龐松

摘要：針對目前油田井下高效震擊解卡鉆具組合中存在的問題，通過對井下高效震擊解卡鉆具組合進(jìn)行優(yōu)化研究，使用加速器及合理配置鉆鋌有效增加震擊效果，提高震擊解卡強(qiáng)度，同時還有很好的減震效果能夠保護(hù)鉆具。優(yōu)化后的井下高效震擊解卡鉆具組合，能有效的解決現(xiàn)場作業(yè)施工時出現(xiàn)的各種點卡事故。

關(guān)鍵詞：井下高效震擊解卡；加速器；鉆鋌；鉆具組合

在油田生產(chǎn)開發(fā)過程中，受地層位移、套管腐蝕穿孔、地層出砂、水質(zhì)礦物結(jié)晶結(jié)垢、井下工具磨損失效、各種增產(chǎn)措施不合理等多種因素影響，導(dǎo)致油水井在修井作業(yè)施工中卡鉆現(xiàn)象不斷發(fā)生，不僅耽誤油水井的正常生產(chǎn)，嚴(yán)重時將造成油水井迅速報廢，給油田造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，故能否科學(xué)有效妥善處理解卡事故及配置合理的解卡鉆具組合顯得尤為重要。

針對油田井下作業(yè)施工中的出現(xiàn)的各種類型卡鉆處理方式，如沖砂、鉆塞卡鉆的處理、套管變形卡鉆的處理、封隔器卡鉆的處理、起下作業(yè)管柱卡鉆的處理、井漏、井噴卡鉆的處理及小件落物卡鉆的處理等，目前油田所廣泛采用的是一種常見而有效的解卡技術(shù)——井下震擊解卡技術(shù)。

經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，早期修井解卡過程中對井下震擊解卡鉆具組合缺乏足夠的認(rèn)識，造成震擊解卡效果大打折扣。

目前常用的井下震擊鉆具組合為：反扣鉆桿 + 震擊器 + 安全接頭 + 打撈工具，或反扣鉆桿 + 鉆鋌+ 震擊器 + 安全接頭 + 打撈工具，其中鉆鋌的使用數(shù)量并沒有明確標(biāo)準(zhǔn)。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在施工現(xiàn)場所提供的鉆具組合里幾乎沒有使用過加速器和鉆鋌，造成震擊解卡效果大打折扣。因此，如何優(yōu)化井下震擊解卡鉆具組合，是我們要解決的主要問題。

1 震擊解卡中加速器的作用

在震擊系統(tǒng)中，加速器所起的作用與鉆柱類似，主要起到彈簧的作用，故很多人在主觀上產(chǎn)生了既然井筒內(nèi)有鉆桿了，所以沒有必要再使用加速器。下面，我們就從加速器的原理及特點等方面，通過實驗來加以闡明。

1.1 加速器的原理

我們所使用的加速器一般是由活塞以及氣缸等組成。由于活塞具有足夠的自由行程，所以加速器同樣具備有效的儲能，增加震擊效果。工作時封閉在氣缸內(nèi)的氣體對活塞運動施加作用產(chǎn)生氣阻，類似強(qiáng)力彈性彈簧一樣，不需要較長的鉆柱，加速器也能令鉆鋌加速而產(chǎn)生強(qiáng)的震擊打擊。

所以在修井震擊解卡過程中，鉆具組合中的鉆柱和加速器起到了相應(yīng)的“彈簧”作用，而震擊器震擊的效果則取決于“彈簧”作用的拉伸載荷。為了產(chǎn)生足夠的震擊作用，震擊器拉伸時產(chǎn)生的液阻使得鉆柱及加速器像彈簧一樣得到足夠的拉長，震擊器的這種阻力性質(zhì)稱為制動。制動之后，液阻瞬間釋放，活塞在自由沖程內(nèi)向上運動，使得撞針撞擊震擊墊產(chǎn)生震擊。在自由沖程內(nèi)，儲存于鉆柱以及加速器內(nèi)的彈性能得到釋放，釋放的彈性能使得鉆鋌得到加速，增加了鉆鋌的運動速度，從而能產(chǎn)生更巨大的震擊傳導(dǎo)到被卡鉆具上。

然而，下部鉆具釋放的彈性能往往會被井眼阻力、井斜以及減震作用等大大削弱，從而影響震擊效果。但是，當(dāng)我們配上加速器一起使用時，由于加速器優(yōu)秀的壓縮儲能以及加速效果，因而即使在淺井或者高摩阻條件下加速器也能很好的使鉆鋌得到加速從而提高震擊效果。

1.2 加速器的優(yōu)點

與鉆桿相比，加速器有更好的儲能效果，加速器中所充入的液體或氣體的壓縮率遠(yuǎn)大于鋼材，因此它有更好的儲能效果，能為震擊解卡提供更大的能量。

同時，鉆柱釋放的彈性能往往會被井眼阻力、井斜以及減震作用等大大削弱，從而影響震擊效果。而當(dāng)加速器接在震擊器上使用時，由于井眼阻力、井斜等因素對其釋放的彈性能影響較小，因此釋放的彈性能能夠更有效的傳導(dǎo)到震擊器上產(chǎn)生更強(qiáng)的震擊打擊以達(dá)到解卡目的。

實驗表明，使用加速器，能極大地提高震擊效果。

實驗結(jié)果表明，當(dāng)配合加速器使用時，比不用加速器能使震擊效果提高近1倍。因此，配合加速器使用能大大提高震擊效果。

此外，加速器還有很好的減震效果，有助于減弱高強(qiáng)度震擊波對鉆柱及地面設(shè)備的影響。

綜合得，當(dāng)加速器與震擊器配合使用時，即使在淺井或高摩阻井內(nèi)，也能大大增加解卡效果。

2 震擊解卡中鉆鋌的作用及選擇

2.1 鉆鋌的作用效果

在震擊解卡修井過程中，是否使用鉆鋌及如何配重選擇是影響震擊效果的關(guān)鍵因素之一。通過現(xiàn)場實驗結(jié)果得知，使用適量的鉆鋌能大大提高震擊器的震擊效果。在不使用鉆鋌和使用鉆鋌對比實驗中，后者的震擊力和震擊沖量都有明顯的提高。

實驗結(jié)果還表明：在震擊鉆具組合體系中，鉆鋌配重過大或不足，對震擊效果直接產(chǎn)生重要影響。鉆鋌配重過大，震擊鉆具組合體系的震擊效率將會降低；鉆鋌配重不足，將會導(dǎo)致震擊鉆具組合體系和打撈工具所承受的震擊載荷超限，造成工具損壞。

2.2 鉆鋌配重選擇

研究表明：鉆鋌的最優(yōu)配重（G）為有效拉伸載荷（F）的20%。

即：G = F × 20%

有效拉伸載荷（F）= 地面拉力 - 管柱重量 - 井眼阻力

帶入公式，可得：

鉆鋌最優(yōu)配重（G）=（地面拉力 - 管柱重量 - 井眼阻力）× 20%

在現(xiàn)場施工過程中，為了提高震擊強(qiáng)度，增加震擊解卡的成功率，鉆鋌配重可以直接選擇為震擊器最大提拉載荷（F）的20%。

3 震擊解卡鉆具組合的優(yōu)化

通過以上的分析和研究，我們可以得到以下兩個結(jié)論：

（1）在震擊解卡鉆具組合體系中配置儲能效果很好的加速器，不僅能大大提高震擊解卡的效果，同時還有一定的減震效果。

（2）在震擊解卡鉆具組合體系中配置恰當(dāng)數(shù)量的鉆鋌，震擊解卡的成功率將會明顯提高。

由此，我們得出優(yōu)化的高效震擊解卡鉆具組合體系：

反扣鉆桿+加速器+最優(yōu)配重鉆鋌+震擊器+安全接頭+打撈工具

其中，鉆鋌最優(yōu)配重（G）為震擊器最大提拉載荷（F）的20%。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

根據(jù)優(yōu)化的高效震擊解卡鉆具組合體系，對中原油田文衛(wèi)采油廠衛(wèi)77-9井實施震擊解卡，并取得圓滿成功。該井是文衛(wèi)采油廠的一口重點井，由于井內(nèi)出砂，造成壓裂管柱被砂卡，地質(zhì)要求打撈出井內(nèi)被卡管柱。在套銑打撈壓裂砂卡管柱過程中，套銑筒被卡，采用機(jī)械內(nèi)割刀切割被卡套銑筒時，割刀被卡在井內(nèi)。經(jīng)查該井井斜較大（最大井斜45°），井下技術(shù)狀況十分復(fù)雜，無形中增加了修井的難度。目前井下被卡落物有安全接頭、反扣鉆桿、機(jī)械內(nèi)割刀、套銑筒、油管、反循環(huán)閥、水力錨、噴砂器及封隔器等。最終我們決定針對衛(wèi)77-9井的實際情況采用優(yōu)化的加速器+6根鉆鋌+高效震擊器高效震擊解卡鉆具組合體系進(jìn)行震擊解卡，獲得了20倍于鉆鋌重量的震擊力，大大提高了震擊效率。本次震擊解卡打撈，歷時8d，震擊噸位為64～70t，震擊約360余次，配合套銑打撈，順利撈出全部井下落物。

5 結(jié)論及建議

（1）在震擊解卡鉆具組合體系中配置儲能效果很好的加速器，不僅能大大提高震擊解卡的效果，同時還有一定的減震效果。

（2）在震擊解卡鉆具組合體系中配置恰當(dāng)數(shù)量的鉆鋌，震擊解卡的成功率將會明顯提高。

（3）得出優(yōu)化的高效震擊解卡鉆具組合體系：

反扣鉆桿+加速器+最優(yōu)配重鉆鋌+震擊器+安全接頭+打撈工具

其中，鉆鋌最優(yōu)配重（G）為震擊器最大提拉載荷（F）的20%。

（4）在震擊鉆具組合體系中，鉆鋌配重過大或不足，對震擊效果直接產(chǎn)生重要影響。鉆鋌配重過大，震擊鉆具組合體系的震擊效率將會降低；鉆鋌配重不足，將會導(dǎo)致震擊鉆具組合體系和打撈工具所承受的震擊載荷超限，造成工具損壞。

（5）針對井下被卡管柱確定卡鉆事故的性質(zhì)是否需要震擊解卡后，按照上述推薦的鉆具組合連接并下入鉆具。當(dāng)確定撈獲落魚后，從較低噸位開始震擊，逐漸加大，直到解卡。注意不允許超過震擊器的最大震擊提拉載荷。

（6）震擊解卡多適用于點卡事故的處理，高效震擊解卡鉆具應(yīng)盡可能的靠近卡點，以防止落魚管柱減震，削弱震擊效果。

（7）配合高效震擊解卡鉆具組合的打撈工具，應(yīng)注意其震擊承載能力必須滿足震擊解卡的需要，以防止在震擊過程中震壞工具釀成新的事故。

參考文獻(xiàn)

[1]龐浩. 地面震擊解卡研究 [ J ]. 煤礦機(jī)械，2000，3（10：15-16）.

[2]龐浩. 震擊解卡研究與工具研制 [ J ]. 浙江萬里學(xué)院學(xué)報，2000，13（1）：31-35.

[3]張兆德，李向軍，王德禹. 震擊解卡過程的動力學(xué)分析[ J ]. 石油礦場機(jī)械，2004，33（1）：8-11.

（作者單位：中原油田分公司石油工程技術(shù)研究院）