水力割刀切割落鱼探讨

陈昭万（中海油田服务有限公司油田生产事业部，广东 湛江 524057）

南海西部油田A井于1994年8月采用砾石充填完井，2014年12月大修打捞防砂管柱，打捞过程中顶部封隔器断裂，剩余在井内的封隔器长度仅有30厘米，作业过程中源源不断出砂，不满足水力割刀进行水力切割作业。2015 年8 月封堵套管出砂漏点，进行冲砂清理封隔器上部砂砾，使用水力割刀多次切割，成功捞出原井全部的防砂管柱。本文将就作业中使用水力割刀遇到的问题及解决方案做探讨。

1 水力割刀的结构原理

水力割刀由上部接头、本体、活塞、弹簧、喷嘴组成。当割刀下入井内到达预定切割位置后，连接方钻杆，启动转盘，测试记录不同转速下的空转扭矩数据，导通流程，启动泥浆泵对管柱进行试压。启动转盘，调整转盘转速至预定转速，开泵循环，逐渐加大排量，钻井液通过上、下滑阀上的喷嘴，使下滑阀上下产生压力差，此压力差使下滑阀克服弹簧阻力向下运动，推动刀头向外旋转进入切削状态。割断落鱼后，停泵，下滑阀上、下的压力差消失。下滑阀在被压缩的弹簧作用下向上运动复位。刀头在弹簧压片的作业下向内旋转复位，割刀就能从井中取出。

2 切割作业的过程

2.1 切割思路选择

根据井下落鱼情况，作业现场决定先采用切割下部磨铣延伸筒，后使用打捞工具打捞切割后上部管柱的方案；若上述方案无法顺利打捞，则执行切割上部磨铣延伸筒，分段打捞切割后管柱的作业方案。

2.2 水力切割井下管柱

本次作业累计切割七刀，其中前六刀切割下部延伸筒，第七刀切割上部延伸筒。下部延伸筒外径5”，内径4.4”，上部延伸筒外径5.5”，内径4.8”。

钻具组合分别如下：

第一次切割：水力割刀+钻铤+变扣+液压震击器+钻铤+钻杆+方钻杆。

第二次切割：水力割刀+钻铤+变扣+液压震击器+钻铤+钻杆+方钻杆。

第三次切割：水力割刀+钻铤+变扣+液压震击器+钻铤+钻杆+方钻杆。

第四次切割：水力割刀+钻铤+变扣+液压震击器+钻铤+钻杆。

第五次切割：水力割刀+钻铤+变扣+钻铤+钻杆。

第六次切割：水力割刀+钻铤+变扣+钻铤+钻杆。

第七次切割：水力割刀+钻铤+变扣+钻铤+钻杆（切上部延伸筒）。

除第三次与第四次切割所用割刀为水力割刀外，其余均采用同一个水力割刀，钻台功能试验时排量达到5 方/小时，泵压100psi 时刀片全部撑开，在排量18 方/小时，泵压500psi 时分别测量刀片撑开尺寸。

切割过程分别如下：

第一次切割：接方钻杆后称重，上提29吨，下放22吨，确认切割位置1082.2m。。开始切割，转速60 转、1000-2000Nm。排量45 方/小时、2000psi，旋转悬重26 吨，扭矩逐渐恢复空转扭矩；停转盘，释放转盘扭矩，上提管柱过提1 吨，停泵，悬重29吨，再次上提管柱，无过提现象。起出割刀，检查刀片，刀尖磨损严重，刀背无明显磨痕；根据后续打捞出井管柱，发现第一刀并未切开，只是在管柱内壁割出一些划痕。

原因分析：本次使用水力割刀，配45mm 刀片，刀片全开尺寸35/35/36mm，割刀在切割过程中刀片张开角度较小，刀尖不能完全作用在管壁上，只能依靠刀腹在管壁上磨削，所以没能将管柱切开。

第二次切割：接方钻杆后称重，上提29吨，下放22吨，确认切割位置1082.5m。。开始切割，转速60 转、1250-2500Nm。排量43方/小时、1800psi，旋转悬重26吨；停转盘，释放转盘扭矩，上提管柱过提无过提，停泵，悬重29吨，再次上提管柱，无过提现象。起出割刀检查，发现一块刀片落井，另外一块刀片销轴部位损坏严重，刀片刀尖磨损严重；根据后续打捞出井管柱，第二刀成功切开管柱，切口一侧较为平整，整体呈喇叭口装。

原因分析：本次使用水力割刀，配41mm 刀片，刀片全开尺寸30/30/31mm，割刀在切割过程中刀片张开角度较第一次切割张开角度大，刀尖能够直接作用在管壁上，虽然成功切开，但转速过快，泵压过高，导致刀片在销轴部位损坏落井。

第三次切割：接方钻杆后称重，上提29吨，下放22吨，确认切割位置1082.8m。转速76转、1250-5000Nm，排量30方/小时、900psi，开始切割；停转盘，上提31.5 吨，停泵后悬重无变化，上提至32.5吨，后下压至30.5吨，判断管柱遇卡，继续下压至26吨后上提至31 吨，多次上提下放无法解卡，上提至31 吨，旋转转盘2圈后悬重降至29吨，再次上提31吨，旋转转盘，重复上述动作三次后解卡，起钻。起出割刀检查，刀尖磨损严重，刀片销轴部位弯曲变形；根据后期打捞出井管柱，第三次切割出现两处明显割痕，在原定切割位置切割一段时间后，切割点下移0.1m后继续切割。

原因分析：作业过程中使用的液压震击器因使用次数过多，导致液压震击器失效，震击器伸长，割刀下移0.1m。另外本次累计切割时间为60mins，切割时间较短，同时不知道割刀下移的时间，根据两道切口痕迹来看，只要切割时间足够长，就可以将落鱼成功切开。另外，切割过程中转速过大，刀片存在崩齿现象，导致销轴变形。

第四次切割：接方钻杆称重，上提29吨，下放22吨，确认切割位置1083m。开始切割，转速30转、500-800Nm。排量26方/小时、700ps。起出刀片检查，三块刀片刀尖及刀背磨损严重；管柱成功切开，切口较为平整。

第五次切割：接方钻杆称重，上提27吨，下放22吨，确认切割位置1083.2m。开始切割，转速30 转、250-750Nm。排量25方/小时、700psi，悬重25吨，切割过程中悬重有波动。起出刀片检查，三块刀片刀尖轻微磨损；根据后续打捞出井管柱，第五次切割仅为一道明显划痕。

第六次切割：接方钻杆后称重，上提27吨，下放22吨，确认切割位置1083.4m。切割转速50转、500-800Nm，排量31方/小时、1150psi。起出刀片检查，刀片落井一片，刀片带出部分铁屑出井两块刀片刀尖磨损，刀腹有磨痕；切口不平整。

第七次切割（上部延伸筒）：接方钻杆后称重，上提27吨，下放22吨，确认切割位置1079.16m。转速45转、500-2500Nm，排量32 方/小时、1200psi，累计下放12 厘米，每次下放后提排量，泵压每次上涨100psi，停转盘，上提至27 吨，停泵，悬重降至26.5吨，起钻。起出割刀检查刀尖磨损严重，刀腹有明显擦痕，割口较平整。

根据现场使用的切割参数与厂家给定的参考参数对比来看，存在一些问题，厂家给定的转速为100转，泵压为160psi，但实际操作中发现这样的转速过高，泵压过低，在钻台做功能试验时发现这样的泵压只能使刀片张开，这样的高转速，低泵压也许可以成功切割，但是切割时间较长，切割力度不够。在实际切割中一般转速控制在45转，泵压控制在1000psi，这样既可以保证切割力度，也可以防止因转速过高导致刀片受损。

3 结语

（1）水力割刀切割井下落物中，可以根据井况及落物尺寸，灵活选用割刀尺寸及刀片尺寸，选择合理的切割参数，快速、高效的完成切割作业，减少起下钻的次数。水力割刀入井前，需要在钻台进行水力割刀测试，记录水力割刀刀片撑开压力。下入水力割刀管柱时，需要控制下钻速度，防止刀片意外撑开，造成井下事故。

（2）切割参数要选择合理，尽量避免高泵压、高扭矩的操作。泵压过高，活塞下部对刀片尾部作用力太大，有可能将刀片尾部压断，导致刀片落井致使切割失败；同时泵压升高，扭矩也会增加，扭矩过大，对割刀本体损伤比较严重，销轴也会活动，损坏销轴和刀片，对方钻杆，滚子补芯等设备也会造成不同程度的损坏。因此在切割作业中，可以根据现场情况灵活调节切割参数，对于操作参数，建议泵压1000psi，转速45转。