套管起拔技术
一般情况下,活动内套可以一次性拔出,因为它落在外套内,不与孔壁接触。而外套管被岩粉、粘土、砾石包围,被吸附、夹住,很难一次从钻孔中拔出,需要逐根扩套、反向、切割、打孔拔出。
(1)顶升法
使用大1 ~ 2口径的钻具盖在孔内膨胀套管。一般套管一次性膨胀10~20m ~ 20m,然后下反锥将套管踢出。然后下钻具膨胀套管并反转钻杆,循环几次将套管起出井眼,如图3-30所示。
图3-30顶管法示意图
1-钻孔;2-套筒扩张缸;3-钻头;4卡附件;5—外壳
这种方法主要用于第四系松散地层,但扩套管需要较长时间,且扩套管后套管头在大直径井段容易发生侧偏,公锥难以进入套管头,造成起套管事故。
(2)反切割法
换向切割套管法是指下套管前,左螺纹接箍已在套管柱内按一定间隔(20 ~ 40m)连接。起下套管时,不使用换向钻杆,可以逐步换向。如果套管部分被卡,可在起钻前用套管切割器在被卡位置切割套管。这种方法主要用于在基岩孔段起出套管。
(3)松散地层一次性起下钻方法
为解决松散地层套管起拔问题,安徽省地矿局313地质队探矿工程技术研究所研制了“松散地层井管卡钻释放器”(获得国家发明专利,专利号:ZL 200810195812.0)。
1.结构和工作原理
松散地层井管释放装置包括冲击杆、套圈、合金叶片、斜楔面、上喷水孔、中心喷水孔、下喷水孔和鸭嘴孔,如图3-31所示。
图3-松散地层31井管疏通装置结构图
1-冲击杆;2-套圈;3-合金刀片;4-倾斜的楔形表面;5—上部喷水孔;6—中央喷水孔;7—降低喷水孔;8-鸭嘴孔
释放装置主要由空心圆柱形冲击杆1和位于冲击杆中间的圆柱形套圈2组成。套圈2平行于冲击杆1的中心轴线,套圈的纵剖面为梯形。圆柱形冲击杆下部锻造成斜楔面4,斜楔面与冲击杆中心轴线的夹角为10 ~ 15,因此套圈2可以采用厚度约为10mm的梯形钢板制成,也可以采用内径略大于孔内套圈外径的无缝钢管制成, 钢管的上下两端斜切,然后沿钢管的纵向切割,焊接在冲击杆的中间。 斜楔面4和冲击杆体在冲击杆的底部形成一个鸭嘴孔8,在冲击杆的中部朝向套圈的一侧设有多个喷水孔。
松散地层中的井管解卡器工作原理如图3-32所示。解卡作业时,解卡装置的冲击杆上端与地质钻杆(50mm或42mm钻杆)连接,套圈套在孔内套管上。冲击杆上下冲击套管外的泥沙,同时高压泥浆由泥浆泵送入冲击杆,高压泥浆从冲击杆底部的鸭嘴孔喷出,将被卡物体(如泥土、沙子等)打回。)在套管的外壁上。
图3-32松散地层井管解卡器工作原理示意图。
1—套管;2-套圈;3-冲击杆;4卡附件;5-孔壁
2.技术特征
本发明利用液压和机械原理设计的松散地层井管解卡器,克服了传统套管起下和解卡方法的诸多缺点,具有不需要钻机旋转,不需要长扩孔管钻具进行扩孔,减少了扩孔阻力,避免了钻孔内钻具和套管断裂、找不到孔内套管头等事故,一次性解下孔内套管,省去了多次起下和膨胀套管的繁琐程序。冲击杆底部的鸭嘴孔产生高压水流,与钢管套圈上下冲击,清除套管外围的卡物,达到释放套管的目的。
冲击杆的中部开有多个朝向套圈一侧的喷水孔,喷水孔的轴线与水平线成不同的夹角,可以从不同的方向冲洗孔内套圈内壁与套管外壁之间的粘连物,使套管的释放更加迅速彻底。
3.套管起拔作业
1)套管卡钻前应准备好泥浆,选择与孔内套管外径相匹配的疏松地层井管解卡器(以下简称解卡器)。
2)先用短钻具将孔口套管头扩大3 ~ 5m,然后下起下钻装置。
3)起下钻装置套入套管后,连接钻杆、冲击杆和机器上的主动钻杆,启动泥浆泵泵送泥浆进行打孔。泵排量一般在200L/min以上,泵排量取决于套管直径和地层条件。
4)泥浆送入钻孔后,利用吊卡下拉和放下机器上的主动钻杆,冲击套管与井壁之间的环空内的泥沙和套管上的附着物,带着泥浆返回孔内。主杆每次上拉下拉的冲击高度一般为3 ~ 4m。
5)在高压注泥和冲击的作用下,使解卡器一直下到套管底部,取出解卡器,使井眼内的套管一次全部起出。
6)用于外部扁平套管柱的释放装置的效果更直接。如果套管由外接箍连接,则释放装置套圈的内径大于套管接箍的内径。遇到联轴器时,上下抬起脱卡装置,脱卡装置嵌套在联轴器步骤后再冲击操作。
7)使用解卡装置时,禁止钻机主动转动钻杆,以防损坏解卡装置。
8)如果采用一次起下钻的方法,在设计钻孔结构时应注意:钻孔直径应比下部套管直径大2 ~ 3级,套管柱内不得放置扶正器,套管与孔壁之间的间隙应填满优质粘土粉制成的泥球,间隙内应灌注优质聚合物化学泥浆,并密封上下套管口。