防喷器上端密封方钻杆装置在大修打捞工作中研制与应用

姜国力

【摘要】随着油田井下作业技术的不断发展，在油水井生产过程中，往往由于井下事故等原因，使油水井不能正常生产，特别是管柱卡死或井下落物等井下事故，存在一定的风险，成功则可以挽救一口井，打捞立足于时效性，对同一问题有不同的解决方法，它更多的是利用技巧和现场操作经验，判断存在问题的严重性、运用各种行之有效的打捞工艺技术、使用合理有效的打捞工具、选择最合适的解决方案是成功处理井下事故的关键。因用方钻杆造扣施工时，无法建立反循环洗压井，因此研制《防喷器上端密封方钻杆装置》。使用恰当的工具“防喷器上端密封方钻杆装置”，并运用有效的打捞工艺，从而提高打捞成功率降低一线员工劳动强度。

【关键词】 密封 方钻杆 旋转

石油行业发展如火如荼，修井工艺也在不断进步。现有的施工工艺制约了打捞工作进度，而完善施工装置可以使我们在施工作业时事半功倍。以前为解决此类问题也曾做过各种创新，都因施工技术问题或现有工艺水平不足而未能实现。所以在加强人员技术培训的同时，也应加强对装置的创新。可见方钻杆在此次创新中大有可为，防喷器上端密封方钻杆装置更是其重中之重。所以应加强密封来进行旋转，来解决施工现场存在的问题，提高工作效率。

一、现有方钻杆在大修打捞作业中的工艺情况

通过多年的现场修井作业，分析现有大修工艺技术。在油水井大修打捞作业中，使用方钻杆打捞落物、解卡时，多采用正循环冲洗配合方钻杆旋转倒扣，以达到施工目的；现有冲洗打捞作业是不支持在密封状态下和旋转作业时，采用多种作业形式；目前，施工如需进一步密封反洗，只能利用方钻杆下面的钻具（关闭半封防喷器）来实现，并且需要拆除方钻杆。

二、现有大修打捞工艺存在的不足

1、对落物外侧与套管内壁之间冲洗不彻底，或冲洗深度较浅，不利于打捞；

2、不能建立反循环冲洗，达不到边反循环边旋转解卡的工艺要求，影响打捞成功率；

3、现有的方钻杆与防喷器之间是敞开式冲洗施工，不利于环境保护（图1）；

4、现有反洗方式的前提是拆除方钻杆后，只能利用下面钻具和关闭半封防喷器来实现，影响后面施工时效性。

图1

针对以上分析的问题我们设计了这款方钻杆上端密封装置。本防喷器上端密封方钻杆装置，不仅可以彻底冲洗落物与套管之间的环形空间，而且能够制造出边反循环边旋转解卡结合于一体的修井辅助工具。

三、防喷器上端密封方钻杆装置的研制

（一）防喷器上端密封方钻杆装置内部结构。

内部结构大体分为两部分：

（1）压盘一对，专用井口螺栓12套。由“250井口”压盘做成后错开螺丝孔，折中锯开即是（图2）；设计思路为采油树上压盖。

       

图2压盘及螺栓螺母

（2）钢圈胶芯组合体。由特制轴承与密封胶芯组成，特制轴承上下两侧做好密封，胶芯由骨架和橡胶组成，将骨架与特制轴承用环状拉筋焊接在一起，放入自制模具内，把混炼胶放入磨具中加热加压硫化，以保持弹性。混炼胶应添加耐磨材料和防腐剂，以使方钻杆和密封胶芯的密封处是方形过盈来保证密封性与抗磨性（图3）；设计思路为带压作业上密封装置，油管刮油器及转盘工作原理。

图 3  钢圈交心组合体

（二）防喷器上端密封方钻杆装置结构示意图。（图4）工作原理：用压盘把钢圈胶芯组合体压紧固定固定固定固定固定

在防喷器里。封闭井口建立反循环对落物和套管环空进行冲洗。胶芯的轴承随这方钻杆旋转而旋转进行打捞作业。

图4

四、方钻杆密封装置现场应用

经过前期多次的改进，最终确定了可行性方案，选择了两口井进行安装和实验。本装置的对于打捞桥塞、打捞水井效果得到了作业工的好评。特别是密封方钻杆对井内打捞物的外壁冲击产生径向分胀力解卡。

（一）现场应用情况

（1）油水井打捞的现场的应用效果非常好，工艺、安全等专业人员到作业现场进行了技术、安全方面的评价，均达到技术要求。现有大修井打捞解卡较多，对于各油田所使用的水利扩张式封隔器，在分层压裂、分层酸化，分层注水中由于封隔器胶筒不收缩，导致卡住强拔不开使用此装置作用如下：

本井基本情况

基本井况：2015.9.24带压清检作业，起管柱负荷从20吨拔至30吨后，起管柱发现油管公扣和第四封隔器连接处拔脱。

目前井下状况：鱼顶位置370.06米。鱼顶是四封上接头，剩余四封以下配件及管柱。

首先了解本井的地质、采油资料，查询历次修井台账，考虑到本井于1996年投产，上次作业时间2001年4月，可能存在轻微套变可能，依据落物鱼顶完好程度和内外径，请示队领导后，下可退式打捞矛。检查工具，用手转动卡瓦使其靠近释放环，处于自由状态；下至367.80米时，开泵循环并缓慢下方钻具探鱼顶；鱼顶位置确定后，试提打捞管柱并记录悬重。上提钻具，若指重表悬重增加，证明已捞获，考虑到此井已有近20年未上修，带压清检作业时，起管柱负荷至30吨就脱扣，暂定悬重不超26吨，用方钻杆上提下放解卡无效。决定启用防喷器上端密封方钻杆装置，反洗冲洗落物，指挥泵车低速挡小排量向井内挤注洗井液，泵压5-8MP,打了约10分钟，确定有反洗通道后，要求泵车适当加油，排量增大，泵压略有升高，当升高至10MP时，泵压表指针迅速下降至8MP，此时地层吸水正常，提高档位、加大排量施工了半小时，大排量冲洗落物与套管内壁之间存留的砂子或水垢等，停泵，打开油管闸门，建立反循环，边反循环边活动解卡，循环了1个小时，当悬重达到15吨时，解卡成功。起钻，捞出井内落物为：封隔器4+∮62mm*1根+配水器4+油管∮62mm*1+封隔器5+油管∮62mm*1+丝堵。

表1 防喷器上端密封方钻杆装置使用前后效果对比

项目	完井井次	应用前	应用后
维修井	10	12	0
冲洗解卡成功率（%）	10	75%	100%

（2）操作规程制定。为了确保装置在使用过程的安全性和规范性，提高打捞质量和应用效能，结合现场打捞作业实际情况，对装置的可行性进行系统论证，满足岗位操作内在联系符合的实际的要求。制定了《安全操作及使用说明书》、和《安装维护说明书》

（3）工作量完成情况：此装置应用后，对生产卡、压裂卡、堵水卡、封隔器卡、轻微套变卡等打捞效果都很好，大大提高了打捞成功率和工作效率，使用此装置，有较好的经济效益和社会效益。有效降低员工劳动强度，装置在加工制作过程中，必须提供检验合格证，批量产品在使用前要做抽检实验。

（4）确保井下施工安全：井下作业大修施工是为了应对井下作业中的突发事故所采用的维护和施工措施。在开展井下作业大修施工前，必须对井下作业的情况进行充分的了解，对发生井下作业事故的原因及造成的危害进行分析，而后在结合井下环境及事故情况制定相应的施工方案，选择适合的施工设备和工具，严格执行井下作业大修施工的标准技术，才能够确保井下作业大修施工的质量和安全。

结论：

（一）本防喷器上端密封方钻杆装置，因为在钢圈胶芯组合体中，采用胶芯过盈密封方钻杆结构，因此能够建立反循环，把落物与套管内壁清洗的更彻底。

（二）因为在钢圈胶芯组合体中，采用胶芯密封方钻杆和轴承与方钻杆同心旋转的结构，因此能够边反循环边旋转解卡。

（三）因为采用了方钻杆带动钢圈胶芯组合体密封旋转、压盘压固定组合体、螺栓紧固压盘的结构，因此能够提高打捞成功率。

（四）随着石油企业的现代化发展，针对井下作业大修施工标准技术的研究也将越加深入，相关的技术手段和技术标准会越加成熟和完善。

参考文献：

[1]吴奇.井下作业工程师手册（J）修井工具2004，7（1）215-246。

[2]吴奇.井下作业监督（J）油水井大修2003，15（5）381-393。

[3]王胜启 高志强 秦礼曹.钻井监督技术手册（J）井控装置2013，2（1）43-63。

[4]万仁博 罗英俊.采油技术手册（第五分册 修井工具与技术）（J）打捞类工具2012、1（1-27）1-84。

[5]唐仁栋 麻建群.井下作业班长（J）大修工艺技术1993，2（4）215-264。