一种井下高强度光滑落物打捞装置及打捞方法与流程

本发明涉及石油钻井工程井下落物打捞，具体来讲，涉及一种井下高强度光滑落物打捞装置及打捞方法。

背景技术：

1、随着油气钻探开发向低渗透、深层、非常规等领域持续推进，水平井技术难度不断加大，旋转导向以其提速提效等显著优势得到了越来越广泛的应用。

2、旋转导向系统集机械、液压、电控等于一体，具有零部件多、结构复杂等特点，为保证工具强度，大量采用了高强度合金材料。但旋转导向系统工作时长期处于井下强振动、高负荷等恶劣环境，特别是在遇到井下卡钻等复杂情况时，在大吨位拉压、旋扭、震击作用下，其机械结构强度在多个部位仍然相对薄弱。

3、据近年来统计资料表明，仅川渝地区就已发生旋转导向各部件断裂落井事故数十起，由于旋转导向部件结构特殊、材质硬度大等特点，当前国内外常用的油田井筒落物打捞工具均难以有效打捞，存在打捞时间耗时长达一个月以上、成功率极低等难题，同时打捞失败往往造成填井侧钻，经济损失巨大。

4、具体到旋转导向下主轴部件，现有打捞工具主要有以下几种形式：

5、(1)母锥类打捞工具：其工具原理是当母锥套住管状落物一端之后，加适当的钻压，并转动钻具，迫使打捞螺纹挤压吃入落鱼外壁进行造扣。当所造之扣能承受一定的拉力和扭矩时，可采取上提或倒扣的办法将落物全部或部分捞出。但旋转导向下主轴部件为高强度合金材质，其上端仅有约5mm强度略低材质部分，仅可供造扣2～3扣，所能提供拉升力约30t左右，无法提供足够拉升力将卡钻状态落鱼打捞出井。

6、(2)打捞爪类工具：该工具又名一把抓打捞工具，其包括筒体固定结构和包含多个抓钩的打捞爪结构，其工作原理是将落物抓住后打捞爪通过压力或转动实现锁紧，从而打捞落物出井，其主要适合整体较小或有台阶结构的落物，且能提供的拉力较小。而旋转导向下主轴结构无可供打捞爪有效抓取的位置，且重量大并往往伴有岩屑异物卡阻，打捞爪类工具打捞成功可能性几乎为零。

7、(3)卡瓦捞筒类打捞工具：该类工具主要利用筒体内部卡瓦结构咬住落鱼外壁从而实现打捞的工具，由于旋转导向下主轴可供打捞部分为高强度合金材质，仅有微弱凹凸结构，卡瓦工具齿无法有效卡紧，卡住大吨位上提及旋转容易打滑并将卡瓦捞筒卡齿损坏，也无法实现有效打捞。

8、综上所属现有打捞工具原理及结构，对于旋转导向下主轴这种高强度合金材质、外壁无适合台阶结构、所需打捞力强的落鱼，均无法实现有效打捞。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种井下高强度光滑落物打捞装置及打捞方法，以针对如旋转导向下主轴这种高强度合金材质、所需打捞力强的落鱼进行有效打捞。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种井下高强度光滑落物打捞装置，所述打捞装置包括挤压夹持段和造扣段，其中，挤压夹持段开设有夹持腔，落鱼的被夹持段能够沿夹持腔进入挤压夹持段中，挤压夹持段能够在受到沿轴向的压力后沿径向发生形变以将夹持腔中的被夹持段夹紧；造扣段设置在挤压夹持段的上端，造扣段上开设有中心孔，中心孔与夹持腔连通，造扣段的内壁上靠近夹持腔的一端设有造扣部，造扣部能够在进入夹持腔的被夹持段上进行造扣。

3、可选择地，所述打捞装置的本体可采用合金结构钢材料，所述造扣部可为打捞牙，打捞牙经过热处理调质使其表面硬度可大于hrc60。

4、可选择地，所述夹持腔的内径可为所述被夹持段的最大外径可为

5、可选择地，所述被夹持段靠近上端的外壁上可开设有凹槽，下端可形成有台阶，所述夹持腔的轴向长度可为l1，所述被夹持段上凹槽与台阶之间的距离可为l2，l2-l1＝1～3mm。

6、可选择地，所述挤压夹持段的内外壁与下端面之间可开设有斜角坡口，斜角坡口的开设角度可为70°～80°，以利于在压力下挤压夹持段的初始变形。

7、本发明的另一方面提供了一种井下高强度光滑落物打捞方法，所述打捞方法采用如上所述的井下高强度光滑落物打捞装置来进行，所述打捞方法包括打捞前的准备环节，打捞前的准备环节包括测量上部工具尺寸并确定断裂位置和落鱼结构，根据落鱼尺寸计算并确定所述打捞装置的尺寸。

8、可选择地，所述打捞方法还可包括打捞装置的下放环节，下放环节可包括将所述打捞装置下放至所述落鱼的上部，将所述落鱼的被夹持段进入所述夹持腔中，并使所述被夹持段的顶端到达所述造扣部。

9、可选择地，所述打捞方法还可包括造扣和夹紧环节，造扣和夹紧环节可包括在打捞装置上施加造扣扭矩，通过所述造扣部在所述被夹持段的上端完成造扣，再通过施加钻压将所述挤压夹持段的下端与所述落鱼的台阶的上端相抵接并继续施压，所述挤压夹持段受压后沿径向发生形变膨胀，使其内壁与所述被夹持段的外壁紧密贴合以完成夹紧。

10、可选择地，所述造扣部完成造扣后形成的扣长度可为3～5mm，扣数可为2～3扣。

11、可选择地，所述打捞方法还可包括解卡和起出环节，解卡和起出环节可包括：

12、若所述打捞装置和落鱼在井下发生卡阻，则需先进行解卡操作，再进行起出作业；若所述打捞装置和落鱼未发生卡阻，直接进行起出作业。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：

14、本发明采用旋扣造扣并利用钻压产生的下压力叠加传递到打捞装置的挤压夹持段，打捞装置的挤压夹持段在落鱼台阶结构限制下，沿径向膨胀变形，其内壁与落鱼的外壁紧密贴合，从而实现了打捞装置将落鱼夹紧。在两者的复合作用下，可提供的打捞提升力由约30吨提高至100吨～260吨，从而有效地解决了旋转导向下主轴及以下部分落鱼的打捞难题。

技术特征：

1.一种井下高强度光滑落物打捞装置，其特征在于，所述打捞装置包括挤压夹持段和造扣段，其中，

2.根据权利要求1所述的井下高强度光滑落物打捞装置，其特征在于，所述打捞装置的本体采用合金结构钢材料，所述造扣部为打捞牙，打捞牙经过热处理调质使其表面硬度大于hrc60。

3.根据权利要求1所述的井下高强度光滑落物打捞装置，其特征在于，所述夹持腔的内径为φ1，所述被夹持段的最大外径为φ2，φ1＞φ2。

4.根据权利要求1所述的井下高强度光滑落物打捞装置，其特征在于，所述被夹持段靠近上端的外壁上开设有凹槽，下端形成有台阶，所述夹持腔的轴向长度为l1，所述被夹持段上凹槽与台阶之间的距离为l2，l2与l1之差为1～3mm。

5.根据权利要求1所述的井下高强度光滑落物打捞装置，其特征在于，所述挤压夹持段的内外壁与下端面之间开设有斜角坡口，斜角坡口的开设角度为70°～80°，以利于在压力下挤压夹持段的初始变形。

6.一种井下高强度光滑落物打捞方法，其特征在于，所述打捞方法采用权利要求1至5中任意一项所述的井下高强度光滑落物打捞装置来进行，所述打捞方法包括打捞前的准备环节，打捞前的准备环节包括测量上部工具尺寸并确定断裂位置和落鱼结构，根据落鱼尺寸计算并确定所述打捞装置的尺寸。

7.根据权利要求6所述的井下高强度光滑落物打捞方法，其特征在于，所述打捞方法还包括打捞装置的下放环节，下放环节包括将所述打捞装置下放至所述落鱼的上部，将所述落鱼的被夹持段进入所述夹持腔中，并使所述被夹持段的顶端到达所述造扣部。

8.根据权利要求7所述的井下高强度光滑落物打捞方法，其特征在于，所述打捞方法还包括造扣和夹紧环节，造扣和夹紧环节包括在打捞装置上施加造扣扭矩，通过所述造扣部在所述被夹持段的上端完成造扣，再通过施加钻压将所述挤压夹持段的下端与所述落鱼的台阶的上端相抵接并继续施压，所述挤压夹持段受压后沿径向发生形变膨胀，使其内壁与所述被夹持段的外壁紧密贴合以完成夹紧。

9.根据权利要求8所述的井下高强度光滑落物打捞方法，其特征在于，所述造扣部完成造扣后形成的扣长度为3～5mm，扣数为2～3扣。

10.根据权利要求8所述的井下高强度光滑落物打捞方法，其特征在于，所述打捞方法还包括解卡和起出环节，解卡和起出环节包括：

技术总结
本发明提供了一种井下高强度光滑落物打捞装置及打捞方法，其中，打捞装置包括挤压夹持段和造扣段，挤压夹持段设有夹持腔，落鱼的被夹持段可沿夹持腔进入挤压夹持段中，挤压夹持段在受到轴向压力后可沿径向形变以将夹持腔中的被夹持段夹紧；造扣段设在挤压夹持段的上端，造扣段开设有中心孔，中心孔与夹持腔连通，造扣段的内壁上靠近夹持腔的一端设有造扣部，造扣部可在进入夹持腔的被夹持段上进行造扣。本发明采用旋扣造扣并利用钻压产生的下压力叠加传递到打捞装置的挤压夹持段，使挤压夹持段沿径向膨胀变形从而将落鱼夹紧。二者复合所提供的打捞提升力由约30吨提高至100～260吨，有效解决了旋转导向下主轴及以下部分落鱼的打捞难题。

技术研发人员：陈东,颜小兵,冯思恒,王新建,汪洋,刘伟,张德军,唐梁,曾敏偲,温杰
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13