水平裸眼井打撈鉆柱優化研究與應用

黃華祥 胡春勤 章桂庭 郭 煒 宋 濤 劉丹丹

（1.中海石油（中國）有限天津分公司，天津 300452；2.中國海油能源發展監督監理分公司，天津 300452；3.中國石油華北分油田公司，河北任丘 062552）

水平裸眼井打撈鉆柱優化研究與應用

黃華祥1胡春勤2章桂庭1郭 煒3宋 濤3劉丹丹3

（1.中海石油（中國）有限天津分公司，天津 300452；2.中國海油能源發展監督監理分公司，天津 300452；3.中國石油華北分油田公司，河北任丘 062552）

打撈水平井裸眼段落魚管柱是一項高難度高風險作業。水平段摩阻大，扭矩傳遞困難，震擊、倒扣、套銑等常規打撈鉆柱組合難以實現預期效果。針對以上問題，結合裸眼段地層巖性，在增加有效鉆壓、降低井筒摩阻、倒置震擊器組合、優選打撈及套銑工具等多方面進行了研究，對常規打撈鉆柱進行了優化。NB35-2-B29hst1井打撈實踐證實，優化后的鉆柱組合大大提高了水平裸眼井打撈實效，降低了作業風險，可為同類井打撈作業提供有益的借鑒。

水平井；裸眼；打撈作業；鉆柱優化

隨著水平井鉆井技術的不斷進步，大位移水平井、多分支水平井在油氣田開發中的應用越來越廣泛。為了擴大油氣層泄露面積，采用裸眼完井的水平井逐年增多。由于水平井自身特點的限制，打撈解卡工作成為其井下作業的難點。

水平井工作鉆柱或井下工具遇卡原因、類型不同，采用的打撈解卡的工藝也不盡相同。卡點以上自由段通常采用爆炸松扣或切割等方式處理，卡點以下則根據各自情況進行震擊、倒扣、切割、套銑（磨銑）等方式處理，這就需要不同的打撈鉆柱組合［1-4］。在缺乏配套打撈工具的情況下，常規打撈工具應用在水平井中不能充分發揮其功效［5］，尤其是難以實現工具的安全性。這也促使一些打撈工程師結合現場實際，設計加工出若干特制的水平井打撈工具，在一些井況特殊的水平井中嘗試應用成功［6］，但這些特制工具并沒有在國內各油田普及。

1 常規打撈鉆柱的局限性

常規打撈鉆柱之所以在水平井中應用受限，最主要的原因是無法克服鉆柱與水平井井筒接觸而產生的迭加摩阻。軸向的摩阻降低了施加鉆壓的有效性，鉆柱徑向對管壁的壓力（也稱“鐘擺力”）導致了鉆柱旋轉的高扭矩，降低了扭矩自上而下傳遞的效率，同時直接考驗著鉆柱本身的抗扭強度、轉盤或頂驅的設備能力。

常規水平井井型一般為“J”型，自上而下為直井段、造斜段、穩斜段、增斜段、水平段5部分組成，以確保井眼軌跡的圓滑性。隨著斜深增加，井斜增大，同一鉆柱的“鐘擺力”增大，進入水平段內的鉆柱與管壁低邊完全接觸［7］。下鉆過程中推動水平段鉆柱前進的動力，完全依靠中和點之下、水平段以上鉆柱的軸向壓力，當軸向壓力增大時，中和點將上移（變淺），其下部鉆柱相應變長，以此方式調整鉆壓的增加。

2 打撈鉆柱組合優化研究

2.1 倒裝鉆柱

由于鉆鋌在鉆柱中起到增加鉆壓的作用，在常規鉆進時放于加重鉆桿以下，測試儀器或鉆頭以上，使下部鉆具組合有較大的剛度，保持鉆頭工作穩定，有利于克服井斜問題。但在水平井打撈鉆柱組合中，若鉆鋌安置于水平段則其重量失去了增加鉆壓的作用，所以將鉆鋌上移放置至穩斜段，井斜在65°左右，鉆柱設計時確保中和點位于鉆鋌長度范圍內，其下接加重鉆桿或普通鉆桿至水平段，減少了與井眼內壁的接觸面積，底部接打撈或套銑工具。倒裝鉆柱充分利用穩斜段鉆具尤其是鉆鋌重量來增加軸向壓力，相應地減小了水平段的軸向摩阻［8］。

2.2 安裝不同尺寸減扭接頭

FM系列鉆柱式防磨減扭接頭由高強度合金結構鋼加工制造，采用硬質合金摩擦副，井液開式潤滑，上下接頭留有充足的位置打鉗，安裝拆卸方便。選擇適當個數和適宜位置連接在鉆柱之中，鉆柱和不旋轉防磨外套相互轉動，且摩擦副的摩擦系數非常低，大幅度地降低了鉆柱扭矩；而不旋轉防磨外套和套管內壁不產生高速的相對轉動，從而避免了鉆柱旋轉對套管的磨損，延長了彼此的使用壽命。

2.3 倒置震擊器組合

在常規打撈鉆柱組合中，震擊器組合一般為上擊器+下擊器，且盡量離打撈工具較近，便于有效地傳遞上擊力實現解卡。而在水平井打撈作業中，因震擊器置于水平段難以復位，即使加上頂驅的重量也不能復位，從而不得不將其放置距落魚較遠，這就減弱了對落魚的震擊效果。在現場實踐中，首次嘗試了倒置震擊器組合，即將下擊器置于上擊器以上，通過下擊器的下擊力使上擊器復位，從而圓滿地解決了水平段內上擊器復位的難題，使打撈上擊器對落魚近距離的上擊效果得以完全發揮。

2.4 優選打撈與套銑工具

優選打撈與套銑工具主要是為了規避一些安全風險，例如打撈工具無法脫手、銑鞋憋扭斷脫、套銑管鉆柱發生二次卡鉆等。在水平段打撈設計中考慮了水平套管段和水平裸眼段的差異，裸眼段較水平套管段選擇工具尺寸宜小一些，只要滿足要求即可，避免機械破壞裸眼井壁的穩定性而發生黏卡或沉砂卡鉆。

2.5 利用裸眼段巖性差異優化鉆具

水平井打撈鉆具出套管鞋進入裸眼段后，若有測井巖性解釋資料，則應充分利用巖性差異優化底部打撈鉆具組合。裸眼段砂巖其孔隙度和滲透率較裸眼段泥巖要高，修井液漏失量增大，易發生壓差卡鉆，易使用小尺寸工具；采用防水敏修井液的裸眼段致密泥巖井壁相對穩定，可以連接較大尺寸的打撈工具。

3 現場應用實例

NB35-2-B29hst1是一口裸眼雙分支水平井，主井眼?215.9 mm，采用?139.7 mm MeshRite優質篩管（140 μm）礫石充填（16/30目）防砂完井。裸眼段斜深 1 665.0～1 938.0 m，垂深 941.32～943.44 m，?244.5 mm套管鞋深1 663.43 m，防砂封隔器頂深1 614.43 m，最大井斜92.6°，對應斜深 1 898.54 m，最大狗腿度6.48 （°）/30 m，對應斜深1 646.06 m。該井經過第一輪次250 ℃多元熱流體吞吐，下泵生產約3個月開始大量出砂導致停產。

為了找出熱采井出砂原因，對該井進行了為期一個月的大修作業。這也是首次嘗試在水平裸眼熱采井打撈礫石充填的優質篩管，相比勝利油田水平井防砂管柱的打撈［12］，井況更復雜，風險更高，難度更大。

通過精心分析研究，先沖砂，后切割盲管、回收防砂封隔器，再分段切割篩管［13］，分段套銑篩管、分段震擊打撈篩管。在現場實施中，累計切割6趟8個切割點，成功率87.5%，安全套銑6趟，震擊打撈9趟，成功率70%。最后魚頂深度1 740.1 m。成功回收防砂封隔器，打撈出防砂管柱123.87 m，其中優質篩管88.92 m，進入裸眼段76.67 m。

其中，在水平套管段內打撈頂部封隔器BHA（自下而上）：專用回收工具+?88.9 mm G105鉆桿短節+打撈上擊器+下擊器+（?88.9 mm G105鉆桿3根+?146 mm減扭接頭）×2組+?88.9 mm G105鉆桿（配長）+?165.1 mm G105鉆鋌（設置于65°上下穩斜段）+?88.9 mm G105鉆桿；水平套管段內套銑BHA（自下而上）：?206 mm平底套銑鞋+?206 mm套銑管×30～50 m+頂部接頭+?88.9 mm G105鉆桿短節+?165.1 mm上擊器+?165.1 mm下擊器+?168 mm 打撈杯 ×2+?88.9 mm G105 鉆桿短節+（?88.9 mm G105鉆桿×3根+?197 mm減扭接頭）×5～6組+?88.9 mm G105鉆桿（配長）+?165.1 mm G105鉆 鋌+?88.9 mm G105鉆 桿；水平裸眼段內套銑BHA（自下而上）：?193.7 mm平底套銑鞋+?193.7 mm套銑管×20～30 m+頂部接頭+?88.9 mm G105鉆桿+?120.6 mm上擊器+?120.6 mm下擊器+?158.7 mm 打撈杯×2+?88.9 mm G105鉆桿短節+（?88.9 mm G105鉆桿×3根+?146 mm 減扭接頭）×8～10組+?88.9 mm G105鉆 桿（配 長）+?165.1 mm G105鉆 鋌+?88.9 mm G105鉆桿（裸眼段依次為45.6 m泥巖，7.7 m砂巖油層，9.2 m泥巖，3.4 m砂巖油層，9.6 m泥巖，177.5 m砂巖油層）。

因受原未回填水平分支影響，在裸眼段套銑打撈找不到魚頭——切割后的篩管，總是進入第二分支井眼，決定終止該井后續打撈作業，轉為側鉆。

4 結論與建議

（1）水平井打撈鉆柱采用倒裝鉆具，結合減扭器起到了良好的減摩阻降扭矩的效果。

（2）倒置震擊器組合既可以提高震擊解卡的效果，又保障了震擊器的連續工作。

（3）根據裸眼地層巖性，有理有利地選擇適宜尺寸的打撈與套銑工具，能夠大大地降低裸眼段作業的安全風險。

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［5］ 劉偉，王強，李麗，等.常規打撈工具在水平井中的應用［J］.油氣井測試，2008，17（2）：54-55.

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［13］ 李貴川，章桂庭，寇聯星，等.水平井裸眼段防砂管柱水力內切割技術探討［J］.石油礦場機械，2011，40（8）：68-71.

（修改稿收到日期 2013-06-28）

Fishing string optimization study and application for openhole horizontal wells

HUANG Huaxiang1, HU Chunqin2, ZHANG Guiting1, GUO Wei3, SONG Tao3, LIU Dandan3
（1. CNOOC Tianjin Branch, Tianjin300452,China; 2. Energy Development Supervision&Technology Company,CNOOC,Tianjin300452, China;3. Huabei Oilfield Company,PetroChina,Renqiu062552,China）

Fishing work in horizontal wells is a high difficult and high risky operation. The horizontal section has large friction resistance and difficult torque transmission, so the conventional fishing string assembly of jarring, back off, and casing milling is hard to obtain expected results. According the problem above, combined with the lithology of openhole section, some aspects are studied, such as increasing effective drilling pressure, decreasing wellbore friction resistance, revering jarring assembly, and operimizing fishing and milling tools, resulting in optimization of the conventional fishing string. The fishing operation on Well NB35-2-B29hst1 proved that the optimized fishing string increased sharply the fishing efficiency of openhole horizontal wells and decreased operation risk, which could be a reference for fishing operations on similar wells.

horizontal well; openhole; fishing operation; string optimization

黃華祥，胡春勤，章桂庭，等. 水平裸眼井打撈鉆柱優化研究與應用［J］. 石油鉆采工藝，2013，35（5）：126-128.

TE358

：B

1000–7393（2013） 05–0126–03

黃華祥，1979年出生。2001年畢業于中國地質大學（武漢），現主要從事油氣井大修再完井、增產措施作業等方面的研究，工程師。E-mail：huanghx@cnooc.com.cn。

〔編輯 朱 偉〕