一种在水平井段实施倒扣打捞的方法
【专利摘要】本发明属于油气田勘探和开发技术领域，具体涉及一种在水平井段实施倒扣打捞的方法，是一种处理水平段复杂工况的新工艺，适合于处理水平段落井遇卡管串和井内余留的遇卡管串。这种采用行星齿轮机械倒扣器在水平井段实施倒扣打捞的方法，采用通过排量、泵注时间和压降精准控制倒扣圈数和倒扣扭矩的方法，将通常只能用于直井段或大斜度井和水平井的直井段的行星齿轮机械倒扣器应用于水平井的水平段，极大地拓宽了此类机械倒扣器的应用范围，丰富了水平井解卡打捞的处理手段。
【专利说明】
一种在水平井段实施倒扣打捞的方法
技术领域
[0001] 本发明属于油气田勘探和开发技术领域，具体涉及一种在水平井段实施倒扣打捞 的方法，是一种处理水平段复杂工况的新工艺，适合于处理水平段落井遇卡管串和井内余 留的遇卡管串。
【背景技术】
[0002] 落井遇卡管柱或井内余留的遇卡管柱是水平段较常见的异常工况管柱，采用倒扣 打捞是一种有效的手段，实施倒扣打捞工艺的核心工具是倒扣器。目前处理水平井水平段 落井遇卡管柱或井内余留的遇卡管柱的工艺技术主要是： 一、 下带有抓捞工具的打捞管柱抓捞落井管串，在地面动力条件下实施大力上提解卡。 如能解卡，则起出落鱼管串，否则，丢手，起出打捞管柱； 二、 下带有抓捞工具的打捞管柱抓捞落井管串，在地面动力条件下实施旋转解卡。如能 解卡，则起出落鱼管串，否则，丢手，起出打捞管柱。
[0003] 受国外技术封锁和国内技术水平的限制，无成熟可靠的液压倒扣器可用于水平段 的倒扣打捞作业;传统工艺中，行星齿轮机械倒扣器只能在直井中或大斜度井和水平井的 直井段使用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对传统工艺中，行星齿轮机械倒扣器只能在直井中或大斜度井 和水平井的直井段使用，无成熟可靠的液压倒扣器可用于水平段的倒扣打捞作业，提出一 种由螺杆钻、行星齿轮机械倒扣器、开式下击器、反扣打捞工具组成的倒扣打捞工具组合， 使其能在水平井的水平段实施倒扣打捞并能通过排量、栗注时间和压降精准控制倒扣圈数 和倒扣扭矩的方法。
[0005] 为此，本发明提供了一种在水平井段实施倒扣打捞的方法，包括如下步骤： 步骤一:地面检查、组接工具串并测试，验证螺杆，倒扣器及下击器功能是否正常，验证 合格后入井； 步骤二:将组装好的工具串下至鱼顶后上提2~3m，记下井口指重表的悬重值&; 步骤三:继续下放工具串入鱼，待指重表下降10~20KN后停止下放； 步骤四：上提工具串，当其负荷为0=64(20~30)KN时，拉开下击器，使其锚定； 步骤五：启栗并提排量至螺杆最小额定工作状态下的排量进行倒扣作业，确定栗注时 间t的范围和最大马达压降，然后控制栗注时间在确定的栗注时间t的范围，并且使得马达 压降低于最大马达压降； 步骤六:确定螺杆钻要旋转的圈数η，当螺杆钻旋转指定圈数η后，停栗泄压，解封锚定 倒扣器，上提钻具出井。
[0006] 所述的工具串由螺杆钻、行星齿轮机械倒扣器、开式下击器、反扣打捞工具自上而 下连接组成。
[0007] 所述的步骤五中的最大马达压降为P^Pi通过以下方式确定:通过落鱼连接螺纹的 旋松扭矩确定螺杆所需输出的扭矩m，然后从螺杆的性能曲线上得出输出扭矩为m时的马 达压降即为Pi。
[0008] 所述的步骤五中的马达压降不超过最大马达压降Pi情况下，如果因为螺杆扭矩不 足，达不到螺杆最小额定工作状态下的排量，则更换同等条件下扭矩更大的螺杆。
[0009] 扭矩m通过以下公式得到：
其中i为倒扣器增能比;Μ为落鱼连接螺纹的旋松扭矩，N · m。
[0010] 所述的步骤五中的栗注时间t的范围通过以下方式确定:螺杆空载运转时，马达压 降和输出扭矩均为零，螺杆转速记为R〇;螺杆额定工作状态马达压降为丹时螺杆的转速记为 Ri;
其中：m为倒扣器完成锚定所需螺杆右旋的转数;n2为锚定后倒开连接螺纹所需螺杆 右旋的转数;^为考虑功率损耗，螺杆需要额外右旋的转数。
[0011]所述的^取值为3，m、n2分另I通过以下方式获得：
其中，L1为倒扣器完全锚定时其齿轮座相对于筒体的转数，对于具体的倒扣器，此为定 值;Z2为倒扣器筒体上内齿齿数;Zi为倒扣器长轴上渐开线齿的齿数，L2为落鱼连接螺纹的 有效螺纹数。
[0012] 所述的步骤六中螺杆钻旋转指定圈数η为倒扣器完成锚定所需螺杆右旋的转数 m、锚定后倒开连接螺纹所需螺杆右旋的转数η2和考虑功率损耗螺杆需要额外右旋的转数 nl勺总和。
[0013] 本发明的有益效果:本发明提供的这种在水平井段实施倒扣打捞的方法，采用通 过排量、栗注时间和压降精准控制倒扣圈数和倒扣扭矩的方法，将通常只能用于直井段或 大斜度井和水平井的直井段的行星齿轮机械倒扣器应用于水平井的水平段，极大地拓宽了 此类机械倒扣器的应用范围，丰富了水平井解卡打捞的处理手段。
【具体实施方式】
[0014] 实施例1: 本实施例提供一种采用行星齿轮机械倒扣器在水平井段实施倒扣打捞的方法，包括如 下步骤： 步骤一:地面检查、组接工具串并测试，验证螺杆，倒扣器及下击器功能是否正常，验证 合格后入井;工具串由螺杆钻、行星齿轮机械倒扣器、开式下击器、反扣打捞工具自上而下 连接组成。
[0015] 步骤二:将组装好的工具串下至鱼顶后上提2~3m，记下井口指重表的悬重值G1; 步骤三:继续下放工具串入鱼，待指重表下降10~20KN后停止下放； 步骤四：上提工具串，当其负荷为Q=Gi+(20~30)KN时，拉开下击器，使其锚定； 步骤五：启栗并提排量至螺杆最小额定工作状态下的排量进行倒扣作业，确定栗注时 间t的范围和最大马达压降，然后控制栗注时间在确定的栗注时间t的范围，并且使得马达 压降低于最大马达压降； 步骤六:确定螺杆钻要旋转的圈数η，当螺杆钻旋转指定圈数η后，停栗泄压，解封锚定 倒扣器，上提钻具出井。
[0016] 本实施例的这种倒扣打捞的方法，将行星齿轮机械倒扣器应用到水平井段实施倒 扣打捞，参照上述步骤五和步骤六，通过排量、栗注时间和压降精准控制倒扣圈数和倒扣扭 矩，避免了无成熟可靠的液压倒扣器可用于水平段的倒扣打捞作业，使得行星齿轮机械倒 扣器也可以在水平段实施倒扣打捞，极大地拓宽了此类机械倒扣器的应用范围，丰富了水 平井解卡打捞的处理手段。
[0017] 实施例2: 本实施例在实施例1的基础上进一步说明，上述实施例1的倒扣打捞方法中，步骤五中 的最大马达压降应该不超过?1^1通过以下方式确定:根据落鱼连接螺纹的旋松扭矩得到螺 杆所需输出的扭矩m，再从螺杆的性能曲线上得出输出扭矩为m时的马达压降记为Pu
[0018] 扭矩m通过以下公式得到： ;其中g为倒扣器增能比;Μ为某型号螺纹的旋松扭矩，N · m。
[0019] 选定的螺杆，对其做性能测试得到性能曲线也是一定的，从该性能曲线上可以得 出输出扭矩为mi时的马达压降Pi。
[0020] 另外，要满足马达压降不超过最大马达压降Pdt，但如果因为螺杆扭矩不足，达不 至帽杆最小额定排量，此时，不能提高排量达到螺杆最小额定排量进行栗注，而是应该更换 同等条件下扭矩更大的螺杆。
[0021] 实施例3: 本实施例对步骤五中的栗注时间t的范围作进一步具体限定，在本实施例中，步骤五中 的栗注时间t的范围通过以下方式得到：螺杆空载运转时，马达压降和输出扭矩均为零，螺 杆转速记为;螺杆额定最小排量下马达压降为Pi时螺杆的转速记为Ri;
其中：m为倒扣器完成锚定所需螺杆右旋的转数;n2为锚定后倒开连接螺纹所需螺杆 右旋的转数;^为考虑功率损耗，螺杆需要额外右旋的转数。
[0022] 所述的f取值为3，111、112分别通过以下方式获得：
其中，L1为倒扣器完全锚定时其齿轮座相对于筒体的转数，对于具体的倒扣器，此为定 值;Z2为倒扣器筒体上内齿齿数;Zi为倒扣器长轴上渐开线齿的齿数，L2为落鱼连接螺纹的 有效螺纹数。
[0023] 另外，步骤六中螺杆钻旋转指定圈数η为倒扣器完成锚定所需螺杆右旋的转数m、 锚定后倒开连接螺纹所需螺杆右旋的转数n2和考虑功率损耗螺杆需要额外右旋的转数f的 总和。
[0024] 本实施例对栗注时间t的范围和螺杆钻旋转指定圈数η做出限定，以具体的螺杆参 数和落鱼螺纹的具体参数，通过计算，得到栗注时间的范围和螺杆钻旋转指定圈数，在栗注 时间范围内，完成螺杆钻旋转指定圈数，这样，可以准确实施倒扣器在水平井段的液压作 业，可以避免传统工艺中，因为无成熟可靠的液压倒扣器可用于水平段的倒扣打捞作业而 导致行星齿轮机械倒扣器只能在直井中或大斜度井和水平井的直井段使用的问题，完美地 将此行星齿轮机械倒扣器应用到水平井段的倒扣打捞作业中。
[0025] 实施例4: 本实施例提出一个具体的实时数据进行说明，本实施例采用上述的方法对长庆井场某 一 口故障水平井进行打捞作业，水平井段内有落鱼，根据所配套的螺杆钻和井内的落鱼自 身的参数，计算得到螺杆最小额定工作状态下的排量进行倒扣作业的栗注时间范围是32S ~67S，控制最大马达压降为4.5MPa，由倒扣器自身的参数确定螺杆钻要旋转的圈数η为34 圈，最终经过34圈所用的时间为47S，始终控制马达压降在4.5MPa以下，螺杆钻旋转指定圈 数34后，停栗泄压，解封锚定倒扣器，上提钻具出井，将落鱼顺利打捞出来，实现了行星齿轮 机械倒扣器在水平井段的应用。
[0026] 综上所述，本发明提供的这种在水平井段实施倒扣打捞的方法，采用通过排量、栗 注时间和压降精准控制倒扣圈数和倒扣扭矩的方法，将通常只能用于直井段或大斜度井和 水平井的直井段的行星齿轮机械倒扣器应用于水平井的水平段，极大地拓宽了此类机械倒 扣器的应用范围，丰富了水平井解卡打捞的处理手段。
[0027] 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。
【主权项】
1. 一种在水平井段实施倒扣打拱的方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一:地面检查、组接工具串并测试，验证螺杆，倒扣器及下击器功能是否正常，验证 合格后入井； 步骤二:将组装好的工具串下至鱼顶后上提2~3m，记下井口指重表的悬重值Gi; 步骤Ξ:继续下放工具串入鱼，待指重表下降10~20KN后停止下放； 步骤四：上提工具串，当其负荷为Q=Gi+(20~30化N时，拉开下击器，使其错定； 步骤五：启累并提排量至螺杆最小额定工作状态下的排量进行倒扣作业，确定累注时 间t的范围和最大马达压降，然后控制累注时间在确定的累注时间t的范围，并且使得马达 压降始终低于最大马达压降； 步骤六:确定螺杆钻要旋转的圈数η，当螺杆钻旋转指定圈数η后，停累泄压，解封错定 倒扣器，上提钻具出井。2. 如权利要求1所述的在水平井段实施倒扣打拱的方法，其特征在于:所述的工具串由 螺杆钻、行星齿轮机械倒扣器、开式下击器、反扣打拱工具自上而下连接组成。3. 如权利要求1所述的在水平井段实施倒扣打拱的方法，其特征在于:所述的步骤五中 的最大马达压降为Ρι，Ρι通过W下方式确定:通过落鱼连接螺纹的旋松扭矩确定螺杆所需输 出的扭矩mi，然后从螺杆的性能曲线上得出输出扭矩为mi时的马达压降即为Pi。4. 如权利要求3所述的在水平井段实施倒扣打拱的方法，其特征在于:所述的步骤五中 的马达压降不超过最大马达压降Pi情况下，如果因为螺杆扭矩不足，达不到螺杆最小额定 工作状态下的排量，则更换同等条件下扭矩更大的螺杆。5. 如权利要求3所述的在水平井段实施倒扣打拱的方法，其特征在于，扭矩mi通过W下 公式得到：其中S为倒扣器增能比;Μ为落鱼连接螺纹的旋松扭矩，N · m。6. 如权利要求3或4或5所述的在水平井段实施倒扣打拱的方法，其特征在于，所述的步 骤五中的累注时间t的范围通过W下方式确定:螺杆空载运转时，马达压降和输出扭矩均为 零，螺杆转速记为Ro;螺杆额定工作状态马达压降为Pi时螺杆的转速记为化； 贝其中:m为倒扣器完成错定所需螺杆右旋的转数;Π 2为错定后倒开连接螺纹所需螺杆右 旋的转数;考虑功率损耗，螺杆需要额外右旋的转数。7. 如权利要求6所述的在水平井段实施倒扣打拱的方法，其特征在于，所述的η巧X值为 3，m、m分别通过W下方式获得：其中，Li为倒扣器完全错定时其齿轮座相对于筒体的转数，对于具体的倒扣器，此为定 值;Z2为倒扣器筒体上内齿齿数;&为倒扣器长轴上渐开线齿的齿数，L2为落鱼连接螺纹的 有效螺纹数。8. 如权利要求1所述的在水平井段实施倒扣打拱的方法，其特征在于:所述的步骤六中 螺杆钻旋转指定圈数η为倒扣器完成错定所需螺杆右旋的转数m、错定后倒开连接螺纹所 需螺杆右旋的转数m和考虑功率损耗螺杆需要额外右旋的转数勺总和。
【文档编号】E21B31/12GK106089141SQ201610596837
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月27日 公开号201610596837.6, CN 106089141 A, CN 106089141A, CN 201610596837, CN-A-106089141, CN106089141 A, CN106089141A, CN201610596837, CN201610596837.6
【发明人】席仲琛, 徐迎新, 曹欣, 陈万林, 谢涛, 韩静静, 杨博丽, 姚兰, 赵伟, 吴简, 马小龙, 牛成飞, 安崇清
【申请人】中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司