实现修套作业中很高的效率。四条直水槽保证修套作业中及时的冷却。
2.2.3 高效多功能磨鞋
内领眼磨鞋：该工具用来磨削、修整有内孔的落鱼顶、被卡管柱及井下工具。主体采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证套铣作业中能承受很大的铣磨扭矩，端面高效YW2硬质合金（常规YG8）能实现铣磨作业中很高的效率。突出的内领眼圆柱段能插入油管内在铣磨作业中实现内定位，防止偏磨。
外领眼磨鞋：该工具用来磨削、修整有内孔的落鱼顶、被卡管柱及井下工具。主体采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证套铣作业中能承受很大的铣磨扭矩，端面高效YW2硬质合金（常规YG8）能实现铣磨作业中很高的效率。突出的领眼外筒能在铣磨作业中实现外定位，防止偏磨。
2.2.4 高效耐磨式平底磨鞋
该工具用来磨削、修整落鱼顶，井下落物及被卡管柱、工具。主体采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证套铣作业中能承受很大的铣磨扭矩，端面高效YW2硬质合金（常规YG8）能实现铣磨作业中的高效率。
2.2.5 高效耐磨式凹底磨鞋
该工具用来磨削、修整落鱼顶，井下落物及被卡管柱、工具。磨削井下小件落物及其它不稳定落物。主体采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证套铣作业中能承受很大的铣磨扭矩，端面高效YW2硬质合金（常规YG8）能实现铣磨作业中很高的效率。凹陷的端面设计，保证铣磨作业中的自定心。
2.2.6 双向布齿式铣锥
该工具用来磨削套管较长部分的局部变形;修整各种作业将套管造成的飞边、毛刺;清除滞留在套管壁上的矿物结晶及其它坚硬的杂物。主体采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证套铣作业中能承受很大的铣磨扭矩，圆周布置高效YW2硬质合金（常规YG8）能实现修套作业中很高的效率。4条螺旋槽保证修套作业中很大的接触面积和及时的冷却。螺旋水槽钳刀面4条高效切削合金可实现很高的切削和铣磨效率。
2.2.7 高效组合式刮刀钻头
该工具主要用来钻磨水泥塞、砂桥、死蜡死油、刮去套管壁上的脏物。特殊情况下可用来钻磨绳缆类的堆积卡阻。对于套管内开窗侧钻，高效组合刮刀钻头尤为适用。采用90°均布的高强刀片，加焊高效硬质合金，具有很高的机械性能，可实现快速切削，中间两个月牙型的水槽实现切削中充分的冷却。
2.2.8 小直径多级随钻打捞杯
小直径多级随钻打捞杯：该工具用于在套管或裸井眼内，打捞散碎、块状落物。打捞杯杯体（外筒）外径较大，与井眼环形间隙小，而杯口处的心轴直径较小，与井眼环行间隙大。因此，钻井液在杯口处流速陡然下降，形成旋涡，其携带能力也大大减弱，从而使钻井液中较重的碎物落入杯中，并随起钻捞出，达到了清洁井底的目的。
2.2.9 应用动力水龙头装置
针对小尺寸螺杆磨铣效率低、易卡钻的问题，应用动力水龙头装置，形成了小井眼高效磨铣工艺技术，采取反循环磨铣工艺，实现小井眼高效钻磨，解决因循环通道小易憋压卡钻的难题，缩短作业周期4-7天以上[1]。
3 现场试验
2017-2019年期间，小直径井筒处理技术现场应用26井次，创经济效益123.2万元，其中在锦45-21-210C井中，该井在压裂防砂措施施工后，应用普通螺杆钻及刮刀钻头磨钻，无进尺后起出，应用动力水龙头及高效组合式刮刀钻头，从1020磨钻至1166米，进尺146m，通过小直径磨铣打捞工具的研制，完成小直径井筒内落物的快速打捞，以及对小直径井筒灰塞、压裂砂的高效磨铣，现场应用效果显著，大大提高生产效率，避免转大修施工，具有较好应用前景。
4 结论及建议
（1）小直径井筒处理技术的研究与应用，可以实现在小直径井筒内对落物、灰塞、套损等状况快速处理，现场应用效果显著，安全可靠;（2）所有研究成果全部用于施工现场，大大提高生产效率;（3）小直径井筒处理技术的研究与应用，可以有效解决小直径井筒处理困难的问题，为小直径井筒处理提供技术保障。
参考文献：
[1] 万仁溥.采油技术手册（第五分册）修井工具与技术[M].北京：石油工业出版社，1989.
关键词 小直径 打捞工具 磨铣 动力水龙头
中图分类号：TD262 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2021）04-0001-02
1 前言
随着油田开发不断深入，利用工程报废井眼进行的侧钻井、套管补贴井、内衬小套管井越来越多，目前我厂侧钻井也逐年增多，达946口，占总井数的31%，主要以Ф127mm侧钻、Ф101.6mm侧钻为主。由于其特殊的井身结构和小的井眼尺寸，给后期修井作业带来了很大的难度，原有的作业工艺已不能有效的实现修井目的。如小直径井筒内打捞抽油杆、油管、封隔器等成功率低，工具选择局限性大，特别是卡井，捞获落物后解卡困难，2016年我厂小直径井筒内打捞的井有8口，只有3口井处理成功;另外对于小直径井筒内钻灰塞、压裂砂、电缆桥塞等情况，由于受管柱及钻头的影响，磨铣速度较慢，钻开一个灰塞、压裂砂就需要3-5个工作日，而要钻开一个机械桥塞，至少要10个工作日，造成钻塞困难的主要原因是常规的钻头直径大，YD合金布齿结构单一，磨钻效率低。以上情况大大制约了生产效率，因此急需研究小直径井筒处理配套工具，解决生产难题，提高生产时效及施工安全性。
2 主要研究内容
2.1 研制高强打捞工具
2.1.1 高强大锥度比公锥
该工具是一种从油管、钻杆、套铣管、配水器等有孔落物的内孔进行造扣打捞的工具，对于带接箍的管类落物，打捞成功率较高。采用优质低碳合金钢20CrMoH，渗碳淬火加工，加大锯齿打捞螺纹，表面硬度HRC58-62，保证了产品高强的机械性能，心部硬度HRC28-32，保证了产品韧性，防止折断，切屑槽能打捞造扣过程中实现断屑，保证造扣的有效深度。接头螺纹采用标准的梳刀加工，并用经专门机构检测的螺纹量规检测，保证了与用户钻柱的互换性连接。
2.1.2 薄壁高强度母锥
该工具是一种专门从油管、钻杆等管状落物外壁进行造扣打捞的工具，对于无内孔或内孔堵死的圆柱形落物，打捞成功率较高。采用优质低碳合金钢20CrMoH，渗碳淬火加工，加大锯齿打捞螺纹，表面硬度HRC58-62，保证了产品高强的机械性能，心部硬度HRC28-32，保证了产品韧性，防止断裂。接头螺纹采用标准的梳刀加工，并用经专门机构检测的螺纹量规检测，保证了与用户钻柱的互换性连接。
2.1.3 小直径高强双滑块捞矛
该工具用于打捞各种钻杆、油管、套铣管、衬管、封隔器、配水器等有内孔的落物。矛杆前端铣磨段先进入打捞孔，旋转钻柱，先对打捞孔进行修整。当滑牙块进入鱼腔之后，滑牙块依靠自重向下滑动，滑牙块与斜面产生相对位移，滑牙块齿面与矛杆中心线距离增加，使其打捞尺寸逐渐加大，直至与鱼腔内壁接触为止。上提矛杆时，斜面向上运动所产生的径向分力迫使滑牙块咬入落鱼内壁抓住落鱼。
2.1.4 高强可退式捞矛
该工具用于从鱼腔内孔进行打捞的一种工具，可打捞不同尺寸的油管、钻杆和套管等鱼顶内腔是圆柱形的落鱼;当捞住落鱼而不能捞出时，该产品可退出落鱼，提回地面。按不同的作业需求，该工具可与安全接头、震击器、内割刀等组合使用。
2.1.5 高强可退式接箍捞矛
该工具是一种对扣打捞工具，可打捞不同尺寸的油管;当捞住落鱼而不能捞出时，该产品可退出落鱼，提回地面。接头和矛杆采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证很高的机械性能和较大的提拉负荷。卡瓦采用优质低碳合金钢20CrMoH（常规的用20Mn），渗碳淬火加工，表面硬度HRC58-62，保证可靠打捞。右旋可退出设计，在负荷超载情况下轻易退出，保证打捞作业的安全性。
2.1.6 高强抽油杆打捞筒
该工具用于打捞各种抽油杆本体，接头和筒体采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证很高机械性能和较大的提拉负荷。卡瓦采用优质低碳合金钢，渗碳淬火加工，表面硬度HRC58-62，保证可靠打捞。两瓣卡瓦采用偏心园结构设计，保证了较大范围的可靠打捞。
2.1.7 高强可退式卡瓦打捞筒
该工具用于从管子外部进行打捞，可打捞不同尺寸的油管、钻杆和套管等鱼顶是圆柱形的落鱼;当捞住落鱼而不能捞出时，该产品可退出落鱼，提回地面。接头和筒体采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证很高的机械性能和较大的提拉负荷。卡瓦采用优质低碳合金钢，渗碳淬火加工，表面硬度HRC58-62，保证可靠打捞。卡瓦和筒体配合采用大螺距特殊螺纹，保证打捞的可靠性，可退出设计，在负荷超载情况下轻易退出，保证打捞作业的安全性。
2.2 研制高效磨铣工具
2.2.1 一体式小径套铣筒
该工具用于清除井下管柱与套管之间的各种脏物。可以套铣环形空间的水泥，坚硬的沉砂及碳酸钙结晶等。接头采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证套铣作业中能承受很大的铣磨扭矩，高效硬质合金能实现作业中很高的套铣效率。一体式的接头和筒体能防止筒体在操作失误时的脱落。 2.2.2 高效组合式铣锥
該工具用来磨削套管较长部分的局部变形;修整各种作业将套管造成的飞边、毛刺;清除滞留在套管壁上的矿物结晶及其它坚硬的杂物。主体采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证套铣作业中能承受很大的铣磨扭矩，圆周布置高效YW2硬质合金（常规YG8）能实现修套作业中很高的效率。四条直水槽保证修套作业中及时的冷却。
2.2.3 高效多功能磨鞋
内领眼磨鞋：该工具用来磨削、修整有内孔的落鱼顶、被卡管柱及井下工具。主体采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证套铣作业中能承受很大的铣磨扭矩，端面高效YW2硬质合金（常规YG8）能实现铣磨作业中很高的效率。突出的内领眼圆柱段能插入油管内在铣磨作业中实现内定位，防止偏磨。
外领眼磨鞋：该工具用来磨削、修整有内孔的落鱼顶、被卡管柱及井下工具。主体采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证套铣作业中能承受很大的铣磨扭矩，端面高效YW2硬质合金（常规YG8）能实现铣磨作业中很高的效率。突出的领眼外筒能在铣磨作业中实现外定位，防止偏磨。
2.2.4 高效耐磨式平底磨鞋
该工具用来磨削、修整落鱼顶，井下落物及被卡管柱、工具。主体采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证套铣作业中能承受很大的铣磨扭矩，端面高效YW2硬质合金（常规YG8）能实现铣磨作业中的高效率。
2.2.5 高效耐磨式凹底磨鞋
该工具用来磨削、修整落鱼顶，井下落物及被卡管柱、工具。磨削井下小件落物及其它不稳定落物。主体采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证套铣作业中能承受很大的铣磨扭矩，端面高效YW2硬质合金（常规YG8）能实现铣磨作业中很高的效率。凹陷的端面设计，保证铣磨作业中的自定心。
2.2.6 双向布齿式铣锥
该工具用来磨削套管较长部分的局部变形;修整各种作业将套管造成的飞边、毛刺;清除滞留在套管壁上的矿物结晶及其它坚硬的杂物。主体采用高强度合金钢42CrMo（常规的用40Cr）经调质处理，保证套铣作业中能承受很大的铣磨扭矩，圆周布置高效YW2硬质合金（常规YG8）能实现修套作业中很高的效率。4条螺旋槽保证修套作业中很大的接触面积和及时的冷却。螺旋水槽钳刀面4条高效切削合金可实现很高的切削和铣磨效率。
2.2.7 高效组合式刮刀钻头
该工具主要用来钻磨水泥塞、砂桥、死蜡死油、刮去套管壁上的脏物。特殊情况下可用来钻磨绳缆类的堆积卡阻。对于套管内开窗侧钻，高效组合刮刀钻头尤为适用。采用90°均布的高强刀片，加焊高效硬质合金，具有很高的机械性能，可实现快速切削，中间两个月牙型的水槽实现切削中充分的冷却。
2.2.8 小直径多级随钻打捞杯
小直径多级随钻打捞杯：该工具用于在套管或裸井眼内，打捞散碎、块状落物。打捞杯杯体（外筒）外径较大，与井眼环形间隙小，而杯口处的心轴直径较小，与井眼环行间隙大。因此，钻井液在杯口处流速陡然下降，形成旋涡，其携带能力也大大减弱，从而使钻井液中较重的碎物落入杯中，并随起钻捞出，达到了清洁井底的目的。
2.2.9 应用动力水龙头装置
针对小尺寸螺杆磨铣效率低、易卡钻的问题，应用动力水龙头装置，形成了小井眼高效磨铣工艺技术，采取反循环磨铣工艺，实现小井眼高效钻磨，解决因循环通道小易憋压卡钻的难题，缩短作业周期4-7天以上[1]。
3 现场试验
2017-2019年期间，小直径井筒处理技术现场应用26井次，创经济效益123.2万元，其中在锦45-21-210C井中，该井在压裂防砂措施施工后，应用普通螺杆钻及刮刀钻头磨钻，无进尺后起出，应用动力水龙头及高效组合式刮刀钻头，从1020磨钻至1166米，进尺146m，通过小直径磨铣打捞工具的研制，完成小直径井筒内落物的快速打捞，以及对小直径井筒灰塞、压裂砂的高效磨铣，现场应用效果显著，大大提高生产效率，避免转大修施工，具有较好应用前景。
4 结论及建议
（1）小直径井筒处理技术的研究与应用，可以实现在小直径井筒内对落物、灰塞、套损等状况快速处理，现场应用效果显著，安全可靠;（2）所有研究成果全部用于施工现场，大大提高生产效率;（3）小直径井筒处理技术的研究与应用，可以有效解决小直径井筒处理困难的问题，为小直径井筒处理提供技术保障。
参考文献：
[1] 万仁溥.采油技术手册（第五分册）修井工具与技术[M].北京：石油工业出版社，1989.