一趟多層壓裂充填防砂工具卡鉆打撈處理方法

馮 彬，衛(wèi) 駿，陳玉山，桂 鵬，陳 輝，許廣強

(中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司，天津 300452 )

一趟多層壓裂充填防砂工具卡鉆打撈處理方法

馮 彬，衛(wèi) 駿，陳玉山，桂 鵬，陳 輝，許廣強

(中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司，天津 300452 )

在對海上油田某大斜度井進(jìn)行壓裂充填完井作業(yè)時，整套多層充填服務(wù)工具卡鉆、落井。針對落魚的高硬度特性，特制了高強度打撈公錐。現(xiàn)場對公錐、可退式卡瓦打撈筒等工具進(jìn)行特殊改造，以匹配打撈要求。針對內(nèi)外層相互卡鉆限位的特性，將處理對象由高硬復(fù)雜的服務(wù)工具變更為結(jié)構(gòu)相對簡單的外層防砂管柱，通過打撈外層管柱而帶出最為復(fù)雜的內(nèi)層工具，優(yōu)化了打撈工藝，節(jié)約打撈工期8%。實踐證明，該方法有效解決了大斜度井內(nèi)非常規(guī)、高硬度、多層同心管柱并存的服務(wù)工具卡鉆問題，避免了卡鉆事故復(fù)雜化，為今后解決類似工具卡鉆落井問題提供處理思路。

防砂；工具；打撈；方法

一趟多層壓裂充填防砂服務(wù)工具由一系列硬度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的功能性部件組成，與外層防砂管柱全尺寸滿眼配合[1]，卡鉆時很難處理。海上油田某井進(jìn)行一趟三層壓裂充填防砂作業(yè)，第2層充填結(jié)束，倒反循環(huán)時管柱遇卡，井口無返出，循環(huán)無法建立。實施憋壓、擠注、旋轉(zhuǎn)、大力提拉等解卡方式活動48 h，管柱無位移。嘗試逐漸增加拉力，達(dá)到900 kN，拔斷服務(wù)工具上部?101.6 mm沖管，全套充填服務(wù)工具89.265 m落井，卡在防砂管柱內(nèi)。查閱相關(guān)數(shù)據(jù)，先前曾經(jīng)存在完井卡鉆打撈案例，但落井工具相對簡單，全套多層充填服務(wù)工具卡鉆落井尚屬首次，需研究新的打撈工具和工藝。

1 井下落魚特點及打撈難點分析

井下落魚為?120.65 mm的加強型一趟多層壓裂充填防砂服務(wù)工具，其特點如下：

1) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸及形狀不規(guī)則，工具選擇受限。GP工具(如圖1)由14段密封節(jié)通過ACME方扣連接，擰緊力矩低，易松扣；MARS循環(huán)短節(jié)(如圖2)內(nèi)部存在單向球閥，本體上、下部分可相對自由旋轉(zhuǎn)；Weight-down定位工具(如圖3)未回位，處于定位狀態(tài)，限制內(nèi)層工具相對外層的下移。

圖1 GP 充填工具

圖2 MARS循環(huán)短節(jié)

圖3 Weight-down定位工具

2) 落井壓裂充填工具硬度高，需特制打撈工具。國外進(jìn)口落井工具工作壓力68.94 MPa，鋼級P110，硬度40 HRC，打撈公錐、母錐等常規(guī)級別造扣類工具無法對落魚本體實施有效造扣；而通用型可退式卡瓦打撈筒、可退式卡瓦打撈矛打撈距離不匹配[2]。

3) GP工具與MARS工具內(nèi)部無通徑，無法實施內(nèi)部切割分離解卡。

4) 三層同心管柱重疊。?120.65 mm的GP工具充填孔以上內(nèi)部連接外徑?76.2 mm內(nèi)管，內(nèi)徑?48.26 mm。值得注意的是，如果打撈至GP工具的充填轉(zhuǎn)換單元時，內(nèi)外撈均無打撈距離及合適工具。

5) 服務(wù)工具與外層防砂管柱全尺寸滿眼配合，多段滿眼接觸，卡點不明。

6) 綜合分析考慮落井工具硬度和結(jié)構(gòu)尺寸因素，內(nèi)撈服務(wù)工具時，存在多個節(jié)點無法逾越。

2 技術(shù)手段及路線

2.1 技術(shù)手段

由圖4所示，解決問題的關(guān)鍵是處理第2層防砂封隔器總成部位，該位置覆蓋了結(jié)構(gòu)復(fù)雜、最難處理的GP工具、MARS循環(huán)短節(jié)、Weight-down定位工具，整個處理過程采用技術(shù)方案如下：

圖4 落井工具與外層管柱相對位置

1) 特制高強度公錐正扣反螺紋公錐倒扣[3]打撈GP工具。

2) 水力切割、精確倒扣打撈[4]頂層防砂管柱，露出GP工具魚頂。

3) 可退式卡瓦打撈筒外撈高硬度GP工具。

4) GP工具、內(nèi)管及隔離封隔器總成3層同心管柱共存時，交替打撈，優(yōu)先考慮外撈GP工具內(nèi)管或者防砂外管柱，實施震擊、倒扣解卡。

5) 內(nèi)、外層管柱魚頂平齊時，抓住內(nèi)外管柱相互約束限位的特點，套銑外層防砂管柱[5]，解卡外層，通過打撈外層帶出內(nèi)層，實現(xiàn)內(nèi)層解卡。

2.2 打撈技術(shù)路線

如圖5所示，當(dāng)公錐打撈GP工具受阻后，及時轉(zhuǎn)變思路，轉(zhuǎn)入外層打撈，將處理焦點由結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高硬度的服務(wù)工具轉(zhuǎn)移至相對結(jié)構(gòu)簡單且材質(zhì)較軟的外層管柱，避免問題復(fù)雜化。

圖5 打撈作業(yè)流程

3 現(xiàn)場實施關(guān)鍵節(jié)點分析

3.1 打撈公錐內(nèi)撈GP工具

選用?83～?108 mm特制正扣反螺紋高強度打撈公錐在魚腔內(nèi)部進(jìn)行造扣打撈2趟，檢查發(fā)現(xiàn)公錐打撈螺紋磨損失效。分析認(rèn)為：落魚硬度超出預(yù)期，公錐難以在魚腔內(nèi)壁進(jìn)行深度造扣，后續(xù)打撈的關(guān)鍵是避開造扣類工具的使用。

3.2 打撈頂層復(fù)合篩管，露出GP工具魚頂

轉(zhuǎn)入外層打撈，水力切割、回收頂部防砂封隔器，選用?90～?145 mm正扣反螺紋公錐倒扣打撈出頂層篩管，露出GP工具魚頂，創(chuàng)造出外撈GP工具打撈距離，觀察倒扣時存在多點倒開跡象。

3.3 打撈卡點以上3層同心管柱

選用?206 mm卡瓦打撈筒分別打撈出倒開點以上部分GP工具及隔離封隔器。打撈隔離封隔器時，為了創(chuàng)造打撈距離，將?127 mm鉆桿短節(jié)擴孔2 mm，擴孔后的鉆桿短節(jié)帶出?76.2 mm內(nèi)管上節(jié)。

選用?146 mm可退式卡瓦打撈筒打撈出GP工具內(nèi)剩余內(nèi)管，3層變2層，內(nèi)外層平齊。

隔離底部接頭滿眼且無打撈距離，不具備打撈條件，綜合分析選擇內(nèi)撈GP工具。根據(jù)GP工具內(nèi)部有限的7 cm打撈距離，精確切割?90～?145 mm高強度公錐，實現(xiàn)了部分GP工具的倒扣打撈。

3.4 套銑防砂管柱，增加外層自由段長度

經(jīng)過交替打撈，內(nèi)層GP工具魚頂為單溜閥，低于外層充填滑套密封筒0.24 m，GP工具無打撈距離，轉(zhuǎn)入外層套銑。

套銑外層形成自由段18.15 m，覆蓋2根盲管及1根篩管，增加了Weight-down定位工具對應(yīng)的外層管柱以下倒扣分離成功率。由于Weight-down工具與外層管柱互相限位，外層分離解卡后，可以帶出GP、MARS、Weight-down等結(jié)構(gòu)復(fù)雜且處理難度最大的充填服務(wù)工具。

3.5 打撈充填滑套密封筒，實現(xiàn)最復(fù)雜工具的解卡

第1次套銑后，選用?206 mm可退式卡瓦撈筒打撈外層，數(shù)據(jù)顯示外層倒開，經(jīng)過震擊未解卡，脫手撈筒。分析認(rèn)為：外層分離點在weight-down定位對應(yīng)位置以下，而內(nèi)層工具未倒開，篩管部位對應(yīng)的內(nèi)層服務(wù)工具仍卡鉆。

第2次套銑后再次打撈，直接撈獲1.58 m外層管柱，內(nèi)部帶出GP工具剩余部分、MARS循環(huán)短節(jié)及Weight-down定位工具，取得突破性進(jìn)展。觀察Weight-down位置對應(yīng)的外層盲管受擠壓變形并套銑破損(如圖6)，公扣端套銑痕跡明顯，證明第1次倒扣外層成功；Weight-down心軸與底部接頭連接處在高扭矩及高轉(zhuǎn)速套銑時扭斷，內(nèi)層分離解卡。

3.6 震擊、倒扣打撈剩余全部服務(wù)工具

選用?206 mm卡瓦打撈筒外撈內(nèi)管柱，嘗試震擊解卡并實施倒扣，撈出剩余全部落井工具，帶出外層2根篩管，觀察發(fā)現(xiàn)外層篩管與內(nèi)層沖管環(huán)空及內(nèi)層中部隔離密封以上內(nèi)部充滿陶粒(如圖7)，證明充填工具存在砂卡。

圖6 出井盲管嚴(yán)重擠壓變形

圖7 中層隔離密封內(nèi)部及環(huán)空均充滿陶粒

4 現(xiàn)場工具及工藝選用分析

4.1 現(xiàn)場工具的改進(jìn)及分析

1) 特殊加工及現(xiàn)場改造高強度正扣反螺紋公錐。針對落井工具高硬特性，特殊設(shè)計加工正扣反螺紋高強度公錐，硬度提高至63 HRC，螺紋間距5扣/25.4 mm，牙尖角89°30′。現(xiàn)場根據(jù)打撈距離差異性要求，準(zhǔn)確測量切割改造，并收到了良好的效果。

2) 現(xiàn)場加工可退式卡瓦打撈筒內(nèi)部限位筒并強化撈筒本體連接螺紋。由于雙層管柱存在高度差，撈筒尺寸難以匹配打撈距離，需增加延伸筒，同時限位外層，通過測量及試驗，特殊加工限位筒裝入撈筒延伸筒內(nèi)，同時滿足了內(nèi)層的引入及外層的限位。在撈筒本體螺紋內(nèi)均勻涂抹Tube-Lok絲扣膠，將延伸筒連接處均勻點焊并打磨，實現(xiàn)了高轉(zhuǎn)矩倒扣。但點焊連接螺紋屬于破壞性加工，影響工具以后的使用，有待進(jìn)一步改進(jìn)。

3) ?127 mm鉆桿接頭擴徑。GP工具內(nèi)管扶正爪距離隔離封隔器長度大于撈筒打撈距離，?82.6 mm扶正爪外徑小于?127 mm鉆桿接頭內(nèi)徑2 mm，現(xiàn)場對鉆桿短節(jié)擴徑，同時保證了撈筒對封隔器及鉆桿對內(nèi)管扶正爪的雙重引入。

4.2 打撈工藝的優(yōu)化改進(jìn)

將處理焦點由結(jié)構(gòu)復(fù)雜、硬度高的加強型充填工具轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)相對簡單的外層防砂管柱，盡量避開內(nèi)撈復(fù)雜的GP工具等部件。抓住內(nèi)、外層相互制約限位的特性，通過打撈外層帶出內(nèi)層，實現(xiàn)內(nèi)層解卡。突破了服務(wù)工具的非常規(guī)特性對打撈工具尺寸及材質(zhì)的約束，避免了服務(wù)工具倒散、解體、形成不規(guī)則井下落物等復(fù)雜問題的發(fā)生。

5 結(jié)論

1) 壓裂充填防砂完井服務(wù)工具存在兩種卡鉆形式：一是盲管在壓裂充填時受高壓變形，盲管抗外擠強度不足，形成變形卡；二是防砂篩管沖蝕破損，充填礫石進(jìn)入沖管與篩管環(huán)空，形成砂卡。

2) 偏磨套銑能使變形卡與砂卡兩部分成功分離，促進(jìn)最復(fù)雜的落井工具解卡；然而，偏磨套銑損壞了復(fù)合篩管，降低了篩管強度，并產(chǎn)生井下落物，降低了井筒清潔度，對底層防砂管柱打撈造成了一定干擾。

3) 倒扣是該井重要的打撈技術(shù)手段，抓住落魚結(jié)構(gòu)、強度、硬度及擰緊力矩不同點，分析倒扣參數(shù)，實施差異化倒扣。

4) 針對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的內(nèi)層服務(wù)工具卡外層防砂管柱、且外層砂埋的卡鉆事故，優(yōu)先考慮處理外層，從而帶出內(nèi)層，遵循事故處理原則，規(guī)避服務(wù)工具倒散、解體及多趟打撈，避免問題復(fù)雜化。

5) 防砂封隔器系統(tǒng)的工具扣相對防砂篩盲管的擰緊力矩低(封隔器本體、充填滑套密封筒等)，倒扣分離成功率高。

[1] 張鈞，余克讓，陳壁，等.海上油氣田完井手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，1998.

[2] 郭伯華，孫祖秋，高興光.井下打撈技術(shù)與打撈工具[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000.

[3] 于小龍，郭樹彬，劉禹銘，等.正扣鉆具倒扣技術(shù)探討[J]．石油機械，2011(4)：88-89.

[4] 冉津津.大修精確倒扣技術(shù)研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2013(10)：100.

[5] 楊進(jìn)，楊立平，劉良躍，等.油氣井套銑設(shè)計理論與工藝技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2011.

Fishing Method of Sticking of Single Trip Multi Zone Gravel Pack Service Tool

FENG Bin，WEI Jun，CHEN Yushan，GUI Peng，CHEN Hui，XU Guangqiang

(CNOOCEnerTech-Drilling&ProductionCo.，Tianjin300452，China)

A set of single trip multi zone gravel pack service tools encounter sticking and lost in the hole when performing fracture gravel pack completion on the offshore oilfield.High strength taper tap was designed and manufactured aiming at high hardness of fish，transformed taper tap and overshot based on fishing requirement.To grasp the characteristics of internal and external mutual sticking and mutual restraint，the focus was transferred by fishing the complicated gravel pack sand control service tool to fishing the relatively simple structure of the outer sand control string.A hole was fished out with complex inner string via fished out outer sand control screen to optimize fishing process，fishing construction period was saved by 8%.It proved that the method of fishing can solve the problem of non-conventional，high hardness，multilayer concentric tube column coexist service tool sticking in high inclination well and effectively avoid the sticking problem developing to complexity，provided fishing thinking for sticking of tools like this in future.

sand control；tool；fishing；method

1001-3482(2017)01-0058-04

2016-08-25

馮 彬(1984-)，男，河北秦皇島人，2007年畢業(yè)于華中農(nóng)業(yè)大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，現(xiàn)從事海上油氣田大修打撈技術(shù)研究，E-mail：fengbin3@cnooc.com.cn。

TE921.907

B

10.3969/j.issn.1001-3482.2017.01.014