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[摘 要]对滩海油田进行修井作业是保证油田整体运行，减少故障与事故发生几率的重要工作，在修井作业过程中，解卡处理是十分关键的一部分内容，通常解卡处理采用的是活动解卡方法，然而在海上油井复杂情况下，活动解卡有时难以取得理想效果，这时，就需要采取倒扣手段将卡点以上部分管柱取出后再采取进一步的处理措施。为保证倒扣处理的精确度，保证解卡处理的效率与效果，本文将针对海上修井作业过程中的精确倒扣技术展开分析与探讨， 现场应用表明精确倒扣技术能明显提高倒扣的準确率，现场推广具有较高的应用价值。
[关键词]滩海油田；精确倒扣技术；解卡打捞
中圖分类号：TE358 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）36-0025-01
1 倒扣技术的应用背景
在滩海油田修井作业施工中，由于井下的复杂情况难免会出现一些无效工序，这些无效工序主要分为两类，一类是直接无效工序，如打捞未捞住落物等，这类无效工序可以通过改良工具等方法避免。另一类无效工序是隐性无效工序，这类工序从效果上讲可以算作有效工序，但从整体施工效果来看，却是造成施工效率低、施工周期长的主要原因。倒扣不准就属于这类无效工序，？当大修解卡打捞井活动解卡无效时，首先需要将卡点以上的管柱取出再做下一步施工。与爆炸切割相比，倒扣打捞不受管柱内空间的影响，而且成本低实用性强。实践证明，倒扣打捞时的第一次倒扣施工对整个倒扣打捞过程起着关键作用。第一次倒扣不准不仅只能捞出较少的管柱，而且还会将剩余管柱倒散，下次倒扣也只能捞出少量管柱，如此循环会增加多次倒扣打捞施工，造成隐性无效工序降低施工效率。使用精确倒扣技术，可避免或减少这种隐性无效工序，对提高大修井施工效率、缩短施工周期是很有意义的。
2 精确倒扣技术研究
2.1 倒扣法的原理
原理是使欲倒扣的管或杆在上提拉力的作用下，正好处于中和点的位置，这样这根管或杆处于既不受拉，又不受压的受力状态，然后对解卡管柱施加反向扭矩，扭矩通过解卡管杆柱作用在欲倒开的管杆接箍上，使该管杆卸扣与被卡管柱脱开，上提倒扣打捞管柱，将倒开的管杆柱取出。倒扣法的技术关键是使欲倒开的管或杆处于中和点位置，找准中和点的位置是倒扣成功的先决条件。中和点的位置反映在井口就是大钩的指重表指示拉力大小，在井内管柱遇卡的状态下，指重表拉力决定井下哪根管杆处于中和点位置。
2.2 精确倒扣技术研究
倒扣取出卡点以上管柱主要使用“中和点”法。
（1）单一管柱卡点深度计算方法
要实现精确倒扣，首先必须找准卡点。桥塞、封隔器卡这类型卡阻可直接查阅完井数据找准卡点；而对于落物、砂埋、套变这类卡阻无据可查，需要使用测卡仪或公式计算法找出卡点深度。使角测卡仪不仅费用较高，而且对管柱内空间条件要求也较高；而解卡打捞首先会进行活动解卡，在活动解卡时即可获得多组拉伸量，所以使用公式计算法计算卡点深度更加经济实用。
公式计算卡点深度主要使用拉伸法，上提拉力必须大于卡点以上管柱的重力，封隔器、配水器等工具由于其长度小，拉伸性能对全井管柱影响不大，可忽略不计。
拉伸法测卡点深度基于胡克定律，如式（l）所示：λ=FL/EA（1），式（l）中λ为材料的弹性伸长量，F为拉力，三为管柱长度，E为管柱的弹性模量，4为管柱的横截面积。因此导出计算卡点深度H（H=L）的公式为：H=λEA/F（2）。
材料力学中实验样品自身重力远小于拉力可忽略不计，而实际油水井管柱自身重力较大不能忽略，计算卡点深度时需要充分考虑管柱自身重力的影响。若原井管柱单一、完好，可直接使用拉伸法测卡点深度。管柱上提拉力为丁，任一深度戈处微元dx受拉力为F，它上面管柱的重力为G。则有：F=T-G（3），G=rqxg（4），式中r为浮力系数，q为管柱每米质量，带入式（1）积分后，令x=H得λ，分别上提两次管柱T1、T2。
（2）精确倒扣拉力计算方法
卡点得到后，接下来使用“中和点”法计算倒扣所需的上提拉力。根据“中和点”法计算公式为：T=P+PhS/100（5），式中T为倒扣上提拉力，×104N；P为卡点以上管柱在液体中的重量加游动滑车和大钩总重量，×104N；Ph为倒开点出静液柱压力，MPa；S为有效密封面横截面积，cm2。
管柱在液体中的浮力是由压力差产生，被卡管柱与自由管柱相比，向上的压力发生了变化，自由管柱底部向上压力的作用面积为管柱的横截面积，而被卡管柱由于下有管柱相连，连接相接触被密封，减小了作用面积，从而减小了管柱所受的浮力。对钻秆而言这部分减小的面积为台肩面积，对油管而言为丝扣密封面的横截面积。在计算倒扣拉力时，PhS为浮力补偿项，所减去的F浮为自由状态下的浮力，实际被卡管柱并未受那么大的浮力，因此需要浮力补偿项来补偿因接触密封而多减掉这部分浮力，倒扣拉丈不准往往就是忽略了该浮力补偿项。
2.3 钻杆倒扣拉力计算
以φ73mm平式钻杆为例，考虑现场长势等因素，实际钻杆台肩内、外径有微小不同。φ73mm平式钻杆台肩面积平均为21.51cm2，普通液压指重计可以精确到0.5t，因此运用式（5）得，欲倒开深度为日处钻杆所需的实际上提拉力。
2.4 油管倒扣拉力计算
以φ73mm平式油管为例，油管的密封面在丝扣上。为了测得密封面在竖直方向上的截面积，首先需要确定油管的密封面，即丝扣密封面。油管在实际使用过程中的有效密封面不可能覆盖全部丝扣，油管在不同工况下的密封面积也会不同，所以需要对各种工况下的密封面积进行统计。
油管在现场长期使用的条件下，密封面往往会在丝扣上留下痕迹，通过量取这个密封面上最大丝扣的直径D1，和最小直径D2，，就可得到密封面在竖直方向上的截面积，因此运用式（5）得，欲倒开深度为H处钻杆时，所需的实际上提拉力。
3 倒扣过程中应注意的问题
在倒扣过程中，经常出现这样两种情况：一是找不准倒扣点位置，需要进行反复几次倒扣才能将卡点以上管柱倒出；二是在倒扣过程中，将井内管柱倒散，造成多次打捞。分析这两种情况：一是因为没有掌握好上提力的大小，造成中和点位置不准，使倒扣没有在卡点和中和点重合位置就开始；二是因为倒扣力矩不恰当和倒扣经验不足，在开始倒扣前，应在倒扣点上提力的悬重下，正转管柱，边转边缓慢下放管柱，直到指重表悬重为0，把井内管柱上紧扣，然后再开始倒扣，倒扣力矩按照表3推荐的数值进行，在倒扣过程中应随时注意指重表的变化，倒扣开始时指重表应有波动，当倒扣到10-15圈时，就应停止倒扣，上提管柱起管，如果此时不停止倒扣，就很容易将井内的管柱倒散。以上的情况是针对油管倒扣作的说明，对于钻杆和抽油杆倒扣，步骤和要求和油管倒扣一致，特别是抽油杆倒扣，应使用抽油杆倒扣器进行倒扣，以防发生事故。
4 结论
解卡打捞井活动解卡无效时，需要倒扣取出卡点以上的管柱。为提高倒扣准确率，缩短施工周期，对定点倒扣技术进行研究。首先分析“中和点”法中的浮力补偿项，获得了被卡管柱所受的浮力规律。再根据定点倒扣时的影响因素，分直井和斜井两方面对影响因素进行研究，获得了有效处理影响因素的方法。最后从现场调查获得管柱的实际密封面横截面积，完善了精确计算定点倒扣拉力的方法。现场应用表明，定点倒扣技术能有效提高倒扣准确率，缩短施工周期，适合现场推广应用。
参考文献
[1] 徐忠明.海上油井修井工艺技术研究[J].石油知识，2015，11（2）？：17-23.
[关键词]滩海油田；精确倒扣技术；解卡打捞
中圖分类号：TE358 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）36-0025-01
1 倒扣技术的应用背景
在滩海油田修井作业施工中，由于井下的复杂情况难免会出现一些无效工序，这些无效工序主要分为两类，一类是直接无效工序，如打捞未捞住落物等，这类无效工序可以通过改良工具等方法避免。另一类无效工序是隐性无效工序，这类工序从效果上讲可以算作有效工序，但从整体施工效果来看，却是造成施工效率低、施工周期长的主要原因。倒扣不准就属于这类无效工序，？当大修解卡打捞井活动解卡无效时，首先需要将卡点以上的管柱取出再做下一步施工。与爆炸切割相比，倒扣打捞不受管柱内空间的影响，而且成本低实用性强。实践证明，倒扣打捞时的第一次倒扣施工对整个倒扣打捞过程起着关键作用。第一次倒扣不准不仅只能捞出较少的管柱，而且还会将剩余管柱倒散，下次倒扣也只能捞出少量管柱，如此循环会增加多次倒扣打捞施工，造成隐性无效工序降低施工效率。使用精确倒扣技术，可避免或减少这种隐性无效工序，对提高大修井施工效率、缩短施工周期是很有意义的。
2 精确倒扣技术研究
2.1 倒扣法的原理
原理是使欲倒扣的管或杆在上提拉力的作用下，正好处于中和点的位置，这样这根管或杆处于既不受拉，又不受压的受力状态，然后对解卡管柱施加反向扭矩，扭矩通过解卡管杆柱作用在欲倒开的管杆接箍上，使该管杆卸扣与被卡管柱脱开，上提倒扣打捞管柱，将倒开的管杆柱取出。倒扣法的技术关键是使欲倒开的管或杆处于中和点位置，找准中和点的位置是倒扣成功的先决条件。中和点的位置反映在井口就是大钩的指重表指示拉力大小，在井内管柱遇卡的状态下，指重表拉力决定井下哪根管杆处于中和点位置。
2.2 精确倒扣技术研究
倒扣取出卡点以上管柱主要使用“中和点”法。
（1）单一管柱卡点深度计算方法
要实现精确倒扣，首先必须找准卡点。桥塞、封隔器卡这类型卡阻可直接查阅完井数据找准卡点；而对于落物、砂埋、套变这类卡阻无据可查，需要使用测卡仪或公式计算法找出卡点深度。使角测卡仪不仅费用较高，而且对管柱内空间条件要求也较高；而解卡打捞首先会进行活动解卡，在活动解卡时即可获得多组拉伸量，所以使用公式计算法计算卡点深度更加经济实用。
公式计算卡点深度主要使用拉伸法，上提拉力必须大于卡点以上管柱的重力，封隔器、配水器等工具由于其长度小，拉伸性能对全井管柱影响不大，可忽略不计。
拉伸法测卡点深度基于胡克定律，如式（l）所示：λ=FL/EA（1），式（l）中λ为材料的弹性伸长量，F为拉力，三为管柱长度，E为管柱的弹性模量，4为管柱的横截面积。因此导出计算卡点深度H（H=L）的公式为：H=λEA/F（2）。
材料力学中实验样品自身重力远小于拉力可忽略不计，而实际油水井管柱自身重力较大不能忽略，计算卡点深度时需要充分考虑管柱自身重力的影响。若原井管柱单一、完好，可直接使用拉伸法测卡点深度。管柱上提拉力为丁，任一深度戈处微元dx受拉力为F，它上面管柱的重力为G。则有：F=T-G（3），G=rqxg（4），式中r为浮力系数，q为管柱每米质量，带入式（1）积分后，令x=H得λ，分别上提两次管柱T1、T2。
（2）精确倒扣拉力计算方法
卡点得到后，接下来使用“中和点”法计算倒扣所需的上提拉力。根据“中和点”法计算公式为：T=P+PhS/100（5），式中T为倒扣上提拉力，×104N；P为卡点以上管柱在液体中的重量加游动滑车和大钩总重量，×104N；Ph为倒开点出静液柱压力，MPa；S为有效密封面横截面积，cm2。
管柱在液体中的浮力是由压力差产生，被卡管柱与自由管柱相比，向上的压力发生了变化，自由管柱底部向上压力的作用面积为管柱的横截面积，而被卡管柱由于下有管柱相连，连接相接触被密封，减小了作用面积，从而减小了管柱所受的浮力。对钻秆而言这部分减小的面积为台肩面积，对油管而言为丝扣密封面的横截面积。在计算倒扣拉力时，PhS为浮力补偿项，所减去的F浮为自由状态下的浮力，实际被卡管柱并未受那么大的浮力，因此需要浮力补偿项来补偿因接触密封而多减掉这部分浮力，倒扣拉丈不准往往就是忽略了该浮力补偿项。
2.3 钻杆倒扣拉力计算
以φ73mm平式钻杆为例，考虑现场长势等因素，实际钻杆台肩内、外径有微小不同。φ73mm平式钻杆台肩面积平均为21.51cm2，普通液压指重计可以精确到0.5t，因此运用式（5）得，欲倒开深度为日处钻杆所需的实际上提拉力。
2.4 油管倒扣拉力计算
以φ73mm平式油管为例，油管的密封面在丝扣上。为了测得密封面在竖直方向上的截面积，首先需要确定油管的密封面，即丝扣密封面。油管在实际使用过程中的有效密封面不可能覆盖全部丝扣，油管在不同工况下的密封面积也会不同，所以需要对各种工况下的密封面积进行统计。
油管在现场长期使用的条件下，密封面往往会在丝扣上留下痕迹，通过量取这个密封面上最大丝扣的直径D1，和最小直径D2，，就可得到密封面在竖直方向上的截面积，因此运用式（5）得，欲倒开深度为H处钻杆时，所需的实际上提拉力。
3 倒扣过程中应注意的问题
在倒扣过程中，经常出现这样两种情况：一是找不准倒扣点位置，需要进行反复几次倒扣才能将卡点以上管柱倒出；二是在倒扣过程中，将井内管柱倒散，造成多次打捞。分析这两种情况：一是因为没有掌握好上提力的大小，造成中和点位置不准，使倒扣没有在卡点和中和点重合位置就开始；二是因为倒扣力矩不恰当和倒扣经验不足，在开始倒扣前，应在倒扣点上提力的悬重下，正转管柱，边转边缓慢下放管柱，直到指重表悬重为0，把井内管柱上紧扣，然后再开始倒扣，倒扣力矩按照表3推荐的数值进行，在倒扣过程中应随时注意指重表的变化，倒扣开始时指重表应有波动，当倒扣到10-15圈时，就应停止倒扣，上提管柱起管，如果此时不停止倒扣，就很容易将井内的管柱倒散。以上的情况是针对油管倒扣作的说明，对于钻杆和抽油杆倒扣，步骤和要求和油管倒扣一致，特别是抽油杆倒扣，应使用抽油杆倒扣器进行倒扣，以防发生事故。
4 结论
解卡打捞井活动解卡无效时，需要倒扣取出卡点以上的管柱。为提高倒扣准确率，缩短施工周期，对定点倒扣技术进行研究。首先分析“中和点”法中的浮力补偿项，获得了被卡管柱所受的浮力规律。再根据定点倒扣时的影响因素，分直井和斜井两方面对影响因素进行研究，获得了有效处理影响因素的方法。最后从现场调查获得管柱的实际密封面横截面积，完善了精确计算定点倒扣拉力的方法。现场应用表明，定点倒扣技术能有效提高倒扣准确率，缩短施工周期，适合现场推广应用。
参考文献
[1] 徐忠明.海上油井修井工艺技术研究[J].石油知识，2015，11（2）？：17-23.