井下液力解卡工藝技術分析

尚海洋

摘 要：由于卡鉆事故頻繁出現在目前的油水井生產作業當中，使得小修作業的難度大大增加。為了能夠有效提高打撈解卡成功率，使得解卡打撈作業可以順利進行，本文在系統分析特殊井尤其針對水平井的有關打撈解卡因素的基礎上，闡述了應用于水平井的液力解卡打撈工藝技術，分析了國內現有的液力解卡工具，提出行之有效的井下液力解卡思路。

關鍵詞：打撈解卡；水平井打撈；液力解卡

在井下具體的施工過程中，常常會產生套管變形、油管腐蝕、結垢、出砂等各種因素催生的卡油管的現象而導致無法順利提出油管。油水井又需要展開泵、水力錨、卡瓦、封隔器等各種工具的作業，這些工具常年放置在井下，往往會因為套管損壞、變形、結垢及腐蝕等各種原因常常發生卡井事故。普通的倒扣套沖法、震動解卡、大力上提解卡以及活動解卡往往無法滿足解卡的實際工作需要，經常會發生解卡失敗和拔斷油管的尷尬局面，倘若解卡失敗，則必須對換鉆桿和大噸位井架進行更換，這造成了人力、物力和財力的大量浪費。頻繁的大修作業會進一步地增加各種費用，小修作業則又無法達到預期目標。

1 打撈解卡的原因分析

1.1 特殊結構井的打撈解卡原因

要想有效克服落魚在打撈解卡時所受的緊力，就得保證解卡力足夠大，這是打撈解卡的技術核心。作業設備的提拉載荷要想成功傳遞到落魚，需克服打撈管柱與套管之間的摩擦力及打撈管柱的重力[1]。

對特殊結構井打撈解卡產生影響的主要因素有井眼曲率、井深、打撈管柱強度及作業設備提升能力。

①目前油田的小修作業設備是按照解卡力對作業設備的標準而投入的，主要是以390kN級別的通井機，其極限載荷是750kN，但是特殊結構井、深井所需的解卡力通常會通井機允許的最大工作載荷，所以無法有效滿足打撈作業的施工要求，要想完成解卡施工就得應用大修作業車載鉆機，而這會降低油井產量，延長躺井時間，從而使得施工成本大幅度增加。

②解卡力會受到特殊的井身結構的影響。定向井是特殊結構井的普遍形態，其井眼曲率較大，一旦進行大力提拉時，套管內壁就會與打撈管柱產生多點接觸，進而在觸點形成滾動與滑動、純滾動及純滑動這三種相對形式的運動，最終讓套管內壁與打撈管柱之間的摩擦力消耗了地面設備的大部分載荷，無法有效地對落魚產生直接作用，此時的解卡力變得非常小，并且其傳力效率會隨著井眼曲率的增大，井深的增加而變低。

③解卡力也會受制于打撈管柱的強度。73mm油管和88.9mm油管是油井常用的生產管柱，通常需要按照實際情況運用變鋼、變徑級組合管柱來提升特殊結構井、深井上部管柱的安全系數，而這些鋼級的油管螺紋最小屈服拉力有限，加之部分提拉力也會被打撈管柱自身的重量消耗，因此一旦進行大力上提解卡之時，打撈管柱往往會因自身的損壞疲勞而以拔斷或拔脫告終，最后還是要大修作業。

④在大力提拉解卡時，打撈作業也會產生一些倒井架、大繩跳槽、油管脫扣彈跳傷人、井架繃繩地錨拔脫等安全事故。

1.2 打撈水平井的難點

①水平井井口的上提力會因為造斜段的作用而無法傳遞至井下水平段，另外為了保護套管，水平井中實施打撈工藝技術水平的效果也會因為直井當中普遍采用的活動解卡、大力上提而降低。

②井下水平段也會因為造斜段的存在而無法得到井口扭矩的有效傳遞，所以倒扣、套銑等常規的打撈工藝在水平井中實施起來較為困難。

③水平井的濾砂管和射孔段普遍較長，少則幾十米，多則數百米，不像只有幾米至十幾米的一般直井防砂管的長度。另外帶有變徑的扶正器也存在于每根濾砂管中，這大大增加了打撈工藝的難度[2]。

2目前國內液力解卡技術的現狀

當前，國內外已有各種形式的液壓助力解卡工具，其共同點在于運用了“小修代大修、井下液壓增力”的設計思想，這些是打撈解卡小修作業的理想配套工具。

2.1 液力解卡裝置的優勢所在

①能夠在不增加井架載荷的前提下，將落魚的上提力施加到套管上，這就使得解卡工作只要小修常規作業即可完成。既能有效預防井下出現復雜的情況，又能防止打撈管柱受到不必要的應力破壞。

②由于上提力較大，解卡器可以在落魚上直接作用全部的提升力，無須通過增加過大的拉力給打撈管柱就能實現打撈解卡。這有效地緩解了自重、摩擦以及管柱伸縮的影響，從而數倍地提升了對落魚的直接作用力。

③通過管內加壓20MPa，多級連接使用，在理論上便能提供大約1000kN的上提力，其解卡力比較大，無須大噸位井架以及專用的打撈鉆桿。

④能夠使打撈管柱內的通道保證暢通，可以按照實際情況展開反循環或正循環沖洗魚頂，打壓打撈可在撈獲落魚后進行，進而防止蠟、砂等井筒內的因素影響進魚作業，最終保證打撈成功。

2.2 液力解卡裝置的不足之處

①在特殊結構井當中無法充分體現液壓解卡裝置的技術優勢，因為這些裝置設計的初衷是針對普通的定向井打撈解卡作業。

②整個工具不但重而且長，裝配、搬運不變。

③對套管有輕微損傷，卡瓦牙磨損嚴重，懸掛器卡瓦易斷裂，懸掛能力達不到要求。

④沒有解卡預報機構，解封安全系數比較低，施工時判斷解卡狀態只能打壓到30MPa后再經過放壓活動進行。

⑤對后續處理措施的實施產生影響，欠合理的安全脫離機構設計，使得在解卡失效時要從安全接頭的地方進行倒扣作業，進而增加落魚的長度。

3 在水平井中應用井下液力解卡打撈工藝技術

當水平井的分層封隔器和濾砂管無法正常工作時，恢復產能的唯一可行手段便是進行打撈作業。常用的分層封隔器和濾砂管打撈方式有三種：井下液力解卡；套銑、倒扣打撈；活動解卡。

首推的水平井井下關注打撈技術是井下液力解卡技術，其水平井濾砂管打撈的實現，有賴于油管打壓的方式而在卡點所形成的拉力，而這又是通過改變管柱的受力方式，增加部分的配套工具來完成的。

3.1 井下液力解卡工藝技術的優點

第一，能夠有500-650kN的拉力直接在井下落魚的魚頂處產生，由于在增力打撈過程中井下打撈增力器以上的部分管柱不會受力，因而也不會破壞套管。

第二，不會在打撈不成功時制造新的井下事故，因為可以按照實際需要隨時退出撈矛。

3.2 井下增力打撈技術的特點

通過改變管柱的受力方式，井下增力打撈技術能將變液壓力變成上提力，這是一種在魚頂處直接進行作用力作用的打撈方式。其產生的作用力能夠直接在魚頂處作用，作用力也比較大。

3.3 井下增力打撈技術的不足

井下現有的液力解卡技術在出現下列狀況時無法有效撈出井下落物，而這就需要借助于倒扣、套銑的技術來對井下的落物進行打撈：

①待打撈的水平井井下管柱砂埋嚴重、強度高、外徑大，以致于井下打撈增力器無法產生足夠的拉力拉斷或撈出井內管柱，這個時候可考慮倒扣的打撈方式。

②井內的濾砂管芯管是非標準的油管，其內徑會在實施井下增力打撈時漲大，從而使得濾砂管無法被撈出，這時依然可以考慮用倒扣的打撈方式進行打撈。

③出砂嚴重、濾砂管尺寸小、井眼尺寸大，無法有效采用井下增力打撈技術，需要運用“倒扣+套銑”的聯合打撈方式進行打撈[3]。

4 結語

井下液力解卡技術當前依然不夠成熟，其工具設計方面的問題還有許多，但整體而言井下液力解卡技術的應用前景較為廣闊，特別是針對水平井等類似的特殊結構井的解卡打撈方面具備優勢。井下液力解卡技術不僅能夠有效預防出現復雜的井下情況，還能對打撈管柱的應力破壞進行防止。

參考文獻：

[1]何作云，楊勇.油田修井作業中解卡方法研究[J].中國石油和化工標準與質量，2012（11）.

[2]王碩.作業機輔助解卡技術研究[D].東北石油大學，2011.

[3]劉勇.淺談解卡打撈主要技術措施及注意事項[J].中國石油和化工標準與質量，2013（14）.