大修鉆桿套銑松扣技術研究

王煥平 程浩 顧建旭

【摘 要】大修處理卡鉆事故一般采用爆炸松扣和套銑打撈等方法。在一些惡性卡鉆事故中，由于被卡鉆桿扣緊，爆炸松扣打撈后卡點以上剩余管柱無法倒扣撈出。針對此情況，提供一種套銑松扣的方法來解決倒扣問題。以鉆桿接頭模擬研究結果為基礎，確定了套銑的對象是鉆桿臺肩和前三扣絲扣，再根據現場應用效果，從套銑頭尺寸和材料兩方面進行優化，提高了套銑松扣效率。

【關鍵詞】大修；卡鉆套銑；倒扣臺肩

大修過程中發生卡鉆后若處理不當，不僅會使井下復雜程度增大，甚至可能導致油水井報廢。當一些惡性卡鉆事故發生時，一般處理方法往往無能為力，尋找處理惡性卡鉆事故的方法是很有必要的，套銑鉆桿接頭松扣方法就是其中一種有效方法。

一、大修過程中的惡性卡鉆事故

與鉆井發生卡鉆的類型不同，大修過程中發生的卡鉆主要是鉆塞、套磨銑過程中的沉“砂”卡鉆，管柱碎片和工具落井造成的落物卡鉆和套管變形或錯斷造成的套損卡鉆。鉆桿接頭密封性不好，在套磨銑或鉆塞時一部分循環液從接頭漏出，實際水力參數下降，循環液攜帶能力不足造成沉“砂”卡鉆。若此時未及時發現繼續鉆進，旋轉系統輸出的大扭力使鉆桿發主嚴重粘扣形成惡性卡鉆事故。所謂粘扣，是指鉆桿螺紋或兩臺肩面間的金屬粘接在一起，發生這種破壞后，公母扣成為一體，無法卸開。發生嚴重粘扣的主要原因有：

（l）鉆桿密封性下降，循環液漏出的同時沖洗掉了螺紋脂，保護失效；

（2）地層溫度較高和旋轉過程中鉆桿接頭部位會與地層或套管碰撞相互摩擦，產生大量的摩擦熱，使接頭表面層局部區域溫度達到接頭材料的淬火溫度造成粘扣；

（3）卡鉆后未及時停止旋轉，旋轉系統輸出的大扭力造成鉆桿粘扣。

二、套銑松扣技術理論基礎

處理至卡點附近時，若鉆桿無法倒開，可使用套銑鉆桿接頭松扣的方法打撈剩余管柱。即使用套銑的方法，將鉆桿接頭套銑薄，破壞鉆桿接頭的連接實現松扣的目的。使用有限元方法，對鉆桿接頭受力情況進行模擬分析?？傻勉@桿接頭所承受的力和扭矩主要集中在臺肩和前三扣上，因此嚴重粘扣主要也發生在臺肩和前三扣上。套銑鉆桿接頭松扣技術就是以套銑鉆桿臺肩和前三扣為目的展開。

三、套銑松扣技術應用

某井在鉆塞時卡鉆并將鉆具擰斷，鉆桿接頭連接過緊無法倒開。使用爆炸松扣處理至卡點以上4根鉆桿時，由于內空間受限無法再實施爆炸松扣，針對此情況，使用了套銑松扣技術成功解決了倒扣問題。

（一）套銑鉆桿接頭

參考被卡鉆桿的尺寸，以套銑被卡鉆桿臺肩和前三扣為目的，制造了專用加厚套銑頭，套銑頭內徑為80mm，外徑為114mm。首先下磨鞋磨銑掉魚頂鉆桿母接頭，保證套銑頭能引人魚頂。將套銑頭焊接在套銑筒上后，還需要在套銑頭附近鉆水眼防止憋壓跳鉆。套銑時，控制轉速50-100r/min，鉆壓10一25kN，連續套銑8h無進尺后起鉆更換套銑頭繼續套銑。套銑過程累計28h，第四個套銑頭將鉆桿接頭套銑通。下母錐打撈倒扣，倒扣過程無明顯扭矩，撈出鉆桿一根。鉆桿加厚過渡帶直徑為84mm，接頭直徑為110mm，套銑后鉆桿加厚過渡帶和接頭已經無法區分，外徑均為80.5mm，觀察發現鉆桿的臺肩和第一扣已經被完全套銑掉，2、3扣被套銑了一部分，本次套銑時間長，使用套銑頭數量多，并且根據打撈出的鉆桿發現還套銑掉了對松扣無效的鉆桿加厚部分。另外，根據第二次套銑、打撈出的鉆桿發現母接頭端（第一次套銑留下）已經完全被破壞、撕裂，易形成落物，造成事故。

（二）提高套銑效率方法

1.套銑頭尺寸優選

由于第一次套銑時間長、消耗大，套銑效率低且易形成落物。另外，套銑的目的是松扣，沒有必要完全解除粘扣，因此必須對套銑參數進行優化。根據鉆桿接頭尺寸，第二次套銑選用內徑89mm的套銑頭，此尺寸比鉆桿母接頭臺肩內徑大lmm，不僅避開了鉆桿加厚段，還保留了一定厚度的鉆桿臺肩防止形成落物。第二次套銑累計套銑時間11.5h，第二個套銑頭將鉆桿接頭套銑通。下母錐打撈倒扣，倒扣過程所遇扭矩較小，撈出鉆桿1根。套銑后鉆桿公扣端絲扣未被破壞，臺肩剩余住0.5mm仍可辨別。鉆桿公母端加厚過渡帶長度分別為17.5cm和18.5cm，直徑均為84mm，套銑后鉆桿公母端加厚過渡帶長度和直徑均未變化，而鉆桿接頭直徑套銑后變為89.5mm。套銑避開了鉆桿加厚過渡帶同時保留了一定厚度的臺肩未形成落物，套銑時間和消耗大大減少，套銑效率明顯提高。

2.套銑頭材料優選

第二次套銑耗時雖大幅度減少，但套銑時間還是相對較長，需要進一步優化。通過第二次套銑發現：（l）倒扣時所遇扭矩較小，還可以再多保留一定厚度的臺肩，套銑頭尺寸還有進一步優化的空間；（2）增大套銑頭內徑雖能減小套銑時間，但總時間還是較長，僅通過加大套銑頭尺寸來減少套銑時間難以達到理想效果。為此，在進一步增大套銑頭內徑的同時，在材料上對套銑頭進行了優選，制造了含人造金剛石顆粒的超硬度套銑頭，硬度HRC值為52，套銑頭內徑擴大到了90mm，外徑為仍為114mm。由于對套銑頭的尺寸和材料兩方面進行了優選，第三次套銑取得了非常理想的效果，累計套銑時間僅為2.5h即將鉆桿接頭套銑通，取出套銑頭后發現還能用于下次套銑使用，至少還能再套銑掉一個鉆桿接頭。第三次套銑后下母錐打撈，打撈過程所遇扭矩相比上一次更大，但松扣效果明顯，倒扣非常順利，撈出鉆桿1根，套銑后鉆桿接頭直徑變為90mm，公扣絲扣完好，同時留下了更清晰的臺肩。在該井惡性卡鉆處理過程中，使用套銑松扣技術不僅實現了松扣打撈，還逐步確定了套銑頭的適當尺寸和材料，提高了套銑松扣的效率。再結合套撈一體化技術可全面提高套銑打撈效率，將該技術運用于爆炸松扣或聚能切割后卡點以上剩余管柱的打撈既安全又高效。

四、結論

根據鉆桿接頭的數值模擬結果和套銑鉆桿接頭方法的現場應用及優化，主要得到以下結論：

（l）理論模擬結果表明，鉆桿接頭所承受的力和扭矩主要集中在臺肩和前三扣上，嚴重粘扣也主要發生在臺肩和前三扣上；

（2）現場應用表明，使用套銑的方法套銑掉鉆桿接頭臺肩大部分即可實現松扣目的；

（3）以大于被卡鉆桿臺肩內徑適當尺寸作為套銑頭內徑，再結合材料和套撈一體化技術，可大幅度提高套銑倒扣打撈效率；

（4）套銑松扣技術是處理惡性卡鉆事故的一種即安全又高效的方法。

【參考文獻】

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