防卡工具在修井作业中的应用
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摘要：油田开发中后期，大修井施工难度逐年加大，大多数油水井套管存在变形的情况，在修井作业过程中卡钻事故时常发生，针对目前大修井的卡钻现象，从改进工具性能、优化工具参数、钻具组合、防卡技术等内容进行了研究，不断完善了防卡工具的研制与应用，提高防卡工具的实用性，达到了保护套管、延长使用寿命、降低卡钻事故的发生的目的。
关键词：防卡技术；防卡工具；降低卡钻事故
前言
目前油田基本都进入了开采的中后期，套管腐蚀严重，大多存在缩径变形情况，在打捞大直径落物、通井过程中极易发生卡钻事故。近几年来，在打捞过程中因套管变形等原因造成大修井逐年增多，处理难度大、施工周期长、工具选择不当甚至造成油水井报废。近年来，防卡工具及配套工具等技术方面取得了一些成果，但还有待于深入研究与完善，如何完善与磨套铣工具的配合使用，达到保护套管、降低卡钻机率，提高施工效率的目的；如何完善防卡磨鞋、防卡通井规以及卡鉆后能够有效的处理；如何保护套管并回收正常循环回落的碎削，防止卡钻。解决以上问题是防止卡钻关键技术，同时提高生产时效，减低生产运行成本，实现作业提速。
1防卡技术研究与应用
针对大修井施工过程的实际情况，研制开发了系列防卡工具、保护套管并且在井下可以改变循环流向的局部反循环打捞器等，降低卡钻的机率，提高生产时效。
1.1 基本原理
（1）钻具组合。磨铣钻具组合要充分考虑磨铣时保护套管、防止卡钻及磨铣碎削充分循环至地面等情况，防止各类生产事故发生。
防卡磨铣工具+安全接头+捞杯/局部反循环打捞器+钻挺+钻杆+方钻杆
（2）大修井防卡工具的研制与应用。研制一体式磨鞋打捞杯，防卡磨鞋以及防卡钻通井规等防卡工具，解决了磨铣时磨损坏套管及碎削、小件物的回收，旋转钻具改变卡点位置解决磨鞋卡钻的问题、改变通径规的外径解决了卡钻的问题。
（3）漏失井不暂堵磨铣装置的研制与应用。研制一种局部反循环打捞器，在漏失严重井不进行暂堵作业进行正常磨铣作业，主要通过该装置在井下改变循环方式、收集磨铣过程种回落的碎削及磨铣扶正，达到磨铣时扶正保护套管、降低卡钻机率、提高作业施工速度、降低施工成本等目的。
1.2 工具结构及工作原理
（1）一体式磨鞋打捞杯。该工具可实现磨铣、收集碎削及保护套管等功能，保证了一体多功能的特性。
（2）防卡磨鞋。防卡磨鞋的设计为三个水眼、成120分布、磨铣齿按照一定规则排列，端面成椭圆形，并和接箍成一定的锥度以减小本体与套管的相对位移、防止卡钻，卡钻后可以旋转钻具改变卡点位置解决磨鞋卡钻的问题。
（3）防卡钻通井规。普通的通井规卡钻后般无法解卡，多功能通井规遇到套管变形也可以实现通井规变径，避免造成卡钻事故。遇阻被卡的是防卡通井规头部滑块部位，卡后上提负荷后，固定滑块的剪钉被剪断，滑块下移被卡部位直径变小，通井规顺利解卡；另外通井规本体开导流槽就可以建立循环洗井通道，避免脏物堆积卡死通井规。
（4）局部反循环打捞器。在井下磨铣过程中（在漏失严重井不进行暂堵作业进行正常磨铣作业），主要是通过该装置在井下改变循环方式（实现正循环转换成反循环），收集磨铣过程种回落的碎削、扶正保护套管、降低卡钻几率、提高作业施工速度、降低施工成本等目的。
1.3技术特点
（1）研制了防卡工具、漏失井不暂堵磨铣装置等系列防卡工具，形成一套成熟的防卡技术，降低修井卡钻机率，提高作业时效。
（2）局部反循环打捞器的研制。在漏失严重井内井下将正循环改成反循环，利用水流涡流的工作原理，收集磨铣过程中回落的砂子及碎削，实现扶正、碎削回收、套管保护等功能，降低卡钻机率，提高施工时效。
（3）防卡磨鞋的研制。磨铣端面成椭圆形，和接箍成一定的锥度以减小本体与套管的相对位移、防止卡钻，卡钻后可以旋转钻具改变卡点位置解决磨鞋卡钻的问题。
（4）防卡钻通井规。普通的通井规卡钻后般无法解卡，多功能通井规遇到套管变形也可以实现通井规变径，避免造成卡钻事故；另外通井规本体开导流槽就可以建立循环洗井通道，避免脏物堆积卡死通井规。
1.4技术参数
防卡磨鞋、防卡通井规、反循环打捞器等防卡工具可以根据不同的的套管内可以选择不同的打捞筒的外形尺寸，确保施工效果。
2 现场实验和应用效果
该套系列防卡工具在2014年在沈阳采油厂的15口大修作业井进行了现场实验使用，成功的在漏失井段不暂堵冲砂作业，套管变形井段通井、磨铣被卡管柱等，有效的杜绝了卡钻施工的发生，平均单口井施工时间缩短了12天，取得良好的效果，提高了生产时速，增加了交井数。
在法42-36、静46-66井，前23-54、安19-15井等井进行了现场使用，证明本套防卡技术和各种防卡工具，有极强的实用性和可操作性，达到了设计精度指标、满足了现场使用，以法42-36井为例。
2.1应用实例
（1）施工目的：起出井筒内生产管柱，打捞出井筒内落物，打捞、解封起出 FXY445 桥塞×1952.11m。
（2）钻具组合：磨套铣工具+安全接头+捞杯/局部反循环打捞器+钻挺+钻杆+方钻杆。
通过几次磨铣实施情况对比：
（1）利用常规磨铣组合时，返出铁削较多，易循环不彻底卡钻，对循环泵组要求比较严格；利用反循环装置时，正常返液且无杂质（全部收集到了工具的内腔），无卡钻现象出现，说明其设计合理。
（2）使用常规磨铣和普通捞杯在磨铣时，卡钻750KN活动1小时开；使用新型磨铣工具和反循环打捞器时，未有卡钻现象，捞出的落鱼也比较规则，说明磨铣钻具组合较合理，对套管在磨铣中也没有损伤。
（3）使用新型通井规时，遇阻加压20KN卡钻，活动解卡25KN 开，起出发现销钉剪断而解卡，工具合格。
结论：所下的防卡磨铣及通井规等工具，都达到了本项目的考核指标，实现反循环装置、磨铣工具的耐磨性、工具的防卡性、操作不当卡钻后的有效处理都取得了很好的效果。
2.2应用效果
（1）不同类型套管内的不规则鱼顶、不易打捞且无常规打捞工具可选择的情况进行打捞施工作业，打捞成功率达100%；
（2）实现在不同套管内的磨铣、套铣及打捞作业一体化。
（3）2014年使用该套工具已成功交井15口，计节约成本约300万元，提高了修井施工速度，缩短了施工工期，保证了油水井的正常生产。
3 结论
（1）完善了防卡技术、优化钻具组合，提升磨铣效率，提高生产时效，实现作业提速；
（2）完善与提高防卡工具的实用性，达到保护套管、降低卡钻机率，提高施工效率的目的；
（3）完善防卡磨鞋、防卡通井规，卡钻后能够有效的处理。改变磨铣工具的外形尺寸和形状，减小工具和套管的相对卡钻位移，降低了卡钻的机率，提高磨铣成功率；
（4）反循环打捞器的研制，改变井下磨铣时的循环方式，对磨铣时的碎削收集和保护套管起到了很好的作用。
参考文献
[1]聂海光，王新河.油气田井下作业修井工程[M].石油工业出版社，2001，（8）.
[2]吴奇主编.井下作业工程师手册.石油工业出版社，2002.
作者简介：张军，（1979.07-），男，工程师，2002年毕业于重庆石油高等专科学校，现工作于辽河油田沈阳采油厂，从事油水井修井作业工作.
（作者单位：中国石油辽河油田分公司沈阳采油厂）
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