目的及意义

1.1目的及意义

经过多年的石油开采，国内很多油田的开采已经进入中后期，油井的大修的工作量进一步上升，出现管柱卡钻事故的油气井也开始呈现出上升趋势。目前现场依然多数采用传统的解卡方式，通过使用提升装置直接上提、或者采用活动上提等操作方式后依旧不能解卡的管柱，通常需要采用倒扣的方式，如还不能解卡，最终采用将管柱在井下切断后直接提出井外的方式解卡。^[1]

传统油井解卡的方法需要修井作业的周期时间比较长，会严重干扰油田的正常生产，直接导致巨大的经济损失^[2]，也需要增加职工的劳动强度和提高企业的生产成本。由于小直径油管具有抗压能力强、易于钻井、节约成本等优势，目前油田越越多的采用用小口径井管进行作业，而现有油管切割工具对低于 80mm 以下管径的切割具有一定的局限性。因此迫切需要新的解卡方法来提高修井效率。油井油管切割在油田修井作业中占有重要地位，它是在油井卡钻或油管发生破损时需将油管切断后就破损油管提出井外，进行下一步操作提供基础，因此油管切割研究具有不可替代的市场需求。

本次毕业设计提出金刚石绳锯内切割油管方式，其具有切割效率高、操作性能可靠、无环境污染等优势，将大大提高小口径油管切割的切割效率，对油田修井作业及解决管柱卡钻事故有着重要意义。

1.2国内外的研究现状分析

国外对于油井井管研究较早，经过了多年的研究，技术也已较为成熟，根据不同管径产品系列化也已较为成熟。通常按照切割方式的不同和动力的输送方式可以把井下切割设备分为以下几类：机械内切割方式^[3]、机械外切割方式^[4]、水力式内割刀^[5]、水力外切割方式^[6]、化学药剂切割方式^[7]、电缆电火花切割方式^[8]、钻石粒线性切割方式^[9]等。油管切割在技术层面主要有以下几大方面：切割刀具结构、动力输送、井下定位、设备井下的固定、切割速度与过程控制的设计。

机械式内割刀具有切割稳定，工作效率较高等特点在目前施工中应用较为广泛。机械式内割刀是可以从井下管柱内部切割管柱的一种切割工具，除接箍外能够在其他任意部位实现对管柱的切割^[10]。在实施井下切割作业时，通常将可退式卡瓦打捞矛接于机械式内割刀的上部，待管柱切割完成时，将上部管柱直接提出至井外。设备主要由中心主轴、井下夹紧定位机构、旋转切割部分、切割回复机构等部分组成。设备具有结构紧凑、操作性能可靠，管柱切断成功率高、切割定位深度准确、切口断面较为平整、如需调整管径的切割范围只需更换小部分零件即可、有通孔眼可以进行井液的循环的优势。但其操作较难掌握、对于目前大斜度井及水平井，特别是小直径油井的切割处理较为困难。

机械式外割刀是一种可以从管柱外部进行切割的井下切割设备，它具有弹簧推动刀具自动进行进给，以免由于操作不当造成受力过大而对刀具产生破坏的井下事故。设备一般需要与套铣筒相连接，由井上套铣管提供切割旋转动力，

从管柱的外部将管柱切断，并在指定位置切割完成之后取出上部管柱至井外。在需要更换割刀系列以适应不同管径管柱时，需要对卡紧固定机构进行选配更换。机械式外割刀具能够准确到达切割位置，切断面平整，有利于进一步修井作业的优点。并且切割速度较为平稳，能够对刀具自动进给，并且中间有孔，可以进行泥浆的循环。但由于切割工具在切割过程中是不可以退刀的，因此在操作中需要注意深度选择，确保一次性能过切割成功，但对目前大斜度井及水平井处理较为困难^[11]。