水平井落物打捞技术难点剖析

1.水平井发生落物原因

1.1 地层不稳定性

水平井穿越多套地层，其中可能存在破碎带、蠕变性泥岩、高压含水层等，在钻井液浸泡和井下扰动下易发生井壁坍塌，掉落的岩石碎块可能卡埋钻具或直接砸落井下工具，导致卡钻或落物。

1.2 井眼轨迹复杂性

为了精准入靶，水平井常设计为三维多靶点轨迹，存在“狗腿度”较大的造斜段和扭方位段，管柱和工具承受额外的弯曲应力和接触应力，长期作业或操作不当时易发生疲劳损坏，如钻杆刺漏、断裂。此外轨迹的不平滑会导致岩屑床在井眼低边堆积，形成流动屏障和卡钻点，增加作业风险。

1.3 管柱工具失效

在水平井作业中，钻柱、油管等在巨大交变载荷下长期工作，极易产生金属疲劳，特别是在螺纹连接处等应力集中区域，可能发生脱扣或断裂。同时井下流体（ (H₂S, 、 CO₂^⋅ ）的腐蚀作用会显著降低管材的机械性能，加速应力腐蚀开裂，最终导致恶性断裂事故。另外，部分井下工具（如 MWD/LWD 仪器等）结构复杂，其强度设计和安全系数未能充分考虑到水平井极端恶劣的工况。例如，螺杆钻具的定子橡胶在高温下易老化脱胶，转子在高扭矩下可能断裂；电缆测井作业中，湿接头连接失败、电缆打扭或拉断都可能导致昂贵的测井串落井。

2.落物打捞技术难点

2.1 管柱受力复杂

水平井中管柱受力复杂，不同的井段管柱受力不同，特别是“钟摆力”和弯曲力较大，分力多，“钟摆力”使得井内管柱贴近井壁，且随着井斜角增大，钟摆力越大，当接近水平段时，井斜角趋于 90°时，钟摆力基本上为钻具在水平段本身的重量，即钻具的重量的轴向分量为零，因此必须依靠上部钻柱重力的推动，才能使处于水平段部的钻柱向前移动，这样地面显示管柱的悬重与实际重力相差较大，进而导致打捞钻压不易掌握，打捞是否成功难以判断。同时由于钻具拉力和扭矩损耗较大，不能最大程度传递到卡点上，造成施工成功率低。

同时在打捞作业过程中，作业设备的提拉载荷需要克服打捞管柱的重量及套管与打捞管柱之间的摩擦力，才能将作用力传递到落鱼上，并且要求解卡力 T 要克服落鱼所受的夹紧力，才能将落鱼捞出。综上所述，作业机提升能力、打捞管柱强度、井深及井眼曲率、摩擦力是影响水平井大修成功率的主要因素。

2.2 打捞工具的性能与适应性挑战

(1)工具功能局限性

许多传统打捞工具是为直井设计的，其工作原理在水平井中几乎失效，需要开发适用于水平井的特殊工具，如配备引鞋和螺旋卡瓦的打捞篮、液压式打捞工具等，但其适用性、可靠性和打捞成功率仍需实践检验。

（2）扭矩与拉力传递效率低下

水平段巨大的摩阻会严重衰减从地面传递到井底的扭矩和拉力，可能地面施加了很大扭矩，但井底打捞工具并未旋转或仅轻微转动，无法完成造扣或套铣作业。同样打捞成功后，上提过程需要克服整个水平段管柱与井壁的摩擦力，此力可能远大于落鱼重量，使得判断是否捞获（指重表变化）变得非常困难，容易误判。

（3）下井工具长度难确定

在水平井大修施工中，需要使用大直径、长度较大的工具，工具是否能顺利通过造斜率较大的井段是关系大修成败的关键，如图 1 所示，工具通过大井斜段的状态，曲率半径半径是从圆心O 点至井眼中心线F 点的距离，即 OF=360/ （ (2π×k) ），k 为井斜角，根据勾股定理，CG²= （OF+FE） ²-OG² ， OG=OF+GF ， GF= GE-EF，式中 EF 为油管半径，GE 为下井工具直径。通过上式就可以计算出 CG 值，井下工具长度为 2CG

图1 井下工具示意图

2.3 打捞工艺与决策的复杂性

（1）岩屑床的干扰

如果落鱼被岩屑床部分或全部埋置，打捞前必须进行清洁作业。但在水平段循环清洗岩屑床本身就是一个技术难题，容易形成新的堵塞或导致井壁失稳。

（2）多种打捞方案的综合博弈

打捞决策是一个动态、多方案比选的过程，每种方案都有其风险和不确定性，决策需要基于有限的信息，权衡作业时间、成本、风险和最终成功率，对技术人员的经验和技术水平是极大的考验。

（3）井控安全风险*

打捞作业属于高风险应急作业，过程中可能破坏井筒完整性或诱发地层流体涌入，必须全程做好井控准备，这进一步增加了作业的复杂性和心理压力。

3.结论

综上所述，水平井落物打捞是一项集高技术、高风险、高成本于一体的综合性作业。其核心难点源于井眼轨迹带来的重力环境变化、摩阻扭矩剧增、工具入井和状态判断困难等一系列物理和工程问题，需要通过持续的技术创新、精细化的作业管理和多学科的协同合作，才能不断攻克水平井落物打捞的技术壁垒，为油气田的安全、高效开发提供坚实基础。

参考文献：

[1] 冯颖.水平井、大斜度井打捞工艺研究与应用[J].辽宁化工,2021(07).

[2]张鹤巍.水平井大修的工艺技术[J]. 化学工程与装备,2021(02).

作者简介：

孙得魁，男，1995 年 11 月出生，汉族，井下作业助理工程师，2018 年毕业于中国地质大学（北京），现于大修大队从事生产技术工作。