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摘 要：根据油田修井工作实际情况，利用技术优化原理，对修井工具进行优化。从井下碎块管材打捞工具以及桥塞套铣及打捞一体化工具进行优化，实现修井一体化作业施工，解决了对井下碎块管材以及不明型号桥塞及破损桥塞的打捞难题。
关键词：修井 打捞工具 优化设计 新工艺
在修井作业过程中，经常会遇到井下不明型号桥塞及破损桥塞，由于没有专用打捞工具或工具不确定，打捞难度相当大；同时，在油气水井修井作业过程中，对于井下碎块管材落物，常规打捞方法是先磨铣鱼顶至规则形状，再采取内捞或外捞的方式实施打捞，施工工序复杂、工期较长，严重影响油田油气生产。因此对修井工艺进行优化势在必行。
1 井下作业修井技术现状
1.1主要修井设备
在油、水井修井作业过程中，主要使用的修井设备有：吊升起动设备、循环冲洗设备、旋转设备。
吊升起动设备，包括动力设备和井架系统，有履带式和轮胎式两种。
循环冲洗设备的主要作用是向井内打入各类循环液，实现循环、冲洗和洗压井工艺，完成冲砂、钻塞、套铣等项工作。
循环冲洗设备主要包括泥浆泵、高压管汇、水龙头、水龙带及弯头等。转盘是修井施工中的重要旋转设备，是主要的钻具旋转力矩来源。
1.2井下事故及打捞工具
油水井出现故障的原因很多，但归纳起来可分为潜在因素和后天因素两类。潜在因素有地质和钻井两种原因；后天因素有油井工作制度及作业不当造成的。
常用来打捞管类落物的工具有公锥、母锥、滑块捞矛、可退式捞矛、倒扣捞矛、分瓣式捞矛、卡瓦打捞筒、可退式卡瓦打捞筒、可退式短鱼顶打捞筒和开窗捞筒。
常用来打捞杆类落物的工具有可退式抽油杆打捞筒、不可退式抽油杆打捞筒、组合式抽油杆打捞筒、抽油杆活页打捞器、抽油杆三球打捞器、开窗捞筒、测（试）井仪器打捞器、内钩、外钩等。
常用来打捞绳类落物的工具有内钩、外钩、内外组合钩、老虎嘴等。
常用来打捞小件落物的工具有一把爪、反循环打捞篮、老虎嘴、磁力打捞器等。
2 修井技术优化
“优化”既可产生出新的事物，又是对原事物的发展和不断完善。技术优化就是把一些零散的东西通过某种方式而彼此衔接，从而实现信息系统的资源共享和协同工作。技术优化必须遵循以下基本原则：
经济性原则：必须考虑成本，必须评估其经济性指标，实现低成本，高效益战略。
效益性原则：优化的目的是追求最大的产品综合效益，其中产品的利用率是重要指标之一，优化应使利用率得以提高。
适用性原则：优化后的产品能满足实际生产需要，以可靠、适用为原则。
3 方案优化设计
3.1 井下碎块管材一体化打捞工具优化设计方案
3.1.1 工具优化选择
在选择筒体方面，可用于外捞工艺设计的工具有母锥、可退式卡瓦捞筒、开窗捞筒、短鱼顶捞筒等打捞工具。选取母锥作为外捞工具的筒体。
内锥体：在本方案设计中，可用于内捞工艺设计的工具有滑块捞矛、可退式卡瓦捞矛、分瓣捞矛、公锥等打捞工具。在内外捞共同起作用的情况下，提出以卡瓦捞矛的卡瓦牙作为内捞工具的内锥体，同时一体化工具的筒体内设置一个活塞装置，以投球憋压迫使内锥体下行的工作方式，既能实现一体化打捞工作功能，又能满足冲洗打捞施工目的。
这样，选取母锥做为外捞工具、卡瓦捞矛的卡瓦牙做为内捞工具，从而实现了内外一体化作业施工要求，设计出了井下碎块管材一体化打捞工具。
3.1.2 主要结构与技术参数
井下碎块管材一体化打捞工具主要由上接头、筒体（母锥）、活塞、内锥体、引鞋等部件构成。
上接头：其上部与钻柱连接，下部与母锥上部连接。筒体（母锥）：其下部与引鞋连接，在打捞时与内锥体配合挤压并锁紧管材落物。 钢球：将其放置在活塞上部球座内（在打压前从井口投入），在打压时起封堵作用。 活塞：其下部与内锥体（卡瓦）连接，在打压时推动内锥体下行。卡瓦（内锥体）：上部和活塞下部连接在一起，在打压时由活塞推动下行，挤压并锁紧井内管材落物。引鞋：其上部与母锥下部连接，在打捞时，旋转钻柱带动引鞋把井下劈裂油管鱼顶引入打捞筒内。
主要技术参数如下：工具总长：1.2m；工具最大外径：Ф148mm；承受最大拉力：400KN；适应套管尺寸：Ф177.8mm；适应落鱼尺寸：Ф73mm、Ф88.9mm 油管。
3.2 桥塞及破损桥塞一体化打捞工具优化设计方案
3.2.1 工具的优化选择
铣鞋：选择套铣头作为本设计方案的套铣工具。
筒体及卡瓦：在选择筒体方面，一方面考虑到筒体能承受套铣时的剪切应力，另一方面考虑到在打捞时应具有卡瓦捞筒的功能，因此选择母锥作为外捞的筒体来设计桥塞套铣打捞一体化作业工具。
在内锥体的选择方面，选择卡瓦牙齿作为内捞工具，且在打捞时利用打捞器内的弹簧力作用推动卡瓦下行，实现内捞功能。
3.2.2 主要结构与技术参数
桥塞套铣打捞一体化作业工具主要由上接头、筒体（母锥）、弹簧、内锥体、套铣头等部件构成。
上接头：上部与钻柱连接，下部与筒体连接。筒体：下部与套铣头连接，在套铣时带动套铣头旋转，在打捞时与内腔牙齿（卡瓦）配合衔住桥塞。弹簧：卡瓦与打捞器内部弹簧，在打捞时利用弹簧力作用推动卡瓦下行，实现打捞功能。套铣头：通过丝扣与筒体连接，通过旋转钻柱带动套铣头实现套铣功能。
主要技术参数如下：
工具总长：1.0m；工具最大外径：Ф148mm；承受最大拉力：400KN；适应套管尺寸：Ф177.8mm 套管；适应落鱼尺寸：Ф148mm～Ф156mm 桥塞。
3.2.3 工作原理
先铣后捞，实现套铣打捞一体化作业施工。即把该工具连接钻杆上，下至桥塞鱼顶位置，旋转下放钻柱，用高效套铣头铣掉桥塞嵌在井壁上的牙齿，使桥塞脱落，然后下放钻柱至人工井底，使桥塞进入捞筒腔体内并沿筒体上行，同时由于弹簧力作用，推动内腔牙齿（卡瓦）下行，衔住桥塞，上提管柱，并最终捞获桥塞。
参考文献
[1]聂海光，王新河.油气田井下作业修井工程[M].北京：石油工业出版社，2002，2-3.
作者简介
徐超，男，1986年2月生，井下作业技术工人，主要从事井下作业工作。
关键词：修井 打捞工具 优化设计 新工艺
在修井作业过程中，经常会遇到井下不明型号桥塞及破损桥塞，由于没有专用打捞工具或工具不确定，打捞难度相当大；同时，在油气水井修井作业过程中，对于井下碎块管材落物，常规打捞方法是先磨铣鱼顶至规则形状，再采取内捞或外捞的方式实施打捞，施工工序复杂、工期较长，严重影响油田油气生产。因此对修井工艺进行优化势在必行。
1 井下作业修井技术现状
1.1主要修井设备
在油、水井修井作业过程中，主要使用的修井设备有：吊升起动设备、循环冲洗设备、旋转设备。
吊升起动设备，包括动力设备和井架系统，有履带式和轮胎式两种。
循环冲洗设备的主要作用是向井内打入各类循环液，实现循环、冲洗和洗压井工艺，完成冲砂、钻塞、套铣等项工作。
循环冲洗设备主要包括泥浆泵、高压管汇、水龙头、水龙带及弯头等。转盘是修井施工中的重要旋转设备，是主要的钻具旋转力矩来源。
1.2井下事故及打捞工具
油水井出现故障的原因很多，但归纳起来可分为潜在因素和后天因素两类。潜在因素有地质和钻井两种原因；后天因素有油井工作制度及作业不当造成的。
常用来打捞管类落物的工具有公锥、母锥、滑块捞矛、可退式捞矛、倒扣捞矛、分瓣式捞矛、卡瓦打捞筒、可退式卡瓦打捞筒、可退式短鱼顶打捞筒和开窗捞筒。
常用来打捞杆类落物的工具有可退式抽油杆打捞筒、不可退式抽油杆打捞筒、组合式抽油杆打捞筒、抽油杆活页打捞器、抽油杆三球打捞器、开窗捞筒、测（试）井仪器打捞器、内钩、外钩等。
常用来打捞绳类落物的工具有内钩、外钩、内外组合钩、老虎嘴等。
常用来打捞小件落物的工具有一把爪、反循环打捞篮、老虎嘴、磁力打捞器等。
2 修井技术优化
“优化”既可产生出新的事物，又是对原事物的发展和不断完善。技术优化就是把一些零散的东西通过某种方式而彼此衔接，从而实现信息系统的资源共享和协同工作。技术优化必须遵循以下基本原则：
经济性原则：必须考虑成本，必须评估其经济性指标，实现低成本，高效益战略。
效益性原则：优化的目的是追求最大的产品综合效益，其中产品的利用率是重要指标之一，优化应使利用率得以提高。
适用性原则：优化后的产品能满足实际生产需要，以可靠、适用为原则。
3 方案优化设计
3.1 井下碎块管材一体化打捞工具优化设计方案
3.1.1 工具优化选择
在选择筒体方面，可用于外捞工艺设计的工具有母锥、可退式卡瓦捞筒、开窗捞筒、短鱼顶捞筒等打捞工具。选取母锥作为外捞工具的筒体。
内锥体：在本方案设计中，可用于内捞工艺设计的工具有滑块捞矛、可退式卡瓦捞矛、分瓣捞矛、公锥等打捞工具。在内外捞共同起作用的情况下，提出以卡瓦捞矛的卡瓦牙作为内捞工具的内锥体，同时一体化工具的筒体内设置一个活塞装置，以投球憋压迫使内锥体下行的工作方式，既能实现一体化打捞工作功能，又能满足冲洗打捞施工目的。
这样，选取母锥做为外捞工具、卡瓦捞矛的卡瓦牙做为内捞工具，从而实现了内外一体化作业施工要求，设计出了井下碎块管材一体化打捞工具。
3.1.2 主要结构与技术参数
井下碎块管材一体化打捞工具主要由上接头、筒体（母锥）、活塞、内锥体、引鞋等部件构成。
上接头：其上部与钻柱连接，下部与母锥上部连接。筒体（母锥）：其下部与引鞋连接，在打捞时与内锥体配合挤压并锁紧管材落物。 钢球：将其放置在活塞上部球座内（在打压前从井口投入），在打压时起封堵作用。 活塞：其下部与内锥体（卡瓦）连接，在打压时推动内锥体下行。卡瓦（内锥体）：上部和活塞下部连接在一起，在打压时由活塞推动下行，挤压并锁紧井内管材落物。引鞋：其上部与母锥下部连接，在打捞时，旋转钻柱带动引鞋把井下劈裂油管鱼顶引入打捞筒内。
主要技术参数如下：工具总长：1.2m；工具最大外径：Ф148mm；承受最大拉力：400KN；适应套管尺寸：Ф177.8mm；适应落鱼尺寸：Ф73mm、Ф88.9mm 油管。
3.2 桥塞及破损桥塞一体化打捞工具优化设计方案
3.2.1 工具的优化选择
铣鞋：选择套铣头作为本设计方案的套铣工具。
筒体及卡瓦：在选择筒体方面，一方面考虑到筒体能承受套铣时的剪切应力，另一方面考虑到在打捞时应具有卡瓦捞筒的功能，因此选择母锥作为外捞的筒体来设计桥塞套铣打捞一体化作业工具。
在内锥体的选择方面，选择卡瓦牙齿作为内捞工具，且在打捞时利用打捞器内的弹簧力作用推动卡瓦下行，实现内捞功能。
3.2.2 主要结构与技术参数
桥塞套铣打捞一体化作业工具主要由上接头、筒体（母锥）、弹簧、内锥体、套铣头等部件构成。
上接头：上部与钻柱连接，下部与筒体连接。筒体：下部与套铣头连接，在套铣时带动套铣头旋转，在打捞时与内腔牙齿（卡瓦）配合衔住桥塞。弹簧：卡瓦与打捞器内部弹簧，在打捞时利用弹簧力作用推动卡瓦下行，实现打捞功能。套铣头：通过丝扣与筒体连接，通过旋转钻柱带动套铣头实现套铣功能。
主要技术参数如下：
工具总长：1.0m；工具最大外径：Ф148mm；承受最大拉力：400KN；适应套管尺寸：Ф177.8mm 套管；适应落鱼尺寸：Ф148mm～Ф156mm 桥塞。
3.2.3 工作原理
先铣后捞，实现套铣打捞一体化作业施工。即把该工具连接钻杆上，下至桥塞鱼顶位置，旋转下放钻柱，用高效套铣头铣掉桥塞嵌在井壁上的牙齿，使桥塞脱落，然后下放钻柱至人工井底，使桥塞进入捞筒腔体内并沿筒体上行，同时由于弹簧力作用，推动内腔牙齿（卡瓦）下行，衔住桥塞，上提管柱，并最终捞获桥塞。
参考文献
[1]聂海光，王新河.油气田井下作业修井工程[M].北京：石油工业出版社，2002，2-3.
作者简介
徐超，男，1986年2月生，井下作业技术工人，主要从事井下作业工作。