張君偉

摘要：在WZ11-4-A5井的大修作業(yè)中，切割I油組盲管的時候，在不能很好判斷是否把盲管切開的情況下，下入了打撈工具，沒能打撈成功，再次下入割刀第二次切割。進行這項分析的目的在于增加判斷管柱切開與否的準確性，減少一趟打撈鉆。

關鍵詞：大修;水力切割;刀痕

1 刀片痕跡判斷管柱是否切開

假設刀片的實際張開長度為L，割刀本體距離管柱內(nèi)壁的距離為d，管柱的壁厚為x。

1.1 理想情況

刀片切割完管柱后，長度保持不變，即L不變。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，便可以畫出以上這個刀片張開模擬圖

刀片張開接觸到盲管內(nèi)壁時候形成的角度為θ1，其大小可以算出θ1=arcos（d/L）

橫進尺：我們先假設刀片橫向進入管柱的長度為橫進尺K

斜進尺：我們再假設刀片斜向（即刀片痕跡）進入管柱的長度為斜進尺M

那么，我們不難發(fā)現(xiàn)，刀片從接觸內(nèi)壁到完全張開的過程中，其實際張開的長度不變L;那么，橫進尺K是關于θ的一個余弦函數(shù)，k=Lcosθ-d

同理，斜進尺M=k/cosθ=L-d/cosθ

那么，當?shù)镀耆珡堥_時候（即水平的時候），θ=0，此時斜進尺M=L-d

當?shù)镀『媚馨压苤虚_時候，此時刀片剛好接觸到管柱外壁，θ3=arcos[（x+d）/L]，那么，此時的斜進尺M=L-d/cosθ3=L[1-d/（x+d）]

1.2 實際情況

刀片隨著切割的深入，刀尖將會磨損，長度減小，即L會隨之減小。

那么，理想情況恰好切斷管柱時候刀片實際張開長度為L，實際情況恰好切斷管柱時候刀片的實際張開長度變?yōu)長-△x（其中△x為刀片磨損掉的長度）。

同理，此時的θ4=arcos[（d+x）/（L-△x）]，而此時的斜進尺M=x/cosθ4=x（L-△x）/（d+x）。

從上式中可以看出：取出割刀后，我們只用測量L-△x這段長度，便可以知道切斷管柱需要的標準斜進尺M，再用刀片上實際的斜進尺與之比較，若比它M短，則沒有切斷，若大于M，則為切割。

1.3 總結(jié)

我們可以通過，用取出刀片的痕跡的長度，和剛好切斷管柱的標準數(shù)據(jù)比較，便能判斷井下管柱是否切開。為了方便，我們可以把上述幾個公式寫到EXCEL，以后在現(xiàn)場應用中，我們只用輸入測量的刀片實際斜進尺M、刀片實際張開長度L、刀片磨損掉的長度△x、割刀本體與被切管柱內(nèi)壁距離d、管柱壁厚x便能準確判斷井下管柱的切割情況。

2 刀片的選擇

根據(jù)經(jīng)驗，刀片保持45°角切割管柱的效率是最佳的。因此我們不妨假設三種極限的情況：

第一種：刀片剛好接觸管柱內(nèi)壁的時候，刀片45°張開

第二種：刀片剛好接觸管柱外壁的時候，刀片45°張開

第三種：刀片在切割管柱厚度一半距離的時候，刀片45°張開

我們先討論第一種情況：

當?shù)镀佑|管柱內(nèi)壁時，刀片張開45°，那么這里假設割刀本體不確定，即d為未知值，此時刀片的選擇同時受到d和d+x的影響，刀片的長度L=d，同時又要滿足L>d+x（即完全張開時候能切斷管柱）。假設恰好L=d+x，則d=d+x，即x=）d=0.414d（這個式子的意思就是說，當管壁厚是0.414d的時候，刀片完全張開才能恰好切斷，當管壁大于0.414d的時候，刀片完全張開也無法切斷）。

而根據(jù)以往的經(jīng)驗，切割7″套管，選用的是5-3/4″的割刀本體，這樣算的話，d=15.875mm，X=16.1mm。

切割3.55″內(nèi)徑，4″外徑的管柱時，選用的是3-1/8″的割刀本體，這樣的話，d=5.4mm，X=11.43mm。

因此，這種極限情況，很難實現(xiàn)有效的切割管柱。如果縮小本體，增大d值，來實現(xiàn)X=0.414d的理論值，這樣同時也增大了L=d的長度，刀片的抗扭也將成為一個需要考慮的問題。因此可以排除第一種選擇刀片的方法。

第二種情況：

當?shù)镀佑|管柱外壁時，刀片張開45°，此時刀片的長度只用滿足L=（d+x）即可，考慮到刀片在切割時候的磨損，選刀片的時候可適當增加△x的長度（3-5mm）

在切割7″套管時，選用5-3/4″的割刀本體，此時d=15.875mm，x=16.1mm，那么刀片長度L最佳選擇長度為L=（d+x）=（15.875+16.1）=45.2mm的刀片，考慮刀片磨損，在理論L的基礎上加上△x，即選用L=45.2+△x=50.2mm

在切割3.55″內(nèi)徑，4″外徑的管柱時，選用3-1/8″的割刀本體，這樣的話，d=5.4mm，x=11.43mm，那么刀片長度L最佳選擇長度L=（d+x）=（5.4+11.43）=23.8mm，考慮刀片磨損，在理論值L的基礎上加上△x，即選用L=23.8+△x=23.8+5mm=28.8mm

在切割9-5/8″套管時，選用5-3/4″的割刀本體，此時d=37.2mm，x=24mm，那么刀片長度L的最佳選擇長度L=（d+x）=（37.2+24）=86.5mm的刀片，考慮刀片磨損，在理論L的基礎上加上△x，即選用L=86.5+△x=91.5mm

第三種情況：

刀片在切割管柱厚度一半距離的時候，刀片45°張開，此時刀片的長度需要滿足L=（d+x/2），同時需要L>d+x（即完全張開時候能切斷管柱），即d>0.7x此種情況和第一種情況類似，受限條件太多。因此不適宜作為刀片選擇的標準。

綜上所述：按照第二種方法，我們便可以在本體固定的情況下，選擇最適宜切割的刀片。

參考文獻：

[1] 張鈞等著.海洋石油完井手冊.北京石油工業(yè)出版社.1998.3;

[2] 鉆井手冊編寫組著.鉆井手冊.2013年9月：

[3] 歐陽濤等著.井下落物打撈作業(yè)的實施與預防.科技創(chuàng)新導報.2013年22期