王羽曦

（大慶油田鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江大慶163413）

氮?dú)馇菲胶忏@井工藝是大慶油田在2011年開(kāi)展的常規(guī)鉆井與氮?dú)馇菲胶忏@井相結(jié)合的鉆井技術(shù)，該技術(shù)對(duì)地層零污染且無(wú)壓持作用，可最大限度地保護(hù)油層提高采收率。作業(yè)時(shí)利用常規(guī)鉆井工藝鉆入油頂?shù)唤议_(kāi)油層，用氮?dú)馇菲胶忏@井工藝鉆穿油層并鉆至油底以下20m。氮?dú)馇菲胶忏@井井段用油管與篩管相結(jié)合的方式完井，管柱用丟手工具送入，要求丟手通徑大于完井管柱通徑并具有可撈功能。分析現(xiàn)有的球掛式液壓丟手工具存在的缺點(diǎn)，研制了液壓剪銷式完井管柱送入工具。

1 原有球掛式液壓丟手工具

球掛式液壓丟手工具的結(jié)構(gòu)如圖1所示，丟手工具上、下接頭通過(guò)軸向均布的鋼球連接，結(jié)合端面有相應(yīng)的嚙合齒，既能傳遞鉆壓又能傳遞扭矩，當(dāng)密封鋼球落在活塞上時(shí)，密封鋼球?qū)⒘鞯婪庾?，壓力上升剪斷銷釘，活塞下行至擋板，此時(shí)上提管柱，連接鋼球被下丟手接頭上的斜面推至上丟手接頭內(nèi)，連接失效，壓力迅速下降，實(shí)現(xiàn)工具脫開(kāi)。

圖1 球掛式液壓丟手工具示意圖

該丟手存在的缺點(diǎn)為：①上、下接頭間沒(méi)有防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，遇阻時(shí)無(wú)法傳遞扭矩；②受井斜限制嚴(yán)重，懸掛鋼球與下接頭斜面槽為點(diǎn)接觸，易在斜面處形成凹槽，妨礙后期脫開(kāi)動(dòng)作，該結(jié)構(gòu)僅適用于直井或小角度定向井，不適用于水平井或大角度定向井。圖2為懸掛球未脫開(kāi)示意圖。

圖2 懸掛球未脫開(kāi)示意圖

2 液壓剪銷式完井管柱送入工具

為了克服球掛式液壓丟手懸掛鋼球易變形，導(dǎo)致不能脫開(kāi)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了液壓剪銷式完井管柱送入工具，該工具可根據(jù)不同長(zhǎng)度、重量的完井管柱，對(duì)連接剪銷進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，有效解決了完井管柱送入井內(nèi)后丟不開(kāi)的情況。

圖3 液壓剪銷式完井管柱送入工具結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 結(jié)構(gòu)及原理

液壓剪銷式完井管柱送入工具結(jié)構(gòu)如圖3所示。

完井管柱送入工具上、下接頭通過(guò)周向均布的懸掛剪銷連接在一起，接頭端面有相應(yīng)的防轉(zhuǎn)銷，既能傳遞鉆壓，也能傳遞扭矩。當(dāng)密封鋼球落在上接頭球坐上時(shí)，將流道密封，產(chǎn)生的壓力通過(guò)傳壓孔進(jìn)入到高壓腔內(nèi)，將壓力作用在下接頭的密封截面上。壓力推動(dòng)下接頭下行，到達(dá)懸掛剪銷的剪切壓力時(shí)，剪銷斷開(kāi)，此時(shí)上提管柱，密封和連接同時(shí)失效，壓力迅速下降，實(shí)現(xiàn)脫開(kāi)。

2.2 懸掛剪銷剪切壓力計(jì)算及應(yīng)力分析

懸掛剪銷采用直徑為?7mm的銅質(zhì)材料，周向均布4個(gè)。

通過(guò)有限元進(jìn)行上接頭(圖4)和下接頭(圖5)的力學(xué)校核，由于采用懸掛剪銷方式，懸掛力顯著增加，可達(dá)62t，均滿足設(shè)計(jì)要求。

圖4 上接頭力學(xué)校核示意圖

2.3 施工工藝

（1）管柱連接。按照設(shè)計(jì)連接管柱，管柱組合依次為：防阻引鞋+3″油管+3″篩管+3″油管+送入工具+2-7/8″鉆桿。

（2）下鉆。由于新設(shè)計(jì)的完井管柱送入工具有防轉(zhuǎn)裝置，所以在下鉆過(guò)程中無(wú)特殊要求，可全懸重下壓，同時(shí)可以旋轉(zhuǎn)管柱。

（3）循環(huán)。當(dāng)管柱下入到井底后，開(kāi)始正循環(huán)頂通，循環(huán)通暢后記錄循環(huán)壓力及排量。

（4）投球。卸開(kāi)方鉆桿，將鋼球投入鉆桿內(nèi)，等待鋼球下落至送入工具球座處。

（5）憋壓。鋼球下落至活塞后，開(kāi)泵加壓，排量與循環(huán)時(shí)的排量一致。當(dāng)壓力大于循環(huán)壓力4MPa后，上提管柱，壓力迅速下降，丟手脫開(kāi)。

（6）循環(huán)。泵車排量不變，繼續(xù)加壓，壓力上升接近循環(huán)壓力后，不再繼續(xù)上升，確定丟手脫開(kāi)。

打撈丟手管柱時(shí)，將球掛式液壓丟手工具的專用打撈工具下入，由于打撈桿內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，因此通過(guò)反循環(huán)可徹底清洗下丟手接頭頂部。撈住丟手管柱后，可旋轉(zhuǎn)管柱，使丟手管柱活動(dòng)后進(jìn)行打撈作業(yè)。

圖5 下接頭力學(xué)校核示意圖

2.4 技術(shù)參數(shù)

目前僅設(shè)計(jì)了適用于139.7mm套管的液壓剪銷式完井管柱送入工具，參數(shù)如表1所示。

表1 液壓剪銷式完井管柱送入工具的技術(shù)參數(shù)

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

液壓剪銷式完井管柱送入工具在高臺(tái)子油田芳深區(qū)塊應(yīng)用3口井，在徐深區(qū)塊應(yīng)用2口井，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明工具上下接頭懸掛連接可靠，能夠承載較重的完井管柱，下鉆過(guò)程順利，無(wú)任何卡阻現(xiàn)象，不僅可以轉(zhuǎn)動(dòng)管柱，還可以加壓，脫開(kāi)后壓力迅速下降，脫開(kāi)現(xiàn)象明顯，脫開(kāi)成功率100%。具體情況如表2所示。

4 結(jié)論

（1）液壓剪銷式完井管柱送入工具設(shè)計(jì)合理，性能可靠，易加工。具有其他丟手工具的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，并解決了球掛式液壓丟手工具受完井管柱重量和井斜限制的缺點(diǎn)，適用于各種井型完井丟手作業(yè)。

（2）該丟手工具長(zhǎng)度僅為0.65m，采用液壓方式丟手，適用于直井、定向井、水平井等井型的管柱丟手作業(yè)。

（3）下丟手接頭通徑大，與丟手管柱通徑一致，能滿足后期沖砂等作業(yè)的要求。設(shè)計(jì)的專用打撈工具提高了打撈作業(yè)的可靠性，為后期的增產(chǎn)等施工作業(yè)提供了保障。

（4）液壓剪銷式完井管柱送入工具是中淺層氮?dú)忏@井完井中不可或缺的工具之一，另外開(kāi)窗側(cè)鉆、井下特殊作業(yè)、鉆頭脫開(kāi)等都需要應(yīng)用此項(xiàng)工具，可創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

表2 液壓剪銷式完井管柱送入工具現(xiàn)場(chǎng)使用情況