新型公扣倒扣器的研制與應用

張佳

摘 要：針對魚頂為公螺紋扣型的落物倒扣打撈，研制了公扣倒扣器，主要由上接頭、打撈卡瓦、緊扣外套組成：該工具結構簡單，具備倒扣和安全退出功能，現場實際應用表明該工具操作方便，打撈成功率高。

關鍵詞：倒扣器；事故處理；打撈

在石油鉆井過程中，由于種種原因，鉆柱卡鉆時有發生。如果事故處理不及時，容易造成井下情況復雜化，影響石油鉆井的生產時效。卡鉆就需要通過注入解卡劑、下震擊器震擊、通過套銑鉆柱并進行倒扣作業等方法起出鉆柱，處理卡鉆事故。目前所使用的倒扣作業工具多適用于魚頂為母螺紋作業，當魚頂為公螺紋扣型的落物打撈時，主要是采取從管柱外壁對落魚本體進行打撈的方法，而采取直接抓絲扣部位打撈操作的工具主要是母錐，但母錐本身存在抓取不牢固，母錐在造扣打撈過程中造成落魚部件連接絲扣倒松散而復雜化，且存在抓取后不可退所帶來的安全性問題。如果打撈不成功，延誤打撈時間，造成事故復雜化。針對鉆井公司某井隊的事故實際情況，根據井下落魚特點設計加工了一種新型打撈工具，使其能夠實現直接抓取落魚公螺紋絲扣進行打撈和倒扣，并能安全退出，并在現場應用取得成功。

1新型公扣倒扣器研究設計

1.1新型倒扣器設計原型

通常情況下事故井下魚頭頂部為鉆具母螺紋，倒扣作業所使用的倒扣器上端為母螺紋連接反扣鉆桿，下端為公螺紋與魚頭連接， 這就是設計加工新型公扣倒扣器的原型。這種倒扣器的結構由主體、脹扣套和脹芯軸三部分組成。

1.2新型公扣倒扣器結構

針對井下落物魚頭為公螺紋的實際情況，結合普通倒扣器的結構特點，研究設計了公螺紋倒扣器，結構如圖1所示。

主要由上接頭Ⅰ、打撈卡瓦Ⅱ、緊扣外套Ⅲ部分組成。因需要倒扣操作，上接頭為左旋螺紋與反扣鉆桿相連。打撈卡瓦結構由六方形軸部分和母螺紋部分構成，六方形軸既可以傳遞扭矩，也可以保證打撈卡瓦上下移動。下部母螺紋為了保持的彈性，開有三道槽，與被卡鉆柱魚頭連接。緊扣外套上端為反扣螺紋與上接頭相連，下端內壁加工為內斜坡，與外斜坡打撈母扣配合。打撈抓取方式采用對扣式，牙型為鉆具絲扣，如打撈NC50公螺紋落魚，設計為打撈卡瓦NC50母螺紋扣型。

2新型公扣倒扣器原理及使用方法

2.1工作原理

新型公扣倒扣器在打撈過程中，當工具遇落物魚頂公螺紋時，打撈卡瓦外錐面與緊扣外套內錐面脫開，卡瓦被迫脹開，此時正向旋轉倒扣器，魚頂公螺紋進入卡瓦母螺紋中，上提鉆拄，打撈卡瓦外錐面與緊扣外套內相應的內錐面有相對位移，使卡瓦收縮進一步抱緊落物，實現打撈。若在打撈中因落物卡死不能撈出，在保持一定上提力下進行倒扣。因落物絲扣與卡瓦抓取絲扣已實現對接，且已在內外坡面作用下進—步抱緊，不易脫開。在反向旋轉扭矩作用下，扭矩通過上接頭六方形傳到卡瓦，從而實現倒扣。如需退出，則下行管柱，使卡瓦外錐面與緊扣外套內錐面脫開，反轉管柱，已實現對接的螺紋則可卸扣脫開，實現安全退出。

2.2操作方法

（1）將工具潤滑部位涂潤滑脂，各部連接緊固，打撈卡瓦在手推力下活動靈活。（2）倒扣器下至魚頂以上2—3m時。開泵循環，沖洗魚頭。（3）緩慢下放鉆具，使倒扣器進入魚頂，懸重下降后，正轉鉆具4-5圈（不需要緊扣）。（4）上提鉆具，若懸重高于原鉆具懸重，說明已撈獲，否則應重新打撈。（5）在工具最大許用提拉力下仍不能提動落物。說明遇卡嚴重，若需倒扣則超過原懸重30—50KN反轉管柱進行倒扣，若倒不開或需退出工具，則可用鉆具自身重力下壓倒扣器，然后反轉管柱，上提退出工具。

從新型公扣倒扣器結構和原理可看出，該倒扣器是結合了常規倒扣工具的特點開發的新一類工具，具有結構簡單、操作方便、加工容易、可循環洗井、可釋放落魚、可實現倒扣等特點。

3新型公扣倒扣器現場應用情況

新型公扣倒扣器在南15-平203井進行了實際應用，該井是一口熱采生產水平井，鉆至井深1515m完鉆后，準備起鉆過程中，上提預阻，上下活動無效，發生卡鉆事故，成功打撈落魚。在母錐打撈失敗后，經研究決定應用公扣倒扣器打撈。打撈管柱結構：公扣倒扣器+反扣鉆桿。按照第二部分介紹的操作方法，下至魚頂成功對扣，由于卡點被卡死，無法打撈出全部鉆具，施加上提拉力進行倒扣作業，成功打撈出FE伽馬傳感器。圖2為新型公扣倒扣器實物圖。

4結論

（1）收放自如。相對于母錐等打撈工具無可退性抓撈倒扣，該倒扣器只需利用鉆具自身重量下壓，即可順利倒開連接螺紋。避免一旦因落魚卡死，絲扣連接過緊，無法倒開，釀成新的井下事故。

（2）增大許用上提最大拉力。該倒扣器在上行過程中，在緊扣外套作用下，打撈卡瓦與魚頭之間公母螺紋越來越緊，避免由于拉力過大導致的滑脫情況發生。

（3）無需造扣作業。目前國內外制作的鉆桿金屬材料機械性能高，外表面還進行了強化處理。而用母錐雖經表面滲碳淬火處理，但在高強度、耐腐蝕管材表面上造扣還是較困難的，有時還會被其磨壞，導致打撈失敗，而新型公扣倒扣通過螺紋連接不存在造成困難等問題。

（4）新型公扣倒扣器是對現有打撈工具的擴充，從結構、原理及現場應用情況看，簡化了施工工序、縮短施工周期，在打撈魚頭為公扣且魚頭需倒扣時具有較好的優越性，具有較好的推廣應用價值。

參考文獻：

[1]杜曉瑞，李華泰，《鉆井工具手冊》.中國石化出版社，2012

[2]蔣希文，《鉆井事故與復雜問題》.石油工業出版社，2009

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