頁巖油復(fù)雜井眼軌跡水平井落物魚頂處理工具

引用格式：郭超英，趙暉，馬紅星，郭濤，張耀輝，劉衛(wèi)東，高趙偉，郭思辰，蓋洪恩. 頁巖油復(fù)雜井眼軌跡水平井落物魚頂處理工具［J］. 石油鉆采工藝，2024，46（3）：377-385.

摘要：非常規(guī)油藏井眼軌跡復(fù)雜，生產(chǎn)管柱組合不合理、超檢泵周期生產(chǎn)及井下作業(yè)過程中操作不當(dāng)?shù)葘?dǎo)致的井筒故障易形成復(fù)雜魚頂，使用常規(guī)打撈工具處理效率低，占井周期長，嚴(yán)重影響原油正常生產(chǎn)。通過對落魚工況、常規(guī)打撈工具處理復(fù)雜魚頂?shù)牟蛔汩_展具體分析，創(chuàng)新研發(fā)了螺桿泵轉(zhuǎn)子落井、偏磨破裂油管落井、抽油桿呈彎曲打盤狀和小件落物等4 種復(fù)雜魚頂專用打撈工具。長慶油田隴東區(qū)塊應(yīng)用效果分析和評價結(jié)果表明，4 種工具打撈成功率分別為100.0%、98.0%、95.9%、100.0%，占井周期由常規(guī)打撈工藝的平均33.1 d 降低至20.5 d，有效提高了原油生產(chǎn)時率。

關(guān)鍵詞：頁巖油；復(fù)雜井眼軌跡；水平井；落物事故；復(fù)雜魚頂；打撈工具

中圖分類號：TE358 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

0 引言

在油氣田開發(fā)過程中，常出現(xiàn)無桿泵部件落井、油管桿偏磨落井、小件落物落井等井筒故障，必須通過開展井下作業(yè)才能實(shí)現(xiàn)油井正常生產(chǎn)。

在頁巖油等非常規(guī)油氣復(fù)雜井眼軌跡井下作業(yè)類別中，井筒大修打撈施工過程最為復(fù)雜，技術(shù)要求高，難度系數(shù)大。首先，需要明確復(fù)雜井眼內(nèi)落魚類別，一般通過調(diào)查前期作業(yè)情況、下入鉛模打印獲取魚頂印痕、下入井下電視勘察等方式。常見落物包括繩類、管類、桿類、大直徑工具、小件落物等。其次，通過詳細(xì)調(diào)查前期起出油管桿的狀態(tài)、魚頂印痕、井下電視視頻等方式判斷故障原因及魚頂狀態(tài)，比如開裂、偏磨、斷茬、夾扁、彎曲等，其打撈難度也與井眼軌跡、水平井水平段長有關(guān)［1］。最后，遵循“下得去、抓得住、可丟手、起得出”的原則，設(shè)計井筒處理方案，選擇或研發(fā)針對性打撈工具，以提高打撈成功率。

打撈井內(nèi)落魚作業(yè)是系統(tǒng)而復(fù)雜的工程［2］。大部分落魚因未能及時打撈，導(dǎo)致在井筒內(nèi)被腐蝕，而魚頂彎曲不規(guī)則、魚頭被埋、落魚被卡等，也會給打撈作業(yè)帶來巨大困難和風(fēng)險［3］。頁巖油水平井井眼軌跡復(fù)雜，水平段巖屑下沉底邊，由于存在大井徑井段，導(dǎo)致套管在重力作用下出現(xiàn)偏心，打撈不易成功［4］。大慶油田研發(fā)了新型套銑鉆頭和修井液體系，創(chuàng)新應(yīng)用“生根找魚”和“擴(kuò)徑收魚”工藝方法，現(xiàn)場施工43 口井，成功率提高4.7%，單井周期縮短3.53 d，實(shí)現(xiàn)降本865 萬元［5］。陳波等通過對落魚形態(tài)分析研究，針對打撈難點(diǎn)形成一項(xiàng)壓斷連續(xù)油管落魚的處置技術(shù)，為類似工程問題處理提供了一種新的解決方案［6］。陳文康等針對水平井水平段長度不斷增加的情況，為提高修井作業(yè)管柱下入能力，現(xiàn)場采用管柱組合兩種線重油管的方式下入進(jìn)行打撈作業(yè)［7］。邸德家等針對涪陵地區(qū)一口頁巖氣水平井生產(chǎn)測井作業(yè)儀器串上提過程中在井口遇卡無法取出的事故，介紹了生產(chǎn)測井工具遇卡情況及連續(xù)油管打撈方法，分析了工具串井口遇卡位置和遇卡原因，提出了連續(xù)油管及工具串避免遇卡的建議［8］。雷群等在打撈技術(shù)方面提出了8 個方面的發(fā)展建議［9］。

隨著行業(yè)內(nèi)打撈工具研發(fā)水平的提高，復(fù)雜井眼軌跡深井落物打撈技術(shù)有了很大進(jìn)步［10］。馬勝吉采用可退式打撈筒原理設(shè)計了一種新型井下節(jié)流器打撈工具［11］。徐健等設(shè)計了液壓助力式的連續(xù)油管落魚打撈矛和打撈筒，較好地解決了水平井和深井連續(xù)油管落魚打撈的問題［12］。馬群等針對井下復(fù)雜情況多、落魚卡點(diǎn)位置不明確、制訂整套詳細(xì)打撈方案困難的客觀現(xiàn)狀，提出“詳細(xì)掌握落魚狀況、制定周密打撈方案、現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)化操作、根據(jù)魚頂現(xiàn)狀隨時變更方案”的打撈思路［13］。馮志軍等針對定向鉆井后井眼軌跡變化大，起下鉆摩阻增加，接單根上提鉆具困難等難題，研制出專用打撈工具，并制定相關(guān)打撈方案，成功打撈出長3 205.21 m 的落魚［14］。付建華等針對封隔器異常坐封的卡鉆事故，優(yōu)先采用反扣鉆具處理井下落魚，先倒出回接筒，再磨銑懸掛封隔器，然后采用震擊解卡打撈工藝撈出整段落魚［15］。魏波等針對某超高壓氣井封隔器上部油管沉淀物固化、封隔器芯軸抽芯使密封附件落井、下部油管砂垢埋卡堵塞等不同情況，制定不同的打撈方案，優(yōu)選工具組合及工藝，采用套撈磨結(jié)合方式成功撈出落井油管和封隔器［16］。王一全等研制了大變徑井筒連續(xù)管打撈連續(xù)管落魚的專用工具，并在塔里木油田成功應(yīng)用，為今后類似大變徑井筒內(nèi)實(shí)施打撈作業(yè)提供了新思路［17］。陸應(yīng)輝等針對水平井泵送分簇射孔落魚產(chǎn)生的不同以及頁巖氣水平井特有的井身結(jié)構(gòu)，總結(jié)出了一套高效、安全的落魚打撈工藝［18］。

世界各地的非常規(guī)油氣資源豐富，發(fā)展?jié)摿薮螅?9］。鄂爾多斯盆地隴東區(qū)域頁巖油開發(fā)目前廣泛采用大平臺、多層系、長水平段開發(fā)模式，可節(jié)約大量用地，最大程度動用地質(zhì)“甜點(diǎn)”，有效動用水源區(qū)、林區(qū)等復(fù)雜地貌條件下的可采儲量，但同時造成井眼軌跡更加復(fù)雜，導(dǎo)致在井下打撈作業(yè)過程中，由于施工方案設(shè)計不科學(xué)、工人操作不當(dāng)?shù)仍蛟斐陕輻U泵轉(zhuǎn)子、偏磨破裂油管、彎曲抽油桿及附屬工具落井，形成復(fù)雜魚頂，目前國內(nèi)油田針對以上4 種復(fù)雜魚頂尚無專用打撈工具。為此，筆者通過廣泛調(diào)研，結(jié)合隴東油區(qū)實(shí)際情況，具體分析了在處理復(fù)雜魚頂時常規(guī)打撈工具結(jié)構(gòu)和工藝上的缺陷，按照創(chuàng)新思路研制了4 種復(fù)雜魚頂專用打撈工具并成功應(yīng)用，有效解決了復(fù)雜魚頂落物打撈難題。

1 方法和過程

1.1 井筒故障分析

1.1.1 螺桿泵轉(zhuǎn)子落井

在正常生產(chǎn)過程中，井筒內(nèi)生產(chǎn)管柱組合為：防墜落裝置+尾管1 根+扶正器+傳感器+電機(jī)+保護(hù)器+螺桿泵+油管1 根+泄油器+油管至井口。螺桿泵定子主要由殼體和丁腈橡膠襯套組成，工作時橡膠襯套遇到液體出現(xiàn)溶脹反應(yīng)，加之個別橡膠襯套質(zhì)量問題、長期高頻運(yùn)轉(zhuǎn)等原因容易造成橡膠襯套過度溶脹，與轉(zhuǎn)子“過密”接觸。轉(zhuǎn)子在工作過程中高速運(yùn)轉(zhuǎn)，使定子外殼承受一定的扭矩，長時間運(yùn)轉(zhuǎn)易導(dǎo)致定子外殼與保護(hù)器連接部位6 條螺栓剪切斷裂。檢泵作業(yè)過程中將螺桿泵定子及以上管柱組合起出井口時，造成轉(zhuǎn)子及下部位零件落井。

螺桿泵轉(zhuǎn)子為螺旋結(jié)構(gòu)，表面經(jīng)過淬火、鍍鉻等方式硬化處理后，硬度HRC55，經(jīng)過特殊拋光后，表面光潔度0.2，打撈難度較大。目前國內(nèi)市場上無專用打撈工具，各油田多采用自制卡瓦撈筒進(jìn)行打撈，可靠性無保障，掉落風(fēng)險大。

1.1.2 油管偏磨破裂落井

陸上大平臺叢式井組開發(fā)規(guī)模日益擴(kuò)大，為了確保合格入窗，往往在井深500～800 m 開始造斜，而長慶油田采油管柱通常要求泵深1 200～1 600 m，導(dǎo)致有桿泵采油井在生產(chǎn)過程中油桿接箍、扶正塊等突出部位不斷摩擦油管內(nèi)壁，造成油管磨穿漏失。特別是油管絲扣部位被磨穿時，將導(dǎo)致下部油管脫扣落井，打撈難度極大。

常規(guī)管類落物打撈工具主要分為內(nèi)撈和外撈兩種類型，常用工具包括滑塊撈矛、可退式撈矛、卡瓦撈筒、接箍撈筒等。在打撈偏磨破裂油管時，內(nèi)撈工具易使破裂油管進(jìn)一步脹裂，外撈工具易使破裂油管縮徑，均無法滿足當(dāng)前打撈需要。使用普通帶引鞋卡瓦撈矛進(jìn)行打撈時，由于引鞋內(nèi)徑較大，撈矛卡瓦運(yùn)行至最大徑向尺寸時仍然無法將破裂油管夾緊導(dǎo)致打撈失敗。

1.1.3 井內(nèi)抽油桿彎曲打盤

在采油生產(chǎn)過程中出現(xiàn)油管桿偏磨均比較嚴(yán)重情況時，若油管絲扣被磨穿將造成下部油管桿落井，當(dāng)油桿脫扣位置高于油管脫扣位置時，將會出現(xiàn)魚頂為抽油桿的情況；油管桿同時遇卡倒扣等情況也會導(dǎo)致油管桿同時落井。在重力作用下油管桿沿著井筒加速運(yùn)動，到達(dá)一定速度防墜落裝置卡瓦撐起或管柱下移接近水平段時停止運(yùn)動，在較大慣性力作用下外露的油桿急劇彎曲。當(dāng)以較快速度下入撈筒時，引鞋壁容易與魚頂發(fā)生劇烈撞擊導(dǎo)致抽油桿彎曲打盤或被擠壓成團(tuán)狀。

針對這種情況，通常先采用套銑筒處理環(huán)空，然后下入自制倒扣工具進(jìn)行倒扣作業(yè)，將打盤抽油桿撈出。而由于抽油桿鋼級較高，打盤抽油桿具有較強(qiáng)彈性，導(dǎo)致套銑無效，無法形成有利打撈空間。若使用大口徑母錐進(jìn)行造扣打撈，由于母錐鋼材硬度較高，脆性大，變形抽油桿與母錐內(nèi)壁接觸不均，在加壓造扣時，易導(dǎo)致母錐內(nèi)壁受力不均而損壞。

1.1.4 小件落物

隨著國內(nèi)非常規(guī)油藏開發(fā)規(guī)模的擴(kuò)大，水平井沖砂、措施作業(yè)、大修等井筒處理工作量不斷增加。在以倒扣方式處理橋塞、封隔器等大直徑工具卡鉆過程中，如果操作不規(guī)范容易將工具倒成散件，形成小件落物。

直井和定向井中打撈小件鐵質(zhì)落物常使用一把抓、強(qiáng)磁打撈器、反循環(huán)打撈籃等工具，這些工具在頁巖油井筒打撈治理方面發(fā)揮了積極作用［20］。

一把抓是一種能在直井和定向井內(nèi)打撈小件落物的自制打撈工具，利用氧焊切割將?114 mm 圓筒前端加工成多道長尖齒狀結(jié)構(gòu)，安裝于鉆柱最下端，打撈時下鉆至魚頂并施加鉆壓3～5 kN。在鉆壓作用下，一把抓尖齒向內(nèi)卷曲，將小件落物包裹進(jìn)行打撈。但是水平井井斜達(dá)90°左右，一把抓所受鉆壓難以作用于人工井底而不適用。常規(guī)強(qiáng)磁打撈器直徑?114 mm，與落物接觸面積小，打撈效率低下。若井筒落物前端存在膠皮等非鐵質(zhì)物質(zhì)阻擋，常規(guī)強(qiáng)磁打撈器將失去作用。反循環(huán)打撈籃是一種依靠水力反循環(huán)將井底膠皮等落物沖起進(jìn)行打撈的工具，在打撈鐵質(zhì)小件落物時不能達(dá)到理想效果。

綜上分析，針對不同落魚特點(diǎn)，有必要研制專用打撈工具，以有效提高打撈成功率。

1.2 工具研制

結(jié)合復(fù)雜井眼軌跡特殊工況，通過分析常規(guī)打撈工具在處理復(fù)雜魚頂過程中存在的問題及落魚特點(diǎn)，利用“頭腦風(fēng)暴”等創(chuàng)新方法尋找突破口，研制專用打撈工具，實(shí)施針對性打撈。

1.2.1 螺桿泵轉(zhuǎn)子專用打撈筒

長慶油田隴東區(qū)塊現(xiàn)有120 多口頁巖油井采用無桿泵采油技術(shù)，主要以單頭螺桿泵為主，常見故障為電機(jī)保護(hù)器外殼銷釘在長期震動及扭矩作用下剪切斷裂，導(dǎo)致螺桿泵轉(zhuǎn)子脫落。

2021—2022 年，隴東油區(qū)共發(fā)生此類事故13起，打撈成功率僅為61.5%。由于螺桿泵轉(zhuǎn)子為螺旋線形結(jié)構(gòu)、表面硬度高、光滑度高、直徑比普通井下落物小的特點(diǎn)，考慮將常規(guī)錐形卡瓦撈筒的卡瓦滑道進(jìn)行延長，減小卡瓦的打撈尺寸。在現(xiàn)場操作過程中由于錐形卡瓦強(qiáng)度較低、與轉(zhuǎn)子接觸點(diǎn)不均等原因造成夾持力不足，若起管柱時螺桿泵以下大直徑工具發(fā)生卡阻，則卡瓦容易發(fā)生滑脫導(dǎo)致打撈失敗。

常用轉(zhuǎn)子硬度55～57.5HRC，通過分析存在問題，考慮設(shè)計一種硬度大于57.5HRC 的加長兩級瓦卡，能夠使轉(zhuǎn)子多點(diǎn)受力，從而提高卡瓦夾持力，專用打撈工具如圖1 所示。

從圖1 中可以看出，該打撈筒最前端為S 型引鞋，起到導(dǎo)引轉(zhuǎn)子進(jìn)入撈筒的作用。引鞋后端內(nèi)徑與筒體內(nèi)徑一致，使轉(zhuǎn)子居中便于打撈。撈筒中部為兩級卡瓦結(jié)構(gòu)，其中滑塊卡瓦為4 組，每組由位于同一滑道的兩片卡瓦組成，4 組滑塊卡瓦呈90°夾角均勻分布，滑道行程達(dá)到1.5 倍螺距以上（轉(zhuǎn)子螺距為70 mm）；錐形卡瓦長度增加至常規(guī)卡瓦的1.5 倍，達(dá)到轉(zhuǎn)子螺距的1.5 倍以上。

該設(shè)計理念是為了分別保證滑塊卡瓦和錐形卡瓦在每個縱向上與轉(zhuǎn)子接觸點(diǎn)達(dá)到兩個，其作用是當(dāng)轉(zhuǎn)子進(jìn)入撈筒時，兩級卡瓦都能夠沿著螺旋轉(zhuǎn)子線性軌跡與其多點(diǎn)（達(dá)到4 個） 接觸，防止其在縱向上因受力點(diǎn)少而出現(xiàn)松動，能夠從不同方向給轉(zhuǎn)子施加徑向夾持力，兩級卡瓦能夠有效將轉(zhuǎn)子夾緊，提高打撈成功率。

1.2.2 防脹破滑塊撈矛

2021—2022 年，隴東油區(qū)油管偏磨落井81 井次，打撈成功率僅為69.1%。在使用常規(guī)方法進(jìn)行打撈時一般分為內(nèi)撈和外撈兩種方式。內(nèi)撈即使用各類撈矛、公錐等從管類落物內(nèi)壁進(jìn)行打撈，外撈即使用撈筒、母錐等工具從落物外壁進(jìn)行打撈。

通過分析發(fā)現(xiàn)，偏磨破裂油管打撈難度大主要有以下原因：（1） 普通內(nèi)撈工具容易造成破裂油管脹破；（2） 普通外撈工具容易造成破裂油管縮徑；（3） 破裂油管落入水平段時卡瓦失去重力作用，造成無法打撈。

基于上述分析，按照“內(nèi)撈外襯，彈簧推桿驅(qū)動”的思路，研發(fā)了一種防脹破滑塊撈矛。該打撈矛主要由外筒、撈矛和推桿三部分組成，是一種可防止破裂油管脹破的內(nèi)撈工具，結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

該工具前端引鞋為喇叭口狀，外徑116 mm，最小內(nèi)徑75.9 mm，起到引導(dǎo)魚頂進(jìn)入撈筒的作用；外筒由外徑88.9 mm、內(nèi)徑75.9 mm 的外加厚油管加工而成。長慶油田普遍采用的是?73 mm 生產(chǎn)管柱，其外徑小于防脹破滑塊撈矛的外筒內(nèi)徑，在進(jìn)行打撈時外筒能夠限制偏磨破裂的生產(chǎn)管柱因滑塊卡瓦的徑向作用力而脹破。外筒最上端與上接頭通過由壬連接，方便安裝與拆卸，在使用完畢維護(hù)時先卸掉由壬，然后能夠比較容易拆除已撈獲的破裂油管。彈簧推桿主要由彈簧、推桿、彈簧筒、銷釘及壓帽等組成，其作用是依靠彈簧的拉力使推桿軸向運(yùn)動，沿著滑道斜面向上推動滑塊卡瓦，將滑塊卡瓦置于滑道頂端位置，此時，滑塊卡瓦徑向最大尺寸大于油管內(nèi)徑。在進(jìn)行打撈操作時隨著打撈管柱的不斷下放，破裂油管從引鞋進(jìn)入筒體，與滑塊撈矛滑道頂端位置的滑塊卡瓦相接觸并在鉆壓的作用下使滑塊卡瓦沿著滑道回返一定距離，當(dāng)滑塊卡瓦徑向尺寸小于油管內(nèi)徑時撈矛進(jìn)入破裂油管。此時上提打撈管柱，滑塊卡瓦“咬”入內(nèi)壁進(jìn)行打撈。

1.2.3 彎曲打盤抽油桿整形打撈筒

2021—2022 年隴東油區(qū)發(fā)生抽油桿落井彎曲打盤103 井次，打撈成功率僅為68.0%。常規(guī)方法為，當(dāng)抽油桿彎曲不嚴(yán)重時使用三球打撈器、多功能抽油桿打撈筒等工具進(jìn)行打撈；當(dāng)抽油桿彎曲打盤甚至被擠壓成團(tuán)狀時，由于內(nèi)部沒有打撈空間而無法從內(nèi)部進(jìn)行打撈，只能選擇先用套銑筒套銑出外撈空間，再使用反扣母錐進(jìn)行倒扣的方法將嚴(yán)重變形的抽油桿撈出，然后使用常規(guī)打撈工具進(jìn)行下步作業(yè)。該工藝的缺點(diǎn)是，當(dāng)麻團(tuán)狀抽油桿較長（一般不小于5.0 m） 時倒扣成功率較低（小于20%），且容易損傷母錐。

通過分析，抽油桿材質(zhì)具有一定的韌性且彎曲打盤抽油桿之間具有一定的間隙，采取“擴(kuò)大外圍打撈空間+倒扣”的思路設(shè)計出彎曲打盤抽油桿整形打撈筒，結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

該工具主要由上接頭、筒體、長舌形引鞋、短舌形引鞋和小型開窗組成。將工具連接于反扣鉆桿下端，下放管柱探得魚頂位置后以較快速度（≥3.0m/min） 下放打撈管柱，依靠其沖擊力將長、短舌形引鞋楔入抽油桿與套管壁之間營造打撈空間以滿足倒扣需要，同時對打盤抽油桿進(jìn)行擠壓整形。當(dāng)完成整形時打盤抽油桿完全進(jìn)入筒體，小型開窗的窗舌卡在抽油桿之間限制其位移。在井口地面使用倒扣工具逆時針旋轉(zhuǎn)管柱將扭矩傳遞至打撈筒，依靠窗舌的限制作用及筒體內(nèi)壁摩擦力進(jìn)行倒扣操作。

1.2.4 水平井小件落物強(qiáng)磁打撈器

2021—2022 年，隴東油區(qū)共計發(fā)生小件落物打撈125 井次，打撈成功率僅為55.2%。常規(guī)方法是使用強(qiáng)磁打撈器、一把抓、反循環(huán)打撈籃進(jìn)行打撈，但是在水平井打撈過程中存在缺陷。強(qiáng)磁打撈器與落物接觸面積小，打撈效率低，占井周期長，如果遇到膠皮碎屑阻擋將失去作用；一把抓必須將落物推至人工井底或者遇阻位置，不適用于水平井內(nèi)打撈；反循環(huán)打撈籃是依靠伯努利方程原理，將井底的落物碎屑循環(huán)至打撈籃內(nèi)，對于密度較大的鐵質(zhì)散件打撈效果比較差。

針對上述常規(guī)工具存在的缺陷，提出以水眼噴射沖洗循環(huán)出膠皮、增大強(qiáng)磁打撈接觸面積的創(chuàng)新設(shè)計思路，研制了沖洗打撈一體化工具，結(jié)構(gòu)如圖4所示。

該工具通過上接頭與管柱相連接，隨著打撈管柱的下放，最前端的圓弧鏟狀引鞋在鉆壓作用下沿著水平井井筒向前運(yùn)動，將貼著套管壁的落物鏟起，便于沖洗和打撈。殼體上鑲嵌有一組釹磁鐵，能量可以達(dá)到385 kJ/m3，較鐵氧體磁鐵高出數(shù)倍，相對于鈷磁鐵和鋁鎳鈷磁鐵等其他常見磁鐵材料具有更強(qiáng)的磁力。該工具沖砂過程如圖5 所示。

從圖5 中可以看出，該工具內(nèi)部設(shè)計有一條直徑?15 mm 的水眼，作業(yè)時通過泵車將地面液體泵入管柱內(nèi)并加壓轉(zhuǎn)化為高壓流體，有效沖擊套管內(nèi)散落的小件落物，將膠皮等輕質(zhì)落物沖起并循環(huán)出井筒，將鐵質(zhì)落物沖洗干凈便于強(qiáng)磁打撈。

1.3 現(xiàn)場應(yīng)用

2023 年在長慶油田隴東油區(qū)對創(chuàng)新研發(fā)的螺桿泵轉(zhuǎn)子專用打撈筒、防脹破滑塊撈矛、彎曲打盤抽油桿整形打撈筒和水平井小件落物強(qiáng)磁打撈器等4 種工具開展了現(xiàn)場試驗(yàn)，取得了良好的效果。

1.3.1 螺桿泵轉(zhuǎn)子專用打撈筒應(yīng)用

長慶油田頁巖油開發(fā)分公司一口無桿泵采油井于2023 年9 月因斷軸停井，起出原井管柱發(fā)現(xiàn)螺桿泵排砂口處斷裂，核實(shí)井內(nèi)落物為轉(zhuǎn)子+保護(hù)器+電機(jī)+油管4 根+防墜落裝置。由于井眼斜度的影響，轉(zhuǎn)子在井筒內(nèi)自然狀態(tài)下存在一定傾斜，且轉(zhuǎn)子頂端緊貼套管內(nèi)壁。基于該井工況，采用常規(guī)打撈技術(shù)無效后，采用螺桿泵轉(zhuǎn)子專用打撈筒進(jìn)行打撈作業(yè)。

作業(yè)時將該工具連接在打撈管柱前端，下放至距離魚頂1.0～2.0 m 位置開泵沖洗徹底，排量≥500L/min，沖洗用水量不少于10.0 m3。停泵后下放鉆具并施加鉆壓10～15 kN，在前端引鞋導(dǎo)引作用下轉(zhuǎn)子進(jìn)入撈筒，繼續(xù)下放鉆具，轉(zhuǎn)子與滑塊卡瓦的8 片卡瓦隨機(jī)接觸并推動其沿著滑道斜面向上運(yùn)動，繼續(xù)下放鉆具，轉(zhuǎn)子與錐形卡瓦接觸并推動錐形卡瓦沿著滑道斜面向上運(yùn)動。當(dāng)拉力表指數(shù)持續(xù)降低時，說明轉(zhuǎn)子已全部進(jìn)入撈筒，上提鉆具，卡瓦在重力作用下與轉(zhuǎn)子外壁接觸，并在摩擦力作用下沿滑道斜面向下運(yùn)動，此時卡瓦與工具中軸線的距離減小，卡瓦牙齒“咬”入轉(zhuǎn)子外壁。起出管柱檢查，成功撈出轉(zhuǎn)子。

螺桿泵轉(zhuǎn)子專用打撈筒使用方法及注意事項(xiàng)：（1） 地面檢查工具是否完好，丈量尺寸，將工具安裝于打撈管柱最下端；（2） 下鉆探魚，上提管柱至距離魚頂1.0～2.0 m，開泵徹底沖洗魚頂周圍雜物以滿足打撈所需空間；（3） 下放鉆具打撈，在引鞋的導(dǎo)引作用下，轉(zhuǎn)子進(jìn)入撈筒并通過前端的滑塊卡瓦和后端的錐形卡瓦，施加10～15 kN 鉆壓確保工具入魚；位于各自滑道下端的兩級卡瓦在重力作用下，與轉(zhuǎn)子外壁螺旋帶接觸；然后上提打撈管柱，工具筒體向上運(yùn)動，使卡瓦徑向尺寸變小并“咬”入轉(zhuǎn)子外壁實(shí)現(xiàn)打撈；（4） 按照起鉆操作要求起出打撈管柱，檢查打撈情況，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

1.3.2 防脹破滑塊撈矛應(yīng)用

2023 年10 月，長慶油田頁巖油開發(fā)分公司一口采油井在檢泵作業(yè)過程中，發(fā)現(xiàn)井深1 226.3 m 油管因偏磨脫扣導(dǎo)致落井，魚頂為?73 mm 平式油管公扣。

作業(yè)時將該工具安裝于打撈管柱下端，下鉆至距離魚頂1.0～2.0 m，啟泵沖洗掉魚頂附近的蠟塊、垢渣等；繼續(xù)下放打撈管柱，在引鞋的導(dǎo)引作用下破裂油管進(jìn)入外筒，撈矛進(jìn)入破裂油管，在彈簧推桿推力作用下卡瓦與油管內(nèi)壁接觸并產(chǎn)生徑向力；然后上提打撈管柱，卡瓦沿斜坡滑道向頂點(diǎn)運(yùn)動使其徑向打撈尺寸增大，在徑向力作用下卡瓦牙“咬”入油管內(nèi)壁，同時破裂油管壁膨脹直至與外筒內(nèi)壁貼合。外筒起到限制油管進(jìn)一步脹破的作用，使卡瓦能夠有效“咬”入油管內(nèi)壁實(shí)現(xiàn)打撈。

1.3.3 彎曲打盤抽油桿整形打撈筒應(yīng)用

2023 年6 月長慶油田頁巖油開發(fā)分公司某油井檢泵過程中，由于操作不當(dāng)導(dǎo)致油管桿同時落井，魚頂為抽油桿，深度在直井段1 053.6 m。下入三球打撈器、活頁撈筒等工具均打撈無效，判斷抽油桿在下落過程中由于慣性已嚴(yán)重彎曲變形，常規(guī)打撈工具難以入魚［21］。

通過下入鉛模打印發(fā)現(xiàn)魚頂為多道彎曲抽油桿，下入母錐進(jìn)行環(huán)空擴(kuò)大處理及造扣打撈作業(yè)無效，起出鉆具發(fā)現(xiàn)母錐本體斷裂。該魚頂為油桿接箍與彎曲抽油桿呈并列狀態(tài)，抽油桿由于嚴(yán)重彎曲而卡死在井筒內(nèi)，常規(guī)抽油桿打撈工具無法入魚。由于在井筒狀態(tài)下彎曲抽油桿具有較強(qiáng)的彈性，使用母錐無法對其進(jìn)行環(huán)空處理，不具備造扣條件。

使用彎曲打盤抽油桿整形打撈筒進(jìn)行作業(yè)時快速下放管柱，在向下沖擊力的作用下，長舌形引鞋楔入團(tuán)狀抽油桿與套管壁之間將間隙進(jìn)一步擴(kuò)大，同時對抽油桿進(jìn)行擠壓整形。然后上提管柱一定距離使撈筒與魚頂分離，在地面使用倒扣器、轉(zhuǎn)盤等工具轉(zhuǎn)動管柱5～10 圈以使整形打撈筒轉(zhuǎn)動一定角度，二次快速下放鉆具，使長舌形引鞋從落魚另一個方位楔入抽油桿與套管壁之間。如此反復(fù)，直至營造出充足的打撈空間并將落魚擠壓成緊湊“麻團(tuán)”狀以便下步倒扣操作。

下放打撈管柱施加5～10 kN 鉆壓，同時地面觀察末根管柱入井尺寸以確定撈筒入魚情況，當(dāng)長、短舌形引鞋均楔入團(tuán)狀抽油桿與套管壁之間的間隙后，魚頂已經(jīng)進(jìn)入撈筒一定距離，并與工具內(nèi)壁充分接觸而具有一定的摩擦力。此時在地面使用倒扣工具轉(zhuǎn)動鉆具，通過管柱把扭矩傳遞至撈筒，撈筒在摩擦力及小型窗舌的作用下將扭矩作用于“麻團(tuán)”狀抽油桿進(jìn)行倒扣。起出彎曲抽油桿后，下部抽油桿使用常規(guī)打撈工具進(jìn)行打撈。

1.3.4 水平井小件落物強(qiáng)磁打撈器應(yīng)用

2023 年5 月，長慶油田頁巖油開發(fā)分公司某水平井沖砂至2 640.5 m 時遇阻，起出沖砂管柱，下入平底磨鞋磨鉆4 h 無進(jìn)尺，偶爾有跳鉆現(xiàn)象，起出磨銑管柱檢查磨鞋底部有劃痕，分析認(rèn)為井筒內(nèi)有不固定硬物和膠皮。下入套銑筒對落物進(jìn)行套銑使之變得松散，然后下入常規(guī)強(qiáng)磁打撈器撈獲少量鐵質(zhì)工具散件，未達(dá)到理想效果。

將小件落物強(qiáng)磁打撈器安裝在管柱下端，下鉆至魚頂位置開泵大排量沖洗魚頂，排量1 m3/min以上，返出大量膠皮碎屑。徹底循環(huán)井筒將膠皮碎屑完全返出地面之后，繼續(xù)下放鉆具加鉆壓5～10kN，此時強(qiáng)磁打撈器與鐵質(zhì)碎屑充分接觸。上提鉆具5.0 m，利用轉(zhuǎn)盤在地面將其旋轉(zhuǎn)5～10 圈，使打撈器旋轉(zhuǎn)一定角度，再次下放鉆具至遇阻位置。反復(fù)3～5 次使磁鐵充分吸附井筒內(nèi)落物，起鉆撈獲大量鐵質(zhì)散件落物及劈開的套銑筒。

該強(qiáng)磁打撈器不但能夠通過洗井液循環(huán)將井底膠皮碎屑順利沖出地面，而且能夠克服2 640.5 m 井深位置大約60～80 ℃ 井溫對釹磁性能的影響，有效吸附散落的鐵質(zhì)散件落物，順利完成打撈。

2 結(jié)果與討論

通過開展廣泛調(diào)研，分析了常規(guī)打撈工具在處理復(fù)雜魚頂時存在的缺陷，開展了針對性創(chuàng)新研發(fā)，改變了常規(guī)的打撈方式，大幅度提高了打撈成功率，縮短了占井周期。

2.1 提高打撈成功率討論

2023 年在隴東油區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，該系列打撈工具均取得了良好的打撈效果。與2021—2022 年使用常規(guī)打撈工具作業(yè)情況對比如表1 所示，可以看出， 隴東油區(qū)2021—2022 年螺桿泵轉(zhuǎn)子落井13 井次，使用常規(guī)打撈工具成功打撈8 井次，成功率61.5%；偏磨破裂油管落井81 井次，使用常規(guī)打撈工具成功打撈56 井次，成功率69.1%；彎曲打盤抽油桿落井共103 井次，使用常規(guī)打撈工具成功撈獲70 井次，成功率為68.0%；水平井小件落物共125 井次，使用常規(guī)打撈工具成功撈獲69 井次，成功率為55.2%。2023 年使用創(chuàng)新工具打撈螺桿泵轉(zhuǎn)子6 井次、偏磨破裂油管49 井次、彎曲打盤抽油桿73 井次、水平井小件落物63 井次，成功率分別達(dá)到100%、98.0%、95.9%、100%，表明研制的新型打撈工具具有良好的性能，能夠有效提升打撈成功率。

螺桿泵轉(zhuǎn)子專用打撈筒，與常規(guī)打撈筒相比改單級卡瓦為兩級卡瓦，每級卡瓦長度達(dá)12 cm，為常規(guī)卡瓦長度的1.5 倍。通過增加卡瓦級數(shù)與每級卡瓦長度，能夠使卡瓦與轉(zhuǎn)子多點(diǎn)接觸，提高了打撈時轉(zhuǎn)子在撈筒內(nèi)的穩(wěn)固性。

防脹破滑塊撈矛，通過改進(jìn)常規(guī)引鞋內(nèi)徑尺寸由外向內(nèi)設(shè)計為116～75.9 mm，可平滑過渡至外筒內(nèi)徑尺寸，具有良好導(dǎo)引作用；創(chuàng)新安裝彈簧推桿，對水平段落物進(jìn)行打撈時使卡瓦處于滑道最高點(diǎn)，此時卡瓦的徑向最大打撈尺寸大于73 mm，可有效夾緊偏磨破裂油管；外筒內(nèi)徑與常規(guī)外筒相比減小至75.9 mm，與引鞋完美銜接的同時具有良好的防脹破作用。

彎曲打盤抽油桿整形打撈筒，通過設(shè)計長、短舌形引鞋和小型開窗，起到“擴(kuò)大外圍打撈空間+倒扣”的作用，可有效處理彎曲打盤抽油桿。與常規(guī)筒類工具相比其營造打撈空間的理念及方法具有創(chuàng)新性。

水平井小件落物強(qiáng)磁打撈器，采用了“先沖洗，后磁吸”的研制思路，通過設(shè)計沖洗通道，可對膠皮碎屑等進(jìn)行沖洗循環(huán)出井筒。與常規(guī)強(qiáng)磁打撈器相比，其設(shè)計結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，增大磁鐵塊與散件落物接觸面積，有效提高打撈效率。

2.2 縮短占井周期討論

該系列專用打撈工具能夠在提高打撈成功率的同時有效縮短占井周期。圖6 為近3 年各類打撈作業(yè)成功井的占井周期統(tǒng)計。

利用加權(quán)平均法計算得到2021—2022 年隴東油區(qū)使用常規(guī)打撈工具成功打撈螺桿泵轉(zhuǎn)子、偏磨破裂油管、彎曲打盤抽油桿、水平井小件落物的占井周期分別為16.1、45.8、24.2、33.7 d。2023 年使用創(chuàng)新工具的作業(yè)井占井周期分別為11、32、15、24 d，較之前分別減少了5.1、13.8、9.2、9.7 d。分析占井周期縮短的原因，使用傳統(tǒng)的常規(guī)工具通常需要進(jìn)行多次試驗(yàn)性打撈，相比之下，新型工具的設(shè)計優(yōu)化和性能提升，使得打撈次數(shù)大幅減少，從而顯著縮短了占井周期。

3 結(jié)論

（1） 針對中國陸相復(fù)雜井眼軌跡頁巖油開發(fā)過程中遇到的井筒復(fù)雜魚頂處理難題，通過開展廣泛調(diào)研分析，創(chuàng)新研制了螺桿泵轉(zhuǎn)子專用打撈筒、防脹破滑塊撈矛、彎曲打盤抽油桿整形打撈筒和水平井小件落物強(qiáng)磁打撈器等4 種新型專用打撈工具，有效解決了長慶油田隴東油區(qū)復(fù)雜落物打撈難題。

（2） 目前仍存在以下難題，復(fù)雜魚頂達(dá)到一定深度（≥1 800 m），扭矩傳遞效率較低；深部油管腐蝕嚴(yán)重導(dǎo)致強(qiáng)度降低，打撈時易被拔斷；強(qiáng)磁打撈器最前端引鞋為三角狀，受套變、套破、結(jié)垢及套管接箍臺肩的影響，易將工具殼體擠扁。

（3） 后續(xù)將在管柱組合、工具結(jié)構(gòu)優(yōu)化及材料選擇上進(jìn)行以下攻關(guān)。研發(fā)新型管柱降摩減阻器，安裝在井眼狗腿度較大位置，提高扭矩傳遞效率；油管接箍強(qiáng)度較大，發(fā)生偏磨和腐蝕程度較小，可設(shè)計高強(qiáng)度加長撈筒（大于油管長度），當(dāng)遇到偏磨破裂嚴(yán)重油管時，從外部進(jìn)入，在強(qiáng)度大的油管接箍處進(jìn)行打撈；將強(qiáng)磁打撈器引鞋設(shè)計優(yōu)化成30°倒角，有效避開因套管異常帶來的遇阻風(fēng)險。