一种水平井倒扣解卡方法
【专利摘要】本发明具体提供了一种水平井倒扣解卡方法，开始倒扣管柱，利用电子拉力计控制井口上提拉力，使得井口上提拉力与井内被卡管柱的悬重近似相等，将地面的水平旋转力矩，最大限度地传送到水平段的卡点上，变为垂直平面旋转的扭矩，实现水平井段内的倒扣解卡；当井内倒出一部份被卡管柱之后，然后对剩余的被卡管柱，换用反扣钻杆及打捞工具进行倒扣，起出全部被卡管柱。该发明采用驱动装置驱动，不会出现超扭矩倒扣现象，安全可靠，同时倒扣工具简单，不会使卡钻事故复杂化。
【专利说明】一种水平井倒扣解卡方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钻井施工钻具的解卡作业【技术领域】，具体涉及一种水平井倒扣解卡方法。
【背景技术】
[0002]水平井是进行油气田大规模开发的一种新的开发模式，在进行分段压裂施工过程中常出现卡钻现象，绝大多数能够得到及时解卡；只有关键的少数井，不能正常解卡，水平井从钻井到采油，其投资费用均在2000万元以上，若不能及时解卡，就不能使该井及时投入采油生产，给施工服务单位带来了巨大的经济风险。
[0003]目前，水平井压裂施工卡钻的原因有以下几种:(1)施工钻具所带的封隔器施工后不收缩，在井内形成卡钻；由于这个原因形成的卡钻，多数能够通过活动钻具，并降低井内液面高度，使封隔器上下形成的压差缩小，就能及时解卡，已在现场得到广泛的应用；(2)在压裂施工后，由于放喷流量太大，使压入地层的砂液返到水平段，砂子不能随放喷出的井液返出井外，造成施工管柱形成砂埋，在起钻的过程中形成了砂卡，这种卡钻现场多采用压裂车大排量(I方/分)正循环洗井的方式、正循环出井内的沉砂，基本上可以解卡。
[0004]而现有技术的解卡方法有以下几种:⑴井内液压拔拉法:将液压拔拉器下入到水平井的造斜段上部，从油管中向井内打压，使油管内的液体压力变为拉力，拉动被卡的工具；其主要作用就是消除管柱重量形成的拉力，使液压拔拉器的作用力全部施加到卡点上，这个力最大不能超过油管的安全拉力，起到以最大拉力解卡的目的；但是该方法的缺点是一旦液压拔拉器在井内遇卡，就会进一步使卡钻变得更为复杂，也更难处理，因而没有得到大量的推广应用。(2)井内液压倒扣法:采用井下液压倒扣器，将该工具下在入窗点前，利用地面泵压，通过倒扣器形成转矩，使管柱从卡点上倒开；而由于液压倒扣器性能不稳定，不可靠，因而没有得以推广应用，只是在个别井上得到试用。(3)震击器解卡:将震击器下到水平段内，并与被卡管柱连接，上提管柱形成一定的拉力，当拉力达到某一设定值后，震击器瞬间突然释放其聚集的能量，产生很大的冲击力，使卡点震松，将管柱解卡；而该技术由于震击器要下入井内，其液压缸要承受高温及高压，其工作的可靠性受到质疑，因而也未能得到推广应用。(4)井口脱扣震击解卡技术:其工作原理就是利用管柱在拉力下伸长，聚集一定的能量，当拉力达到一定值时，井口专用的脱扣接头，突然从丝扣处脱扣，使管柱拉伸聚集的能量及管柱的重量瞬间释放，通过连接的管柱作用在卡点上，通过反作用使卡点受震击而解卡。该方法主要在卡点形成在直井段上时使用该技术，但当卡点在水平段时，易使管柱发生变形，使卡钻变得更为复杂。(5)倒扣解卡技术:该技术应用比较广泛，基本上适用于直井的倒扣解卡；在水平井上倒扣时，由于要将水平面的转矩转化为垂直面的转矩，通过丛式井或大斜度井解卡证明其扭矩会超过转盘的最大扭矩，即倒扣倒不动，因此，倒扣解卡技术很少在水平井上应用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术中的解卡方法在水平井解卡过程中存在的不足。
[0006]为此，本发明提供了一种水平井倒扣解卡方法，包括以下步骤:
1)将动力水龙头连接到井架天车的游动系统上，井架天车的死绳端连接有电子拉力计，动力水龙头上连接有油管短节，动力水龙头与驱动装置连接；
2)利用井架天车上的游动系统控制动力水龙头上提或下放，使动力水龙头上的油管短节与井内被卡管柱连接；
3)固定动力水龙头的反扭矩平衡绳，通过游动系统上提动力水龙头，使其拉力等于井内被卡管柱的悬重；
4)开启驱动装置，使动力水龙头带动井内被卡管柱旋转；当动力水龙头的扭矩达到安全扭矩时，若被卡管柱能够继续转动，则继续倒扣50?70圈，若被卡管柱不能继续转动，则在保持扭矩不变的情况下，上提或下放动力水龙头，使其拉力增加或减少，直到被卡管柱发生转动；
5)上提动力水龙头一段距离后，观测其拉力是否增加；若拉力增加，则保持保持被卡管柱悬重的拉力继续倒扣被卡管柱，直至拉力不再增加，起出已倒开的被卡管柱；
6)测量起出的被卡管柱，确定井内剩余的被卡管柱的鱼头位置；
7)将连接有打捞工具的反扣钻杆与动力水龙头连接，下放反扣钻杆，直至打捞工具到井内剩余的被卡管柱的鱼头位置；
8)活动反扣钻杆使打捞工具进入剩余的被卡管柱的鱼头内，与剩余的被卡管柱连接上；然后重复上述步骤3)?5)，直至打捞出井内剩余的被卡管柱。
[0007]上述步骤I)中还需在井口安装防喷器。
[0008]上述驱动装置为变频电机或液压驱动。
[0009]上述步骤4)中安全扭矩为3000N*M。
[0010]上述步骤5)中上提动力水龙头的距离为3?4m。
[0011 ] 上述打捞工具为可退式捞锚或公锥或套铣筒。
[0012]本发明的有益效果:
(I)本发明将地面的水平旋转力矩，最大限度地传送到水平段的卡点上，变为垂直平面旋转的扭矩，实现在水平段内的倒扣解卡。
[0013](2)由于本发明的驱动装置采用变频电机或液压驱动，不会出现超扭矩倒扣，可避免发生损坏设备伤及人员的安全事故。
[0014](3)本发明倒扣工具是简单可靠的打捞工具，容易进出井筒，不会在处理事故的过程中使卡钻事故复杂化；而且该打捞工具在打捞过程中，能够实现对井内的冲洗，可以更快地实现水平井的打捞作业。
[0015](4)本发明因倒扣时采用反扣钻杆，其抗拉，抗压，抗剪切的能力远远大于井内被卡管柱，倒扣解卡时被卡管柱更安全，不会发生被卡管柱断脱的现象。
[0016]以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明水平井倒扣解卡结构示意图。
[0018]图2是本发明中上提拉力大于被卡管柱悬重时水平井倒扣解卡原理示意图。
[0019]图3是本发明中上提拉力小于被卡管柱悬重时水平井倒扣解卡原理示意图。
[0020]图4是本发明中上提拉力等于被卡管柱悬重时水平井倒扣解卡原理示意图。
[0021]附图标记说明:1、井架天车；2、游动系统；3、动力水龙头；4、反扭矩平衡绳；5、驱动装置；6、电子拉力计；7、反扣钻杆；8、打捞工具；9、套管；10、被卡管柱。
【具体实施方式】
[0022]实施例1:
为了克服现有技术中的解卡方法在水平井解卡过程中存在的不足，本实施例提供了一种如图1所示的水平井倒扣解卡方法，包括以下步骤:
1)将动力水龙头3连接到井架天车I的游动系统2上，井架天车I的死绳端连接有电子拉力计6，动力水龙头3上连接有油管短节，动力水龙头3与驱动装置5连接；
2)利用井架天车I上的游动系统2控制动力水龙头3上提或下放，使动力水龙头3上的油管短节与井内被卡管柱10连接；
3)固定动力水龙头3的反扭矩平衡绳4，通过游动系统2上提动力水龙头，使其拉力等于井内被卡管柱10的悬重；
4)开启驱动装置5，使动力水龙头3带动井内被卡管柱10旋转；当动力水龙头3的扭矩达到安全扭矩时，若被卡管柱10能够继续转动，则继续倒扣50?70圈，若被卡管柱10不能继续转动，则在保持扭矩不变的情况下，上提或下放动力水龙头，使其拉力增加或减少，直到被卡管柱10发生转动；
5)上提动力水龙头3—段距离后，观测其拉力是否增加；若拉力增加，则保持保持被卡管柱10悬重的拉力继续倒扣被卡管柱，直至拉力不再增加，起出已倒开的被卡管柱10 ；
6)测量起出的被卡管柱10，确定井内剩余的被卡管柱10的鱼头位置；
7)将连接有打捞工具8的反扣钻杆7与动力水龙头连接，下放反扣钻杆7，直至打捞工具8到井内剩余的被卡管柱10的鱼头位置；
8)活动反扣钻杆7使打捞工具进入剩余的被卡管柱10的鱼头内，与剩余的被卡管柱10连接上；然后重复上述步骤3)?5)，直至打捞出井内剩余的被卡管柱10。
[0023]为了防止在处理被卡管柱10时，发生井喷现象，造成井喷事故，所述述步骤I)中还需在井口安装防喷器。
[0024]所述电子拉力计6的精度在1%以上，以便精准地掌握井口的拉力值与被卡管柱10的悬重值近似相等，以便一次性地多倒出井内被卡管柱10，减少倒扣次数；使被卡管柱10与套管9之间减少摩擦阻力，以便在安全的扭矩内倒开被卡管柱丝扣。
[0025]另外，上述驱动装置5为变频电机或液压驱动，可以实现定扭矩旋转，若被卡管柱10—旦倒不开时，扭矩超过安全扭矩时，会自动停止，起到安全保护作用，所述的安全扭矩为3000N*M ;而若采用机械转盘驱动，会发生超扭矩现象，造成扭断钻杆，拉断链条，伤及人员及设备的事故发生。当油管发生卡钻时，最大安全扭矩不能超过3000N*M ;当采用反扣钻杆倒扣时，最大安全扭矩不能超过10000N*M。游动系统为本领域公知技术，这里就不做详细描述。
[0026]上述步骤5)中上提动力水龙头3的距离为3?4m。上述打捞工具8为可退式捞锚或公锥或套铣筒。
[0027]该发明将地面的水平旋转力矩，最大限度地传送到水平段的卡点上，变为垂直平面旋转的扭矩，实现在水平段内的倒扣解卡。
[0028]实施例2:
在实施例1的基础上，本发明水平井倒扣解卡的原理如下:
(I)上提拉力不能太大，否则倒不动或倒出的被卡管柱10数量太少；
如图2所示，当上提的拉力大于井内被卡管柱10的悬重时，被卡管柱10会紧贴在直井段与水平段过渡处套管9的内圆弧面上，造成被卡管柱10在旋转的过程中阻力太大，井口的扭矩不能传递到卡点的位置上，致使在倒扣过程中，将被卡管柱10从造斜度部位倒开，不能一次性将被卡管柱10从卡点位置附近倒开，致使更换反扣钻杆后，要多倒几次，才能将井内的被卡管柱10全部倒出，造成起下钻的次数增多，加大了倒出井内被卡管柱10的工作量。
[0029](2)上提拉力不能太小，否则也倒不动或倒出的被卡管柱10数量太少；
如图3所示，当上提拉力小于井内被卡管柱10的悬重时，被卡管柱10会紧贴在直井段与水平段过渡处套管9的外圆弧面上，造成被卡管柱10在旋转的过程中阻力太大，井口的扭矩不能传递到卡点的位置上，致使在倒扣过程中，将被卡管柱10也从造斜度部位倒开，同样会加大了倒出井内被卡管柱10的工作量。
[0030](3)当上提拉力等于井内被卡管柱10的悬重时，如图4所示，被卡管柱10不会紧贴在直井段与水平段过渡处套管9的弧面上，这样使得被卡管柱10在旋转的过程中阻力最小，井口的扭矩才能最大程度地传递到卡点的位置上，起到在卡点倒扣的作用；因此需要控制井口的上提拉力等于井内被卡管柱10的悬重。
[0031]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。
【权利要求】
1.一种水平井倒扣解卡方法，其特征在于:包括以下步骤: 1)将动力水龙头⑶连接到井架天车⑴的游动系统⑵上，井架天车⑴的死绳端连接有电子拉力计出)，动力水龙头(3)上连接有油管短节，动力水龙头(3)与驱动装置(5)连接； 2)利用井架天车(I)上的游动系统(2)控制动力水龙头(3)上提或下放，使动力水龙头(3)上的油管短节与井内被卡管柱(10)连接； 3)固定动力水龙头(3)的反扭矩平衡绳(4)，通过游动系统(2)上提动力水龙头(3)，使其拉力等于井内被卡管柱(10)的悬重； 4)开启驱动装置(5)，使动力水龙头(3)带动井内被卡管柱(10)旋转；当动力水龙头(3)的扭矩达到安全扭矩时，若被卡管柱(10)能够继续转动，则继续倒扣50?70圈，若被卡管柱(10)不能继续转动，则在保持扭矩不变的情况下，上提或下放动力水龙头(3)，使其拉力增加或减少，直到被卡管柱(10)发生转动； 5)上提动力水龙头(3)—段距离后，观测其拉力是否增加；若拉力增加，则保持保持被卡管柱(10)悬重的拉力继续倒扣被卡管柱(10)，直至拉力不再增加，起出已倒开的被卡管柱(10)； 6)测量起出的被卡管柱(10)，确定井内剩余的被卡管柱(10)的鱼头位置； 7)将连接有打捞工具(8)的反扣钻杆(7)与动力水龙头(3)连接，下放反扣钻杆(7)，直至打捞工具(8)到井内剩余的被卡管柱(10)的鱼头位置； 8)活动反扣钻杆(7)使打捞工具(8)进入剩余的被卡管柱(10)的鱼头内，与剩余的被卡管柱(10)连接上；然后重复上述步骤3)?5)，直至打捞出井内剩余的被卡管柱(10)。
2.如权利要求1所述的水平井倒扣解卡方法，其特征在于:所述步骤I)中还需在井口安装防喷器。
3.如权利要求1所述的水平井倒扣解卡方法，其特征在于:所述驱动装置(5)为变频电机或液压驱动。
4.如权利要求1所述的水平井倒扣解卡方法，其特征在于:所述步骤4)中安全扭矩为3000N*M。
5.如权利要求1所述的水平井倒扣解卡方法，其特征在于:所述步骤5)中上提动力水龙头(3)的距离为3?4m。
6.如权利要求1所述的水平井倒扣解卡方法，其特征在于:所述打捞工具(8)为可退式捞锚或公锥或套铣筒。
【文档编号】E21B31/00GK104196481SQ201410420123
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2014年8月25日
【发明者】邓继学, 王祖文, 李尊团, 魏建荣, 陈万林, 任斌, 高红平, 景志明, 米虎宁, 李继荣, 左挺, 韩静静 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