大尺寸引导式打捞工具研制及在角探1井应用

张 杰，谢祥锋，钟广荣，罗良仪，李小刚，郑述权，卓 云

(中国石油集团川庆钻探工程有限公司川东钻探公司)

角探1井是四川盆地川中古隆起平缓构造区的龙女寺构造北斜坡八角场构造的一口探井，设计井深7 555 m，目的层是龙王庙组、灯影组四段。设计6开井，Ø914.4 mm钻头一开，Ø165 mm钻头完钻。一开30 m，二开用Ø660.4 mm钻头钻进至902 m下Ø508 mm表层套管。Ø660.4 mm井眼长，钻具环空间隙大，井眼稳定性差，钻具受力复杂，失效在所难免。断钻具后面临井径大、鱼头小，鱼头靠边、嵌入大肚子等情况。角探1井在Ø660.4 mm大井眼钻进至143.33 m发生了2次钻具故障，在Ø660.4 mm井眼内打捞钻具尚属首次。

一、故障发生时井下情况

2018年9月25日采用Ø660.4 mm PDC钻进至井深143.33 m，Ø203.2 mm钻铤距母扣端12 cm处失效断裂。

落鱼长度68.91 m，理论鱼顶深度74.42 m;层位：蓬莱镇;岩性：泥岩夹泥质粉砂岩及粉砂岩;钻井液性能：密度1.19 g/cm3,黏度44 s,滤饼0.5 mm,失水4.8 mL,切力1.5/4,含砂0.4%,pH:8;钻井液体系：有机盐KCl聚合物;Ø720 mm导管下深30 m。

二、第一阶段打捞情况

1.技术思路

该井2018年9月21日在井深104.61 m断Ø228.6 mm减震器时，采用常规的Ø286 mm卡瓦捞筒+钻铤+加重钻杆的打捞组合，吊开375转盘大圆瓦，使用定滑轮+气动绞车调整工具方位摸鱼头的非常规方法完成落鱼打捞。故25日Ø203.2 mm钻铤故障仍然采用Ø286 mm卡瓦打捞筒的常规工具，吊开转盘大方瓦、使用定向滑轮+气动绞车组合的非常规方法进行打捞。

2.打捞情况

第一次采用Ø286 mm卡瓦打捞筒+Ø203.2 mm钻铤3根+631×520接头+Ø139.7 mm加重钻杆的打捞，吊开转盘大方瓦，使用定向滑轮+气动绞车组合调整钻具方位进行反复触摸，在转盘圆周上靠大鼠洞方向100 mm圆弧范围能够触碰鱼顶，但卡瓦捞筒无法套入鱼头导致打捞未获。

第二次采用Ø286 mm卡瓦打捞筒+偏心距430 mm Ø139.7 mm弯钻杆+Ø139.7 mm加重钻杆的打捞，吊开转盘大方瓦，同样使用定向滑轮+气动绞车组合调整钻具在井眼圆周的位置进行触摸，触摸到鱼顶后进行拨动、修整鱼顶、快速下压等方式打捞，泵压始终没有变化，以未获告终。

3.打捞未获原因分析

9月21日Ø228.6 mm减震器故障处理时，Ø286 mm卡瓦捞筒下探至77.6 m(过鱼顶4.6 m，过落鱼扶正器2.7 m)无遇阻显示，估算该段井径超Ø936 mm；该鱼头以下0.4 m就有Ø650 mm扶正器支撑，使得落鱼居中度较好，采用常规工具和非常规方法完成了打捞。而25日这次Ø203.2 mm钻铤鱼顶在井深74.42 m，恰好处于“大肚子”井段,而且没有扶正器支撑，形成“藏头鱼”。常规工具无法拨出鱼头，使用偏心距430 mm弯钻杆能够使打捞工具套入鱼头，但无法压入卡瓦而导致打捞失败。

4.打捞难点分析

(1)井眼直径达660.4 mm，鱼顶重合在大于Ø936 mm超大井径段，触摸鱼顶困难。

(2)即使用大管子套入鱼头后，落鱼也难于进入小工具打捞范围,目前没有现成的引导工具。

(3)井眼大、落鱼短、鱼顶井深不到75 m，水眼造扣打捞困难。

三、设计、制作引导式打捞工具

1．技术思路

设计引导式工具，套鱼头入卡瓦打捞筒打捞。用一段小于井径的大直径管材，上端与大直径接头外表面焊接，下端做拨勾、拨套鱼头；大直径接头下端连接打捞工具串，置于大直径管材内；大管材导入鱼头后，带锥度引导块引导鱼头进入卡瓦打捞筒。大管材与大接头间的间隙用管材割块来堆焊[1]。

2．引导式打捞工具设计

根据管体直径，设计10～12个加强斜拉筋，加强斜拉筋与管体轴线夹角度不大于45°避免工具在起钻过程中出现井下、井口装置挂卡；引导扶正块与轴线的夹角为45°～60°(见图1)。

图1 D473引导式打捞工具设计图

1内外加强悍口 2外圆焊口 3Ø280 mm接头411×410 4加强斜拉筋 5加强焊孔 6五层包裹焊接 7转换接头 8Ø473 mm×14.3管材 9Ø286 mm卡瓦捞筒 10引导扶正块 11引导式自锁钩

3.工具制作准备

(1)基础构件：Ø280 mm接头、Ø473 mm套管1根均探伤合格。

(2)辅助材料：Ø473 mm套管本体割块，圆弧长Ø250 mm～Ø300 mm、圆弧宽度250～350 mm的块状，根据不同圆周的需要数量进行割取。

(3)加工方式及目的。根据现场情况决定采用手工电弧焊接方式进行，在Ø280 mm接头上逐层包裹套管本体圆弧块，将Ø280 mm接头外径增加到Ø435 mm～Ø445 mm。

(4)内置打捞工具串：转换接头+卡瓦捞筒(引鞋底端沿圆周面设置自动引导块)。

4.制作程序及技术要求

(1)Ø280 mm特殊接头升温200℃以上进行焊接。

(2)Ø473 mm圆弧块中心点焊后加热后敲击改变弧度，逐层、逐一贴合焊接，加大接头外径。包裹层数5层，外径达435～445 mm。逐层测量外径，及时调整圆弧块厚度。所有焊缝均采用高碳钢焊接2遍，用挖孔方式完成抗扭能力的加强焊接。

(3)卡瓦打捞筒引鞋外焊接60°扶正引导块6个。注意径向高度一致。

(4)在接头下端连接转换接头和Ø286 mm卡瓦打捞筒，内装Ø203 mm卡瓦以满足抓捞落鱼尺寸要求。

(5)套入Ø473 mm筒体，焊接加强斜拉筋、加强焊口，实现引筒和打捞工具的连接。注意调节居中度，顶部做斜面，避免起钻时外筒挂井壁，也提高外筒抗拉能力。

(6)按外筒尺寸Ø473 mm×5.50 m割断套管，并在下端做壁勾。

(7)昼夜加工防止应力开裂，加工完成后逐步降温冷却。

四、特殊打捞工具的应用及效果评价

1．引导式打捞工具的应用

打捞钻具结构：Ø473 mm引导式打捞工具+Ø139.7 mm短钻杆+630×411接头+Ø203.2 mm钻铤+631×520接头+Ø139.7 mm加重钻杆。

9月28日18 ∶30组合钻具,下钻完开泵悬重370 kN、开泵泵压1 MPa，利用气动绞车+定滑轮改变钻具方位探得鱼顶，方入2.4 m鱼头进入外筒引鞋，方入4 m鱼头进入卡瓦打捞筒，继续下压落鱼进入内筒打捞筒58 cm时泵压1↑8 MPa↓6 MPa、悬重370↓270 kN，上提钻具悬重270↑580 kN，上提2 m无挂卡现象，猛刹3次悬重无变化，起钻完全获落鱼 。

2．效果评价

该工具在角探1井一次打捞成功，实现了设计功能，达到了预期效果。该工具对大井眼、“大肚子”井段内的“藏头鱼”打捞具有独特效果。不足之处在于工具制作过程繁琐，需要的时间长，且起出的落鱼不好倒出来。

五、认识与建议

(1)引导式打捞工具的现场设计制作，拓宽了大井眼打捞工具的设计制作思路，该工具的制作方法可应用到类似工具的制作中。

(2)针对沉砂较多、落鱼较长、鱼顶藏头的情况，可利用引导式工具抓住鱼顶倒扣，再配合套捞一体化技术完成故障处理。推广应用引导式打捞技术+套捞一体技术，加快故障的处理进度。

(3)随着超深井的增多，长段大井眼的设计肯定会越来越多，而大井眼钻具故障的处理工具还有很大欠缺。建议规范制作该类打捞工具，形成系列产品。