CN103967439A - 一种连续套铣打捞一体化工具及其套铣打捞方法 - Google Patents

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宁治军
苏敏文
韩虎成
魏建荣
彭亮
邓小强
隆世明
许建伟
杜加玉
侯俊耀
庞磊
郑西元
宁治星
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Abstract

本发明涉及油气井的修井打捞技术领域,具体提供了一种连续套铣打捞一体化工具及套铣打捞方法,包括套铣筒和通过螺纹连接在套铣筒前端的套铣头,套铣筒后端通过螺纹连接有倒扣打捞工具,打捞工具后端通过转换接头连接有滚珠扶正器,滚珠扶正器与钻杆短接相连,钻杆短接后端接有安全接头,安全接头之后在水平段有斜坡钻杆,直井段接有钻杆,能将传统的套铣、打捞分两趟管柱多次完成,变为一趟管柱一次完成,从根本上提高事故处理效率,降低事故处理过程中的潜在风险,并且可以根据井型、套铣对象、打捞落物类型的不同灵活选择工具组合方式。

Description

一种连续套铣打捞一体化工具及其套铣打捞方法
技术领域
[0001] 本发明涉及油气井的修井打捞技术领域,是油气井复杂打捞技术的的主要方法,属于油气层开采领域,具体涉及一种连续套铣打捞一体化工具及其套铣打捞方法。
背景技术
[0002] 水平井生产过程中,由于地层、工具、操作使用等因素,井下事故很难避免。井下事故的类型可概括为以下几种:(1)油水井生产过程中造成的油管或井下工具被卡,如砂卡、蜡卡、水垢卡等;(2)油层套管损坏变形造成的油管或井下工具被卡,如套管变形卡等;(3)井下作业施工过程中造成的卡钻,如井下落物卡、水泥卡、化学防砂卡、堵水剂固化卡、修井工具卡等;(4)井下下入了设计不当或工具质量差的井下工具造成的卡钻,如封隔器不能解封造成的卡钻等。现已成熟的处理方法有:活动法解卡、冲洗法解卡、震击法解卡、倒扣套铣法解卡、钻磨铣法解卡等。
[0003] 其中倒扣套铣法解卡已成为油气井复杂打捞技术的的主要方法,传统的分离型套铣筒、整体形套铣筒要承受地面转盘的扭矩,要求有一定的强度与刚度,因而选用材质较好的厚壁无缝钢管制作,对于572"套管来说,一般选用472"钻杆或套管制作,用套管制作的套铣管在较深的井中使用时由于螺纹强度不够,容易出事故。用钻杆制作的套铣管强度较高,使用比较安全,但内径小,不能通过油管节箍。另外不能实现连续套铣。需要下钻具套铣I次,起出套铣钻具后,再下钻具倒扣打捞一次,多次套铣、倒扣、打捞方能处理完事故,劳动强度较大。
[0004] 因此传统的套铣打捞工具需要起下钻多次,并且可能需要不断更换打捞工具,套、磨、铣、钻工艺难度大,套管磨损问题突出,保护套管难度大。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种连续套铣打捞一体化工具及其套铣打捞方法,来克服传统的套铣打捞工具使用过程中需要起下钻多次,并且可能需要不断更换打捞工具,套、磨、铣、钻工艺难度大,套管磨损问题突出,保护套管难度大的问题。
[0006] 为此,本发明提供了一种连续套铣打捞一体化工具包括套铣筒和通过螺纹连接在套铣筒前端的套铣头,所述套铣筒后端通过螺纹连接有倒扣打捞工具,倒扣打捞工具后端通过转换接头连接有滚珠扶正器,滚珠扶正器后端通过安全接头连接有用于斜井段的斜坡钻杆,斜坡钻杆连接直井段的钻杆。
[0007] 所述的倒扣打捞工具为提放式倒扣捞筒、带引鞋的提放式倒扣捞矛、带引鞋的可胀式倒扣捞矛中的一种。
[0008] 所述的打捞工具为打捞公锥或母锥。
[0009] 所述的套铣头采用两向磨铣型结构;所述滚珠扶正器采用三排螺旋水槽、多个滚珠扶正结构。
[0010] 所述的安全接头为水力式安全接头或倒扣安全接头。[0011] 所述的转换接头和滚珠扶正器之间连接有水平井倒扣螺杆钻。
[0012] 所述的套铣头、套铣筒、倒扣打捞工具、转换接头之间的螺纹连接方式为双级偏梯形短齿同步螺纹连接。
[0013] 一种如上述连续套铣打捞一体化工具的套铣打捞方法,包括下列步骤:
(1)对于水平井、大斜度井,在工具下井之前,先求出不同井身曲率半径处允许通过的井下工具串最大总长,以预测是否会发生中途卡钻遇阻的情况,防止事故发生,根据允许通过井下工具串长度优化组合连续套铣倒扣打捞一体化管柱结构;
(2)下入连续套铣倒扣打捞一体化管柱,对落鱼进行套铣作业;
(3)打捞时下放工具,套铣筒引鞋将落鱼引入,通过提拉或造扣拉力增加,继续上提进行打捞作业;
(4)打捞结束后起出套铣筒,套铣筒起出到井口后,先用安全卡瓦固定套铣筒,卸开双级扣,起出打捞工具和油管,再起完套铣筒。
[0014] 上述步骤(1)中井身曲率半径R处允许通过井下工具串长度为:
Figure CN103967439AD00051
式中,R——井身曲率半径,m;
D——曲率半径为R处的套管内径,m;
d, (I1, d2-井下工具串最大刚性外径,m ;
L——井下工具串最大允许通过长度,m。
[0015] 上述步骤(3)还包括遇卡严重倒不开,需要退出工具的过程:
(1)提放式倒扣捞筒、带引鞋捞矛类工具退出:下放工具,指重表回降时停止下放,上提工具,即可退出工具;
(2)母锥或公锥类需要旋转造扣的工具退出:投球打压,从水力安全接头处脱手,或者反转钻具从安全接头处脱扣。
[0016] 本发明的有益效果:
(I)能将传统的套铣、倒扣打捞分两趟管柱多次完成,变为一趟管柱完成,提高了工作效率。
[0017] (2)不论是直井、定向斜井、大斜度井、水平井,按照本发明的技术方案,都可以连续套铣到位后接着倒扣打捞,直至将井内所有被卡管柱套铣打捞完,使复杂事故达到了简
单化处理。
[0018] (3)套铣筒允许下入长度可以根据井身剖面数据计算出;打捞工具根据打捞对象的不同进行选择;套铣头采用两向磨铣型结构,对套管的保护比较好。
[0019] (4)引鞋、套铣头、套铣筒、打捞工具、转换接头均采用双级扣连接,合金结构钢制造,丝扣连接强度大,抗滑扣、抗粘扣、抗退扣性能好,安全可靠。
[0020] 以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
[0021] 图1是在水平井应用的井口驱动的连续套铣解卡结构示意图。
[0022] 图2是在水平井应用的井下螺杆钻具驱动的连续套铣解卡管柱结构示意图。[0023] 附图标记说明:1、套铣头;2、套铣筒;3、倒扣打捞工具;4、转换接头;5、滚珠扶正器;6、安全接头;7、斜坡钻杆;8、钻杆;9、水平井倒扣螺杆钻。
具体实施方式
[0024] 一种连续套铣打捞一体化工具,如图1所示,包括套铣筒2和通过螺纹连接在套铣筒2前端的套铣头1,所述套铣筒2后端通过螺纹连接有倒扣打捞工具3,倒扣打捞工具3后端通过转换接头4连接有滚珠扶正器5,滚珠扶正器5后端通过安全接头6连接有用于斜井段的斜坡钻杆7,斜坡钻杆7连接直井段的钻杆8。
[0025] 工具本身相当于一个打捞工具和一个连续套铣工具,可以先清理掉环空的砂卡、蜡卡、水垢卡、井下落物卡、水泥卡、化学防砂卡、堵水剂固化卡、修井工具卡、井下作业工具卡,然后将井下落鱼头引入打捞工具内进行打捞。
[0026] 实施例1:
对井眼规整、曲率不大、摩阻力小、蹩跳不严重的水平井,因砂埋、砂卡、化学防砂卡、小件落物卡、堵水剂固化卡而造成的管柱卡,井口采用井口转盘驱动或动力水龙头驱动,管柱结构如图1所示:
Φ116ιήπι套铣头1+Φ116ιήπι套铣筒2+Φ116ιήπι倒扣打捞工具3+Φ116ιήπι转换接头4+Φ 118mm滚珠扶正器5+Φ 108mm倒扣安全接头6+Φ 73mm斜坡钻杆7+Φ 73mm钻杆8。
[0027] 不需要造扣打捞,倒扣打捞工具3可以是提放式倒扣捞筒、带引鞋提放式倒扣捞矛、带引鞋可胀式倒扣捞矛等打捞工具,可循环、可打捞、可倒扣、可退出,打捞又不需要旋转,遇卡可以倒扣,倒不开可以退出。
[0028] 需要造扣打捞,倒扣打捞工具3可以是打捞公锥或母锥等承受抗扭强度较大的工具,可以造扣打捞、可以倒扣打捞,倒不开可以正转上提丢手。
[0029] 套铣头I采用两向磨铣型结构,套铣头的下面和里面有YD硬质合金层,下钻及磨铣过程中对套管的保护比较好。
[0030] 滚珠扶正器5采用三排螺旋水槽、多个滚珠扶正结构,增强了扶正器在水平井大斜度井段的能力,减少了起下管柱和管柱转动时的滑动摩擦力,有效保护了套管,增大了扶正器与套管之间的过流面积,减少了环空循环阻力。
[0031] 上述的套铣头1、套铣筒2、打捞工具3、转换接头4之前的工具均采用双级偏梯形短齿同步螺纹(FJWP),合金结构钢制造,丝扣密封好、连接强度大,抗滑扣、抗粘扣、抗退扣性能好,安全可靠。
[0032] 实施例2:
对于井眼曲率大、水平段长的水平井及大斜度井,因砂埋、砂卡、化学防砂卡、小件落物卡、堵水剂固化卡而造成的管柱卡,采用套铣筒及配套钻具进行套铣解除阻卡,也可不使用螺杆钻具,现场一般结合倒扣实施。钻具结构如图2所示:Φ 116mm套统头1+C>116mm套统筒2+Φ 116mm倒扣打捞工具3+Φ 116mm转换接头4+Φ 118mm滚珠扶正器4+Φ 102mm水平井倒扣螺杆钻9+ +Φ 108mm水力式安全接头+Φ73ιήπι斜坡钻杆7+C>73mm钻杆8。
[0033] 不需要造扣打捞,倒扣打捞工具3可以是提放式倒扣捞筒、带引鞋提放式倒扣捞矛、带引鞋可胀式倒扣捞矛等等打捞工具,可循环、可打捞、可倒扣、可退出,打捞不需要旋转,遇卡可以倒扣,倒不开可以退出。[0034] 需要造扣打捞,倒扣打捞工具3可以是打捞公锥或母锥等承受抗扭强度较大的工具,可以造扣打捞、可以倒扣打捞,倒不开可以投球蹩压丢手。
[0035] 水平井倒扣螺杆钻9带有旁通阀、防掉总成以及扶正器,采用球传动及TC轴承+串轴承,采用长马达,耐温120°C,流量范围6-lOL/s,转速80-150r/min,额定扭矩不低于3000Nm。
[0036] 采用水平井倒扣螺杆钻进行套铣作业,TC轴承和串轴承等推力轴承(止推轴承)承受钻井作业时所生产的一切轴向负荷,因此所加载的钻具重量不应超过推力轴承所能承受轴向的最大旋转载荷。
[0037] 套铣头1、套铣筒2内径达98mm,可套铣通过Φ93.2mm油管节箍。母锥最大可以打捞外径97mm的落物。
[0038] 上述连续套统打捞一体化工具的套统打捞方法,包括下列步骤,
(1)对于水平井、大斜度井,在工具下井之前,先求出不同井身曲率半径处允许通过的井下工具串最大总长,以预测是否会发生中途卡钻遇阻的情况,防止事故发生,井身曲率半径R处允许通过井下工具串长度为:
Figure CN103967439AD00071
式中,R——井身曲率半径,m;
D——曲率半径为R处的套管内径,m;
d, (I1, d2-井下工具串最大刚性外径,m ;
L——井下工具串最大允许通过长度,m。
[0039] 根据允许通过井下工具串长度优化组合连续套铣倒扣打捞一体化管柱结构;
(2)下入连续套铣倒扣打捞一体化管柱,对落鱼进行套铣作业;
(3)打捞时下放工具,落鱼通过套铣筒引鞋将落鱼引入,通过提拉或造扣拉力增加,继续上提进行打捞作业;
当遇卡严重倒不开时,可以退出工具:
1)捞筒、带引鞋捞矛类工具退出:下放工具,指重表回降时停止下放,上提工具,即可退出工具;
2)母锥或公锥类需要旋转造扣的工具退出:正转钻具从安全接头处脱扣。
[0040] ( 4)打捞结束后起出套铣筒,套铣筒起出到井口后,先用安全卡瓦或卡盘固定套铣筒,卸开双级扣,起出套铣筒。
[0041 ] 工具维修保养后可重复使用。
[0042] 实施例3:
长庆油田ZP67-11井具体实施经过
1、压裂方式:采用水力喷砂分段射孔加砂压裂与小直径封隔器联作技术进行改造(单喷射器)。
[0043] 2、压裂管柱结构(自下而上):导向丝堵+眼管+单流阀(带钢球和挡板)+K344-108封隔器+ —级喷枪+PSK344-110水力喷射封隔工具+2 7/8"外加厚倒角油管(水平段)+27/8〃外加厚油管至井口。
[0044] 3、第四喷点2690m压裂完后发生卡钻事故(设计喷点位置:2852.0,2802.0,2748.0,2690.0,2640,2572.0,2521.0 共七段)。
[0045] 4、原因分析
(1)压后液体破胶不好,油管放喷无液量,采取措施不当,导致地层吐砂沉降环空;
(2)套管喷势增大时未及时控制井口,反冲洗井,使携砂液体进入套管环空,导致环空砂卡。
[0046] 5、处理经过
(I)倒扣起出中和点以上的钻具
接3.0m短节I根,上提钻具遇阻,最大拉力42.0ΚΝ,活动钻具8次无效,上提倒扣成功,最大拉力降至29.0ΚΝ,卸3.0m短节I根。用活性水30m3反冲,泵压3.0MPa,排量800L/min,历时37min,冲至进出口水色一致,返出30m3。起钻187根。
[0047] (2)第一次下套铣筒引鞋+连续套铣筒+提放式倒扣捞矛倒扣
下入套铣筒引鞋I个,套铣筒27个,反扣钻杆191根,套洗筒钻具位置:1932.69m。用活性水50m3反冲,泵压2.5MPa,排量800L/min,历时62min,冲至返出液无砂粒,返出50m3。下放钻具入鱼,拉力降至30.0ΚΝ,上提钻具至50KN,打捞成功,下放钻具最钻压降至42KN倒扣。起倒扣钻杆191根,套铣打捞工具I套,倒出油管25根。
[0048] (3)第二次下套铣筒引鞋+连续套铣筒+提放式倒扣捞矛倒扣
下入套铣筒引鞋I个,套铣筒27个,反扣钻杆217根遇阻,探砂面未遇砂面,套铣筒钻具位置:2174.56m。上提I根,用活性水50m3反冲,泵压13.0MPa,排量800L/min,历时62min,循环至进出口水色一致,返出50m3,起钻30根。下反扣钻杆I根入鱼,倒扣成功后,起反扣钻杆217根,套铣打捞工具I套,倒扣油管18根,鱼头位置:2211.95。
[0049] (4)第三次下套铣筒引鞋+连续套铣筒+提放式倒扣捞矛倒扣
下入套铣筒引鞋I个,套铣筒27个,反扣钻杆224根遇阻,探砂面至2236.31m。上提I根,下钻2根,用活性水70m3正循环套铣,排量1000L/min,泵压16_20MPa,历时70min,冲至井深2255.01m,返出液无砂粒,返出70.0 m3。下钻10根、用活性水355m3正循环套铣,排量1000L/min,泵压20_25MPa,历时355min,冲至井深2345.59m,返出液无砂粒,返出355.0m3。倒扣成功后,起反扣钻杆235根,套铣打捞工具I套,倒出油管9根。
[0050] (5)第四次下套铣筒引鞋+连续套铣筒+提放式倒扣捞矛倒扣
下入套铣筒引鞋I个,套铣筒27个,反扣钻杆235根遇阻,探砂面至2344.29m。上提I根,下钻4根、用活性水140m3正循环套铣,排量1000L/min,泵压20_23MPa,历时140min,冲至井深2376.89m,返出液无砂粒,返出140.0m30起钻31根,坐井口。用活性水40m3正冲,泵压20MPa,排量1000L/min,历时40min,循环至进出口水色一致,返出40m3。
[0051] 下反扣钻杆31根,下钻6根、用活性水240m3正循环套铣,排量1000L/min,泵压20-23MPa,历时240min,冲至井深2432.54m,返出液无砂粒,返出液240.0m3。
[0052] 倒扣成功,起反扣钻杆244根,套铣打捞工具I套,倒出油管16根。
[0053] (6)第五次下套铣筒引鞋+连续套铣筒+母锥倒扣
下入套铣筒引鞋I个,套铣筒27个,下反扣钻杆244根遇阻,探砂面至2457.5m。用活性水40m3正冲,泵压22MPa,排量1000L/min,历时40min,冲至返出液无砂粒,返出40m3。下反扣钻杆17根,加压造扣,坐井口。用活性水IOOm3正冲,泵压22MPa,排量1000L/min,历时IOOmin,冲至返出液无砂粒,返出101m3。[0054] 下反扣钻杆2根,3.0m短节I根至井深2479.62m。用活性水50m3正冲,泵压23MPa,排量1000L/min,历时50min,冲至返出液无砂粒,返出51 m3。
[0055] 起反扣钻杆钻杆263根,套铣打捞工具I套,倒出油管30根,多级水力喷射压裂管柱I套,打捞结束。
[0056] 本实施例没有具体描述的部分都属于本技术领域的公知常识和公知技术,如有需要我们可提供参考资料。
[0057] 综上所述,连续套铣筒打捞一体化工具能实现连续套铣,可使同类型大修作业修井周期缩短30-40%,费用降低20-30%,有效降低了现场工人劳动强度,一定程度上保护了套管,工具可以在Φ139.7mm、177.8mm套管使用,具有较好的推广应用前景和经济效益。
[0058] 以上例举仅仅是对本发明的举例说明,并不构成对本发明的保护范围的限制,凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连续套铣打捞一体化工具,包括套铣筒(2)和通过螺纹连接在套铣筒(2)前端的套铣头(1),其特征在于:所述套铣筒(2)后端通过螺纹连接有倒扣打捞工具(3),倒扣打捞工具(3 )后端通过转换接头(4 )连接有滚珠扶正器(5 ),滚珠扶正器(5 )后端通过安全接头(6)连接有用于斜井段的斜坡钻杆(7),斜坡钻杆(7)连接直井段的钻杆(8)。
2.如权利要求1所述的连续套铣打捞一体化工具,其特征在于:所述的倒扣打捞工具(3)为提放式倒扣捞筒、带引鞋的提放式倒扣捞矛、带引鞋的可胀式倒扣捞矛中的一种。
3.如权利要求1所述的连续套铣打捞一体化工具,其特征在于:所述的打捞工具(3)为打捞公锥或母锥。
4.如权利要求1所述的连续套铣打捞一体化工具,其特征在于:所述的套铣头(I)采用两向磨铣型结构;所述滚珠扶正器(5)采用三排螺旋水槽、多个滚珠扶正结构。
5.如权利要求1所述的连续套铣打捞一体化工具,其特征在于:所述的安全接头(6)为水力式安全接头或倒扣安全接头。
6.如权利要求1所述的连续套铣打捞一体化工具,其特征在于:所述的转换接头(4)和滚珠扶正器(5)之间连接有水平井倒扣螺杆钻(9)。
7.如权利要求1所述的连续套铣打捞一体化工具,其特征在于:所述的套铣头(I)、套铣筒(2)、倒扣打捞 工具(3)、转换接头(4)之间的螺纹连接方式为双级偏梯形短齿同步螺纹连接。
8.—种如权利要求1所述的连续套铣打捞一体化工具的套铣打捞方法,其特征在于:包括下列步骤, (1)对于水平井、大斜度井,在工具下井之前,先求出不同井身曲率半径处允许通过的井下工具串最大总长,以预测是否会发生中途卡钻遇阻的情况,防止事故发生,根据允许通过井下工具串长度优化组合连续套铣倒扣打捞一体化管柱结构; (2)下入连续套铣倒扣打捞一体化管柱,对落鱼进行套铣作业; (3)打捞时下放工具,套铣筒引鞋将落鱼引入,通过提拉或造扣拉力增加,继续上提进行打捞作业; (4)打捞结束后起出套铣筒,套铣筒起出到井口后,先用安全卡瓦固定套铣筒,卸开双级扣,起出打捞工具和油管,再起完套铣筒。
9.如权利要求8所述的套铣打捞方法,其特征在于:所述步骤(1)中井身曲率半径R处允许通过井下工具串长度为:
Figure CN103967439AC00021
式中,R——井身曲率半径,m; D——曲率半径为R处的套管内径,m; d, (I1, d2-井下工具串最大刚性外径,m ; L——井下工具串最大允许通过长度,m。
10.如权利要求8所述的套铣打捞方法,其特征在于:所述步骤(3)还包括遇卡严重倒不开,需要退出工具的过程: (1)提放式倒扣捞筒、带引鞋捞矛类工具退出:下放工具,指重表回降时停止下放,上提工具,即可退出工具;(2)母锥或公锥类需要旋转造扣的工具退出:投球打压,从水力安全接头处脱手,或者反转钻具从安全接头处脱扣 。
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