新型公扣倒扣器的研制与应用

张佳

摘 要：针对鱼顶为公螺纹扣型的落物倒扣打捞，研制了公扣倒扣器，主要由上接头、打捞卡瓦、紧扣外套组成：该工具结构简单，具备倒扣和安全退出功能，现场实际应用表明该工具操作方便，打捞成功率高。

关键词：倒扣器；事故处理；打捞

在石油钻井过程中，由于种种原因，钻柱卡钻时有发生。如果事故处理不及时，容易造成井下情况复杂化，影响石油钻井的生产时效。卡钻就需要通过注入解卡剂、下震击器震击、通过套铣钻柱并进行倒扣作业等方法起出钻柱，处理卡钻事故。目前所使用的倒扣作业工具多适用于鱼顶为母螺纹作业，当鱼顶为公螺纹扣型的落物打捞时，主要是采取从管柱外壁对落鱼本体进行打捞的方法，而采取直接抓丝扣部位打捞操作的工具主要是母锥，但母锥本身存在抓取不牢固，母锥在造扣打捞过程中造成落鱼部件连接丝扣倒松散而复杂化，且存在抓取后不可退所带来的安全性问题。如果打捞不成功，延误打捞时间，造成事故复杂化。针对钻井公司某井队的事故实际情况，根据井下落鱼特点设计加工了一种新型打捞工具，使其能够实现直接抓取落鱼公螺纹丝扣进行打捞和倒扣，并能安全退出，并在现场应用取得成功。

1新型公扣倒扣器研究设计

1.1新型倒扣器设计原型

通常情况下事故井下鱼头顶部为钻具母螺纹，倒扣作业所使用的倒扣器上端为母螺纹连接反扣钻杆，下端为公螺纹与鱼头连接， 这就是设计加工新型公扣倒扣器的原型。这种倒扣器的结构由主体、胀扣套和胀芯轴三部分组成。

1.2新型公扣倒扣器结构

针对井下落物鱼头为公螺纹的实际情况，结合普通倒扣器的结构特点，研究设计了公螺纹倒扣器，结构如图1所示。

主要由上接头Ⅰ、打捞卡瓦Ⅱ、紧扣外套Ⅲ部分组成。因需要倒扣操作，上接头为左旋螺纹与反扣钻杆相连。打捞卡瓦结构由六方形轴部分和母螺纹部分构成，六方形轴既可以传递扭矩，也可以保证打捞卡瓦上下移动。下部母螺纹为了保持的弹性，开有三道槽，与被卡钻柱鱼头连接。紧扣外套上端为反扣螺纹与上接头相连，下端内壁加工为内斜坡，与外斜坡打捞母扣配合。打捞抓取方式采用对扣式，牙型为钻具丝扣，如打捞NC50公螺纹落鱼，设计为打捞卡瓦NC50母螺纹扣型。

2新型公扣倒扣器原理及使用方法

2.1工作原理

新型公扣倒扣器在打捞过程中，当工具遇落物鱼顶公螺纹时，打捞卡瓦外锥面与紧扣外套内锥面脱开，卡瓦被迫胀开，此时正向旋转倒扣器，鱼顶公螺纹进入卡瓦母螺纹中，上提钻拄，打捞卡瓦外锥面与紧扣外套内相应的内锥面有相对位移，使卡瓦收缩进一步抱紧落物，实现打捞。若在打捞中因落物卡死不能捞出，在保持一定上提力下进行倒扣。因落物丝扣与卡瓦抓取丝扣已实现对接，且已在内外坡面作用下进—步抱紧，不易脱开。在反向旋转扭矩作用下，扭矩通过上接头六方形传到卡瓦，从而实现倒扣。如需退出，则下行管柱，使卡瓦外锥面与紧扣外套内锥面脱开，反转管柱，已实现对接的螺纹则可卸扣脱开，实现安全退出。

2.2操作方法

（1）将工具润滑部位涂润滑脂，各部连接紧固，打捞卡瓦在手推力下活动灵活。（2）倒扣器下至鱼顶以上2—3m时。开泵循环，冲洗鱼头。（3）缓慢下放钻具，使倒扣器进入鱼顶，悬重下降后，正转钻具4-5圈（不需要紧扣）。（4）上提钻具，若悬重高于原钻具悬重，说明已捞获，否则应重新打捞。（5）在工具最大许用提拉力下仍不能提动落物。说明遇卡严重，若需倒扣则超过原悬重30—50KN反转管柱进行倒扣，若倒不开或需退出工具，则可用钻具自身重力下压倒扣器，然后反转管柱，上提退出工具。

从新型公扣倒扣器结构和原理可看出，该倒扣器是结合了常规倒扣工具的特点开发的新一类工具，具有结构简单、操作方便、加工容易、可循环洗井、可释放落鱼、可实现倒扣等特点。

3新型公扣倒扣器現场应用情况

新型公扣倒扣器在南15-平203井进行了实际应用，该井是一口热采生产水平井，钻至井深1515m完钻后，准备起钻过程中，上提预阻，上下活动无效，发生卡钻事故，成功打捞落鱼。在母锥打捞失败后，经研究决定应用公扣倒扣器打捞。打捞管柱结构：公扣倒扣器+反扣钻杆。按照第二部分介绍的操作方法，下至鱼顶成功对扣，由于卡点被卡死，无法打捞出全部钻具，施加上提拉力进行倒扣作业，成功打捞出FE伽马传感器。图2为新型公扣倒扣器实物图。

4结论

（1）收放自如。相对于母锥等打捞工具无可退性抓捞倒扣，该倒扣器只需利用钻具自身重量下压，即可顺利倒开连接螺纹。避免一旦因落鱼卡死，丝扣连接过紧，无法倒开，酿成新的井下事故。

（2）增大许用上提最大拉力。该倒扣器在上行过程中，在紧扣外套作用下，打捞卡瓦与鱼头之间公母螺纹越来越紧，避免由于拉力过大导致的滑脱情况发生。

（3）无需造扣作业。目前国内外制作的钻杆金属材料机械性能高，外表面还进行了强化处理。而用母锥虽经表面渗碳淬火处理，但在高强度、耐腐蚀管材表面上造扣还是较困难的，有时还会被其磨坏，导致打捞失败，而新型公扣倒扣通过螺纹连接不存在造成困难等问题。

（4）新型公扣倒扣器是对现有打捞工具的扩充，从结构、原理及现场应用情况看，简化了施工工序、缩短施工周期，在打捞鱼头为公扣且鱼头需倒扣时具有较好的优越性，具有较好的推广应用价值。

参考文献：

[1]杜晓瑞，李华泰，《钻井工具手册》.中国石化出版社，2012

[2]蒋希文，《钻井事故与复杂问题》.石油工业出版社，2009

[3]闻邦椿，《机械设计手册》.机械工业出版社，2010