0 引言

F13井位于伊朗雅达油田，由于Kazhdumi地层严重沥青侵^[1-3]引起喷漏同存, 不得不打水泥塞封堵。在进行水泥塞封堵作业过程中会造成钻柱卡钻，在用ZDM64型倒扣捞矛^[4]打捞落井钻杆时，又发生捞矛芯轴和胀扣套落井事故。为了成功地捞获落鱼并防止此类事故的再次发生，通过分析导致捞矛芯轴和胀扣套落井的主要原因，利用捞矛矛体创新地制作了打捞工具，并采用该工具一次性成功地将捞矛芯轴和胀扣套捞出。根据落井原因，有针对性地提出改进措施，从而降低了捞矛芯轴和胀扣套落井的风险，增加了倒扣捞矛的打捞成功率。这对于提高ZDM型倒扣捞矛的整体可靠性和工作性能具有重要意义。

1 井下基本情况

F13井设计井深4 585 m，原设计完井周期105 d。三开钻井施工中，在Kazhdumi地层遭遇严重沥青侵引起喷漏同存，井下情况复杂。在处理井下复杂情况的过程中卡钻2次，第2次卡钻后盲倒扣，倒扣后钻柱深度约为1 900 m^[5]。在后续的打水泥塞封堵过程中，环空首先被封堵，钻杆被卡，卡点未知，仅能根据钻杆拉伸量估算卡点约为1 800 m。

钻杆被卡后盲倒扣，鱼顶深度为581.1 m(二开浮鞋1 634.2 m)，随后用反扣钻具带倒扣捞矛打捞钻具。落入井内正扣钻具参数：ø127 mm正扣钻杆，钢级G105，内螺纹水眼直径90.5 mm，外螺纹水眼直径82.6 mm，管体内径108.6 mm，入井前平均上扣扭矩28.5 kN·m。

2 落井发生经过与原因分析 2.1 ZDM64型倒扣捞矛结构

ZDM64型倒扣捞矛主要结构如图 1所示，主要由矛体(红色区域)、胀扣套(黑色区域)和芯轴(蓝色区域)组成。矛体上部的410反扣与ø127 mm反扣钻杆连接，胀扣套螺纹为3条开有通槽的正旋钻具外螺纹(411正)，下井时与落鱼内螺纹(ø127 mm正扣钻杆，黄色部分)连接。胀扣套上方为开口六方柱，与矛体内六方空(长度100 mm)相配合，用以传递扭矩。芯轴与矛体间用正细牙M85×4螺纹(长度100 mm)连接，承载提拉力。

2.2 工作原理^[6-7]

直径较小的芯轴头部引锥先进入落鱼(悬重无显示)，待ø114 mm的芯轴台肩顶到落鱼内螺纹时(图 1黄线位置)，悬重有所减轻，此时施加较小正扣扭矩，正转5~6圈以保证胀扣套螺纹和落鱼的内螺纹有效旋合；之后上提钻柱，胀扣套螺纹被芯轴锥体部位产生的横向推挤力胀开，与落鱼内螺纹撑紧，撑紧螺纹的程度与上提力成正比。上提拉力大小以可以倒开钻具重力与打捞钻具重力之和为宜，一般多上提100~200 kN。当打捞钻具组合反转时，胀开的胀扣套与落鱼内螺纹紧紧贴合产生的摩擦力克服反扭矩，带动正扣钻杆落鱼反转。当反扭矩大于落鱼下部中和点正扣钻杆的上扣扭矩时，正扣钻杆将从此处松开。

2.3 落井发生经过

2011年10月5日下反扣钻杆接ZDM64型倒扣捞矛入井打捞正扣钻杆，近鱼顶且泵压升高后施加10.8 kN·m正扣扭矩。扭矩表显示后正转5圈, 上提600 kN(过提180 kN)，当倒扣扭矩达到10.8 kN·m时，倒扣捞矛与落鱼脱开^[8]；然后尝试将正扣扭矩分别加大到13.6和16.3 kN·m(在施加正扣扭矩的过程中悬重数次下降，怀疑反扣钻杆脱开，多次反转以上紧反扣钻杆)。重复上述过程，倒扣捞矛均与落鱼脱开。10月5日19：00起钻至地面检查，发现胀扣套和芯轴落井，芯轴正细牙螺纹无损伤痕迹。

2.4 落井原因分析

(1) 由于芯轴ø114 mm的台肩直径过大，所以提前接触落鱼内螺纹，胀扣套进入落鱼内螺纹深度变浅，随即开始正转上扣，导致胀扣套与落鱼内螺纹旋合圈数小于实际上扣圈数，致使上提反转倒扣时胀扣套能承受的反扭矩过小而与落鱼内螺纹脱开。

(2) 由于井内落鱼内螺纹末端未严格按API标准进行倒角，而ø114 mm的芯轴台肩无倒角，致使其容易被落鱼内螺纹卡住。

(3) 在尝试用不同的正扭矩反复打捞过程中，发现悬重数次下降，怀疑反扣钻具脱开，多次反转钻具以上紧反扣钻杆。上紧反扣钻具需向下过压，芯轴台肩被落鱼内螺纹卡住，此时再反转钻具，必然导致芯轴与矛体间的正细牙螺纹卸扣。

(4) 当反转卸扣长度超过正细牙螺纹长度后，再执行上提动作检查悬重，芯轴和胀扣套将会一起落入井中。

3 打捞方案与处理过程 3.1 打捞方案^[9]

通过对倒扣捞矛结构进行分析，若要芯轴与矛体间的正细螺纹被无损伤卸扣，需同时满足2个条件：一是芯轴的下部被束缚住不能转动，二是矛体反向转动。胀扣套六方体在矛体内六方的长度为100 mm，芯轴与矛体间的正细牙螺纹长度也正好为100 mm，据此可以断定，在正细牙螺纹被卸扣的整个过程中，胀扣套六方体随矛体同步转动。芯轴与矛体卸扣脱离后无法传递上提力而促使芯轴台肩解卡。

由此判断芯轴台肩仍然被卡在落鱼内螺纹之中，胀扣套六方体在脱离矛体内六方后，与落鱼内螺纹是否旋合上扣存在2种可能：① 若继续反转后上提，胀扣套与落鱼内螺纹间将无旋合；② 若上提之前有正转，则胀扣套六方体和矛体之间的摩擦力在正向转动的条件下可形成扭矩，可能使胀扣套与落鱼内螺纹之间的粗螺纹旋合上扣。

根据胀扣套和芯轴在井下的状态，制定打捞方案如下：

(1) 继续采用反扣钻具带工具进行打捞，确保拧紧反扣钻具和工具，避免钻具或工具再次掉落，从而增加井下情况复杂程度。

(2) 选择或制作工具与芯轴细牙上扣后尝试性打捞(通过控制正转圈数来控制工具上扣的长度，避免工具与胀扣套接触摩擦产生扭矩而促使胀扣套与落鱼内螺纹旋合上扣)。

(3) 若失败，则说明胀扣套与落鱼内螺纹之间的粗螺纹旋合，需要选择或制作既能抓住芯轴，又能同时承受反扭矩将胀扣套与落鱼内螺纹之间的粗螺纹旋合卸开的工具进行打捞。

(4) 如果落鱼内螺纹损坏或胀大无法实施上述作业，则可选择反扣钻具送入反扣外锥进行打捞。

(5) 若失败，则用磨鞋磨掉落物和落鱼内螺纹接头，采用打捞ø127 mm钻杆管体的倒扣捞矛咬住管体倒扣打捞。

3.2 处理过程 3.2.1 工具的制作

经检查和分析，打捞工具中没有适合方案(2) 和(3) 的工具，因此利用矛体已有的细牙螺纹和内六方结构进行工具制作。

(1) 将矛体内六方结构切割½，有效长度由100 mm缩短为50 mm，满足方案(2) 实施的条件(芯轴细扣上约11圈即可接触到胀扣套)。

(2) 沿矛体内六方口倒角利于胀扣套六方体进入，当钻具反转时向下施加压力，用接触摩擦力产生扭矩将胀扣套与落鱼内螺纹之间的粗螺纹旋合卸开，满足方案(3) 实施的条件。

(3) 矛体内六方与M85×4螺纹的过渡处焊成6×45°坡形，利于将芯轴引入螺纹内上扣。

(4) 将矛体割出正转引鞋形状，便于拨正芯轴进入内六方体内。

3.2.2 打捞处理过程

(1) 2011年10月6日下反扣钻杆带打捞工具下至鱼头附近，开泵循环冲洗鱼头；

(2) 以10圈/min的速度渐下至鱼顶，边正转边下，正转2圈后下放0.5 kN，正转7圈后停转，试上提并过提50 kN，证实胀扣套与落鱼内螺纹之间的粗螺纹旋合；

(3) 继续下放0.5 kN，正转6.5圈出现明显扭矩，再转1.5圈，累计8圈时停转下放30 kN，反转7圈后上提无过提，继续上提后起钻至地面检查，芯轴和胀扣套均被捞起。

4 倒扣捞矛的改进与应用效果 4.1 改进方案^[10]

在胀扣套和芯轴被打捞起来之后，决定对ZDM64型倒扣捞矛进行改进，改进方案如下。

(1) 将ø114 mm的芯轴台肩减小到ø110 mm，这样在降低芯轴台肩被落鱼内螺纹卡住风险的同时，也能增加胀扣套进入落鱼内螺纹的深度，增加胀扣套与落鱼内螺纹间的有效旋合；

(2) 将与落鱼接触面的芯轴台肩下部倒角3×45°，降低芯轴台肩被落鱼内螺纹卡住的风险；

(3) 在保证支撑强度和保持芯轴锥面锥度趋势不变的前提下，减小芯轴台肩上部厚度4 mm，这样可增加胀扣套上提过程中在芯轴锥面上的滑动量，增强胀扣套与落鱼内螺纹的撑紧程度，增加在反转倒扣过程中胀扣套与落鱼内螺纹间旋合所能承受的反扭矩。

根据ZDM64型倒扣捞矛落井原因分析和打捞实践经验，建议后续还可做如下改进：① 芯轴与矛体之间设置防脱落结构；② 增加芯轴与矛体间正细牙螺纹的长度；③ 考虑设计和生产胀扣套与芯轴一体化专用打捞工具。

4.2 应用效果

2011年10月7日下入改进后的倒扣捞矛进行打捞，第1趟成功捞起正扣钻杆25根, 与倒扣捞矛连接的内螺纹小端头4扣有明显的损坏，螺纹已经变尖，该钻杆也已弯曲倾斜，无法立在钻台上; 然后用改进后的倒扣捞矛进行6趟打捞，每趟均捞获正扣钻杆，分别为12、24、16、14、7和13根。共打捞7趟，捞出钻杆111根，捞起钻具1 055.9 m，鱼顶1 637 m(二开浮鞋1 634.2 m)。考虑到侧钻深度已够，继续打捞可能会破坏环空内封堵，于是打水泥塞和下斜向器，在ø244.5 mm套管内1 522.1 m处开窗侧钻成以Sarvak为地质目的层的水平井^[11]。

5 结论与建议

(1) ZDM64型倒扣捞矛的ø114 mm芯轴台肩直径过大，容易卡在ø127 mm钻杆落鱼内螺纹中。在打捞过程中钻具需反转，被卡芯轴与矛体间的正细扣可能会完全卸扣失去连接，致使芯轴和胀扣套落井。

(2) 在制定打捞方案时，要充分地研究落物落井的可能原因，判断落鱼在井下的可能状态，并据此来选择或制作合适的打捞工具。

(3) 在现场应用过程中，ZDM型倒扣捞矛存在芯轴被卸扣而导致芯轴和胀扣套一起落井的风险，建议在芯轴与矛体之间设置防脱落结构，并适当地增加芯轴与矛体间正细牙螺纹的长度。