一体化通刮工具在井下作业中的改进与应用

一体化通刮工具在井下作业中的改进与应用

丁立民

山东省东营市井下作业公司钻修工程部257000

摘要：井下作业施工在井筒处理方面通常要求优先使用通刮一体化工具来缩短井筒处理周期。但是经过调研分析，现有的作业用通刮一体化工具在使用中存在起钻过程中刮削降低洗井效果、存在卡钻风险及不能把井筒内残留的金属杂质带出井筒的问题，通过井下技术人员通过不断实践研究，提出了一体化工具结构改进及加装强磁打捞器的优化方案，解决了洗井及卡钻的风险，满足了井下作业处理井筒提速增效的需求。

关键词：一体化通刮工具；改进优化；井下作业

1引言

井下作业现用的通刮一体化工具在使用中存在起钻过程中刮削降低洗井效果、存在卡钻风险及不能把井筒内残留的金属杂质带出井筒的问题：

1)起钻过程中刮削降低洗井效果

通刮一体化工具在起出过程中，对油气井上部刮削段，不能进行有效的洗井，使井内套管壁刮削物落入井内，降低了洗井效果，也为今后油井的生产存下了安全隐患。

2)起钻过程中存在卡钻风险

通刮一体化装置下井时刮刀未撑出，工具外径小，起出时投球打压刮刀撑出，工具外径变大，上部未刮削井段套管内壁粘附的杂物存在卡钻的风险。

3)不能把井筒内残留的金属杂质带出井筒

随着油气井作业次数的增多，井筒内会残留作业产生的铁屑等金属杂质，这些杂质比重较大，通过大排量洗井，仍然无法将其携带到地面。为后续的生产、作业留下安全隐患。

2一体化工具的改进优化

2.1改进刮管部分内部结构的方案

原通井刮管一体化装置在下入时刮刀未撑出，下到设计要求刮削井段之后通过投球打压，使内部中心管下行，刮刀撑出，下部的限位块在弹簧的径向作用力下推入限位卡槽，刮削至井底后洗井。这种设计的缺陷是，起钻中对油气井上部井段的刮削会降低洗井效果。另外，下井时刮刀未撑出，工具外径小，起出时投球打压刮刀撑出，工具外径变大，上部未刮削井段套管内壁粘附的杂物存在卡钻的风险。

针对以上两种问题，技术人员决定改进刮管器的内部结构，使刮刀在下钻时是撑出状态，起钻时是缩回状态。设计思路如下：在刮刀内侧加装U形弹簧，在内部中心管上开凹槽，工具下入时U形弹簧压缩受力顶定内部中心管使刮刀保持撑出状态，投球打压剪断销钉，使内部中心管下行，U型弹簧进入凹槽变松弛，刮刀两端的弹簧推动刮刀缩回壳体（图1）。

图1中心管有斜面带通孔式开槽改进方案示意图

2.2在通井规末端筒内加装强磁打捞装置的改进优化

随着油气井作业次数的增多，井筒内会残留入井管材工具的碎片、射孔弹的碎屑、套管破碎的渣片以及刮削下来的铁屑等金属杂质，这些杂质比重较大，通过大排量洗井，仍然无法将其携带到地面。

针对以上问题，技术人员通过分析决定在通井部分的末端筒内加装强磁打捞装置，设计思路：把强力磁铁及沉淀过滤筒通过螺纹连接安装固定在通井规末端筒内，工具下入井底后在洗井作用下，强力磁铁将洗井液中的金属杂质吸附到沉淀过滤筒内，随通刮一体工具的起出带出井筒。经过多次试验，最后确定将环状磁铁固定在沉淀过滤筒外面进行强磁打捞（图2）。

图2磁铁形状及固定方式方案示意图

2.3改进工具总成

经过改进及优化后，一体化通刮工具总成如下（图3）。改一体化工具由接头1，密封圈2，刮削壳体3，活塞弹簧4，活塞中心管5，沉头螺钉6，压板7，刮板复位弹簧8，上刮刀9，刮刀弹簧10，下刮刀11，开槽沉头螺钉12，活塞限位环13，剪短销钉14，防松销钉15，沉淀筒16，沉淀过滤筒17，磁铁限位环18，强磁环19组成。

图3改进后的一体化通刮工具

3应用与效果

使用本改进工具后，在井下作业时，可按照刮管、通井标准，把该装置接在下井管柱底端，由于该装置下井前是上半部分是刮管器，下半部分是通井规，因此，既可以满足从井口就开始先通井的要求，有可以满足从井口刮管的要求，直至到油气井的人工井底；再由于该装置通井规内安装有强磁装置，当洗井时，刮削到井底的套管金属碎屑，可以吸附在通井规的内腔壁内，因此，该改进工具能节省施工工序，提高生产效率，降低生产成本。在今年井下作业中共使用50余井次，均应用一次成功，平均单井处理井筒时间节省了20h，效果显著。

参考文献：

[1]刘练.《刮削洗井一体化工具研制及应用》[M]，石油钻采工艺，2014年5月.

[2]李国平等.《井下作业多功能套管通刮器的研制及应用》，油气井测试，2017年6月.

[3]邱小锋，朱一星等《高压气井完井试气工艺技术》，《复杂油气藏》，2014年10月；

作者简介：丁立民，胜利石油工程公司井下作业公司钻修工程部工程师.山东省东营市井下作业公司钻修工程部。