CN104806188B - 井下落鱼打捞方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下落鱼打捞方法，它包括以下步骤：在井内进行下铅模打印，分析井下落鱼的鱼顶形态和位置；选择与井下落鱼的鱼顶形态相对应的打捞管柱和公锥，下入相连接的打捞管柱和公锥，并使公锥进入井下落鱼的鱼腔内，进而使得公锥与井下落鱼进行造扣；通过打捞管柱和公锥向井下落鱼的鱼腔内注入蒸汽；在蒸汽注入完毕后，通过打捞管柱和公锥向井下落鱼施加轴向向上的拉伸载荷，以使井下落鱼在轴向方向发生拉伸形变；向打捞管柱内注入钻井液，从而将井下落鱼周围的杂物排出；上提打捞管柱与公锥，从而将井下落鱼捞出。本方法能够将井下存在阻卡的落鱼打捞上井，且施工工艺简单，作业时间短，所需设备成本低。

Description

井下落鱼打捞方法

技术领域

本发明涉及石油钻井工程领域，特别涉及一种井下落鱼打捞方法。

背景技术

在石油钻探过程中，特别是新探区，在钻探作业过程中由于缺乏对地下地质构造、岩性特点的足够认识，往往会遭遇井下事故。在这些事故中，有一种情形为钻具由于材质自身问题或人为操作不当而掉落并卡在井内。这类事故轻则耗费大量人力、物力和财力，重则导致部分井段甚至全井的报废，将给整个钻探作业带来重大损失。在该过程中，因事故掉落在井内的钻具称之为井下落鱼。在现有技术中，对井下落鱼进行打捞的方法有大力提拉活动解卡、憋压恢复循环解卡、长期悬吊解卡、震动解卡等等。但是这些常规的方法处理难度大、复杂程度高、成功率低，都基本无法处理这类钻井事故，最终只能借助套铣、磨铣措施才有可能恢复正常的钻井生产作业。

套铣是指在取出阻卡点或埋点以上管柱以后，借助套铣筒清除井下落鱼与井筒之间环空中引起阻卡的水泥、沉沙、石膏及碳酸钙结晶等硬物的工艺方法。而磨铣是指借助磨鞋将落鱼和管外卡点一起磨掉的一种解卡方法。但是，不论是套铣或是磨铣，在整个作业过程都需要耗费大量时间，而作业时间越久，泥浆浸泡导致井壁坍塌、掉块的机率就越高，从而又会造成新的阻卡。同时，由于套铣或磨铣工具自身尺寸较大，入井后环空间隙小，加之工具较长，井下施工作业过程中又容易形成新的卡钻事故。综上可见，整个套铣或磨铣作业都伴随着巨大的钻井风险，为此迫切需要一种更为安全、可靠的可对井下存在阻卡的落鱼解卡打捞方法。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供了一种井下落鱼打捞方法，其能够解决井下存在阻卡的落鱼无法被打捞的问题。

本发明的具体技术方案是：

一种井下落鱼打捞方法，其特征在于，它包括以下步骤：

在井内进行下铅模打印，分析井下落鱼的鱼顶形态和位置；

选择与所述井下落鱼的鱼顶形态相对应的打捞管柱和公锥，下入相连接的所述打捞管柱和所述公锥，并使所述公锥进入所述井下落鱼的鱼腔内，进而使得所述公锥与所述井下落鱼进行造扣；

通过所述打捞管柱和所述公锥向所述井下落鱼的鱼腔内注入蒸汽；

在蒸汽注入完毕后，通过所述打捞管柱和所述公锥向所述井下落鱼施加轴向向上的拉伸载荷，以使所述井下落鱼在轴向方向发生拉伸形变；

向所述打捞管柱内注入钻井液，从而将所述井下落鱼周围的杂物排出；

上提所述打捞管柱与所述公锥，从而将所述井下落鱼捞出。

优选地，下入相连接的所述打捞管柱和所述公锥，并使所述公锥进入所述井下落鱼的鱼腔内，进而使得所述公锥与所述井下落鱼进行造扣的过程如下，下入相连接的所述打捞管柱和所述公锥时，所述公锥至所述井下落鱼的鱼顶上部，开启循环泵，继续下放所述公锥至所述井下落鱼的顶部，观察泵压变化，如泵压上升，说明所述公锥进入所述井下落鱼的鱼腔，进而进行造扣。

优选地，通过所述打捞管柱和所述公锥向所述井下落鱼的鱼腔内注入蒸汽中，蒸汽注入至所述井下落鱼鱼腔内的温度到达预设温度T1时停止蒸汽注入。

优选地，基于打捞机的额定载荷与所述井下落鱼的材料性质，确定所述预设温度T1。

优选地，基于所述打捞机的额定载荷，得到所述井下落鱼受到的最大轴向拉伸载荷；

基于所述井下落鱼的材料屈服强度与温度曲线以及所述井下落鱼受到的最大轴向拉伸载荷，确定所述井下落鱼的最低屈服形变温度T2；

基于所述井下落鱼的最低屈服形变温度T2，确定所述预设温度T1。

优选地，向所述打捞管柱内注入钻井液，钻井液通过循环通路将所述井下落鱼周围的杂物排出，所述循环通路包括所述打捞管柱内部通道、所述井下落鱼内部通道、所述井下落鱼下方的井内空间以及所述井下落鱼与井壁之间的环形间隙。

本发明具有以下显著有益效果：

本方法操作灵活，可以选择对整个落鱼实施整体注热打捞，对多个落鱼的情况可选择分段实施注热解卡打捞；其作业效率高，通过实施整体注热，一次便可实现一个落鱼上多个卡点解除；在对井下注入蒸汽时可以利用现有钻井工程上的注热设备，同时无需使用其它新设备，成本低；施工工艺简单，作业时间短。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为发明实施前井下管柱被卡下的示意图。

图2为发明实施后井下管柱解卡的示意图。

以上附图的附图标记：

1、打捞管柱；2、井壁；3、环空泥浆；4、公锥；5、落鱼；6、沉砂；7、蒸汽；8、环形间隙。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

在石油钻探过程中，或多或少都会出现井下事故，其中包括由于人为的操作不当导致钻井管柱或套管掉落井内。在行业中，将掉落至井下的作业工具称之为“落鱼”。由于井内的沉砂6堆积，在钻井管柱或套管与井壁2之间充满沉砂6，钻井管柱或套管本身具有较长的长度，其外壁由于沉砂6堆积以后产生的摩擦阻力大幅上升，是普通小型工具掉落所无法相比的，如此该摩擦阻力使得钻井管柱或套管存在阻卡，普通的提拉或者打捞方法无法将掉落的钻井管柱或套管解卡并打捞出井内，如此必然影响正常的钻井作业。发生上述情况，由于落鱼5沿井的方向具有较大的长度且其本身材料由金属构成这两点原因，本发明提出了一种新的井下落鱼5打捞方法，其包括以下步骤：

在井内进行下铅模打印，分析井下落鱼5的鱼顶形态和位置。

当井内由于钻井管柱或套管掉落导致阻卡而无法打捞出井时，由于不清楚落鱼5上端即鱼顶的形态和位置，所以首先需要向井内下铅模，对落鱼5鱼顶进行打印，以了解落鱼5鱼顶的形态以及整个落鱼5的井下位置。如此，根据鱼顶的形态选择合适大小、能与落鱼5鱼顶卡接的合适卡口的打捞工具，以便方便作业。

选择与井下落鱼5的鱼顶形态相对应的打捞管柱1和公锥4，下入相连接的打捞管柱1和公锥4，并使公锥4进入井下落鱼5的鱼腔内，进而使得公锥4与井下落鱼5进行造扣。

根据下铅模打印得到的落鱼鱼顶的形状，选则合适大小、形状相适配的公锥4。根落鱼5的井下位置，选择合适的打捞管柱1。将公锥4连接在打捞管柱1的下端，打捞管柱1与公锥4两者一起下入井内。当公锥4至鱼顶上部一段距离时，可以为1至2米左右，开启地面的循环泵，循环泵与打捞管柱1上端相连通，如此产生一定的泵压，在地面观察好该泵压数值。继续逐渐下放打捞管柱1和公锥4至落鱼5的顶部，该过程中一直观察好泵压变化，如泵压开始突然上升，则代表重表悬重下降，说明此时打捞管柱1下端连接的公锥4进入掉落的钻井管柱或套管的内部，即所谓的鱼腔。此时，可以进行造扣，具体为，当公锥4进入落鱼5内部之后，加适当的钻压，并转动钻具，钻具迫使公锥4的打捞螺纹挤压吃入落鱼5内壁进行造扣。

通过打捞管柱1和公锥4向所述井下落鱼5的鱼腔内注入蒸汽7。

当公锥4完成造扣后，在井内向打捞管柱1内注入蒸汽7，蒸汽7沿公锥4最终进行落鱼5鱼腔内部。确定蒸汽7注入量具体范围原理如下：该过程主要基于金属材料理论、热力学理论两大方面，钻杆、钻具以及套管等管柱均由金属材料制成，这也就从本质上决定了井下落鱼5具有金属材料的特性。通常来说，金属材料在单向拉伸作用下会发生变形，变形开始阶段金属材料伸长量随载荷成正比增加，卸载后能够立刻恢复原状；当载荷继续增大超过比例极限载荷时，金属材料会产生塑性变形，即使卸载后金属材料也会保留部分形变；继续增大载荷到一定值时，载荷保持不变的情况下金属材料会表现出持续伸长的现象，即发生屈服；进入屈服阶段后，继续增加载荷，塑性变形将会出现更为明显的增大，并出现“缩颈”，此时，继续增加载荷，金属材料将会断裂。同时，金属材料的变形受温度影响较为敏感，随着温度的升高，金属材料屈服、产生塑性变形所需要的载荷会迅速降低。对常用几种钻井管柱进行的不同温度下的系列拉伸性能试验表明，不同钢级的管柱试样在高温下的抗拉强度与室温下的抗拉强度相比变化不大，而在高温下的屈服强度均明显低于常温下的屈服强度。通常对落鱼5的打捞为在井口通过打捞机实现，但是打捞机的额定功率下产生的拉力强度无法使得落鱼5在常温在进入屈服形变。所以根据金属材料理论，需要对落鱼5的材料进行加热至一定预设温度T1以上，使其材料的屈服强度范围降低，如此，在不改变打捞机额定功率的情况下，使得打捞机的拉力能够使得落鱼5发生屈服形变。预设温度T1即为监测蒸汽7注入量的一个指标，当蒸汽7注入至落鱼5鱼腔内部温度到达预设温度T1时，即可以停止注入蒸汽7。预设温度T1需要根据打捞机的额定载荷与落鱼5的材料性质做确定。

首先，根据打捞机的额定载荷计算得到井下落鱼5受到的最大轴向拉伸载荷。接着，查阅落鱼5材料的资料，查看落鱼5材料的屈服强度与温度关系曲线，根据落鱼5受到的最大轴向拉伸载荷数值，确定落鱼5材料处于屈服强度范围内的最低屈服形变温度T2。再根据井下落鱼5的最低屈服形变温度T2，确定所述预设温度T1。预设温度T1需满足条件，T1大于等于T2。如此确定的预设温度T1可以确保在打捞机处于额定载荷下产生的拉力能够使得落鱼5产生屈服形变。当然，预设温度T1的温度不易过高，需要保证在预设温度T1的温度下，其它处于预设温度T1温度下的作业工具机械需要保持足够的强度，以满足作业要求，同时还需要避免预设温度T1处于过高温度而导致打捞机在额定载荷下产生的拉力使得落鱼5发生断裂。当然，在能够完成该打捞方法的前提下，预设温度T1越低，所消耗的蒸汽7越少，如此，能够更好的减小消耗，节约能源。

在蒸汽7注入完毕后，通过打捞管柱1和公锥4向井下落鱼5施加轴向向上的拉伸载荷，以使井下落鱼5在轴向方向发生拉伸形变；

图1为发明实施前井下管柱被卡下的示意图，如图1所示，管柱被卡在井下，管柱与井壁2之间的下方充满了沉砂6，管柱与井壁2之间的上方为环空泥浆3。此时，打捞管柱1下端的公锥4已经对落鱼5造扣完成，落鱼5的内腔中充满了注入的蒸汽7。待蒸汽7注入完毕达到T1温度后，在地面上开启打捞机，打捞机对打捞管柱1以及公锥4产生向上拉力，由于公锥4与落鱼5已经造扣完成，两者相连接，于是打捞管柱1和公锥4再向井下落鱼5施加轴向向上的拉伸载荷。因为落鱼5在蒸汽7的作用下处于一个较高的预设温度T1下，其屈服强度变低，在打捞管柱1与公锥4的施力下，以落鱼5在轴向方向发生屈服形变，落鱼5的长度被拉伸，其直径变小。图2为发明实施后井下管柱解卡的示意图，如图2所示，在落鱼5发生屈服形变后，由于其直径变小，导致落鱼5外壁与沉砂6之间产生环形间隙8。该环形间隙8一方面产生了一个对流通道，另外一方面落鱼5由于被卡外壁沉砂6产生的摩擦阻力大幅减小。

向打捞管柱1内注入钻井液，从而将井下落鱼5周围的杂物排出。

向打捞管柱1内注入钻井液，钻井液通过公锥4流入落鱼5内腔。由于落鱼5拉伸后形成的环形间隙8，井下形成了一条可供钻井液循环通路。该循环通路包括打捞管柱1内部通道、井下落鱼5内部通道、井下落鱼5下方的井内空间以及井下落鱼5与井壁2之间的环形间隙8。通过该循环通路，钻井液将井壁2内的沉砂6以及环空泥浆3全部循环冲洗出来，最终落鱼5完全解卡。在开始注入钻井液时，先从小排量开始，再根据实际情况逐渐加大注入量，直至建立正常循环。

上提打捞管柱1与公锥4，从而将井下落鱼5捞出。

本方法利用了以上金属材料形变原理以及落鱼5材料的高温特性，通过向井下因井壁2坍塌、砂埋等形成的井下落鱼5内部注热，使落鱼5处于预设温度T1下的高温环境中。在高温环境下，落鱼5首先会受热膨胀，挤压周围的掉块或沉砂6，与此同时，再通过向落鱼5施加一个相对较小的轴向拉伸载荷即可实现井下落鱼5的形变，使得落鱼5在轴向被拉长。井下被埋的落鱼5经过一胀一缩，为井下钻井液循环通道的建立创造了空间，一旦井下建立冲洗循环，那么因井壁2垮塌、沉砂6而被埋的落鱼5即可解卡，解卡后即可按照常规的打捞方式对井下落鱼5进行打捞。与现有解卡打捞方法相比，本发明所提出的通过热力辅助解卡的打捞方法具有以下显著特点：方法灵活，如若井内仅存在一个落鱼5时，即可对一个落鱼5实施整体注热，然后解卡后将其打捞出来，若在井下存在多个落鱼5，即可分段实施注热解卡，通过循环操作本方法依次将落鱼5一个个打捞起井；其次，通过本方法操作，作业效率高，在一次作业中便可实现将一个落鱼5上的多个卡点解除；并且，该方法中不存在套铣、磨铣工具入井后存在的二次卡钻的风险；最后，本方法可以直接利用现有注热设备，无需使用到任何新的设备，如此降低了设备投入的成本；总体而言，本发明中提出的井下落鱼打捞方法施工工艺简单，作业时间短，节省人力、物力、财力。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种井下落鱼打捞方法，其特征在于，它包括以下步骤：

在井内进行下铅模打印，分析井下落鱼的鱼顶形态和位置；

选择与所述井下落鱼的鱼顶形态相对应的打捞管柱和公锥，下入相连接的所述打捞管柱和所述公锥，并使所述公锥进入所述井下落鱼的鱼腔内，进而使得所述公锥与所述井下落鱼进行造扣；

通过所述打捞管柱和所述公锥向所述井下落鱼的鱼腔内注入蒸汽，蒸汽注入至所述井下落鱼鱼腔内的温度到达预设温度T1时停止蒸汽注入，基于打捞机的额定载荷与所述井下落鱼的材料性质，确定所述预设温度T1；

在蒸汽注入完毕后，通过所述打捞管柱和所述公锥向所述井下落鱼施加轴向向上的拉伸载荷，以使所述井下落鱼在轴向方向发生拉伸形变；

向所述打捞管柱内注入钻井液，从而将所述井下落鱼周围的杂物排出；

上提所述打捞管柱与所述公锥，从而将所述井下落鱼捞出。

2.根据权利要求1所述的井下落鱼打捞方法，其特征在于：下入相连接的所述打捞管柱和所述公锥，并使所述公锥进入所述井下落鱼的鱼腔内，进而使得所述公锥与所述井下落鱼进行造扣的过程如下，下入相连接的所述打捞管柱和所述公锥时，所述公锥至所述井下落鱼的鱼顶上部，开启循环泵，继续下放所述公锥至所述井下落鱼的顶部，观察泵压变化，如泵压上升，说明所述公锥进入所述井下落鱼的鱼腔，进而进行造扣。

3.根据权利要求1所述的井下落鱼打捞方法，其特征在于，它还包括以下步骤：

基于所述打捞机的额定载荷，得到所述井下落鱼受到的最大轴向拉伸载荷；

基于所述井下落鱼的材料屈服强度与温度曲线以及所述井下落鱼受到的最大轴向拉伸载荷，确定所述井下落鱼的最低屈服形变温度T2；

基于所述井下落鱼的最低屈服形变温度T2，确定所述预设温度T1。

4.根据权利要求1所述的井下落鱼打捞方法，其特征在于：向所述打捞管柱内注入钻井液，钻井液通过循环通路将所述井下落鱼周围的杂物排出，所述循环通路包括所述打捞管柱内部通道、所述井下落鱼内部通道、所述井下落鱼下方的井内空间以及所述井下落鱼与井壁之间的环形间隙。