第二章 修井工艺设计技术
生产过程中，油、气、水井经常会发生一些故障，导致井的减产，甚至停产。为了维持井的正常的生产必须对它进行修理。
修井是指为恢复井的正常生产或提高井的生产能力，对它所进行解除故障的作业和实施措施。亦称为井下作业。修井的目的和任务就是要保证井的正常工作，完成各种井下作业，提高井的利用率和生产效率，以最大限度增加井的产量。
根据修井作业的难易程度，常将修井分为小修和大修。若只需要起下作业和冲洗作业就能完成的修井范围，称为小修。如更换生产管柱、检泵、清蜡、冲砂、简易打捞等井下作业均属小修范围，亦称为油水井日常维修。而大修则指工艺复杂、动用工具和设备较多的一些井下作业，如油水井打捞、套管修复、电泵故障处理、侧钻及生产井报废等井下作业都属大修范围。
修井作业基本过程
1.搞清地质动态、井下现状、判明事故原因。 2.充分准备，慎重压井。
3.安装作业井口、起或换管柱。
4.精心设计作业方案，进行事故处理。
5.下完井管柱、替喷洗井交井试生产。
第一节 解卡打捞工艺技术
是－项综合性工艺技术。目前多指井内的落物难于打捞，常归打捞措施较难奏效，如配产配注工艺管柱中的工具失灵卡阻、电潜泵井的电缆脱落堆积卡阻、套管损坏的套损卡阻等，需要采取切割、倒扣、震击、套铣、钻磨等综合措施处理。这种复杂井况的综合处理方法通称为解卡打捞工艺技术。
综合处理措施是指解卡打捞工艺拄术实施中，采取两种或两种以上不同方式方法，如活 动管柱法无效后采取的割出卡点以上管柱，然后打捞以下落鱼并采取震击解卡，或分段分部倒、捞解卡等。直到解除卡阻、全部捞出落鱼。综合处理措施主要由下列各项工艺方法组成，而某些单项工艺方法也可独立处理完成打捞解卡施工井。 一、检测探明鱼顶状态或套管技术状况
印模法即常用的机械检测技术，通常使用各种规格的铅模、胶模、蜡模或泥模等。机械法检测技术已在第三章套管技术状况检测技术中详细介绍，本章不再重复。只是印模检测的对象不尽相同，用于打捞解卡施工中的印模法和测井法，重点在于核定落鱼深度，鱼顶几何形状和尺寸，为打捞措施的制定和打捞工具的选择及管柱结构的组合提供依据。印模使用方二、卡点预测
井下工艺管柱遇卡有各种原因，而准确地测得卡点深度，对于打捞解卡是非常重要的。本节重点介绍两种方法以供选择。 1．计算法
（1）理论计算法 理论计算法需与现场施工结合，经一定的提拉载荷后，测得被卡管柱在某一提拉负荷下的伸长量，然后再按下式进行计算：
法要求同第三章。
Hbl?E?Ap?LzW （7－1）
s式中
Hbl一卡点深度，； E一钢材弹性系数，一般油管 E＝20.6?105MPa；
A
p
一
被卡管柱截面积，m2；
Lz一管柱在上提负荷下的三次平均伸长量，m； Ws一平均（3次）
上提负荷，kN。
例如某井212’’油管，钢级J—5 5，分层配注管柱，尾管下至 12 0 3.5 m ，4级K 3 4 4—112封隔器，3级偏心配产器。管柱遇卡不动，试用理论计算法计算管柱遇卡深度。试上提平均负荷300kN，管柱平均伸长 l．15m，则代入公式得：
Hbl20.6?105?1.15??920.75m
300 (2）经验公式计算法
在现场计算卡点深度，有时因管柱材质不同，其弹性系数也不相同，理论计算则显得缺少参数，而使用经验公式计算也往往十分准确，公式如下：
Hbl?KLWzs (7－2)
Hbl－卡点深度，m；
Lz一三次不同负荷下的平均伸长量，m； Ws一三次上提
的平均负荷，kN； K一计算系数，212’’油管为2 4 0 3 0 0，278’’钻杆为 3 7 2 8 0 0；仍用上面的实例，代入公式得
H样结果会更可靠。
bl?KLWzs?2403001.15?921.15m 300计算结果与理论非常接近，如果条件许可，最好理论公式计算与经验公式计算结合，这2．测卡仪器测卡法
测卡仪器测卡点，是近几年引进测卡车和仪器后发展起来的新的测卡技术。它大大提高了打捞解卡的成功率和降低了施工时间，特别是测得的卡点直观准确可靠。具体做法如下。 用2～3m长方钻杆连接井内被卡管柱，将测卡仪器通过井架天车、地滑轮后下入井内管柱中直至遇阻。然后上提被卡管柱或扭转被卡管柱，在最少3个不同提拉负荷或转动圈数下，测卡仪器即可将被卡管柱的卡点深度直观、准确地在地面接收面板上显示出来。
用测卡仪测管柱卡点应注意：应先进行理论公式计算或经验公式计算，预算出卡点大约位置，然后下入测卡仪器使其处于最佳状态（不受拉伸状态入仪器入井遇阻后，慢慢上提至预算卡点附近，一般在预算卡点上、下2～4m范围内测卡效果最为理想。
测卡仪器由电缆接头、磁性定位器、加重杆、滑动接头、震荡器、上弹簧锚、传感器、下弹簧锚、底部短节、导向头等部件组成。其中的磁性定位仪用来测定被卡管柱中的接箍深度，以此准确地反映出卡点深度。上、下弹簧锚及中间的传感器是测卡仪的关键部件，传感器可将被卡管柱在拉、扭载荷下的微小应变准确地测得并放大传递到地面二次仪表，有关测卡仪测卡点的详细介绍已在第一章中讲述。 三、活动管柱法
活动管柱法即在原井管柱（即原被卡工艺管柱）许用提拉负荷下反复提拉、下放，使卡点处产生疲劳破坏，达到解除卡阻。在活动管柱过程中，应注意上提负荷应保持在树柱许用
拉力内，尽量不使管柱拨断脱落，在－下放时，应采用快速下放，使管柱急速回缩，给卡点以掌击力，以此解除卡阻。
活动管柱法在原被卡工艺管柱拨断脱落，并施以成功的打捞后，仍需继续进行，而此时应用强度更高的钻杆，可将上提负荷适当增加，以不拉断打捞管柱，在井架负荷许可的条件下，大力上提，快速下放，一般多能见效。 四、取出卡点以上管柱法
在活动管柱（指原被卡管柱）无效后，完整地取出卡点以上管柱，为下步震击解卡、套铣解卡、钻磨解卡等的措施实施做好准备。取出卡点以上管柱的方法如下。
五、解卡打捞工艺管柱结构
解卡打捞工艺管柱不仅仅是打捞管柱还包括各种切割管柱、震击管柱、钻磨铣套管柱、检测（打印）管柱等，工艺管柱的组成应遵循下得去、捞（抓）得住、起得出、有退路、不损坏鱼顶、不损坏套管、不增加新的落鱼的一般原则，常用各种工艺管柱结构有以下几种形式。
1、检测管柱结构
l）铅模打印管柱结构（自上而下）为：油管或钻杆柱、安全接头、铅模。
该管柱结构适用于检测鱼顶状况、套损点状况。
2）胶模打印管柱结构（自上而下）为：油管柱、短节、工作筒、胶模、尾管、泄压阀、 2、打捞工艺管柱结构
打捞工艺管柱自上而下为钻杆柱、配重钻挺、震击器及其配套辅助工具、钻挺、安全接头、打捞工具（最好选用可退可倒扣矛、筒类工具）。
这种工艺管柱既可实现抓捞落鱼、施以活动管柱，又可实施震击解卡法，对砂蜡卡、小 物件卡、轻微套损卡有明显效果。
震击器的选用视落鱼结构、鱼顶状况、卡阻类型等情况适当选用。一般情况下，以向上 震击为主时，应选用液压上击器及其配套的液体加速器和配重钻挺。 3、切割管柱结构
（1）机械内割刀切割管柱（自上而下）
钻杆柱或可在油管内使用的小直径油管、开式下击器、配重钻挺、安全接头、打捞工具、 机械式内割刀。
这种工艺管柱适用于油管、套管的切割，如切割278’’油管时，可选用112’’油管，112’’内割刀及112’’加重杆。
切割512’’套管时，可选用278’’钻
Ф105mm钻挺、512’’机械式内割刀等。管柱中
的开式下击主要为割刀进刀提供钻压、使进刀量30mm的操作容易实现和掌握。打捞工具主要是可退捞矛、使切割后同时捞获被切割管柱、减少一趟起下管柱。
（2）水力式外割刀切割管柱
该管柱目前不常用，但是内割刀受阻，下不到预定深度位置时，可以考虑使用，其管柱 结构如下（自上而下） 油管柱、安全接头、水力式外割力
这种工艺管柱适用于套管内切割被卡的油管柱、且油套环形空间间隙较大时可以使用。切割套管时，需将套管外部套铣干净，套管与裸眼井壁间隙足够大，工具才可顺利通过。
（3）聚能切割、化学喷射切割管柱
聚能切割或化学喷射切割弹可用硬性管柱带入井内，然后投入磁性铁棒撞击点火引爆，
这种管柱结构如下（自上而下）：油管或钻杆柱、短节、测试接头、聚能切割弹或化学喷射弹。
4、震击管柱结构 （1）上击管柱结构（自上而下）
这种管柱结构为：钻杆柱、配重钻挺、液体加速器、配重钻挺、液压上击器、安全接头、可退式可倒扣捞矛或捞筒。
（2）下击管柱结构（自上而下）
这种管柱结构为：钻杆柱、配重钻铤、润滑式下击器或开式下击器、安全接头、可退可倒扣式捞矛或捞筒。
这种管往结构同打捞管柱可同时完成打捞、震击及倒扣，当震击无效时，可利用反扣钻杆、工具及以下的可退可倒扣打捞工具直接进行倒扣作业。 5、钻磨铣套管柱结构
钻磨铣套方法是在其它措施无效或效果不明显时最后采取的有效措施，其工艺管柱结构（自上而下）为：钻杆柱、钻挺、扶正器或套管保护装置、开式下击器、配重钻挺、安全接头、钻磨铣套工具。
这种工艺管柱中必需加套管保护装置、以避免或减少因钻压过大钻柱弯曲而打磨刮损套管。开式下击器及以下的配重钻挺为钻磨铣套工具提供相对恒定钻压，在管柱遇卡阻时进行震击解卡。 6、其它工艺管柱结构
在解卡打捞过程中，除上述几项关键工艺首往结构外，还常常使用一些辅助性工艺管柱，如刮削、通井、冲砂。替喷等等，这些辅助性工艺管柱的组合原则应以安全为主、尽可能增加安全接头的使用，以便管柱最下端遇卡、砂埋等能安全取出上部管柱。
六、施工方法及步骤
由于解卡打捞的井况复杂程度不同，采取的处理措施也不尽相同，而所选用的工具也不同，但油田的油水（气）井中，落物种类大致相似，无非是管类包括各种下井工具、杆类、绳缆钢丝类、小物件等类型。因此，本节将根据落物的卡阻类型和套管的技术状况介绍解卡打捞施工方法及施工步骤。在采取的施工方法基本相似或施工步骤基本相同时，本节只介绍一种，相同相似的方法、步骤不再重复。
（一）、工艺管柱中下井工具失灵及套损卡阻型施工方法
工艺管柱中的下井工具失灵、失效卡阻，是常见的复杂井况之一，下井工具失效多指封隔器密封件失灵、变形而使整个工艺管柱 （如分层压裂管柱、化堵管柱、分层配产配注管柱等）受卡阻拔不动，如再加上套损卡阻，则使处理这种井变得更加复杂。但是如采取有效的综合处理措施，对于复杂井况的解卡打捞仍非常有效，下面将介绍处理方法及施工步骤。
1．立井架、搬家就位
根据预先调查得到的井况准备大负荷的井架，原则上使用配套的修井机井架，承载提升负荷应不小于900kN，按使用说明书或井架起立标准井架。
2．施工准备
施工准备是解卡打捞及其它修井工艺技术必要的重点工序步骤，包括井史等资料准备、设计编写、配套设施准备、工具用具准备、专用管材准备、原材料准备等等。
了解施工井目前井下技术状况及历次修复作业等情况对本次施工有很强的借鉴、指导作用、井史及其它有关资料是编写施工设计的重要依据，所以应认真、仔细进行准备。对于井况复杂，施工难度可能较大的井，还应到钻井队了解该井钻井过程及完井等情况。
（1）井史及历次修井、作业施工情况调查
井史等资料应落实清楚该井目前套管技术状况，井内事故发生原因，落鱼基本结构，鱼顶状况（形状、尺寸、深度）历次修井作业情况，了解井作业目的，采取的措施、结果，发生事故或问题的原因，处理措施及结果（包括使用的修井工具等）， 目前井内现状等。 （2）设计编写
修井施工设计是指导整个施工的技术指导性文件，应根据井史资料、历次修井、作业情 况、目前井内落物情况和套管技术状况等作出相应的设计。内容包括施工目的、施工井基础数据、原井技术状况、历次作业、修井简介（包括落鱼结构、深度、鱼顶等）施工准备要求、工具用具准备（提出型号、规格、用量）、原材料准备、施工程序步骤的具体实施要求和可能发生的问题及问题的处理措施、施工质量、安全要求、施工注意事项、完井方法要求等，施工设计的详细编写要求将在以后的设计章节中详细介绍。 （3）配套设施准备。
配套设施包括钻台、转盘、工作液池、工具台、液动钳、锅炉、泵、管桥等等，设施的具体摆放位置明确。 （4）工具用具准备
工具指修井打捞专用工具。
用具指吊卡、吊钳、卡盘、管钳、油管钳等作业工具。 工具用具应提出具体型号、规格、数量。
（5）专用管材及原材料．专用管材指方钻杆、钻杆、油管、钻挺、提升短节、配合接头及水龙带、弯头、三通等循环用具配件。
原材料指清水、修井液（泥浆）及其配套化学药品等。专用管材及原材料准备应有具体型号、规格、数量、性能要求。
3．洗井
利用原井管柱及原井口装置、连接好地面流程至井口进行洗井。洗井一般常用清水，温度为60～70°C，视井内管柱结构情况采用正洗井或反洗井方式、洗井工作液量不少于井筒容积的1.5倍，可按公式计算用量：
Vf?1.5(VYG?VHK) （7－3）
式中Vf一洗井液量，m3 ；VYG一井内油管容积，m3 ; VHK一油套环空容积，m3
洗井应不少于2周，务使通畅、化掉清除死油蜡。 4．压井
原井中有抽油管柱时，应在洗井后，起出抽油杆，然后压井，压井方式、方法、压井液选择等已在第六章中详细介绍，本节不再重复。
5．安装钻台、转盘、作业防喷井口装置
压井后停泵观察0.5h，井口无溢流，可卸掉采油井口，安装作业防喷装置，然后安装钻台、转盘，钻台安装应平正、牢固，转盘补心中心与井眼中心应重合，误差不超过1mm。
6．试提原井管柱、倒出油管挂。
将作业井口的半、全封全部打开，松开法兰上的油管挂顶丝，下入相应的短节上紧后，试提原井管柱。上提负荷不应超过原井管柱负荷，试提时井架绷绳桩处应有专人观察，并有专人观察指重表。上提负荷超出原井管柱负荷较多（一般超过100kN）时，应停止试提，查明原因，处理正常后可提出油管挂。
试提负荷上升较快，而管柱上升行程增加很小骤处理。 l）预测算管柱卡点：