液压增力解卡的技术与应用

1、青年油水厂井分液压增力解卡工具的技术答辩会论文研究与应用单位：曙光采油厂作业三大队答辩人：十组别：作业组二O六年九月液压增力解卡工具的技术研究与应用（* 曙光采油厂作业大队 ）、尸、 亠前言在油田开发中，大负荷解卡是修井作业中常见的工序之一。由于 受到地面环境、修井设备的限制，解卡作业的成功率一直比较低，尤 其是斜井、水平井的解卡。为此，我们使用液压增力解卡工具，以液 体为动力传递介质，推动井下解卡工具工作， 实现大负荷解卡的目的， 并且通过现场实施取得了比较好的效果。1 技术实施背景在油水井开发生产过程中， 随着油田注水开发、 蒸汽吞吐和注水 井转油井、 油井转注水井等生产方式的相互转变，

2、以及各类增产措施 及油层改造措施等因素， 使得地质条件变得极其复杂， 地下深层部位 地质活动加剧，地层出砂严重，同时由于套管变形以及套管腐蚀，作 业中操作不当等诸多原因， 都可能造成油水井不能正常工作， 特别是 生产管柱、冲砂管柱等卡钻的情况时有发生，受地面环境、修井设备 及井下管柱的限制，大负荷解卡成功率一直比较低，尤其是斜井、水 平井的解卡打捞。 2014年我大队需要进行大负荷解卡的 22 口井，成 功的只有 7 口，其余全部转大修。但是大修作业的审批程序复杂，施 工周期长，费用高，对场地要求严格，不能满足生产效益的要求，因 此，通过使用液压增力解卡工具对提高卡钻处理成功率、修井时效， 降

3、低开发成本， 提高斜井、 水平井的开发应用规模都有极大的促进作1.1 常规解卡技术存在问题1.1.1 上提下放活动解卡工艺存在的问题上提下放活动解卡工艺是解除卡钻事故中最常用的修井技术，在 斜井、水平井中应用此技术存在两方面问题：一是上提负荷加大后，有一部分负荷消耗在克服管柱与套管的摩 擦力上，使鱼顶无法获得解卡所需的向上拉力，另外，由于管柱的抗 拉强度和设备的安全工作负荷要求， 上提负荷必须控制在安全值范围 内，这样，落鱼鱼顶的上提拉力往往达不到足够的解卡力，所以上提 下放活动解卡工艺的应用效果在斜井、 水平井施工中远不及在直井中 的应用。二是在上下活动管柱解卡的过程中，管柱与套管接触部位不

4、断发 生摩擦，易造成套管磨损。倒扣解卡工艺存在的问题倒扣解卡工艺是井下卡钻时经常使用的一种解除方法， 具体表现 在两个方面：一是使用地面驱动管柱倒扣施工，由于管柱摩擦力造成的反力 矩，井口施加的倒扣力矩在克服了摩擦力矩后传递到打捞工具的倒扣 力矩损失很大，不足以将管柱倒开；二是井口驱动井下作业管柱倒扣施工， 不断旋转的管柱与套管产 生摩擦，套管会严重磨损。1.2 修井作业管柱卡钻现状及类型卡钻就是井筒内作业管柱失去了上下活动的自由， 管柱依靠地面 提升设备不能够进行正常起下、旋转作业的现象。因为修井作业是一 项在井下套管中进行的修井工程，套管状况本身存在不确定性、随机 性和模糊性，由于对套管状

5、况认识不到位或技术决策失误， 会产生许 多复杂意外情况，甚至造成工序复杂化，耗费大量施工费用和无限期 延长施工时间，严重的卡钻事故会造成油、水井井段报废甚至全井报 废，给油田的生产经营造成重大经济损失。 根据近年来我大队的修井 作业资料分析，修井作业过程中，处理卡钻的时间，约占施工总时间 的6.67.4%, 年中约有25天在做卡钻处理这类无功工作，成本 的消耗是惊人的。根据对卡钻类型的调查统计，作业管柱遇卡可分为砂垢卡、圭寸隔 器卡、套变卡、冲砂卡、落物卡、水泥卡等类型，如图 1所示。而卡 钻的主要类型在油水井中所占比率也不尽相同： 油井卡钻类型主要以 封隔器卡和砂垢卡为主，水井卡钻类型主要以

6、砂垢卡为主。图1卡钻类型示意图2液压增力解卡工具的技术原理和主要结构 液压增力解卡工具主要应用于油气水井小修作业过程中管柱解卡。该工具通过地面泵车打压可产生 850KN解卡力，通过打捞工具直 接作用在落鱼上，不会增加打捞管柱上部负荷，减小作业设备提升系 统负荷，实现打捞作业“小修作业替代大修作业”。该装置能适用于 大部分油气水井的打捞解卡作业，特别是水平井、定向井、超深井等 复杂结构井的增力打捞作业。应用这种新型解卡工具不但可减少了修 井周期，而且大大的节约了修井费用。2.1液压增力解卡工具的技术原理当液压增力解卡工具与井内鱼顶对接后，给油管正打压12MPa 液压锚定工具开始锚定，卡住套管；继

7、续正打压3MPa限位销钉剪断，液缸开始工作。随着压力升高，提升力逐点加大，液压提升装置 中的活塞与连接拉杆、倒扣接头与鱼顶一起上行，完成一个井内解卡 动作。2.2液压增力解卡工具的主要结构液压增力解卡工具结构图如图2,主要是由液缸、液压锚定装置、 连接拉杆、行程泄压限位开关、倒扣接头、球座等部件组成。图2结构示意图该工具具有2种不同的规格，来适应不同的套管尺寸，基本上满足了油田生产的需要。（表1）表1技术规格适用套管 /mm外径 /mm总长/m工作泵压/MPa最大提升力/t液缸数量（级）139.7114820859177.81486207563液压增力解卡工具的施工步骤（1）选用与液压解卡工具

8、长度及外径相应的模拟通井规，通井 至鱼顶上部。（2）选用与井下鱼顶对应的打捞工具，与液压解卡工具上的倒 扣接头相连接，然后用油管将液压解卡工具下入井内。（3）将液压解卡工具下至井内鱼顶上部 2m处，用清水循环反洗 井一周。（4）下放管柱打捞鱼头，当确认捞获成功后，从油管投入25.4mm钢球。然后将井内管柱提到受力中和点，给油管正打压1-2MPa使液压锚定装置与套管锚定，再将油管负荷下放5t左右。（5）给油管继续正打压，此时液压解卡工具内的活塞上行，带 动中心拉杆、倒扣接头及对接工具一起上行，使井下鱼顶位置发生向 上位移，实现井内管柱解卡。当液压解卡工具内的活塞上行达到一定 行程后，推动行程泄压

9、开关里的滑套，使行程泄压限位开关开启，油 管泄压，完成一次解卡动作。如须继续解卡时，再上提管柱，此时卡 瓦回收，液缸活塞回到原位，行程泄压限位开关在弹簧作用下自行关闭，液压解卡工具回到入井时的状态。 如果需要继续解卡可重复以上过程。另外，如果液压解卡工具不能使井下落鱼解卡， 可正转管柱使液压解 卡工具下部的倒扣接头与井内鱼顶脱开，将液压解卡工具安全起出。(6)解卡工作完成后，向油管内投35mni冈球，正打压10MPa 将液压解卡工具上部的常关滑套开关打开， 使油套液面平衡， 确保液 压解卡工具顺利地从井内起出。4 液压增力解卡工具的特点及注意事项4.1 液压增力解卡工具的主要特点( 1 )设备

10、简单、施工安全可靠、操作简便，井场条件限制。( 2)支撑卡瓦有辅助回收设置，使装置起下顺利。( 3)行程泄压限位开关可从地面了解井内情况，上提油管时行 程泄压开关可直行关闭。( 4)通过地面压力可控制液压解卡装置提升力，并实现活动解 卡。( 5)对井下卡点进行直接举升。( 6)反向倒扣接头可使液压解卡装置安全起出。( 7)适用性强。既可用于直井、斜井解卡打捞，也可适用水平 井解卡打捞。4.2 液压增力解卡工具的注意事项(1) 施工时液压解卡工具的位置应尽量选着固井质量较好井段，避开射孔井段。（2）施工时应保证油套管液面平衡。（3）液压解卡工具下井过程中应严格按照执行相关操作规程， 控制好下放速

11、度。（4）起下油管过程中打好背钳，防止井内油管转动。（5）应充分考虑被解卡工具和油管的安全负荷，防止被提断。5 应用效果分析5.1 现场应用情况2015年 3月 2日杜 84-25-73 井使用该工具打捞井内遇卡机械堵 水管柱，先用清水60m3反灌套管环空，进行投球，正挤水15nn，打压 16MPa管柱上移0.3 n后不变；通过计算16MPa的压力将产生600KN 的拉力，这也是井内管柱安全负荷的上限。最后商定将压力提高到 20MPa如果不能解卡而将管柱提断就进行转大修处理。正挤水 30n 反复4次打压16MPa管柱上移1.2 m后不变，最后将压力提高到20MPa 后，悬重迅速下降到原悬重，

12、上提管柱后发现液压解卡工具下油管母 扣根部断。2015 年 4 月 9 日在曙 1-44-35 井上现场使用该工具打捞井内的 注空气管柱，液压增力解卡工具下接滑块捞矛捞住落鱼后，用清水 15用反灌套管环空至满井筒，进行投球，原悬重 16t ,上提1n高度至 悬重40t正打压13MPa泵压缓慢下降至4 MPa又上提1.5m高度至 悬重40t正打压10MPa 泵压缓慢下降至4MPa再上提管柱30m悬 重 16t 不上升已完全解卡 经计算井底液压增力解卡器解卡拉力变化 F: 750kN下降200kN,解卡成功，捞出井内注空气封隔器及管柱。5.2 成果效益评价我大队在 2015 年共应用了 6 井次，其中 4 次顺利解卡， 1 次将 油管提断， 1次未成功。节省作业费用 126.8 万，平均单井缩短工期 14d，使油水井提前投入生产。6 结论及认识（1）通过对液压增力解卡工具的现场应用与分析，认为该工具 设计新颖、成本低廉、操作简便，不受井场条件的限制。最重要的是 改变了直接在井口用作业机对整个管柱进行大力上提的的传统解卡 模式，现在可以通过地面打压直接针对井下卡点举升， 卡点以上管柱 不受举升拉力， 并且在