水平井可取式滑套打撈技術的研究與試驗

章 偉

長江大學，湖北荊州 434000

0 引言

水平井與多級分段壓裂工藝的突破為超低滲油藏的開發奠定了基礎，但這類工藝常見問題是很多井排液期間難以將壓裂小球返出，加上投球滑套內徑逐級縮小的設計，一旦地層出砂，將導致水平段堵塞，使油井降產或停產。常規投球滑套打撈技術管柱存在不能打撈所有滑套，施工周期長等方面問題。我們針對存在的問題，研究了“水平井可取式滑套打撈技術”，我們在紅河油田試驗應用證明，該技術用于作業打撈的優勢越來越明顯。

1 結構原理

可取式滑套見圖1，它與油田常規投球滑套結構原理基本相同，均屬于水平井分段壓裂配套工具中的關鍵部分，用于建立預制管柱和地層之間的流通通道，從而進行壓裂施工，其原理是在地面將低密度復合球送至球座位置，加壓剪斷銷釘，壓力推動小球及滑套下行，鎖環鎖住滑套和球座，露出外套孔眼，為壓裂提供條件。但可取式滑套與投球滑套的不同之處在于，可取式滑套的頂部屬于內卡瓦式設計，可以在分層壓裂結束后，使用連續有管下入內卡打撈器將滑套及低密度球撈出。不僅如此，每一枚可取式滑套的底部設計與內卡打撈器的底部設計相同，這就使得井內各級滑套可以“首尾相連”，能夠實現一趟管柱撈出所有井內滑套。打撈前，可取式滑套彈片抱緊滑套臺階，彈片凸起部分固定于外套內槽中，將可取式滑套固定于水平段中，當卡瓦打撈頭加壓進入魚頸后，上提將臺階以上部分拉出，彈片回收，此時可取式滑套脫離滑套外套被提出，再次下入時，滑套臺階處頂住已收縮的彈片下入，依次撈取每只滑套。

圖1 可取式滑套結構圖

2 打撈作業施工步驟

2.1 工具連接

打撈工具組合（自下而上）：打撈器0.77m（Φ=92mm）+變扣0.1m（Φ=79.7mm）+馬達頭總成0.79m（Φ=73mm）+變扣0.18m（Φ=79.7mm）+錨釘式連接器0.24m（Φ=79.7mm），工具總長2.08m

a.鉚釘式連接器：通過鉚釘把連續油管與連接器錨定在一起，下端是螺紋連接，具有內孔壓力密封，安裝拆卸簡便，可傳遞較大扭矩等優點。

b.馬達頭總成：由雙瓣單流閥、液壓丟手和雙作用循環閥三個單元組成，是保障入井工具安全作業的必備工具組合，具有結構緊湊，能承受較大扭矩，安全高效能特點。

c 卡瓦打撈器：是可取式橋塞的專用打撈工具，螺紋連接，帶有扶正裝置，方便用于水平段打撈，具有安裝拆卸方便，操作簡單等特點。

2.2 施工準備

a.連續油管的選取：采取連續油管進行滑套打撈作業，首先要選取合適尺寸及長度的連續油管。通常來說，打撈滑套對連續油管尺寸并無特別要求，不存在需要小直徑的連續油管通過小內徑段的情況，因此連續油管的選取，只與施工時所需排量有關；根據2012年4口打撈施工井的實際情況而言，4.5in套管內進行打撈作業，1.5in 連續油管很難達到施工要求，泵壓過高，施工風險過大，因此一般需選擇1.75in 連續油管（在長度滿足的情況下）。

b.現場其他設備的配備：現場需配備泵車一臺，需提供至少300L/min -400L/min 的排量；現場同樣根據實際情況，可能會配備液氮泵車，作為泵注時提供液氮，形成沖砂液與液氮混合體，提高清除井內及滑套積沙的效果；現場還需要根據井內需打撈滑套的個數，配備2.3 打撈滑套

在下入滑套打撈工具后，由于水平段和滑套處，可能均有不同程度的積沙情況存在，因此泵注一定排量的液體或液體與液氮混合物，來清除井內積沙，為下一步的滑套打撈和成功提出滑套創造有利條件，應注意的是，在進行泵注時，應確保反排口以合適流量放壓，以保證井內壓力的平衡。在正循環清除滑套上方積沙和雜物后，則需上提工具數m，準備進行打撈；打撈時，對操作手要求較高，需以較高速度下放連續油管，并加壓要求噸位（一般為2 t-8t，過高則有損壞連續油管的危險），加壓后，上提連續油管，此時觀察指重表，可發現上提噸位大幅增加，此現象表明，打撈工具卡瓦已成功與滑套連接固定，（上提噸位一般為2t-15 t，為正常上提噸位），上提數m 后，需繼續下放打撈工具，嘗試通過原滑套位置，確認滑套是否成功脫離原位，若能成功通過原滑套位置，則說明滑套已成功撈獲。由于滑套下方同為打撈卡瓦型設計，因此在成功撈獲一級滑套后，可直接繼續下放連續油管，進行下步2.4 提出滑套

在成功撈獲滑套后，上提連續油管及工具，應注意的是，此時上提的懸重比正常懸重應有一定程度的增加，（數值較小，一般為1t-2t）根據經驗來看，上提時應控制速度，過快則有脫落滑套的可能。

3 試驗情況

目前，紅河油田水平井開發多采用裸眼分段壓裂完井技術，該技術將完井管柱和壓裂管柱一起下入，采用雙向錨定懸掛封隔器，擴張式裸眼封隔器，壓差式開啟滑套，投球式噴砂滑套等入井工具，用裸眼封隔器對水平段實施橫向選擇性分段隔離，進而采取第一段打壓打開壓差滑套，后幾段投入外徑遞增的低密度符合球打開噴嘴滑套，依次進行相應的壓裂施工。該技術十分適合在紅河油田試驗應用。

3.1 首次試驗成功

我們應用該技術在 HH37P32 井打撈作業試驗，第一次使用連續油管攜帶打撈工具打撈滑套的作業，共需打撈5 級滑套，并疏通井筒至壓差滑套處（2635m）。

滑套打撈工具組合（自上而下）：連續油管連接器（0.24m Φ=79.38mm）+變 絲（0.18m Φ=79.38mm）+馬 達 頭 總 成（0.75mΦ=79.38mm）+變 絲（0.14m Φ=79.38mm）+打 撈 器（0.77mΦ=95.25mm）工具總長：2.08m。在開始進行作業后，由于工具無法通過井口大四通處，則需要先進行防噴排液再進行打撈作業。

防噴排液后，下入打撈工具，于1950m 處開泵循環，實施2195.66m，2288.67m，2360m，2453.55m，2556.84m 共5 級滑套打撈作業，加壓2t-4t，上提11.5t-17.5t，5 級滑套均成功打撈并通過，下至2626m（壓差滑套）處循環沖洗10min 后上提，期間泵車排量300l/min，泵壓26.4 MPa-32MPa，用液77m3，液氮6m3，井口無陶粒砂及雜質返出。

上提工具出井后，發現成功撈獲4 枚滑套，第5 枚脫落。經過觀察發現，第4 枚滑套底部卡瓦有明顯的磨損跡象，估計為第5 枚脫落的主要原因，更換打撈工具后經過2 次嘗試，成功撈獲第5 枚滑套，首次試驗成功。

2012 年12 月我們在HH12P102 井打撈作業，進行該井2級滑套打撈作業。該井同樣選取1.75in 連續油管，并且只采取泵注液體，不混合液氮的方式進行作業。第一級滑套打撈3.2后續試驗存在問題

1）首次試驗成功后，2012 年11 月我們在HH12P51 井打撈作業，進行該井6 級滑套打撈作業，初期選取1.5in 連續油管進行作業，進行嘗試后，未能成功撈獲滑套，且期間泵壓達到60MPa，為提高打撈效率同時避免風險，更換1.75in 連續油管進行下步作業。反復嘗試打撈3 次仍未能成功打撈第四級滑套；上提連續油管打撈工具至井口，未能成功撈出第五級、第六級滑套。后不再使用液氮泵注，再次嘗試打撈，無法通過第四級滑套，提出工具后，仍無法成功撈獲滑套。根據現場懸重情況來看，最初兩級滑套已成功撈獲（打撈后能通過原滑套位置），但是在繼續打撈或上提工具的過程中，工具卡瓦固定不牢，導致滑套脫落，打撈失敗。根據分析，有可能為滑套與卡瓦連接處磨損嚴重，固定不牢。

2）2012 年12 月我們在HH12P56 井打撈作業，進行該井6級滑套打撈作業，選取1.75in 連續油管，并采取直接泵注液體，不混合液氮的方式進行作業。更換打撈工具后，再次反復嘗試，但是仍未成功打撈滑套。更換打撈矛后，緩慢下放連續油管及打撈矛至2200m，泵車以300L/min-400 L/min 排量正循環開泵向井內注入壓裂液，泵壓25MPa～37MPa，下放打撈矛至2262.29m，確定為第六級滑套位置，加壓2t-11t 實施打撈，反復嘗試打撈31 次仍未能成功打撈滑套；上提打撈工具至井口并檢查打撈矛，打撈矛卡瓦牙有明顯擠壓變形痕跡。

通過分析，該井打撈失敗原因與HH12P51 井失敗原因不同，HH12P51 井為滑套撈獲后脫落，而56 井的情況是打撈工具無法與滑套連接固定，根本無法撈獲，兼更換打撈矛后，在加壓11t 的情況下仍然沒有效果，反而出現了打撈矛變形的現象，這表明滑套在井內處于一些原因，出現了較為嚴重的磨損或變形，導致失去打撈條件，從而進一步導致了打撈失敗。

3.3 試驗存在問題分析

從作業實際情況以及與技術人員交流，可以分析得出：在打撈過程中，泵注介質只是為了起到積沙的作用，因此是否拌注液氮并不能對打撈起到決定性的作用，而何時開泵，是否停泵，也需要根據具體施工內容來判斷。決定打撈是否成功的決定性因素，應為滑套本身狀態是否符合打撈要求，即滑套是否變形、卡瓦是否磨損或損壞。如HH12P51 和HH12P56 井，均基本上判斷為滑套問題導致未能成功撈獲。根據這幾次作業綜合來看，每個滑套的打撈過程，一般第一次打撈最為重要，如果未能撈獲，則重復打撈成功的可能性較低。打撈過程加壓一般以2t-6t 為宜，既可以滿足打撈要求，也不至于對連續油管產生較大的損害或危險。打撈上提過程中，雖然技術人員認為上提速度不會導致滑套脫落，但是根據實際情況判斷，速度過快的情況下，如遇到復雜情況，如水平段積沙致卡，則不容易及時操作控制，如上提力過大，則易導致滑套脫落，因此應在上提過程中應控制速度。一次性打撈多級滑套成功率并不高，可以采取一次打撈2 個-3 個滑套的方式進行作業，提高打撈的成功率。

4 結論

4.1 試驗是成功的

“水平井可取式滑套打撈技術”在紅河油田試驗應用證明：可取式滑套相較常規投球滑套而言，有著較大的優勢。首先，壓裂后，在防噴排液前可非常效率的將滑套打撈出井，只需一次管柱就可打撈所有滑套，因此在縮短施工周期，疏通井筒等方面具有得天獨厚的優勢。同時也避免了后期如果產量下降，而需鉆掃滑套的相關作業程序。

4.2 可取式滑套的缺點

根據已完成的打撈作業，可知，一次成功打撈多級滑套成功率不高，可能需要多次重復打撈，才能撈獲全部滑套。而如果出現滑套變形、磨損、損壞的現象，則打撈成功率非常低，且難于處理。采取可取式滑套，在壓裂之后無法及時防噴排液，進行下步求產。

4.3 遇到無法撈出的滑套可以采取的辦法

從目前情況而言，打撈失敗的情況下，除了更換打撈工具外，只有使用打撈矛對滑套進行打撈。即出現此種情況，則非常難以解決。

4.4 作業中存在的困難

從目前實際生產情況來看，進行打撈滑套作業，連續油管選取的標準為：合適的長度和滿足排量要求的內徑。目前所具有的兩種尺寸的連續油管相比較，1.5in 連續油管存在作業泵壓過高的缺點，而1.75in 連續油管則由于長度有限，其在以后的作業中也存在比較大的限制，因此，長度更長的大內徑連續油管就成為了目前之所需。

4.5 加大了作業的風險

在多級滑套打撈作業中，需根據工具串總長和需打撈滑套總長之和來選擇井口安裝合適長度的防噴管，這在一定程度上增加了設備高度，進而加大了作業的風險。

隨著對“水平井可取式滑套打撈技術”研究的不斷深入和完善，也會克服作業中存在的困難和風險，該技術用于作業打撈的優勢會越來越明顯。

[1]趙章明.連續油管工程技術手冊[M].北京：石油工業出版社，2011.

[2]傅陽朝，李興明，張強德.連續油管技術[M].北京：石油工業出版社，2000.

[3]楊德冰，陳建國，張文龍，饒志剛.連續油管沖砂參數優化[J].科技咨詢，2010，24(11)：41.