庞松

摘要：针对目前油田井下高效震击解卡钻具组合中存在的问题，通过对井下高效震击解卡钻具组合进行优化研究，使用加速器及合理配置钻铤有效增加震击效果，提高震击解卡强度，同时还有很好的减震效果能够保护钻具。优化后的井下高效震击解卡钻具组合，能有效的解决现场作业施工时出现的各种点卡事故。

关键词：井下高效震击解卡；加速器；钻铤；钻具组合

在油田生产开发过程中，受地层位移、套管腐蚀穿孔、地层出砂、水质矿物结晶结垢、井下工具磨损失效、各种增产措施不合理等多种因素影响，导致油水井在修井作业施工中卡钻现象不断发生，不仅耽误油水井的正常生产，严重时将造成油水井迅速报废，给油田造成重大的经济损失，故能否科学有效妥善处理解卡事故及配置合理的解卡钻具组合显得尤为重要。

针对油田井下作业施工中的出现的各种类型卡钻处理方式，如冲砂、钻塞卡钻的处理、套管变形卡钻的处理、封隔器卡钻的处理、起下作业管柱卡钻的处理、井漏、井喷卡钻的处理及小件落物卡钻的处理等，目前油田所广泛采用的是一种常见而有效的解卡技術——井下震击解卡技术。

经调研发现，早期修井解卡过程中对井下震击解卡钻具组合缺乏足够的认识，造成震击解卡效果大打折扣。

目前常用的井下震击钻具组合为：反扣钻杆 + 震击器 + 安全接头 + 打捞工具，或反扣钻杆 + 钻铤+ 震击器 + 安全接头 + 打捞工具，其中钻铤的使用数量并没有明确标准。通过调研发现，在施工现场所提供的钻具组合里几乎没有使用过加速器和钻铤，造成震击解卡效果大打折扣。因此，如何优化井下震击解卡钻具组合，是我们要解决的主要问题。

1 震击解卡中加速器的作用

在震击系统中，加速器所起的作用与钻柱类似，主要起到弹簧的作用，故很多人在主观上产生了既然井筒内有钻杆了，所以没有必要再使用加速器。下面，我们就从加速器的原理及特点等方面，通过实验来加以阐明。

1.1 加速器的原理

我们所使用的加速器一般是由活塞以及气缸等组成。由于活塞具有足够的自由行程，所以加速器同样具备有效的储能，增加震击效果。工作时封闭在气缸内的气体对活塞运动施加作用产生气阻，类似强力弹性弹簧一样，不需要较长的钻柱，加速器也能令钻铤加速而产生强的震击打击。

所以在修井震击解卡过程中，钻具组合中的钻柱和加速器起到了相应的“弹簧”作用，而震击器震击的效果则取决于“弹簧”作用的拉伸载荷。为了产生足够的震击作用，震击器拉伸时产生的液阻使得钻柱及加速器像弹簧一样得到足够的拉长，震击器的这种阻力性质称为制动。制动之后，液阻瞬间释放，活塞在自由冲程内向上运动，使得撞针撞击震击垫产生震击。在自由冲程内，储存于钻柱以及加速器内的弹性能得到释放，释放的弹性能使得钻铤得到加速，增加了钻铤的运动速度，从而能产生更巨大的震击传导到被卡钻具上。

然而，下部钻具释放的弹性能往往会被井眼阻力、井斜以及减震作用等大大削弱，从而影响震击效果。但是，当我们配上加速器一起使用时，由于加速器优秀的压缩储能以及加速效果，因而即使在浅井或者高摩阻条件下加速器也能很好的使钻铤得到加速从而提高震击效果。

1.2 加速器的优点

与钻杆相比，加速器有更好的储能效果，加速器中所充入的液体或气体的压缩率远大于钢材，因此它有更好的储能效果，能为震击解卡提供更大的能量。

同时，钻柱释放的弹性能往往会被井眼阻力、井斜以及减震作用等大大削弱，从而影响震击效果。而当加速器接在震击器上使用时，由于井眼阻力、井斜等因素对其释放的弹性能影响较小，因此释放的弹性能能够更有效的传导到震击器上产生更强的震击打击以达到解卡目的。

实验表明，使用加速器，能极大地提高震击效果。

实验结果表明，当配合加速器使用时，比不用加速器能使震击效果提高近1倍。因此，配合加速器使用能大大提高震击效果。

此外，加速器还有很好的减震效果，有助于减弱高强度震击波对钻柱及地面设备的影响。

综合得，当加速器与震击器配合使用时，即使在浅井或高摩阻井内，也能大大增加解卡效果。

2 震击解卡中钻铤的作用及选择

2.1 钻铤的作用效果

在震击解卡修井过程中，是否使用钻铤及如何配重选择是影响震击效果的关键因素之一。通过现场实验结果得知，使用适量的钻铤能大大提高震击器的震击效果。在不使用钻铤和使用钻铤对比实验中，后者的震击力和震击冲量都有明显的提高。

实验结果还表明：在震击钻具组合体系中，钻铤配重过大或不足，对震击效果直接产生重要影响。钻铤配重过大，震击钻具组合体系的震击效率将会降低；钻铤配重不足，将会导致震击钻具组合体系和打捞工具所承受的震击载荷超限，造成工具损坏。

2.2 钻铤配重选择

研究表明：钻铤的最优配重（G）为有效拉伸载荷（F）的20%。

即：G = F × 20%

有效拉伸载荷（F）= 地面拉力 - 管柱重量 - 井眼阻力

带入公式，可得：

钻铤最优配重（G）=（地面拉力 - 管柱重量 - 井眼阻力）× 20%

在现场施工过程中，为了提高震击强度，增加震击解卡的成功率，钻铤配重可以直接选择为震击器最大提拉载荷（F）的20%。

3 震击解卡钻具组合的优化

通过以上的分析和研究，我们可以得到以下两个结论：

（1）在震击解卡钻具组合体系中配置储能效果很好的加速器，不仅能大大提高震击解卡的效果，同时还有一定的减震效果。

（2）在震击解卡钻具组合体系中配置恰当数量的钻铤，震击解卡的成功率将会明显提高。

由此，我们得出优化的高效震击解卡钻具组合体系：

反扣钻杆+加速器+最优配重钻铤+震击器+安全接头+打捞工具

其中，钻铤最优配重（G）为震击器最大提拉载荷（F）的20%。

4 现场应用

根据优化的高效震击解卡钻具组合体系，对中原油田文卫采油厂卫77-9井实施震击解卡，并取得圆满成功。该井是文卫采油厂的一口重点井，由于井内出砂，造成压裂管柱被砂卡，地质要求打捞出井内被卡管柱。在套铣打捞压裂砂卡管柱过程中，套铣筒被卡，采用机械内割刀切割被卡套铣筒时，割刀被卡在井内。经查该井井斜较大（最大井斜45°），井下技术状况十分复杂，无形中增加了修井的难度。目前井下被卡落物有安全接头、反扣钻杆、机械内割刀、套铣筒、油管、反循环阀、水力锚、喷砂器及封隔器等。最终我们决定针对卫77-9井的实际情况采用优化的加速器+6根钻铤+高效震击器高效震击解卡钻具组合体系进行震击解卡，获得了20倍于钻铤重量的震击力，大大提高了震击效率。本次震击解卡打捞，历时8d，震击吨位为64～70t，震击约360余次，配合套铣打捞，顺利捞出全部井下落物。

5 结论及建议

（1）在震击解卡钻具组合体系中配置储能效果很好的加速器，不仅能大大提高震击解卡的效果，同时还有一定的减震效果。

（2）在震击解卡钻具组合体系中配置恰当数量的钻铤，震击解卡的成功率将会明显提高。

（3）得出优化的高效震击解卡钻具组合体系：

反扣钻杆+加速器+最优配重钻铤+震击器+安全接头+打捞工具

其中，钻铤最优配重（G）为震击器最大提拉载荷（F）的20%。

（4）在震击钻具组合体系中，钻铤配重过大或不足，对震击效果直接产生重要影响。钻铤配重过大，震击钻具组合体系的震击效率将会降低；钻铤配重不足，将会导致震击钻具组合体系和打捞工具所承受的震击载荷超限，造成工具损坏。

（5）针对井下被卡管柱确定卡钻事故的性质是否需要震击解卡后，按照上述推荐的钻具组合连接并下入钻具。当确定捞获落鱼后，从较低吨位开始震击，逐渐加大，直到解卡。注意不允许超过震击器的最大震击提拉载荷。

（6）震击解卡多适用于点卡事故的处理，高效震击解卡钻具应尽可能的靠近卡点，以防止落鱼管柱减震，削弱震击效果。

（7）配合高效震击解卡钻具组合的打捞工具，应注意其震击承载能力必须满足震击解卡的需要，以防止在震击过程中震坏工具酿成新的事故。

參考文献

[1]庞浩. 地面震击解卡研究 [ J ]. 煤矿机械，2000，3（10：15-16）.

[2]庞浩. 震击解卡研究与工具研制 [ J ]. 浙江万里学院学报，2000，13（1）：31-35.

[3]张兆德，李向军，王德禹. 震击解卡过程的动力学分析[ J ]. 石油矿场机械，2004，33（1）：8-11.

（作者单位：中原油田分公司石油工程技术研究院）