井下管柱切割打撈一體化工具及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油工業(yè)井下管柱的切割和打撈工具，特別是井下管柱切割打撈一體化工具及其施工方法，適用于井下管柱打撈，尤其是砂卡濾砂管的分段切割打撈作業(yè)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著油田開發(fā)的深入，水平井特別是熱采水平井的套損問題日益突顯，部分水平井濾砂管因堵塞、破損、變形等原因，造成防砂失效，需要打撈并更換濾砂管重新進(jìn)行防砂。但伴隨著長期生產(chǎn)，因地層出砂、流體沖蝕及化學(xué)腐蝕等因素造成濾砂管砂卡嚴(yán)重、機(jī)械強(qiáng)度降低，使其打撈施工過程中打撈力度不易掌控、濾砂管容易拔斷，增加了施工難度。若井下濾砂管較長，一次性整體打撈的成功率不足20%。
[0003]為了解決這一問題，研發(fā)了井下管柱分段切割打撈技術(shù)，先用內(nèi)割刀將管柱切斷一段，然后下入水平井打撈管柱進(jìn)行打撈，大大減少了施工難度。但是，完成一次切割打撈需要分別起下一趟切割管柱和一趟打撈管柱，要想把濾砂管全部打撈出來，需要反復(fù)進(jìn)行多次施工，大大延長了施工時(shí)間，增加了作業(yè)成本、降低了作業(yè)效率。
[0004]若要縮短施工周期，提高作業(yè)效率，最有效的辦法就是采用切割打撈一體化工具及工藝，而現(xiàn)有的切割管柱及打撈管柱無法實(shí)現(xiàn)這一要求。因?yàn)楝F(xiàn)用的切割管柱的內(nèi)割刀為旋轉(zhuǎn)座封式油管內(nèi)割刀，這種旋轉(zhuǎn)座封式油管內(nèi)割刀的結(jié)構(gòu)存在以下缺陷:1、用于稠油井時(shí)，井壁死油多，靠扶正機(jī)構(gòu)的摩擦塊來完成旋轉(zhuǎn)座封動(dòng)作比較困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；2、旋轉(zhuǎn)座封式油管內(nèi)割刀一旦座封，切割作業(yè)完成后，上提管柱即可解封，但卡瓦及扶正機(jī)構(gòu)仍處于自由狀態(tài)，只能上提管柱，不能下放管柱，顯然這一缺點(diǎn)滿足不了切割打撈一體化工藝施工工藝的要求。現(xiàn)有的撈矛也存在技術(shù)缺陷:只能放置于打撈管柱的最下端起打撈作用，撈矛下部不能連接其它工具或管柱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供井下管柱切割打撈一體化工具及其施工方法，克服現(xiàn)有井下管柱分段切割打撈工具和工藝的缺陷，實(shí)現(xiàn)下一趟管柱完成切割和打撈兩項(xiàng)工作，縮短施工時(shí)間，提高作業(yè)效率，降低生產(chǎn)成本。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:井下管柱切割打撈一體化工具包括切割裝置和撈矛，切割裝置設(shè)有切割機(jī)構(gòu)、扶正機(jī)構(gòu)和中心桿，切割機(jī)構(gòu)和扶正機(jī)構(gòu)均安裝在中心桿上，撈矛設(shè)有打撈桿。切割裝置與撈矛通過定位油管連接，切割裝置的中心桿上設(shè)有座封解封換向軌道，在切割機(jī)構(gòu)與扶正機(jī)構(gòu)之間還裝有座封機(jī)構(gòu)，該座封機(jī)構(gòu)與切割機(jī)構(gòu)通過卡瓦連接；座封機(jī)構(gòu)包括卡瓦套、卡瓦、座封套和活塞，卡瓦套的上部裝有卡瓦、下部的鎖球孔中裝有鎖球，該鎖球卡在中心桿上的鎖球槽中，座封套與卡瓦套螺紋連接，座封彈簧和活塞安裝在座封套與卡瓦套之間，活塞卡在座封套與鎖球之間。
[0007]井下管柱切割打撈一體化工具的施工方法，如下述:
A.確定撈矛的具體位置首先確定定位油管的長度，將撈矛、定位油管和切割裝置連接在下井管柱的底部，上部通過鉆桿柱或普通油管與地面驅(qū)動(dòng)裝置連接，再將下井管柱下至設(shè)計(jì)位置，將切割裝置引入被切管體內(nèi)，直至撈矛的矛爪套探至魚頂；輕加壓，上提管柱此時(shí)撈矛的矛爪套已經(jīng)撈住落魚，確定下井管柱到位；
B.確定切割位置
再次下放管柱，使撈矛的座封解封換向軌道換向，根據(jù)撈矛與切割刀之間的距離，上提管柱，使切割刀正好處于設(shè)計(jì)切割的被切管體位置，此時(shí)扶正機(jī)構(gòu)的定位銷已進(jìn)入中心桿的座封軌道內(nèi)；
C.座封機(jī)構(gòu)座封
再次下放管柱，使座封機(jī)構(gòu)的鎖球卡入扶正機(jī)構(gòu)扶正套上部的鎖球槽中，使卡瓦座封在被切管體的內(nèi)壁上；
D.切割刀就位
繼續(xù)下放管柱，使切割刀撐出并咬入被切管體內(nèi)壁；
E.切割被切管體
通過地面驅(qū)動(dòng)裝置旋轉(zhuǎn)下井管柱，中心桿帶動(dòng)切割刀作圓周運(yùn)動(dòng)切割被切管體；
F.座封機(jī)構(gòu)回位
切割完成后，上提管柱使切割刀收回，鎖球被推入中心桿的鎖球槽中；
G.打撈準(zhǔn)備
繼續(xù)上提管柱，使扶正機(jī)構(gòu)中的定位銷由中心桿的座封軌道換入解封軌道；
H.打撈切割后的被切管體
再次下放管柱，直至撈矛的矛爪套進(jìn)入魚腔內(nèi)，輕壓管柱，使撈矛的定位銷由解封軌道換至座封軌道，完成被切管體的打撈。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明將原來的先下裝有切割工具的切割管柱，再下沖砂管柱，然后再下裝有打撈工具的打撈管柱才能完成的切割、打撈作業(yè)，變?yōu)楝F(xiàn)在下一次管柱就能由切割打撈一體化工具完成，減少了起下管柱的次數(shù)，從根本上縮短了施工周期，加快了老井的恢復(fù)投產(chǎn)。簡化了井下管柱的切割、打撈作業(yè)，顯著縮減了作業(yè)成本、提高了作業(yè)效率，可大幅提高油田經(jīng)濟(jì)開發(fā)效益，具有極高的應(yīng)用價(jià)值和顯著的應(yīng)用效果。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明切割裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖3是本發(fā)明撈矛的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖詳述本發(fā)明并非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，參見圖1、圖2和圖3，井下管柱切割打撈一體化工具包括切割裝置26和撈矛25，切割裝置26設(shè)有切割機(jī)構(gòu)、扶正機(jī)構(gòu)和中心桿1，切割機(jī)構(gòu)和扶正機(jī)構(gòu)均安裝在中心桿I上，攜矛25設(shè)有打攜桿21。切割裝置26與撈矛25通過定位油管19連接，切割裝置26的中心桿I上設(shè)有座封解封換向軌道，在切割機(jī)構(gòu)與扶正機(jī)構(gòu)之間還裝有座封機(jī)構(gòu)，該座封機(jī)構(gòu)與切割機(jī)構(gòu)通過卡瓦13連接；座封機(jī)構(gòu)包括卡瓦套12、卡瓦13、座封套10和活塞9，卡瓦套12的上部裝有卡瓦13、下部的鎖球孔中裝有鎖球8，該鎖球8卡在中心桿I上的鎖球槽中，座封套10與卡瓦套12螺紋連接，座封彈簧11和活塞9安裝在座封套10與卡瓦套12之間，活塞9卡在座封套10與鎖球8之間，座封彈簧11將活塞9頂緊在座封套10的臺(tái)階上并壓緊鎖球8。卡瓦13的下部是T型連接頭與設(shè)在卡瓦套12上部圓周的T型卡瓦安裝槽連接，該T型卡瓦安裝槽與卡瓦套12的中心孔貫通；座封套10的下部設(shè)有內(nèi)圓臺(tái)階與活塞9下部的外圓臺(tái)階配合。T型卡瓦安裝槽是由外向卡瓦套12的中心孔貫通的徑向槽，T型槽體兩側(cè)的上部內(nèi)端面是由外向內(nèi)傾斜的上斜面，為卡瓦13的上、下滑移留出空間，足以使卡瓦13沿支撐套14的燕尾軌道撐開卡在被切管體內(nèi)壁上?？ㄍ咛?2是變徑內(nèi)圓，中部內(nèi)圓是座封腔，該座封腔的高度等于卡瓦13和切割刀17座封時(shí)沿中心桿I下移的距離。切割機(jī)構(gòu)主要由頂?shù)?6、切割刀17和限位塊18組成，卡瓦13的上部內(nèi)表面與支撐套14的外表面是燕尾槽軌配合。在頂?shù)?6下方的支撐套14內(nèi)裝有頂簧15，頂簧15下端通過卡套卡在中心桿I的外圓臺(tái)階上，使支撐套14與中心桿I相對固定。在中心桿I的上部至少開有三條凹槽，放置切割刀17和限位塊18，并通過銷釘固定在凹槽內(nèi)的定位圓孔內(nèi)，切割刀17的頂部呈圓弧形與限位塊18的內(nèi)圓弧相配合，切割刀17可以繞銷釘向外旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，中心桿I轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能帶動(dòng)切割刀17沿管柱周線旋轉(zhuǎn)完成切割動(dòng)作。扶正機(jī)構(gòu)包括扶正套4，扶正套4的上部內(nèi)圓設(shè)有鎖球槽，下部內(nèi)圓設(shè)有旋轉(zhuǎn)凹槽，其內(nèi)安裝定位銷3和轉(zhuǎn)環(huán)2，定位銷3的上部銷體插在轉(zhuǎn)環(huán)2中，下部銷體插在中心桿I的座封解封換向軌道中，該轉(zhuǎn)環(huán)2與旋轉(zhuǎn)凹槽為間隙配合，能夠使定位銷3和轉(zhuǎn)環(huán)2在旋轉(zhuǎn)凹槽中轉(zhuǎn)動(dòng)。扶正機(jī)構(gòu)的摩擦塊5的外表面是凹凸摩擦面，扶正機(jī)構(gòu)的最大外徑大于被切管體的內(nèi)徑。扶正套4上至少設(shè)有三個(gè)凹槽放置摩擦塊5，摩擦塊5和凹槽之間設(shè)計(jì)有扶正彈簧6，通過螺釘7將摩擦塊5限位，防止摩擦塊5掉落，但能保證摩擦塊5順利向內(nèi)收縮。扶正套4套裝在中心桿I上，定位銷3伸入座封解封換向軌道內(nèi)，通過轉(zhuǎn)環(huán)2和定位銷3將扶正套4固定在中心桿I上。中心桿I上設(shè)置有座封解封換向軌道，當(dāng)扶正套4上下活動(dòng)時(shí)，定位銷3在座封解封換向軌道內(nèi)變換，此時(shí)轉(zhuǎn)環(huán)2可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，保證扶正套4和中心桿I徑向的相對固定。中心桿I上的座封解封換向軌道是軸向設(shè)置的長、短兩根豎軌道，兩根豎軌道在端部連通，長軌道是座封軌道、短軌道是解封軌道。中心桿I上的座封解封換向軌道的長度大于打撈桿21上的座封解封換向軌道的長度。打撈桿21的下部設(shè)有外螺紋通過接箍與定位油管19連接，定位油管19的長度與井下被切掉管體的總長度相符。撈矛25主要由打撈桿21、矛爪套22、轉(zhuǎn)環(huán)2、定位銷3、彈簧23和上接頭24組成，打撈桿21下部設(shè)計(jì)有斜坡脹頭，上部也設(shè)計(jì)有座封解封換向軌道，矛爪套22下部矛爪開有數(shù)條豎槽，使其成瓣?duì)畈⒕哂袕椥?，套裝在打撈桿21上，其上部的內(nèi)凹槽中安裝有轉(zhuǎn)環(huán)2和定位銷3，可將矛爪套22固定在打撈桿21的座封解封換向軌道內(nèi)；打撈桿21上部與上接頭24連接，上接頭24下部套裝有彈簧23，將矛爪套22頂緊在打撈桿21的座封解封換向軌道內(nèi)，彈簧23的作用是提高座封軌道與解封軌道換向的可靠性。上接頭24上部設(shè)計(jì)有螺紋，可以連接鉆桿串或油管串，實(shí)施切割打撈一體施工。
[0013]本工具不僅可以切割井下的濾砂管，