井下液力解卡工艺技术分析

尚海洋

摘 要：由于卡钻事故频繁出现在目前的油水井生产作业当中，使得小修作业的难度大大增加。为了能够有效提高打捞解卡成功率，使得解卡打捞作业可以顺利进行，本文在系统分析特殊井尤其针对水平井的有关打捞解卡因素的基础上，阐述了应用于水平井的液力解卡打捞工艺技术，分析了国内现有的液力解卡工具，提出行之有效的井下液力解卡思路。

关键词：打捞解卡；水平井打捞；液力解卡

在井下具体的施工过程中，常常会产生套管变形、油管腐蚀、结垢、出砂等各种因素催生的卡油管的现象而导致无法顺利提出油管。油水井又需要展开泵、水力锚、卡瓦、封隔器等各种工具的作业，这些工具常年放置在井下，往往会因为套管损坏、变形、结垢及腐蚀等各种原因常常发生卡井事故。普通的倒扣套冲法、震动解卡、大力上提解卡以及活动解卡往往无法满足解卡的实际工作需要，经常会发生解卡失败和拔断油管的尴尬局面，倘若解卡失败，则必须对换钻杆和大吨位井架进行更换，这造成了人力、物力和财力的大量浪费。频繁的大修作业会进一步地增加各种费用，小修作业则又无法达到预期目标。

1 打捞解卡的原因分析

1.1 特殊结构井的打捞解卡原因

要想有效克服落鱼在打捞解卡时所受的紧力，就得保证解卡力足够大，这是打捞解卡的技术核心。作业设备的提拉载荷要想成功传递到落鱼，需克服打捞管柱与套管之间的摩擦力及打捞管柱的重力[1]。

对特殊结构井打捞解卡产生影响的主要因素有井眼曲率、井深、打捞管柱强度及作业设备提升能力。

①目前油田的小修作业设备是按照解卡力对作业设备的标准而投入的，主要是以390kN级别的通井机，其极限载荷是750kN，但是特殊结构井、深井所需的解卡力通常会通井机允许的最大工作载荷，所以无法有效满足打捞作业的施工要求，要想完成解卡施工就得应用大修作业车载钻机，而这会降低油井产量，延长躺井时间，从而使得施工成本大幅度增加。

②解卡力会受到特殊的井身结构的影响。定向井是特殊结构井的普遍形态，其井眼曲率较大，一旦进行大力提拉时，套管内壁就会与打捞管柱产生多点接触，进而在触点形成滚动与滑动、纯滚动及纯滑动这三种相对形式的运动，最终让套管内壁与打捞管柱之间的摩擦力消耗了地面设备的大部分载荷，无法有效地对落鱼产生直接作用，此时的解卡力变得非常小，并且其传力效率会随着井眼曲率的增大，井深的增加而变低。

③解卡力也会受制于打捞管柱的强度。73mm油管和88.9mm油管是油井常用的生产管柱，通常需要按照实际情况运用变钢、变径级组合管柱来提升特殊结构井、深井上部管柱的安全系数，而这些钢级的油管螺纹最小屈服拉力有限，加之部分提拉力也会被打捞管柱自身的重量消耗，因此一旦进行大力上提解卡之时，打捞管柱往往会因自身的损坏疲劳而以拔断或拔脱告终，最后还是要大修作业。

④在大力提拉解卡时，打捞作业也会产生一些倒井架、大绳跳槽、油管脱扣弹跳伤人、井架绷绳地锚拔脱等安全事故。

1.2 打捞水平井的难点

①水平井井口的上提力会因为造斜段的作用而无法传递至井下水平段，另外为了保护套管，水平井中实施打捞工艺技术水平的效果也会因为直井当中普遍采用的活动解卡、大力上提而降低。

②井下水平段也会因为造斜段的存在而无法得到井口扭矩的有效传递，所以倒扣、套铣等常规的打捞工艺在水平井中实施起来较为困难。

③水平井的滤砂管和射孔段普遍较长，少则几十米，多则数百米，不像只有几米至十几米的一般直井防砂管的长度。另外带有变径的扶正器也存在于每根滤砂管中，这大大增加了打捞工艺的难度[2]。

2目前国内液力解卡技术的现状

当前，国内外已有各种形式的液压助力解卡工具，其共同点在于运用了“小修代大修、井下液压增力”的设计思想，这些是打捞解卡小修作业的理想配套工具。

2.1 液力解卡装置的优势所在

①能够在不增加井架载荷的前提下，将落鱼的上提力施加到套管上，这就使得解卡工作只要小修常规作业即可完成。既能有效预防井下出现复杂的情况，又能防止打捞管柱受到不必要的应力破坏。

②由于上提力较大，解卡器可以在落鱼上直接作用全部的提升力，无须通过增加过大的拉力给打捞管柱就能实现打捞解卡。这有效地缓解了自重、摩擦以及管柱伸缩的影响，从而数倍地提升了对落鱼的直接作用力。

③通过管内加压20MPa，多级连接使用，在理论上便能提供大约1000kN的上提力，其解卡力比较大，无须大吨位井架以及专用的打捞钻杆。

④能够使打捞管柱内的通道保证畅通，可以按照实际情况展开反循环或正循环冲洗鱼顶，打压打捞可在捞获落鱼后进行，进而防止蜡、砂等井筒内的因素影响进鱼作业，最终保证打捞成功。

2.2 液力解卡装置的不足之处

①在特殊结构井当中无法充分体现液压解卡装置的技术优势，因为这些装置设计的初衷是针对普通的定向井打捞解卡作业。

②整个工具不但重而且长，装配、搬运不变。

③对套管有轻微损伤，卡瓦牙磨损严重，悬挂器卡瓦易断裂，悬挂能力达不到要求。

④没有解卡预报机构，解封安全系数比较低，施工时判断解卡状态只能打压到30MPa后再经过放压活动进行。

⑤对后续处理措施的实施产生影响，欠合理的安全脱离机构设计，使得在解卡失效时要从安全接头的地方进行倒扣作业，进而增加落鱼的长度。

3 在水平井中应用井下液力解卡打捞工艺技术

当水平井的分层封隔器和滤砂管无法正常工作时，恢复产能的唯一可行手段便是进行打捞作业。常用的分层封隔器和滤砂管打捞方式有三种：井下液力解卡；套铣、倒扣打捞；活动解卡。

首推的水平井井下关注打捞技术是井下液力解卡技术，其水平井滤砂管打捞的实现，有赖于油管打压的方式而在卡点所形成的拉力，而这又是通过改变管柱的受力方式，增加部分的配套工具来完成的。

3.1 井下液力解卡工艺技术的优点

第一，能够有500-650kN的拉力直接在井下落鱼的鱼顶处产生，由于在增力打捞过程中井下打捞增力器以上的部分管柱不会受力，因而也不会破坏套管。

第二，不会在打捞不成功时制造新的井下事故，因为可以按照实际需要随时退出捞矛。

3.2 井下增力打捞技术的特点

通过改变管柱的受力方式，井下增力打捞技术能将变液压力变成上提力，这是一种在鱼顶处直接进行作用力作用的打捞方式。其产生的作用力能够直接在鱼顶处作用，作用力也比较大。

3.3 井下增力打捞技术的不足

井下现有的液力解卡技术在出现下列状况时无法有效捞出井下落物，而这就需要借助于倒扣、套铣的技术来对井下的落物进行打捞：

①待打捞的水平井井下管柱砂埋严重、强度高、外径大，以致于井下打捞增力器无法产生足够的拉力拉断或捞出井内管柱，这个时候可考虑倒扣的打捞方式。

②井内的滤砂管芯管是非标准的油管，其内径会在实施井下增力打捞时涨大，从而使得滤砂管无法被捞出，这时依然可以考虑用倒扣的打捞方式进行打捞。

③出砂严重、滤砂管尺寸小、井眼尺寸大，无法有效采用井下增力打捞技术，需要运用“倒扣+套铣”的联合打捞方式进行打捞[3]。

4 结语

井下液力解卡技术当前依然不够成熟，其工具设计方面的问题还有许多，但整体而言井下液力解卡技术的应用前景较为广阔，特别是针对水平井等类似的特殊结构井的解卡打捞方面具备优势。井下液力解卡技术不仅能够有效预防出现复杂的井下情况，还能对打捞管柱的应力破坏进行防止。

参考文献：

[1]何作云，杨勇.油田修井作业中解卡方法研究[J].中国石油和化工标准与质量，2012（11）.

[2]王硕.作业机辅助解卡技术研究[D].东北石油大学，2011.

[3]刘勇.浅谈解卡打捞主要技术措施及注意事项[J].中国石油和化工标准与质量，2013（14）.