水力割刀切割落魚探討

陳昭萬（中海油田服務有限公司油田生產事業部，廣東 湛江 524057）

南海西部油田A井于1994年8月采用礫石充填完井，2014年12月大修打撈防砂管柱，打撈過程中頂部封隔器斷裂，剩余在井內的封隔器長度僅有30厘米，作業過程中源源不斷出砂，不滿足水力割刀進行水力切割作業。2015 年8 月封堵套管出砂漏點，進行沖砂清理封隔器上部砂礫，使用水力割刀多次切割，成功撈出原井全部的防砂管柱。本文將就作業中使用水力割刀遇到的問題及解決方案做探討。

1 水力割刀的結構原理

水力割刀由上部接頭、本體、活塞、彈簧、噴嘴組成。當割刀下入井內到達預定切割位置后，連接方鉆桿，啟動轉盤，測試記錄不同轉速下的空轉扭矩數據，導通流程，啟動泥漿泵對管柱進行試壓。啟動轉盤，調整轉盤轉速至預定轉速，開泵循環，逐漸加大排量，鉆井液通過上、下滑閥上的噴嘴，使下滑閥上下產生壓力差，此壓力差使下滑閥克服彈簧阻力向下運動，推動刀頭向外旋轉進入切削狀態。割斷落魚后，停泵，下滑閥上、下的壓力差消失。下滑閥在被壓縮的彈簧作用下向上運動復位。刀頭在彈簧壓片的作業下向內旋轉復位，割刀就能從井中取出。

2 切割作業的過程

2.1 切割思路選擇

根據井下落魚情況，作業現場決定先采用切割下部磨銑延伸筒，后使用打撈工具打撈切割后上部管柱的方案；若上述方案無法順利打撈，則執行切割上部磨銑延伸筒，分段打撈切割后管柱的作業方案。

2.2 水力切割井下管柱

本次作業累計切割七刀，其中前六刀切割下部延伸筒，第七刀切割上部延伸筒。下部延伸筒外徑5”，內徑4.4”，上部延伸筒外徑5.5”，內徑4.8”。

鉆具組合分別如下：

第一次切割：水力割刀+鉆鋌+變扣+液壓震擊器+鉆鋌+鉆桿+方鉆桿。

第二次切割：水力割刀+鉆鋌+變扣+液壓震擊器+鉆鋌+鉆桿+方鉆桿。

第三次切割：水力割刀+鉆鋌+變扣+液壓震擊器+鉆鋌+鉆桿+方鉆桿。

第四次切割：水力割刀+鉆鋌+變扣+液壓震擊器+鉆鋌+鉆桿。

第五次切割：水力割刀+鉆鋌+變扣+鉆鋌+鉆桿。

第六次切割：水力割刀+鉆鋌+變扣+鉆鋌+鉆桿。

第七次切割：水力割刀+鉆鋌+變扣+鉆鋌+鉆桿（切上部延伸筒）。

除第三次與第四次切割所用割刀為水力割刀外，其余均采用同一個水力割刀，鉆臺功能試驗時排量達到5 方/小時，泵壓100psi 時刀片全部撐開，在排量18 方/小時，泵壓500psi 時分別測量刀片撐開尺寸。

切割過程分別如下：

第一次切割：接方鉆桿后稱重，上提29噸，下放22噸，確認切割位置1082.2m。。開始切割，轉速60 轉、1000-2000Nm。排量45 方/小時、2000psi，旋轉懸重26 噸，扭矩逐漸恢復空轉扭矩；停轉盤，釋放轉盤扭矩，上提管柱過提1 噸，停泵，懸重29噸，再次上提管柱，無過提現象。起出割刀，檢查刀片，刀尖磨損嚴重，刀背無明顯磨痕；根據后續打撈出井管柱，發現第一刀并未切開，只是在管柱內壁割出一些劃痕。

原因分析：本次使用水力割刀，配45mm 刀片，刀片全開尺寸35/35/36mm，割刀在切割過程中刀片張開角度較小，刀尖不能完全作用在管壁上，只能依靠刀腹在管壁上磨削，所以沒能將管柱切開。

第二次切割：接方鉆桿后稱重，上提29噸，下放22噸，確認切割位置1082.5m。。開始切割，轉速60 轉、1250-2500Nm。排量43方/小時、1800psi，旋轉懸重26噸；停轉盤，釋放轉盤扭矩，上提管柱過提無過提，停泵，懸重29噸，再次上提管柱，無過提現象。起出割刀檢查，發現一塊刀片落井，另外一塊刀片銷軸部位損壞嚴重，刀片刀尖磨損嚴重；根據后續打撈出井管柱，第二刀成功切開管柱，切口一側較為平整，整體呈喇叭口裝。

原因分析：本次使用水力割刀，配41mm 刀片，刀片全開尺寸30/30/31mm，割刀在切割過程中刀片張開角度較第一次切割張開角度大，刀尖能夠直接作用在管壁上，雖然成功切開，但轉速過快，泵壓過高，導致刀片在銷軸部位損壞落井。

第三次切割：接方鉆桿后稱重，上提29噸，下放22噸，確認切割位置1082.8m。轉速76轉、1250-5000Nm，排量30方/小時、900psi，開始切割；停轉盤，上提31.5 噸，停泵后懸重無變化，上提至32.5噸，后下壓至30.5噸，判斷管柱遇卡，繼續下壓至26噸后上提至31 噸，多次上提下放無法解卡，上提至31 噸，旋轉轉盤2圈后懸重降至29噸，再次上提31噸，旋轉轉盤，重復上述動作三次后解卡，起鉆。起出割刀檢查，刀尖磨損嚴重，刀片銷軸部位彎曲變形；根據后期打撈出井管柱，第三次切割出現兩處明顯割痕，在原定切割位置切割一段時間后，切割點下移0.1m后繼續切割。

原因分析：作業過程中使用的液壓震擊器因使用次數過多，導致液壓震擊器失效，震擊器伸長，割刀下移0.1m。另外本次累計切割時間為60mins，切割時間較短，同時不知道割刀下移的時間，根據兩道切口痕跡來看，只要切割時間足夠長，就可以將落魚成功切開。另外，切割過程中轉速過大，刀片存在崩齒現象，導致銷軸變形。

第四次切割：接方鉆桿稱重，上提29噸，下放22噸，確認切割位置1083m。開始切割，轉速30轉、500-800Nm。排量26方/小時、700ps。起出刀片檢查，三塊刀片刀尖及刀背磨損嚴重；管柱成功切開，切口較為平整。

第五次切割：接方鉆桿稱重，上提27噸，下放22噸，確認切割位置1083.2m。開始切割，轉速30 轉、250-750Nm。排量25方/小時、700psi，懸重25噸，切割過程中懸重有波動。起出刀片檢查，三塊刀片刀尖輕微磨損；根據后續打撈出井管柱，第五次切割僅為一道明顯劃痕。

第六次切割：接方鉆桿后稱重，上提27噸，下放22噸，確認切割位置1083.4m。切割轉速50轉、500-800Nm，排量31方/小時、1150psi。起出刀片檢查，刀片落井一片，刀片帶出部分鐵屑出井兩塊刀片刀尖磨損，刀腹有磨痕；切口不平整。

第七次切割（上部延伸筒）：接方鉆桿后稱重，上提27噸，下放22噸，確認切割位置1079.16m。轉速45轉、500-2500Nm，排量32 方/小時、1200psi，累計下放12 厘米，每次下放后提排量，泵壓每次上漲100psi，停轉盤，上提至27 噸，停泵，懸重降至26.5噸，起鉆。起出割刀檢查刀尖磨損嚴重，刀腹有明顯擦痕，割口較平整。

根據現場使用的切割參數與廠家給定的參考參數對比來看，存在一些問題，廠家給定的轉速為100轉，泵壓為160psi，但實際操作中發現這樣的轉速過高，泵壓過低，在鉆臺做功能試驗時發現這樣的泵壓只能使刀片張開，這樣的高轉速，低泵壓也許可以成功切割，但是切割時間較長，切割力度不夠。在實際切割中一般轉速控制在45轉，泵壓控制在1000psi，這樣既可以保證切割力度，也可以防止因轉速過高導致刀片受損。

3 結語

（1）水力割刀切割井下落物中，可以根據井況及落物尺寸，靈活選用割刀尺寸及刀片尺寸，選擇合理的切割參數，快速、高效的完成切割作業，減少起下鉆的次數。水力割刀入井前，需要在鉆臺進行水力割刀測試，記錄水力割刀刀片撐開壓力。下入水力割刀管柱時，需要控制下鉆速度，防止刀片意外撐開，造成井下事故。

（2）切割參數要選擇合理，盡量避免高泵壓、高扭矩的操作。泵壓過高，活塞下部對刀片尾部作用力太大，有可能將刀片尾部壓斷，導致刀片落井致使切割失敗；同時泵壓升高，扭矩也會增加，扭矩過大，對割刀本體損傷比較嚴重，銷軸也會活動，損壞銷軸和刀片，對方鉆桿，滾子補芯等設備也會造成不同程度的損壞。因此在切割作業中，可以根據現場情況靈活調節切割參數，對于操作參數，建議泵壓1000psi，轉速45轉。