一种水平井震击解卡操作方法及组合与流程

1.本发明涉及钻井工程技术领域，特别涉及一种水平井震击解卡操作方法及组合。


背景技术：

2.随着页岩气开发的逐渐深入，水平井布井数量越来越多，水平井钻井技术也得了到长足的发展。但随之而来的水平段施工垮塌掉块、岩屑床及狗腿度较大等原因造成的卡钻事故也愈发频繁，尤其在钻遇裂缝或破碎性地层后，掉块增加，加大了卡钻风险。此外，水平井钻井多运用旋导工具，其自带的扶正器接近满眼，环空间隙小，进一步加剧卡钻风险。一旦在使用旋导工具、近钻头仪器等情况下发生卡钻事故，轻则耽误工期，重则给钻井公司造成了极大的经济损失。
3.目前，卡钻后的基本操作方法即利用原钻具结构进行上提下放，尝试通过调整不同吨位进行解卡；如若解卡困难，倒开原钻具，钻台面组合好安全接头和单一震击类工具，再下入井内对扣，然后对落鱼进行震击解卡；如果解卡依然困难，泵入酸液至卡点附近，用酸溶解卡点附近岩石再震击，看是否解卡，如果都不行，就只能填井侧钻。而上述操作在解决水平井卡钻的过程中面临如下诸多难题：
4.1、水平段长、摩阻大、钻具弯曲严重，即使采用大力活动钻具、地面震击等手段，解卡力难以作用至卡点，很难解除卡钻；
5.2、地面震击、井下震击如长时间震击作业，易造成水平段页岩层垮塌，加剧井下复杂；
6.3、水平段多为龙马溪组炭质泥岩地层，泡酸效果极差，解卡希望较低，且存在井控、垮塌、井漏等风险；
7.4、水平段盲倒、爆炸松扣作业扭矩难以传递，很难确定从何处倒开钻具，若倒扣留鱼过多、损失水平段过长，不利于后续震击器发挥作用。


技术实现要素：

8.有鉴于此，本发明提供了一种水平井震击解卡操作方法，运用多级复合的震击原理，加大了震击撞击力，提高了震击解卡效率，从而更有效的实现震击解卡效果。
9.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
10.一种水平井震击解卡操作方法，包括：
11.步骤s1、将连接于钻具下端的震击解卡组合下放井内对扣落鱼，其中，所述震击解卡组合包括：由上往下依次连接的震击器、开式下击器和安全接头；
12.步骤s2、继续下放钻具，下压震击器和开式下击器直至关闭复位；
13.步骤s3、上提钻具，使得开式下击器拉开行程，和使得钻具产生弹性伸长量后刹住刹车，并等待震击器蓄能；
14.步骤s4、在震击器上击之前，松开刹车并释放钻具。
15.优选地，所述开式下击器的数量至少为两个，且由上往下依次连接。
16.优选地，所述步骤s1包括：
17.步骤s11、将震击解卡组合连接到钻具的下端，并下钻探得落鱼鱼顶后停止下放；
18.步骤s12、旋转并下放钻具，使得安全接头与落鱼完成对扣。
19.优选地，在所述步骤s11之后，所述步骤s12之前，还包括：
20.开泵冲洗鱼顶。
21.优选地，在所述步骤s12之后，所述步骤s2之前，还包括：
22.以正常钻进时排量的1/3-1/2排量开泵，建立循环后30s内恢复正常钻进时的排量，循环清洁井眼。
23.优选地，所述步骤s3包括：
24.步骤s31、以0.05m/s-0.1m/s速度上提钻具，将开式下击器拉开至最大自由行程；
25.步骤s32、以0.05m/s-0.1m/s速度上提钻具，使得钻具产生弹性伸长量后刹住刹车，并等待震击器蓄能。
26.优选地，在所述步骤s4之后，如若没有解卡，则重复上述步骤2至步骤4，且重复次数不低于20次。
27.一种水平井震击解卡组合，包括：震击器、开式下击器和安全接头；
28.所述开式下击器至少包括：第一开式下击器和第二开式下击器；
29.所述震击器、所述第一开式下击器、所述第二开式下击器和所述安全接头由上往下依次连接。
30.优选地，还包括：转换接头；
31.所述震击器与所述第一开式下击器之间，所述第一开式下击器与所述第二开式下击器之间，和/或所述第二开式下击器与所述安全接头之间连接有转换接头。
32.优选地，所述震击器包括：超级震击器或随钻震击器。
33.从上述的技术方案可以看出，本发明提供的水平井震击解卡操作方法中，利用震击器和开式下击器多级复合的震击原理实现了震击解卡，本方案相较于单一震击的技术方案，加大了震击撞击力，提高了震击解卡效率，从而更有效的实现震击解卡效果。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本发明实施例提供的水平井震击解卡操作方法的流程图；
36.图2为本发明实施例提供的水平井震击解卡组合的连接示意图；
37.图3为本发明实施例提供的水平井震击解卡组合的连接剖视图；
38.图4为本发明实施例提供的水平井震击解卡组合的下击示意图；
39.图5为本发明实施例提供的水平井震击解卡组合的下击剖视图；
40.图6为本发明实施例提供的水平井震击解卡组合的上击示意图；
41.图7为本发明实施例提供的水平井震击解卡组合的上击剖视图。
42.其中，1为震击器；2a为第一开式下击器，2b为第二开式下击器；3为安全接头。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.本发明实施例提供的水平井震击解卡操作方法，如图1所示，包括：
45.步骤s1、将连接于钻具下端的震击解卡组合下放井内对扣落鱼，其中，所述震击解卡组合包括：由上往下依次连接的震击器1、开式下击器和安全接头3；如图2所示，即为震击器1、开式下击器和安全接头3由上往下依次组合；
46.步骤s2、继续下放钻具，下压震击器1和开式下击器直至关闭复位；即为利用钻具的重力下压震击器1和开式下击器直至关闭复位；
47.步骤s3、上提钻具，使得开式下击器拉开行程，和使得钻具产生弹性伸长量后刹住刹车，并等待震击器1蓄能；
48.步骤s4、在震击器1上击之前，松开刹车并释放钻具。其中，通过释放钻具以使得其处于加速下落状态，然后等待震击解卡组合的下击，也就是说，利用下端的开式下击器上接头以上钻柱重量给卡点强有力的震击。
49.从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的水平井震击解卡操作方法中，利用震击器和开式下击器多级复合的震击原理实现了震击解卡，本方案相较于单一震击的技术方案，加大了震击撞击力，提高了震击解卡效率，从而能更有效的实现震击解卡效果。
50.在本方案中，如图2所示，开式下击器的数量至少为两个，且由上往下依次连接。本方案如此设计，以便于增大了震击解卡组合的多级复合震击的级数，从而可进一步加大了震击解卡组合的震击撞击力。
51.具体地，所述步骤s1包括：
52.步骤s11、将震击解卡组合连接到钻具的下端，并下钻探得落鱼鱼顶后停止下放；其中，震击解卡组合是连接到入井钻具组合的下端，并随钻具组合的下钻下放入井内，当震击解卡组合探得落鱼鱼顶后停止下放；
53.步骤s12、旋转并下放钻具，使得安全接头3与落鱼完成对扣。本方案如此设计，以便于实现了震击解卡组合与落鱼的有良好对扣。
54.进一步地，在所述步骤s11之后，所述步骤s12之前，还包括：
55.开泵冲洗鱼顶。本方案如此设计，便于将鱼顶周围的沉砂清理干净，与此同时还能够清洁螺纹，以此可有利于安全接头3与落鱼的对扣。
56.进一步地，为了实现钻具循序渐进的钻进，以及便于清理钻进通道；相应地，在所述步骤s12之后，所述步骤s2之前，还包括：
57.以正常钻进时排量的1/3-1/2排量开泵，建立循环后30s内恢复正常钻进时的排量，循环清洁井眼。
58.具体地，所述步骤s3包括：
59.步骤s31、以0.05m/s-0.1m/s速度上提钻具，将开式下击器拉开至最大自由行程；如此一来，使得开式下击器形成最大的震击行程，进而以使得开式下击器的震击力度达到最大，从而有助于进一步增大了震击撞击力；
60.步骤s32、以0.05m/s-0.1m/s速度上提钻具，使得钻具产生弹性伸长量后刹住刹车，并等待震击器1蓄能。本方案如此设计，以使得震击器1在拉力作用下也产生拉伸，进而使得其内部蓄能机构能够实现蓄能，从而有助于进一步增大了震击撞击力。
61.进一步地，在首次震击解卡未达到解卡效果时，还可以重复多次的震击解卡动作，以求达到最终的解卡效果；相应地，在所述步骤s4之后，如若没有解卡，则重复上述步骤2至步骤4，且重复次数不低于20次。本方案如此设计，可避免多次起下钻更换不同震击工具，大幅节约时间的同时实现了连续上下震击的动作。
62.本发明实施例还提供了一种水平井震击解卡组合，如图2和图3所示，包括：震击器1、开式下击器和安全接头3；
63.开式下击器至少包括：第一开式下击器2a和第二开式下击器2b；
64.震击器1、第一开式下击器2a、第二开式下击器2b和安全接头3由上往下依次连接。在本方案中，利用震击器1、第一开式下击器2a和第二开式下击器2b的多级复合震击加大了震击撞击力，提高了震击解卡效率，从而更加有利于实现了震击解卡。
65.进一步地，本发明实施例还提供的水平井震击解卡组合还包括：转换接头；
66.震击器1与第一开式下击器2a之间，第一开式下击器2a与第二开式下击器2b之间，和/或第二开式下击器2b与安全接头3之间连接有转换接头。本方案如此设计，以使得每两种工具之间可以加装转换接头，以适应不同外径尺寸的震击组合。
67.再进一步地，为了实现震击器良好的震击效果，或者为了实现震击器携带的便利性；相应地，震击器1包括：超级震击器或随钻震击器。
68.下面再结合具体实施例对本方案作进一步介绍：
69.本发明的目的在于提供一种水平井震击解卡组合及其操作方法，运用多级复合的震击原理，加大了震击撞击力，提高了震击解卡效率，加快复杂事故处理速度。
70.本发明是通过如下技术方案实现的：
71.一种水平井震击解卡组合，如图2和图3所示，包括如下工具：安全接头、开式下击器、超级震击器和随钻震击器；其中，所述安全接头、开式下击器、超级震击器(即为震击器1)依次组合，即安全接头上端接开式下击器，开式下击器上端接超级震击器，其中超级震击器可以由随钻震击器取代，并且组合中的开式下击器数量n≥2，每两种工具之间可以加装转换接头，以适应不同外径尺寸的震击组合。
72.一种水平井震击解卡组合的操作方法，包括如下步骤：
73.步骤1：组合水平井震击解卡组合，依次连接好超级震击器、开式下击器、安全接头；
74.步骤2：将解卡震击组合连接到入井钻具组合的下端，下钻探落鱼鱼顶，探得鱼顶后停止下放，开泵在鱼顶附近循环一周，清洁螺纹；
75.步骤3：旋转并开始下放，准备对扣；
76.步骤4：当震击组合下端的安全接头与落鱼紧好扣后，以正常钻进时排量的1/3-1/2排量开泵，建立循环后30s内恢复正常钻进时的排量，循环清洁井眼；
77.步骤5：继续下放钻具，下压超级震击器和开式下击器直至两种工具关闭复位；
78.步骤:6：以0.05m/s-0.1m/s速度上提钻具，将开式下击器拉开至最大自由行程；
79.步骤7：以0.05m/s-0.1m/s速度上提钻具，使钻具产生弹性伸长量，刹住刹车，等待
超级震击器蓄能；
80.步骤8：超级震击器上击之前，松开刹车并释放钻具，让钻具组合处于加速下落状态，等待下击。利用最下端的开式下击器上接头以上钻柱重量给卡点以强有力的震击；如没有解卡，重复上述步骤5至步骤8，重复次数不低于20次；如解卡困难，再重复上述步骤5至步骤6，然后实施以下步骤；
81.步骤9：以0.05m/s-0.1m/s速度上提钻具，使钻具产生弹性伸长量，刹住刹车，等待超级震击器上击。上击后，如没有解卡，重复步骤5至步骤9，直至解卡。
82.一种水平井震击解卡组合的操作方法，更为具体地：
83.卡钻后，将水平井震击解卡组合下入井底，下钻探落鱼鱼顶，探得鱼顶后停止下放，开泵循环，冲洗鱼顶，将鱼顶周围的沉砂清理干净，同时清洁好螺纹，利于后续对扣。旋转钻具并开始下放，准备对扣，密切观察扭矩值波动，确定对扣成功后，以正常钻进时排量的1/3-1/2排量开泵，建立循环后30s内恢复正常钻进时的排量，循环一周，清洁井眼。然后下放钻具，利用重力下压超级震击器、第一开式下击器2a和第二开式下击器2b直至三者关闭复位。密切关注指重表，以0.05m/s-0.1m/s速度上提钻具，将第一开式下击器2a和第二开式下击器2b分别拉开至其最大自由行程l后，以0.05m/s-0.1m/s速度继续上提钻具，使钻具产生弹性伸长量，刹住刹车。此时，超级震击器在拉力作用下也开始拉伸，其内部蓄能机构开始蓄能，如图4和图5所示。在超级震击器激发之前，突然释放上提拉力，让钻具组合处于收缩和下落状态。超级震击器蓄能机构所储蓄能量在上提拉力消失后瞬间释放，产生一个向下的加速度a1，最下端的第二开式下击器2b上接头以上钻柱由于自重mn也产生一个向下的加速度a2。第二开式下击器2b上接头以上钻柱以初速度为v0，加速度为a1+a2加速向下运动，在运行距离s后达到末速度v
t
，同时产生一个强烈的冲击力fn撞击第二开式下击器2b的震击垫，该冲击力fn最终通过第二开式下击器2b传递给安全接头3以及井下落鱼，实现震击效果。其中，运行距离sn为第一开式下击器2a和第二开式下击器2b的最大自由行程之和2l。
84.设冲击力fn撞击第二开式下击器2b的震击垫时间为t
p
，初速度v0到加速到末速度v
t
需要的时间为tm。加之第二开式下击器2b上接头以上钻柱由于自重mn、冲击力fn、冲击力撞击作用时间t
p
、初速度v0和末速度v
t
、距离sn及加速度a1、加速度a2可得关系如下：
85.fnt
p
＝m
nv0
86.s＝v0tm+0.5(a1+a2)t
m2
[0087]vt
＝v0+(a1+a2)tm[0088]
最终推导出水平井震击解卡组合的冲击力fn为:
[0089][0090]
同理，在常规解卡组合及其解卡操作中，仅使用单只开式下击器，其冲击力fo仅为：
[0091][0092]
其中，
[0093]fo
——常规解卡组合单只开式下击器冲击力；
[0094]mo
——常规解卡组合单只开式下击器上接头以上钻柱由于自重；
[0095]ao
——常规解卡组合单只开式下击器上接头以上钻柱加速度；
[0096]
so——常规解卡组合单只开式下击器上接头运行距离；
[0097]
to——常规解卡组合单只开式下击器冲击力撞击作用时间。
[0098]
因为sn＝2l，so＝l，所以sn＝2so；
[0099]
两种震击解卡组合中，开式下击器上接头以上钻柱的重量远远大于开式下击器及超级震击器的重量，所以mn≈mo，a1≈ao；并且撞击都是瞬间完成，所以t
p
＝to。
[0100]
由此可得两种震击解卡组合的关系：
[0101][0102]
因为：a2＞0，所以：即，对比使用单支开式下击器的效果，所述水平井震击解卡组合有更大的加速度，更大的行程，更大的末速度，最终呈现的结果即更大的撞击力，因此，能更有效的实现震击解卡效果。
[0103]
不仅如此，在下击多次解卡依然存在较大困难时，还能在不起钻更换解卡工具及钻具组合的前提下，通过以0.05m/s-0.1m/s速度上提钻具，使钻具产生弹性伸长量，刹住刹车，等待超级震击器上击，如图6和图7所示。该震击解卡组合及其操作方法采用多级复合的震击原理，提高了震击解卡效率，避免多次起下钻更换不同震击工具，大幅节约时间的同时实现了连续上下震击的动作，同时通过多级复合震击加大了震击撞击力，极有利于解卡。
[0104]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0105]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。