閆 泓，張海鵬，張志良

（渤海石油裝備（天津）新世紀(jì)機(jī)械制造有限公司，天津 300280）

0 引言

隨著油田的開發(fā)，油井在生產(chǎn)過程中都會(huì)出現(xiàn)很多問題，如地層壓力變化套管損壞、部分腐蝕、氣錐、水錐等，都會(huì)造成產(chǎn)量下降或停產(chǎn)。為了提高油井采油壽命、提高石油產(chǎn)量，大多數(shù)情況下采用二次完井的方法，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。但實(shí)踐證明，大修側(cè)鉆是充分利用現(xiàn)有條件，不用鉆一口新井，還可以進(jìn)入油藏未開發(fā)部分的最佳措施[1]。取出油層套管、在裸眼井段側(cè)鉆是這項(xiàng)工藝中關(guān)鍵的技術(shù)。

目前，國內(nèi)油氣井大修取套時(shí)，首先采用機(jī)械式內(nèi)割刀是從井下管柱內(nèi)部切割拔出上部自由段套管，然后下套銑管套銑落魚套管（100200）m后起鉆，再下入機(jī)械式外割刀，從井下落魚套管柱外部切割拔出上部套銑過的套管。

機(jī)械式內(nèi)割刀是從井下管柱內(nèi)部切割管子的工具，它是靠本體上的摩擦塊與套管內(nèi)壁的摩擦力，在鉆柱正轉(zhuǎn)時(shí)，推動(dòng)卡瓦上行達(dá)到座卡錨定的目的，然后以（12～24）r/min的轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)，每次（1～2）mm的下放量進(jìn)行切割，根據(jù)轉(zhuǎn)盤扭矩大小判斷割斷后，上提解除錨定狀態(tài)。此類工具存在一些不足：①當(dāng)套管有油污時(shí)坐卡成功率不高；②對司鉆操作要求高，每次只允許下鉆（1～2）mm，下放過小則不能形成切削力，但過多會(huì)損壞刀具；③整個(gè)過程完全靠刀具切削套管，對刀具的材料要求較高；④完成作業(yè)過程中容易卡鉆，造成二次事故；⑤根據(jù)扭矩大小判斷是否割斷套管，難免會(huì)發(fā)生誤判。

機(jī)械式外割刀為不可退式，靠卡緊套頂住落魚臺(tái)肩后，上提鉆柱提供刀具的進(jìn)刀力，旋轉(zhuǎn)工具時(shí)進(jìn)行切割套管。由于是外割套管，工作時(shí)必須與套銑筒相接，套銑筒體積龐大，并且均為細(xì)扣聯(lián)接，起下鉆不方便。機(jī)械式外割刀的切割位置，受套管接箍的限制，進(jìn)刀力由司鉆上提鉆柱提供，其大小很難控制，過大會(huì)破壞刀具，過小將不能進(jìn)行切削作業(yè)。由于其結(jié)構(gòu)為不可退式，一旦套管沒被割斷，只能采用破壞工具的方式起鉆。

為進(jìn)一步縮短取套作業(yè)時(shí)間、降低生產(chǎn)成本，研究開發(fā)新的切割、套銑工具及配套的工藝技術(shù)是急需解決的技術(shù)難題。

1 工具結(jié)構(gòu)及工作原理

套銑、切割、打撈一體化鉆井工藝技術(shù)所用的工具主要有TG140水力式內(nèi)割刀和TL206套割離合器。

1.1 TG140水力式內(nèi)割刀

TG140水力式內(nèi)割刀是一種靠液壓推動(dòng)的切割工具，主要用于油、氣、水井大修施工取換140套管，是井下套管柱內(nèi)部切割套管的專用工具。在打撈井下被卡落魚套管時(shí)，與TL206套割離合器及套銑管組合使用，可在一次下鉆過程中完成落魚套管的套銑、切割、打撈。

TG140水力式內(nèi)割刀主要由上接頭、溢流閥總成、活塞總成、彈簧、剪銷、本體及刀片總成等部分組成（圖1）。其工作原理：在工具下至切割位置時(shí)，向鉆柱內(nèi)投球，剎死剎把，啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤，并向鉆柱內(nèi)泵入鉆井液。溢流閥關(guān)閉，節(jié)流鉆井液，活塞下移剪斷剪銷，推動(dòng)刀片向外伸出并切割套管。割斷套管后，活塞靠彈簧力推動(dòng)而復(fù)位，上提鉆柱，刀片收縮到本體內(nèi)，起鉆可起出割刀。在需要切割、打撈落魚套管時(shí)，割刀內(nèi)不裝大彈簧，割斷套管后，靠活塞桿鎖死刀具，卡住割點(diǎn)上部套管，起鉆時(shí)即可被撈出。

圖1 TG140水力式內(nèi)割刀結(jié)構(gòu)

1.2 TL206套割離合器

TL206套割離合器是套銑、切割、打撈一體化鉆井工藝技術(shù)中的重要工具之一，與TG140水力式內(nèi)割刀及套銑管配套使用。主要作用是：在實(shí)施套銑、切割、打撈一體化工藝時(shí)，上接127鉆桿柱，下接203套銑管柱及73鉆桿柱。在套銑作業(yè)時(shí)，套割離合器處于打開狀態(tài)，下部的套銑管柱旋轉(zhuǎn)，而73鉆桿及內(nèi)割刀不轉(zhuǎn)，從而有效防止73鉆桿及內(nèi)割刀被甩掉。在需要進(jìn)行切割作業(yè)時(shí)，靠液壓原理使套割離合器閉合，驅(qū)動(dòng)內(nèi)割刀切割套管。

TL206套割離合器結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由上接頭、活塞缸體、徑向軸承、剪銷、心軸、本體、離合器活塞總成、止推軸承、下接頭等部分組成。其工作原理是：活塞缸體由螺釘與心軸相聯(lián)接，工作過程中隨心軸一起運(yùn)動(dòng)，形成密閉的活塞壓力腔。在套銑作業(yè)時(shí)，離合器活塞總成中心的上離合瓣通過剪釘和花鍵副與心軸聯(lián)接，處于打開狀態(tài)，此時(shí)，心軸不隨本體旋轉(zhuǎn)。需要進(jìn)行切割作業(yè)時(shí)，鉆柱內(nèi)投球節(jié)流，靠壓差作用剪斷剪釘，使離合器活塞總成接合，心軸隨本體一起旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)73鉆桿柱及內(nèi)割刀，進(jìn)行套管內(nèi)割作業(yè)。

圖2 TL206套割離合器

2 套銑、內(nèi)割、打撈落魚套管工藝

2.1 作業(yè)前的準(zhǔn)備

（1）首先測定卡點(diǎn)確定自由段套管的長度，內(nèi)割提取自由段套管。

（2）若卡點(diǎn)在技術(shù)套管內(nèi)應(yīng)盡量選用長筒套銑管。依據(jù)油井直徑、被卡套管尺寸及井壁穩(wěn)定性、裸眼長度及鉆井液性能等井下情況，選擇合適的套銑管。

（3）套銑管的質(zhì)量要嚴(yán)格把控，避免二次事故發(fā)生。

（4）套銑管入井前，檢查所有相關(guān)機(jī)動(dòng)設(shè)備，電氣設(shè)備，儀表參數(shù)。

（5）對落魚上部井眼，首先用與鉆進(jìn)相同尺寸的鉆頭通井，當(dāng)暢通無阻時(shí)，方可進(jìn)行套銑作業(yè)。

（6）當(dāng)井漏嚴(yán)重時(shí)，必須先堵漏，才能繼續(xù)進(jìn)行套銑作業(yè)，施工作業(yè)前制定出相應(yīng)的防漏、防塌和防噴措施。

（7）根據(jù)地層的軟硬情況及被磨銑套管的材料，形狀，選擇合適的銑鞋。

（8）嚴(yán)格檢查套割離合器及內(nèi)割刀，下井前做井口試驗(yàn)，并記錄泵壓及排量參數(shù)。

（9）繪制下井工具簡圖，測量套銑管外徑、內(nèi)徑和長度尺寸，并做好記錄。

2.2 鉆具組合

2.3 工藝原理

2.4 作業(yè)注意事項(xiàng)

（1）套銑管連接作業(yè)時(shí)，保持螺紋清潔，并涂套管螺紋密封脂。

（2）銑管下鉆遇阻時(shí)，禁止用套銑管劃眼。

（3）當(dāng)套銑井深較深時(shí)，下套銑管要分段循環(huán)鉆井液。不能一次下到魚頂位置，以免卡套銑管、開泵困難或憋漏地層。

（4）控制下鉆速度，并有專人觀察環(huán)形空間鉆井液上返情況。發(fā)現(xiàn)因井漏環(huán)空不返鉆井液時(shí)，應(yīng)立即起鉆3～5柱，且邊起邊灌鉆井液，確認(rèn)井下無漏失情況，才能繼續(xù)下鉆。

（5）施工作業(yè)必須精心操作，下鉆至魚頂時(shí)，開泵循環(huán)，將魚頂沖洗干凈，慢慢正轉(zhuǎn)下放，遇阻時(shí)輕輕慢拔使銑鞋套進(jìn)魚頂。當(dāng)套不進(jìn)魚時(shí)，應(yīng)起鉆。禁止采取硬銑的方法，使魚頂破壞或銑鞋及割刀損壞，導(dǎo)致處理復(fù)雜化。

（6）套銑參數(shù)選擇應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況以憋跳小、鉆速快、井下安全為佳。鉆壓（20～70）kN，排量（20～30）L/s，轉(zhuǎn)速（40～60）r/min。

（7）套銑作業(yè)時(shí)，每套銑（3～5）m，要上提套銑管活動(dòng)一次但不要提出魚頂，套銑鞋沒有離開套銑位置時(shí)不能停泵。

（8）套銑管入井后應(yīng)連續(xù)作業(yè)。當(dāng)不能進(jìn)行套銑作業(yè)時(shí)，應(yīng)立即上提鉆具（1～2）m，投球切割已解卡的套管柱。其切割參數(shù)為：排量（7～9）L/s；轉(zhuǎn)速（40～60）r/min。

（9）每次套銑切割結(jié)束，應(yīng)立即起鉆，盡量減少套銑管在井下的停留時(shí)間，要加強(qiáng)活動(dòng)鉆具，防止卡套銑管柱。

（10）起鉆后，落魚隨套銑管一同起出。如果起出套銑管及落魚套管時(shí)，卡死套銑管座在井口，則應(yīng)首先起出73鉆桿及落魚套管，然后再起出套銑管。

3 應(yīng)用情況

該工藝現(xiàn)場試驗(yàn)應(yīng)用4口井，取出落余套管1620 m，節(jié)約作業(yè)成本40余萬元人民幣。水力式套管切割、打撈工具的開發(fā)，可在任意井深位置進(jìn)行切割取套，避免了其他類型切割工具受套管接箍位置限制的問題。并且使操作過程變得簡單、方便，解決了高鋼級套管不容易切削的問題，切斷套管成功率達(dá)到95%以上。

對于套銑、切割，打撈一體化工藝技術(shù)的研究，國內(nèi)外均無先例，它的推廣將使取套作業(yè)時(shí)間縮短，明顯降低作業(yè)成本，是一項(xiàng)推廣前景很好的工藝技術(shù)。