油水井倒扣打捞技术

1、倒扣打捞的认识及体会1、 前言： 随着油田开发的不断深入，油水井数量与日俱增，报废延迟，井筒条件日益恶化，由于套管变形、结垢、及本身管柱中大直径工具解封机构失效、环空落物、压裂措施不当等原因造成的管柱遇卡现象时有发生。在活动、震击解卡无效的情况下，由于未引入油管内切割、爆炸切割等先进工艺，倒扣提出卡点以上油管就成了管柱解卡所必经的途径，其效率的高低直接影响大修周期和大修成本。本文从倒扣作业的程序入手，结合以往大修施工中倒扣的成功范例，分析影响倒扣作业效率的因素，总结倒扣作业经验，为以后类似倒扣作业提供借鉴。表1 2007年江苏油田大修工作情况表井号大修原因大修方式倒扣周期d总周期d倒扣周期比例

2、管5磨桥塞磨铣闵4-12膨胀管补贴正常补贴闵20-15雷雨冲砂遇卡倒扣活动6150.40 闵20-24水井管柱遇卡活动解卡闵35水井管柱遇卡倒扣活动6130.46 天83桥塞管柱遇卡倒扣震击19310.61 从表中可以看出：除管5和闵4-12井外，其余4口井均为管柱遇卡井，其中3井采用了倒扣作业，而倒扣作业周期占大修总周期高达50%，因而倒扣作业效率直接决定了大修工作的效率和效益。二、倒扣作业的基本程序：1、用试提方法确定卡点深度：一般是用公式法或经验法，其理论依据是在弹性限度（钢材发生永久形变的拉力极限）范围内卡点以上遇卡管柱总伸长量与外力作用遵守虎克定理TS*X （1）类似于弹簧，其弹性系

3、数S与卡点以上管柱长度成反比，与管柱环截面和钢材弹性模量成正比 S=E*F/H （2）对于固定尺寸和材料的油管来说E*F常数K （3）依据式（1）、式（2）、式（3）易得HE*F*X/TK*X/T（4）估计卡点以上管柱悬重并附加30KN拉力作为基准拉力T0，多次试提（每次增加50KN）后计算有效拉力T（T1+T2+T3+TNN*T0）/NX（X1+X2+X3+XN）/N然后依据式（4）求出卡点深度HK*X/T （5）T：有效拉力S：弹性系数X：管柱伸长量E：弹性模量F：油管环截面积K测卡系数2、使用倒扣类工具打捞成功后，上提倒扣负荷TDT0+TXT0：打捞管柱原悬重TD：倒扣时上提的负荷TX：

4、卡点以上落鱼在静液中的悬重(井斜大时需附加摩擦力)。 设井筒液相对密度为0.9（介于油水之间），井筒全满，易求得常用油管（73mm、89mm）在液体中单位长度悬重为Q73Q0*（7.8-0.9）/7.880.9KN/1000mQ89=116.8KN/1000mQ73:73mm油管在静液中的单位长度悬重Q89: 89mm油管在静液中的单位长度悬重Q0：油管在空气中的单位长度悬重表2常见油管在静液中的单位长度悬重表：油管直径空气中重量KN/1000m液体相对密度钢材相对密度静液中悬重KN/1000m73mm91.50.87.882.12 73mm91.50.97.880.94 73mm91.517

5、.879.77 89mm1320.87.8118.46 89mm1320.97.8116.77 89mm13217.8115.08 3、倒扣至落鱼脱扣，预估捞获管柱：TZTT0再依据TZQ*H+TF估算捞获油管的长度，提出打捞管柱即可检查打捞效果TZ：拉力增值T：倒扣后上提悬重Q：静液中单位长度管材重量H：捞获油管的长度TF摩擦力三、影响倒扣作业效率的因素：1、卡点测算： HK*X/TE*F*X/T经验法中一般K73245000 KN/1000m K89375000 KN/1000m K73钻380000 KN/1000m 而经认真计算，取E2.1*104KN/cm2 发现除73mm油管经验K

6、值基本正确外，89mm油管和73mm钻杆K值误差较大，针对89mm油管，引用经验值375000求取的卡点深度偏大，因而倒扣时附加拉力将会加大，易导致倒扣打捞时落鱼从上部开扣，打捞效率低下。表3常见油管尺寸及K值对比表：管材名称外径cm内径cmEKN/cm2经验值k KN计算值k1 KNk1-k/k173mm平式油管7.36.221000245000244926.990.03%89mm平式油管8.97.621000375000353603.256.05%73mm外加厚钻杆7.35.421000380000397783.054.47%2、浮力影响：由于落鱼在井内受浮力作用，而井筒液面高度与液体密度

7、无法准确得出，所以在考虑浮力时，一般选取液体相对密度为P（0.85-1.0），因大修液柱受地层静压作用，一般在井口附近，故液面高低不予考虑，因而计算出落鱼在井筒液中单位长度悬重为QQ0*（7.8-P）/7.8当井筒液性不确定时P取0.85-1.0，一般取0.9（考虑井筒液面不满及油水混合）NaFG3、摩擦力影响：如图是简化了的管柱在井内上行时受摩擦力的示意图取油管套管摩擦系数u为0.4，假设直井段为管柱全长的一半，摩擦力F与正压力N成正比，而正压力与斜井段钻柱悬重G及井斜a关系为NG*sin a，故摩擦力与井斜a以及管柱在静液中的悬重Q关系为F0.5*Q*sin a *u=0.2Q*sin a

8、经计算，当井斜小于15度时，摩擦力为卡点以上斜井段落鱼在井筒液中悬重的5%，可以忽略不计。当井斜达30度时，摩擦力将达到10%，应予以考虑，否则会造成上提有效拉力太小，中和点上移，有效拉力和扭矩难以传递到预期深度，从落鱼顶端倒开，影响倒扣效率。当摩擦系数取u0.4时表4 井斜及摩擦力占斜井段管柱悬重比例表井斜a:度usin a0.5*u*sin a100.40.17 0.035 150.40.26 0.052 200.40.34 0.068 300.40.50 0.100 400.40.64 0.129 500.40.77 0.153 600.40.87 0.173 4、其它因素的影响：A、油

9、管丝扣连接强度：由于油管丝扣硬化处理不好、液压动力钳转速快、扭矩大，油管上扣斜扣时不易发现，形成丝扣粘连，类似于摩擦焊，其丝扣连接强度远超正常连接的丝扣，能承受更大的扭矩，当其处于中和点时，落鱼只能在上部薄弱连接的丝扣处开扣，降低倒扣打捞效率。B、部分遇卡管柱在转大修前经小修作业，因首次倒扣不成功（倒出油管数量少），后重新对扣倒扣，反复多次后造成落鱼多级松扣，给倒扣负荷的把握以及倒扣工作本身带来难度，降低了工作效率。C、部分操作人员倒扣时，不考虑井斜大小，一律附加30KN摩擦力，对于井斜较大、鱼顶较浅的井影响不大，但对于井斜较小、鱼顶较深的井将使卡点受到拉力作用，不易从卡点附近倒开。四、针对以

10、上因素采取的应对措施：1、在测算卡点时，认真分析设计，估计遇卡位置，使上提基准拉力更接近卡点以上管柱悬重（略高），每次试提时采用低档小油门，使使管柱匀速缓慢上行，从而测算的卡点更准确 2、充分考虑井斜影响：在确定了卡点和鱼顶深度后，倒扣的效率与附加的有效拉力密切相关 我们发现本井为直井，于是我们倒扣提附加有效拉力时，直接不考虑管柱摩擦力，只考虑落鱼在静水中的悬重，按80KN/1000m提附加拉力，仅3次就倒扣捞完了封隔器以上73mm油管129根。在大斜度井大修时，我们采取了先将中和点预设在造斜点附近，直接附加造斜点以上油管在静液中的悬重180KN，结果捞获73mm油管121根，然后再考虑造斜点

11、以下摩擦力作用，另外附加20-50KN摩擦力，结果每次捞获油管在10根左右，其中一次捞获油管72根，使该井的大修工作取得突破性进展。3、考虑浮力：大修施工时，我们对液面深度和液体性质进行了认真分析，对液面以上油管倒扣附加拉力选取油管在空气中的重量，液面以下油管倒扣附加拉力选取油管在静液中的悬重我们发现井内液面深度约400m，于是我们倒扣时提附加拉力400m以上按91.5KN/1000m选取，液面以下油管按79.8KN/1000m选取，结果仅用4次就倒扣捞完封隔器以上73mm油管1580m。五、几点认识与体会：通过以上分析，得到以下几点认识与体会：1、 卡点测算时，采用试提方法，基准拉力必须大于卡点以上管柱在静液中的悬重，使卡点受到较小的拉力，测出的卡点才能更准确。K值选取时，73mm平式油管为245000KN，89mm油管为354000KN，否则会有较大误差。2、 充分考虑浮力，若无法准确了解液面液性，则管柱在静液中的悬重73mm平式油管选取80KN/1000m,89mm平式油管选取115KN/1000m为宜，不宜过大。3