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井下油管切割技術(shù)

近年來，隨著我國油井勘探開發(fā)的不斷深入，石油開采鉆井?dāng)?shù)量逐年增長，在油井?dāng)?shù)量持續(xù)增長的同時，井下事故的發(fā)生大幅提高。卡鉆是石油鉆井過程中常見的井下事故，也是成為鉆井作業(yè)中最難解決的問題之一，井下油管切割技術(shù)的開拓可為我國油田開采解決“卡脖子”難題。國內(nèi)在處理油氣井卡鉆事故中，雖然有多種技術(shù)手段可使用，如爆炸切割技術(shù)、水力切割技術(shù)、化學(xué)切割技術(shù)、機械割刀切割技術(shù)，但以上的切割技術(shù)均不能實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本地對油井切割解卡。特別是針對一些特殊井的切割，目前的切割技術(shù)無法實現(xiàn)，迫使我國各大油服公司嚴重依賴國外切割解卡技術(shù)。面對切割解卡這一“卡脖子”技術(shù)難題，我國迫切需要研發(fā)一種高效、低成本的煙火切割技術(shù)，早日替代國外技術(shù)，擺脫國外的壟斷地位。項目利用自主研制的高熱值、高動量煙火劑和優(yōu)化設(shè)計的射流匯聚結(jié)構(gòu)，設(shè)計出一種具有脈沖射流切割特色的高溫切割炬,能夠有效對井下油管遇卡部位進行切割，將上部油管打撈出來重復(fù)利用，及時止損，同時加速了修井進程，可顯著提升我國油氣開采效率。應(yīng)用于油田修井解卡作業(yè)，可定制化滿足各種規(guī)格油管的解卡切割需求，實現(xiàn)國內(nèi)深井、小井眼解卡技術(shù)零的突破。高溫切割炬由高熱值、高動量藥柱與聚能結(jié)構(gòu)組成。其工作原理為：在地面裝配好高溫切割炬，用電纜送達油井下預(yù)定位置，通過電纜傳輸額定電流到熱發(fā)生器，熱發(fā)生器將高溫切割炬內(nèi)的藥劑引燃，發(fā)生劇烈但可控的氧化還原反應(yīng)后，釋放出巨大熱量，產(chǎn)生等離子體，并導(dǎo)致切割炬內(nèi)壓增加。一旦壓力超過油井液柱壓力，切割炬噴嘴上的滑動套筒就會下滑，使噴嘴暴露在井筒內(nèi)，高能等離子體通過噴嘴通道，形成徑向聚焦等離子射流，高速射流在油管上產(chǎn)生高溫融物，對切割管柱實施切割。該技術(shù)的優(yōu)勢在于：① 成本低。煙火切割炬結(jié)構(gòu)簡單、組裝操作方便，且運輸和儲存安全方便，無需專用的危險品庫房，降低了油田用戶作業(yè)周期及作業(yè)成本；② 安全可靠。煙火切割技術(shù)所采用的煙火劑材料常溫下具有較高的鈍感，運輸、儲存和使用，不含管制類火工品；③ 解卡效率高。切割作業(yè)后金屬管柱切口平整，無膨脹及外翻現(xiàn)象，保證了切割下來的油管能夠順利出井。

北京理工大學(xué) 2023-06-19

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