蔣利　張平　羅紅強(qiáng)

摘 要： 本質(zhì)主要論述了常規(guī)鉆井作業(yè)和水平井/大位移井打撈作業(yè)的區(qū)別及相同之處，并較為詳細(xì)地說(shuō)明了在水平井/大位移井中震擊器的作用，安放裝置及安放準(zhǔn)則，給出了應(yīng)用實(shí)例，提出了下一步研究方向。

關(guān)鍵詞： 水平井;打撈;震擊器;大位移井

【中圖分類號(hào)】G676 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）20-0210-01

1 基本概況

從頓鉆開始，鉆井作業(yè)時(shí)通常是在較原始設(shè)備的情況下，模擬帶倒刺矛去打撈落井鋼絲繩，至今，打撈作業(yè)已發(fā)生了根本性的改變。在水平井和大位移井中，每一次打撈作業(yè)并不是孤立的，而是考慮實(shí)際情況，比如井眼狀況、卡鉆原因、鉆柱極限及設(shè)備提升能力等計(jì)算機(jī)模型。即便如此，水平井和大位移井與常規(guī)井打撈作業(yè)仍然有很多相同之處，其中包括：①鉆柱與采油管柱卡鉆;②打撈落物或工具：③提出封隔器及旋塞;④修補(bǔ)套管。

在大多數(shù)情況下，常規(guī)井眼的打撈工具仍然成功地使用在水平井及大位移井下，例如，卡瓦打撈筒能有效地打撈具有一定外徑的工具和儀器，打撈矛繼續(xù)用于一定內(nèi)徑的工具和儀器的打撈。最主要的不同就是在鉆井和打撈中，用于傳遞打撈工具的管串設(shè)計(jì)和震擊器的位置不同。

在水平井和大位移井中摩阻較高，它極大地影響了沿鉆柱的軸向載荷和扭轉(zhuǎn)載荷的傳遞。另外，在大斜度井段，推動(dòng)鉆柱向下運(yùn)動(dòng)的重力作用部分或整個(gè)受到削弱。為了彌補(bǔ)這些不利因素，常常采用倒裝鉆具組合。在倒裝鉆具組合中，鉆鋌和加重鉆桿在垂直井段，而常規(guī)鉆具組合的鉆鋌和加重鉆桿是緊靠在鉆頭之上。在垂直井段中鉆鋌和加重鉆桿有效地推進(jìn)了下部鉆桿的運(yùn)動(dòng)。這是因?yàn)閺澢毋@桿式大斜度井段的鉆桿可以承受較大的載荷而不產(chǎn)生彎曲變形。

2 震擊器的作用

液壓震擊器通常是對(duì)被打撈的工具或儀器的活動(dòng)部分施加沖擊載荷。由于震擊器的工作原理是依賴鉆柱軸向載荷的發(fā)揮和彈性能量釋放，所以震擊器的使用必須準(zhǔn)確地了解鉆柱以及鉆柱和井眼的相互作用。

震擊器是在打撈管柱能夠承受拉伸的范圍內(nèi)通過(guò)延遲釋放拉力工作的，這樣它提供了一個(gè)瞬間的沖擊載荷代替還原緩加載荷提出落魚。為了使落魚活動(dòng)，震擊器的沖擊載荷必須超過(guò)阻卡力。 落魚活動(dòng)的長(zhǎng)短取決于沖擊載荷的持續(xù)時(shí)間。

沖擊載荷和它持續(xù)共同作用效果稱之為推動(dòng)力。位置合理的震擊器，在沖擊力大于阻卡力時(shí)，可以產(chǎn)生較大的推動(dòng)力。因此，打撈作業(yè)中震擊器的功效不僅與它的設(shè)計(jì)有關(guān)，而且與它在打撈落魚作業(yè)中被安放的位置有關(guān)。

3 震擊器的位置

震擊器安放的位置是否合適可能影響震擊器的性能（影響因素可以提高3～4級(jí)）。震擊器按經(jīng)驗(yàn)安放的位置常常是不恰當(dāng)?shù)?，特別是在水平井和大位移井中。然而，計(jì)算機(jī)程序現(xiàn)在可以精確地計(jì)算出沖擊力和推動(dòng)力，從而計(jì)算出震擊器最佳安放位置。該程序必須考慮井斜、曲率半徑、摩阻及鉆柱設(shè)計(jì)。一些公司的打撈或鉆井震擊器位置的計(jì)算程序是依據(jù)應(yīng)力波理論計(jì)算出沖擊力和推動(dòng)力的。程序也可以使用在管道中固體的沖撞及水錘作用以及在很短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生載荷的其它場(chǎng)合。震擊能量來(lái)自鉆柱被拉伸或壓縮的彈力。因此，當(dāng)震擊移動(dòng)時(shí)，瞬間釋放的能量并不能馬上作用在卡點(diǎn)上，而是在管柱中以聲速傳遞應(yīng)力波能量，附加的3個(gè)因素使能量的傳遞進(jìn)一步復(fù)雜化。

1）鉆柱截面上應(yīng)力有部分被傳遞，另一部分因鉆柱截面的變化被反射;

2）鉆柱和井限的摩阻損耗了應(yīng)力波能量;

3）有時(shí)，震擊器僅僅向上或向下活動(dòng)了幾英尺，應(yīng)力波的增加對(duì)落魚卡點(diǎn)管串就會(huì)猛烈的震擊力。

震擊器位置安放程序考慮以上因素，應(yīng)用應(yīng)力波理論分析解決了整個(gè)應(yīng)力波傳遍問(wèn)題，適合于任何截面的改變，同時(shí)適合于任意鉆柱和井下組合。

4 安放位置準(zhǔn)則

雖然上面談到每次打撈作業(yè)都不同，但是在水平共和六位移井中對(duì)于震擊器的安放位置有一定的實(shí)踐準(zhǔn)則：①由于在彎曲井眼產(chǎn)生的綜合軸向應(yīng)力嚴(yán)重降低了震擊器的使用壽命，所以在大曲率15°/30m或更大曲率的井眼中，應(yīng)避免震擊器工作;②在中半徑水平井中，如果震擊器安放在彎曲井段，必須考慮給出的拉力是否能 有效地傳遞到震擊器，因?yàn)樵趶澢文ψ鑼p失50%以上軸向載荷;③當(dāng)震擊器安放在彎曲井段以上時(shí)，應(yīng)力波的大小因?yàn)槟ψ璧挠绊?，傳遞到卡點(diǎn)時(shí)會(huì)減小，當(dāng)然，即使在彎曲段以下有很長(zhǎng)的水平段，較大的沖擊載荷也可到達(dá);④在倒裝鉆具組合中，震擊器安放在加重鉆桿和鉆鋌之中效果更好，這是因?yàn)閼?yīng)力波從較大橫載面?zhèn)飨蜉^小橫截面比從較小橫截面?zhèn)飨蜉^大橫截面時(shí)有更大反射波;⑤安放隨鉆震擊器時(shí)，預(yù)測(cè)卡點(diǎn)的位置是非常重要的。在有些情況下，最好是一只震擊器的安放位置適合向上震擊，而另一震擊器位置又適合向下震擊。允許安放兩個(gè)分開的震擊器，一個(gè)向下震擊一個(gè)向上震擊比較理想。另外，有些卡點(diǎn)很可能在彎曲段以下或無(wú)套管井段，在鉆具組合中，安放兩個(gè)完全獨(dú)立的震擊器是有益的。一個(gè)安放在彎曲井段以下，靠近鉆頭附近的鉆具組合上;另一個(gè)安放在無(wú)套管的彎曲井段中。在這種情況下，必須對(duì)震擊器進(jìn)行特殊操作，避免同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)震擊器，它將對(duì)工具產(chǎn)生嚴(yán)重的損害。

5 舉例分析

某水平井卡點(diǎn)大約在2438.4m，造斜率10～12°/30m。鉆至90°，套管下至彎曲井段底部。鉆至水平段以后，井下動(dòng)力鉆具被卡。

最初的方法是倒開直井段的鉆具，用鉆鋌之間安放的震擊器和增強(qiáng)器震擊。但是，用震擊器安放程序計(jì)算表明，該想法的結(jié)果是傳遞到被卡鉆具的沖擊力很少。

計(jì)算機(jī)反復(fù)模擬計(jì)算表明，增強(qiáng)器應(yīng)安放在套管靠近彎曲井段的底部。加重鉆桿放在震擊器與增強(qiáng)器之間，結(jié)果顯示可提高4級(jí)的沖擊載荷，作業(yè)者選擇了該方案。

解卡后提出鉆具，發(fā)現(xiàn)兩根鉆桿在套管中，打撈鉆具組合下入井中，鉆具被卡在裸眼井段。開始使用22.70～27.24t震擊力，后來(lái)增加到36.32～40.86t，鉆具解卡。

6 建議

在水平井和大位移井中，鉆井技術(shù)的發(fā)展極大地改善了打撈作業(yè)，如本文提及的確定震擊器安放位置的計(jì)算程序，今后將進(jìn)一步完善打撈工具和技術(shù)在這方面的應(yīng)用。

打撈井下動(dòng)力鉆具就是一例。如果動(dòng)力鉆具涂有硬質(zhì)合金涂層的轉(zhuǎn)子掉入井中，有些硬質(zhì)涂層太硬打撈筒不能吃入撈取。一種方法是改進(jìn)常規(guī)卡瓦打撈使之能夠通過(guò)中半徑曲率井段，并且卡瓦打撈筒能夠抓起轉(zhuǎn)子并撈取動(dòng)力鉆具外殼。

由于井下狀況使得打撈井下動(dòng)力鉆具變得不實(shí)際也不可能，因此建議在使用的井下鉆具轉(zhuǎn)子的上端開一孔，以便打撈作業(yè)。

在有些水平井和大位移井中，由于摩阻太大，只能通過(guò)鉆柱連續(xù)旋轉(zhuǎn)方可下入井底。目前雖不能解決該問(wèn)題，但將來(lái)的打撈工具和技術(shù)是能夠允許在這種情況下?lián)破鸹蛩砷_落魚的。