汪光太，張紹輝，樊 健

1.中國(guó)石油勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心（北京100083）

2.中國(guó)石油大港油田分公司檢測(cè)監(jiān)督評(píng)價(jià)中心（天津300280）

長(zhǎng)落魚(yú)打撈作業(yè)優(yōu)化

汪光太1，張紹輝1，樊 健2

1.中國(guó)石油勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心（北京100083）

2.中國(guó)石油大港油田分公司檢測(cè)監(jiān)督評(píng)價(jià)中心（天津300280）

通過(guò)分析長(zhǎng)落魚(yú)形成的常規(guī)原因和打撈長(zhǎng)落魚(yú)時(shí)所需考慮的一些特殊性，為提高打撈效率、降低打撈成本、增加打撈成功率，提出了打撈長(zhǎng)落魚(yú)的實(shí)用決策流程。通過(guò)優(yōu)選打撈工具、優(yōu)化工具配套和精細(xì)控制打撈操作過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)落魚(yú)打撈作業(yè)的優(yōu)化。

長(zhǎng)落魚(yú)；打撈工具；大頭公錐；倒扣打撈筒；爆炸松扣

油氣勘探鉆井井深越來(lái)越深，深井?dāng)?shù)量也逐年增加，鉆柱長(zhǎng)期在井下高負(fù)荷狀態(tài)中運(yùn)轉(zhuǎn)，鉆具因長(zhǎng)期磨損后自身強(qiáng)度減弱、彎曲井段的交變受力、疲勞損傷、遭受沖蝕后連接強(qiáng)度或本體強(qiáng)度減弱、氫脆破壞等原因，易發(fā)生斷鉆具的事故，而在井眼中留下長(zhǎng)段的鉆具“落魚(yú)”；這種長(zhǎng)落魚(yú)也可由操作不當(dāng)引發(fā)。例如，在處理遇卡、卡鉆等井下復(fù)雜事故時(shí)進(jìn)行超負(fù)荷強(qiáng)提硬轉(zhuǎn)也會(huì)造成鉆具拉斷或扭斷，或因施加過(guò)大扭矩引起脹扣而滑扣，或因鉆柱嚴(yán)重倒轉(zhuǎn)而發(fā)生脫扣，或在起鉆時(shí)突然單吊環(huán)起鉆導(dǎo)致鉆具落井而變成長(zhǎng)落魚(yú)的事故也偶有發(fā)生。

長(zhǎng)落魚(yú)形成后，如果打撈工具選擇不佳、不配套或措施不當(dāng)，不僅使打撈效率降低，還會(huì)造成落魚(yú)卡點(diǎn)上移，使井眼進(jìn)一步復(fù)雜化，增加過(guò)多的解卡工作量，甚至不能解卡，最終只好注水泥塞側(cè)鉆，導(dǎo)致長(zhǎng)段井眼報(bào)廢和大量鉆具被埋的重大損失。所以，對(duì)打撈長(zhǎng)落魚(yú)作業(yè)進(jìn)行優(yōu)化顯得非常重要。

1 從實(shí)際案例引發(fā)的思考

1.1 發(fā)生經(jīng)過(guò)

某X1井設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)如圖1所示，鉆至5 250.27m時(shí)出口鉆井液發(fā)生失返，吊罐起鉆完后，進(jìn)行了13天的承壓堵漏作業(yè)。在循環(huán)檢測(cè)時(shí)再次發(fā)生漏失,平均漏失速度達(dá)14m3/h，降低排量至16L/s。循環(huán)時(shí)，平均漏失速度仍達(dá)12m3/h，加隨鉆堵漏劑后，邊漏邊強(qiáng)鉆進(jìn)至井深5 252m時(shí)出口失返，然后吊灌起鉆至井深4 389.51m遇卡，接方鉆桿后以低排量3L/s開(kāi)泵，出口不返鉆井液，控制懸重在1 550kN~500kN范圍內(nèi)反復(fù)上下活動(dòng)鉆具，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)15圈時(shí)，懸重突然減小，起鉆發(fā)現(xiàn)第92柱下單根距母接頭3.13m處斷裂，落魚(yú)總長(zhǎng)達(dá)2 742.95m，落魚(yú)結(jié)構(gòu)為:Φ241.3mmHJ517G鉆頭×0.25m+630× NC560×0.6m+NC561×410×0.42m+Φ127mm加重鉆桿×129.19m+Φ127mm鉆桿×2 612.49m。

圖1 X1井設(shè)計(jì)和實(shí)際井身結(jié)構(gòu)

1.2 處理過(guò)程

1.2.1 第1次打撈作業(yè)

先接Φ241.3mmLS517G鉆頭下鉆探魚(yú)頂，探得魚(yú)頂井深在1 664.81m（相當(dāng)于鉆頭位置在4 407.76 m）。經(jīng)循環(huán)（排量12L/s,平均漏速1.2m3/h），起鉆后換接Φ206.4mm(88?″)卡瓦打撈筒下鉆打撈，下鉆過(guò)程中進(jìn)行分段循環(huán)，下鉆至距魚(yú)頂0.5m時(shí)，循環(huán)沖洗魚(yú)頭，進(jìn)行打撈魚(yú)頭操作，循環(huán)后起鉆發(fā)現(xiàn)未撈獲落魚(yú)。

1.2.2 第2次打撈作業(yè)

將Φ206.4mm（88?″）卡瓦打撈筒換成Φ200mm（7″）壁鉤式卡瓦打撈筒進(jìn)行打撈，同樣分段循環(huán)下鉆，下鉆至距魚(yú)頂0.5m時(shí)，循環(huán)沖洗魚(yú)頭，進(jìn)行打撈魚(yú)頭操作，循環(huán)后起鉆照樣未能撈獲落魚(yú)。

1.2.3 第三次打撈作業(yè)

先接Φ241.3mmLS517G鉆頭下鉆通井，然后組合帶有隨鉆震擊器和Φ200mm(7″)套銑管的管柱進(jìn)行套銑作業(yè)，2天時(shí)間才套銑井段1 664.81~ 1 675m，套銑太耗時(shí)，決定停止套銑，放棄采用反扣鉆柱倒扣打撈作業(yè)，起鉆甩Φ200mm(7″)套銑筒及隨鉆震擊器，下光鉆桿循環(huán)，準(zhǔn)備注水泥塞側(cè)鉆。

1.3 長(zhǎng)落魚(yú)事故最終處理結(jié)果

X1井最終打撈失敗，注水泥塞后從1 600m處側(cè)鉆，報(bào)廢進(jìn)尺3 652m,填埋鉆具2 742.95m，損失36天時(shí)間側(cè)鉆至原井深。不算鉆頭、鉆井液材料、打撈工具和注水泥塞費(fèi)用，僅按鉆機(jī)設(shè)備折舊、消耗柴油、人員工資和填埋的鉆具等時(shí)值估算就至少損失300萬(wàn)元以上（表1）。

表1 X1井損失費(fèi)用估算

可見(jiàn)，打撈長(zhǎng)落魚(yú)時(shí)，如果不制定優(yōu)化的作業(yè)方案、選擇打撈工具不配套、打撈魚(yú)頭操作不精細(xì)，那就難以提高打撈效率，甚至不能順利置換壞魚(yú)頭和撈出落魚(yú)，使后續(xù)處理難以為繼，最終造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2 長(zhǎng)落魚(yú)打撈的特殊性

長(zhǎng)落魚(yú)一般有上千米長(zhǎng)，對(duì)長(zhǎng)落魚(yú)的打撈要考慮其不同于短落魚(yú)的一些特殊性。

2.1 懸重較大

長(zhǎng)落魚(yú)大都包括全部鉆鋌鉆具和非常長(zhǎng)的鉆桿鉆具，總的懸重比較大，在選擇打撈工具和工藝時(shí)要考慮打撈工具的自身強(qiáng)度和承載能力的適用性，避免上提后中途發(fā)生脫魚(yú)或打撈工具斷落等2次事故。

2.2 長(zhǎng)落魚(yú)易被卡

有一些長(zhǎng)落魚(yú)是在起鉆過(guò)程中發(fā)生鉆具落井，落魚(yú)會(huì)產(chǎn)生自由落體式下落；有一些是在處理遇卡、卡鉆等井下事故時(shí)，因?yàn)槌?fù)荷強(qiáng)提硬轉(zhuǎn)造成鉆具拉斷或扭斷的2次事故，或因施加過(guò)大扭矩引起脹扣而滑扣，或因鉆柱嚴(yán)重倒轉(zhuǎn)而發(fā)生脫扣。長(zhǎng)落魚(yú)形成前通常會(huì)發(fā)生自由落體式下落或突斷后的彈射性下落、下壓。由于下落質(zhì)量大，動(dòng)能高，容易因鉆頭刮積泥餅和鉆具變形而使長(zhǎng)落魚(yú)被卡。

2.3 附加載荷高

長(zhǎng)落魚(yú)由于鉆具長(zhǎng)，在提升過(guò)程中，受到較大的摩擦阻力等附加載荷的作用，使打撈工具所受載荷大量增加，在起獲落魚(yú)過(guò)程中時(shí)常見(jiàn)到脫魚(yú)情況。

2.4 長(zhǎng)段井眼難以建立循環(huán)通道

落魚(yú)頭在對(duì)接打撈之前，下部長(zhǎng)段井眼不能建立鉆井液循環(huán)通道，不利于鞏固井壁和防止積砂，長(zhǎng)時(shí)間的浸泡會(huì)使高含泥地層水化膨脹，井徑相應(yīng)縮小，增加落魚(yú)卡鉆幾率和解卡難度。

2.5 卡點(diǎn)易上移

落魚(yú)被卡后，如果鉆井液性能不好，因長(zhǎng)時(shí)間未能循環(huán)，可造成沉砂增多而卡，同時(shí)落魚(yú)通常會(huì)貼于井壁，在長(zhǎng)時(shí)間不活動(dòng)、旋轉(zhuǎn)的情況下，長(zhǎng)段裸眼井眼中落魚(yú)鉆具易發(fā)生粘卡而使卡點(diǎn)逐步上移。

2.6 一次性撈獲成功率低

長(zhǎng)落魚(yú)容易被卡，卡后打撈魚(yú)頭非完好的落魚(yú)通常就要涉及到兩方面的事情：首先就是要打撈和置換壞魚(yú)頭；另一方面事情就是解卡落魚(yú)。對(duì)于被卡的落魚(yú)，很難一次性撈獲落魚(yú)并得以解卡。因而，一次性撈獲成功率非常低。

3 長(zhǎng)落魚(yú)打撈優(yōu)化決策流程

3.1 長(zhǎng)落魚(yú)打撈優(yōu)化目標(biāo)

傳統(tǒng)打撈長(zhǎng)落魚(yú)方法是采用反扣打撈工具配接反扣鉆具的手段，這種打撈方法需預(yù)備或臨時(shí)組織大量的反扣鉆具，打撈較費(fèi)時(shí)且效率低。要優(yōu)化長(zhǎng)落魚(yú)打撈作業(yè)，就是通過(guò)優(yōu)選打撈工具、完善工具配套、制定決策流程、實(shí)施精細(xì)操作，來(lái)實(shí)現(xiàn)提高打撈效率、降低打撈成本、增加打撈成功率的目標(biāo)。

3.2 長(zhǎng)落魚(yú)打撈工具優(yōu)選

鉆井常用的打撈管具落魚(yú)的工具有打撈公錐、打撈母錐、打撈筒，其中公錐和母錐根據(jù)螺紋類型、有無(wú)排屑槽又可進(jìn)行細(xì)分，打撈筒根據(jù)卡瓦類型、倒扣能力進(jìn)行細(xì)分，具體對(duì)比情況見(jiàn)表2。

由于長(zhǎng)落魚(yú)的特殊性，選擇打撈工具時(shí)要考慮以下優(yōu)選要素：

1）采用正扣鉆具：組織和連接反扣鉆具較費(fèi)時(shí)間，采用正扣鉆具可縮短打撈時(shí)間、提高打撈效率。

2）工具配套簡(jiǎn)單：要考慮配套簡(jiǎn)單、操作方便、避免工具2次事故。

3）選高強(qiáng)度工具：高強(qiáng)度工具的承載能力較大，利于在落魚(yú)未卡的情況下能安全地?fù)偏@整個(gè)落魚(yú)。

4）能夠全井循環(huán)：撈住魚(yú)頭后最好能進(jìn)行全井循環(huán)而不發(fā)生嚴(yán)重短路循環(huán)，利于調(diào)整鉆井液性能和處理其他井下復(fù)雜，方便后續(xù)打撈和解卡。

5）可以實(shí)施倒扣：能通過(guò)倒扣打撈處置壞魚(yú)頭。

6）可以實(shí)施爆松：可通過(guò)配套實(shí)施爆破松扣作業(yè)打撈處置壞魚(yú)頭。

綜合以上各要素，長(zhǎng)落魚(yú)打撈工具可以優(yōu)選為：打撈接頭等鉆具管材厚壁處的正扣無(wú)排屑槽大頭公錐；打撈鉆具管材本體的可退式倒扣打撈筒或可退式籃狀卡瓦打撈筒。

表2 鉆井管具常用打撈工具選用要素對(duì)比

3.3 長(zhǎng)落魚(yú)打撈工具配套

對(duì)于優(yōu)選出的長(zhǎng)落魚(yú)打撈工具，要根據(jù)處理方式、魚(yú)頭大小、井眼尺寸、魚(yú)頭形狀等進(jìn)行相應(yīng)的配套。

1）正扣無(wú)排屑槽大頭公錐：打撈大尺寸管具時(shí)，水眼直徑應(yīng)≥52mm，以便爆破松扣工具能通過(guò)。

2）可退式倒扣打撈筒：現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)表明，考慮到管具的磨損，所選打撈筒卡瓦內(nèi)徑比魚(yú)頭名義外徑小3mm，撈獲成功率最高；魚(yú)頭在大尺寸井眼中要配接相應(yīng)大尺寸的引鞋。

3）正扣無(wú)排屑普通公錐：打撈Φ127mm以上大尺寸管具時(shí)，如不采用倒扣處理魚(yú)頭，可將普通公錐水眼直徑加工擴(kuò)大至52mm，以便爆破松扣工具能通過(guò)。

4）可退式籃狀卡瓦打撈筒：所選打撈筒卡瓦內(nèi)徑應(yīng)比魚(yú)頭外徑小3mm，需配有利于倒扣作業(yè)的自鎖環(huán)，根據(jù)魚(yú)頭環(huán)空尺寸配接相應(yīng)尺寸的引鞋，按打撈魚(yú)頭部位，調(diào)整加長(zhǎng)筒長(zhǎng)度。

3.4 長(zhǎng)落魚(yú)打撈關(guān)鍵操作

打撈作業(yè)的優(yōu)化，離不開(kāi)過(guò)程作業(yè)的精細(xì)控制，打撈長(zhǎng)落魚(yú)的決策流程見(jiàn)圖2，打撈長(zhǎng)落魚(yú)過(guò)程中的關(guān)鍵操作主要體現(xiàn)在：

圖2 長(zhǎng)落魚(yú)打撈決策流程

1）魚(yú)頭斷口免修整：如果魚(yú)頭破裂、斷口不齊，通常認(rèn)為會(huì)不利于打撈工具套入或造扣，常常對(duì)魚(yú)頭進(jìn)行修整。傳統(tǒng)魚(yú)頭修整工具選用套筒磨鞋或領(lǐng)眼磨鞋，而忌用平底磨鞋，因魚(yú)頭通?？偸强肯蚓谝粋?cè)，平底磨鞋難以整周全面磨銑，使魚(yú)頭更加不規(guī)整，增加打撈魚(yú)頭難度。磨銑魚(yú)頭還存在增加打撈時(shí)間、水眼被堵和落魚(yú)易被卡的弊病。而選用籃狀卡瓦打撈筒時(shí)，通過(guò)調(diào)整加長(zhǎng)筒長(zhǎng)度，可以使不齊斷口免于修整。

2）優(yōu)選和配套打撈工具：應(yīng)按上述第2、3條的思路和要求來(lái)優(yōu)選長(zhǎng)落魚(yú)打撈工具，并對(duì)工具自身進(jìn)行相應(yīng)的配套；對(duì)于打撈鉆柱，考慮到要利用打撈工具倒扣功能，鉆柱中不要配接安全接頭，在大井眼或斜井中打撈時(shí)可配接彎鉆桿或小角度彎接頭。

3）打撈鉆柱檢查和緊扣下鉆：正扣鉆柱倒扣前都要進(jìn)行緊扣，長(zhǎng)落魚(yú)打撈鉆柱為緊扣提供了有利條件，不必井下緊扣，可以邊下鉆邊檢查鉆具和緊扣，特別重要的是必須逐根緊扣，而不僅是立柱緊扣。

4）打撈魚(yú)頭精細(xì)操作：采用公錐打撈時(shí)，下鉆至魚(yú)頂上1m處，正常排量循環(huán)一周，然后調(diào)小排量，對(duì)鉆具稱重，記錄懸重、泵沖、排量、泵壓，緩慢下放至距魚(yú)頂0.5m時(shí)，再循環(huán)10min，沖洗魚(yú)頭，然后繼續(xù)緩慢下放公錐實(shí)探魚(yú)頂。要注意觀察魚(yú)頂方入處有無(wú)遇阻，遇阻后可間斷慢轉(zhuǎn)鉆柱，待阻力減小或?yàn)榱愫笤倮^續(xù)下放公錐，至造扣方入處阻力增加的同時(shí)泵壓會(huì)升高，如果僅是阻力增加而泵壓不升高，那表明公錐插在環(huán)空，而未進(jìn)入魚(yú)頭。公錐進(jìn)入魚(yú)頭后準(zhǔn)備造扣時(shí)，必須先停泵，采用3次造扣作業(yè)法，即先加壓20kN，正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤(pán)幾圈。然后釋放扭矩，后2次造扣時(shí)，施加30~40kN壓力，造扣后同樣需釋放扭矩，記錄轉(zhuǎn)盤(pán)每次實(shí)際正轉(zhuǎn)和倒轉(zhuǎn)圈數(shù)，實(shí)際造扣數(shù)不少于4扣。

當(dāng)采用打撈筒打撈時(shí)，同樣根據(jù)魚(yú)頂方入，下鉆至距魚(yú)頂0.5m處，沖洗魚(yú)頭，正常排量循環(huán)一周后，對(duì)鉆具稱重，記錄懸重、泵沖、排量、泵壓，然后停泵，緩慢下放鉆柱開(kāi)始套魚(yú)；在下壓20kN后，可以慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤(pán)2~3圈，如壓力回落，可重復(fù)下壓20kN后再慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤(pán)2~3圈的操作，直至下壓力不回落后，就不要轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)了，此時(shí)魚(yú)頭可能接觸卡瓦，可施加50~ 60kN左右的力，使魚(yú)頭進(jìn)入卡瓦，然后可開(kāi)泵；如泵壓明顯升高說(shuō)明套入魚(yú)頭，最后還需停泵下壓100~ 150kN，確保魚(yú)頂進(jìn)入卡瓦頂部，此時(shí)就可上提鉆柱，如果懸重增加，說(shuō)明已撈住魚(yú)頭。

5）倒扣作業(yè)：落魚(yú)被卡后，采用正扣鉆柱倒扣來(lái)打撈壞魚(yú)頭是最簡(jiǎn)單、便捷的方法，必須確保打撈鉆柱下鉆時(shí)已逐根緊扣過(guò)。倒扣前應(yīng)上提打撈鉆柱至比原懸重高50~100kN，設(shè)置好限定性扭矩后，就可實(shí)施倒扣操作，記錄倒扣圈數(shù)和扭矩，倒開(kāi)后上提鉆柱，如懸重增加，說(shuō)明已撈獲壞魚(yú)頭。

4 結(jié)論和建議

對(duì)長(zhǎng)落魚(yú)的處理，要以提高打撈效率、降低處理成本為目的，按落魚(yú)被卡的最壞情況來(lái)制定打撈方案，對(duì)作業(yè)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)重點(diǎn)把握好以下幾點(diǎn)：

1）長(zhǎng)落魚(yú)打撈作業(yè)的優(yōu)化，首先重在優(yōu)選打撈工具，必須選擇承載能力大、能建立全井循環(huán)而不發(fā)生嚴(yán)重短路的工具。既利于在克服井眼摩阻情況下安全地?fù)偏@整個(gè)未卡落魚(yú)，避免中途滑脫，又利于調(diào)整鉆井液性能、循環(huán)排氣、注解卡劑和處理其他井下復(fù)雜，方便后續(xù)作業(yè)。

2）所選打撈工具應(yīng)有倒扣能力。

3）要考慮整體配套簡(jiǎn)單方便，避免選擇耗時(shí)低效的反扣鉆柱和反扣打撈工具。

4）正扣無(wú)排屑槽大頭公錐和可退式籃狀卡瓦打撈筒或可退式倒扣打撈筒是分別用來(lái)打撈厚壁類管具接頭、管具本體的首選優(yōu)化工具。

5）要充分發(fā)揮能地面檢查和緊扣的優(yōu)勢(shì)，打破常規(guī)，通過(guò)作業(yè)過(guò)程控制優(yōu)化，在落魚(yú)被卡情況下把采用正扣鉆柱倒扣作為首選優(yōu)化工藝來(lái)打撈壞魚(yú)頭。

6）除打撈工具本身的配套優(yōu)化外，整個(gè)打撈鉆柱必須有足夠的水眼尺寸，應(yīng)考慮通過(guò)爆破松扣工具的能力。爆破松扣可作為倒扣扭矩超限時(shí)打撈壞魚(yú)頭的備選優(yōu)化措施。

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In order to improve fishing efficiency,reduce fishing cost and increase fishing success rate,the forming reasons of long fish and the special characteristics of fishing long fish are analyzed,and the practical process of fishing long fish is proposed.The fishing operation of long fish is optimized by optimizing fishing tools and finely controlling fishing process.

long fish;fishing tool;large male cone;back-off fishing collar;breakouting by explosion

路萍

2015-07-20

汪光太（1966-），男，高級(jí)工程師，先后從事水平井技術(shù)研究、工程技術(shù)服務(wù)、監(jiān)督技術(shù)管理工作。