小直径管内水力切割器的研制与应用杜丙国1，2马清明2（1.中国石油大学石油工程学院，山东青岛266580；2.中国石化胜利油田分公司，山东东营257001）引用格式：杜丙国，马清明。小直径管内水力切割器的研制与应用。石油钻采工艺，2012，34（6）：112-113，116.过地面泵车打压使井下液压马达带动切割工具旋转，当工作液通过底部喷嘴时，喷嘴节流作用形成工作压差，使活塞向上运行压缩弹簧并与刀片根部相接触，锥体逐步推动刀片伸出并完全张开到切割位置，高速旋转的刀片从内部铣削油管直至将卡点以上油管割断。该装置应用不受井斜限制，配备液压驱动扶正器、水力机械锚，可在直井、斜井、水平井任意井深位置切割遇卡管柱。
目前在胜利油田应用4井次，切割成功率100%.现场应用表明该装置操作简单方便，切割遇卡油管端面规则，并且工作效率高，可靠性强，在油水井作业管柱卡钻处理方面具有广阔的应用前景。
油气水井井内的生产管柱由于出砂、结垢等原因，在修井作业提井内生产管柱时经常遇到管柱遇卡现象，通常在解卡无效的情况下，要进行管柱倒扣或管柱切割作业，使卡点以上管柱脱离卡点以下管柱的束缚，把卡点以上管柱提出井筒。对于大斜度井特别是水平井，常规旋转倒扣和机械切割效果均不理想。国内目前普遍采用的油管切割方式有许多不足之处：油管内径小，只能进行化学切割和聚能切割，化学切割残留切割液易造成套管损伤并且危险性高，聚能切割后鱼顶不规整，给后续打捞处理带来不便。因此，研制了小直径管内水力切割器，解决遇卡油管切割问题，它采用水动力学原理，从遇卡油管内部切割，可以在任意井深位置切割油管，操作过程简单方便，配合连续油管施工效率更高。
杜丙国等：小直径管内水力切割器的研制与应用1小直径管内水力切割器及辅助工具1.1小直径管内水力切割器1.1.1结构小直径管内水力切割器结构如所示。该管内水力切割器主要由上接头、弹簧、心轴、活塞、切割刀片、锥体、喷嘴、引鞋等组成（如）。
其特征是切割刀片与动力活塞通过锥体连接在一起，设计新颖，结构简单，切割操作快捷方便准确。
小直径管内水力切割器结构示意。1.2工作原理该小直径管内水力切割器工作原理是由作用在活塞上的液体压力来实现切割作业。通过地面水泥车提供动力，当工作液经过喷嘴7后形成压降，可以通过调节喷嘴大小来改变流量和激活速度，调整工作压差，当压差达到某一值后，使活塞4上移动，推动心轴3，压缩弹簧2使锥体6上移，将切割刀片5以45角推出，水泥车持续以额定排量注人液体，切割刀片保持被锁状态，3个切割刀片均分布于圆周上，能够保持自身稳定，工具由井下动力马达带动旋转，在井下管柱内进行切割，当地面栗压有下降显示，油管切割完成。
1.1.3主要技术参数小直径管内水力切割器适用于切割内径62mm、76mm油管，主要技术参数：本体长度660.0mm，外径44.5mm，*小内径7.9mm，连接螺纹AMMT，刀片伸出*大外径90mm，工作压力1545MPa，切割刀片为镶焊硬质合金。
1.2辅助工具采用液压驱动扶正器使切割组件在被切割油管内居中，用水力机械锚防止连续油管或小直径油管的移动，提高斜井或水平井中油管内切割作业的成功率。
2施工工艺根据被切割管柱的内径和材质来确定切割刀片材质和尺寸。
地面校核底部喷嘴，对小直径水力内切割器进行功能试验，记录割刀完全张开时的栗压、排量和割刀张开的*大尺寸。
按自下而上顺序连接工具管串：小直径管内水力切割工具、液压扶正器、小直径液压马达、水力机械锚、安全接头、过滤器、小直径油管，拧紧工具各部件螺纹、销钉和接头。
下小直径管内水力切割器工具至预定切割位置，避开外管接箍，下钻过程平稳，速度均。
工具到达预定位置后，刹好刹把。
确认循环通路，缓慢开栗，控制栗压使刀片紧贴被切割油管内壁，在切割作业中应注意控制栗压，逐步调高施工压力，不可一次性栗至*高压力。
根据地面栗压变化情况判断井下切割情况。
3现场应用自2011年5月至2012年4月应用小直径管内水力切割器现场试验处理遇卡管柱4口井（见表1），施工一次成功率100%.表1小直径管内水力切割器现场试验数据井号管柱类型油管内径/切割深度/m*高施工压力/切割时间/断面描述电缆管平整捞防顶管平整冲砂管规则通井管平整欠载停机。2011年作业时上提管柱遇卡，生产管柱为062mmxN80油管，计算卡点为2032.2m，判断为砂垢卡机组。为不使解卡打捞施工复杂化，采用小直径管内水力切割工艺将卡点以上油管切割，然后再进行打捞处理。自下而上下人切割管柱顺序为：小直径管内水力切割工具+液压扶正器+小直径液压马达+水力机械锚+安全接头+过滤器+小直径油管至井口，下水力切割位置至2 021.3m，装防喷井口装置，采用700型水泥车正打压栗注清水作为动力源，排量0.12m3/min，栗压由0MPa逐步稳定在2225MPa之间，栗注14min后压力突降至17MPa，显示切割完毕，提出切割管柱后，作业提出遇卡管柱210根，从第211根油管中上部切割开，提出油管切割端面平整，为后续套铣打捞奠定基础。
4结论小直径管内切割器采用水动力作为动力源，不受井斜限制，可以进行水平井管柱切割作业，极大提高了修井作业现场复杂遇卡管柱切割作业的可操作性，有利于遇卡管柱的快速处理。
切割器刀片采用镶焊硬质合金，切削速度和使用寿命高，切割后鱼顶断面规则，可与化学切割断口相媲美，有利于后续打捞作业施工。
表3板深19-64井钻井数据对比型号井段/m地层纯钻时间/机械钻速/钻压转速东营组沙河街65+马达3.3与邻井板深14-65井相应井段对比板深14-65井与板深19-64井位于同一区块，井间距只有64.5m，地层完全相同，沙河街地层岩性一致，具有较强的可比性。板深14-65井钻井数据见表4，可以看出，板深19-64井使用自激振荡钻井工具井段平均机械钻速比板深14-65井提高43.88%.表4板深14-65井数据序号型号井段/地层纯钻机械时间/钻速/hm.h-1钻压转速东营组沙河街50+马达沙河街50+马达沙河街125.5 50+马达4结论自激振荡钻井工具结构简单，工作安全可靠，安装使用方便，不影响现有的钻具结构，不会对钻井施工造成负面影响。
自激振汤钻井工具两端产生的压耗约0.5MPa，不影响钻头压降，不影响钻头水力破岩作用的自激振荡钻井工具改善了底部钻具组合力学特性，减小了钻头的损坏。
自激振荡钻井工具提高机械钻速效果明显，有利于钻井提速。
