小直徑切割工藝在西北油田的改進和應用

李晶輝

摘 要：在西北油田生產井修井施工中，針對井下高溫高壓、H2S腐蝕、物質沉淀、封隔器無法解封等一系列問題，如何安全高效地起出井內問題管柱，成為油田及工程公司研究的一個重要方向，我們不斷探索改進現有的切割工藝，做到了對完井管柱的精準定位、全系列切割，大大降低了修井周期及井控風險。

關鍵詞：切割；小直徑切割；高壓氣井

中圖分類號：TE37 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）13-0104-03

Abstract： In the workover operation of production wells in Northwest Oilfield， in view of a series of problems， such as downhole high temperature and high pressure， H2S corrosion， material precipitation and packer can not be unsealed， how to safely and efficiently raise the pipe string in the production well has become an important research direction of oil field and engineering companies. We constantly explore and improve the existing cutting technology， achieve the completion string accurate positioning， complete series cutting， and greatly reduce the workover period and well control risk.

Keywords： cutting； small diameter cutting； high pressure gas well

1 概述

在西北油田油氣開采過程中，其儲層的復雜性決定了其完井方式的多樣化。考慮到常見的高壓油、氣井生產以及碳酸鹽巖儲層生產等多種工況，采用篩管完井、裸眼段酸壓完井、正負壓射孔完井等幾種方式較為常見。而此類的完井方式中由于含有安全閥、油管錨、封隔器等井下工具較多，給后期修井轉抽、補孔改層帶來了諸多困難。常見問題表現為：油管錨、封隔器無法解封、完井管柱埋卡、油套無法循環等。針對這些問題我們一般采用管柱切割工藝來準確切斷卡點以上部分，從而迅速起出原井管柱。不僅為油田修井施工大大降低了井控風險，還直接縮短了施工周期，減少了原油開采成本。

2 技術背景

射孔隊利用測井車電纜，將切割彈輸送至管柱內部指定位置。然后由工程師地面連接供電面板大電流引爆，切割彈引爆后發出的高速高溫的環形金屬射流，擊穿油管，達到切斷油管的效果，在完井管柱阻卡的事故井中，能夠快速解決阻卡問題，順利起出原井管柱。但隨著遇到的工況越來越復雜，常規管柱切割在實際應用中逐漸遇到不少問題：

（1）長期生產導致管柱內壁結蠟或者H2S、CO腐蝕變形等，導致切割彈難以正常下至指定位置，不能正常進行施工。

（2）井下工具對管柱通徑產生了限制，常規切割彈無法通過。

（3）為提升油管使用壽命，在油管的材質和壁厚上均進行了加強。例如：加厚油管或鎳基合金油管等。隨著油管本體強度的增加，無疑對切割彈射流的能量提出了更高要求。

（4）目的層高溫高壓的井況，對現有切割彈的耐溫耐壓性能的限制。

由上表看出常規的2 3/8″、2 7/8″、3 1/2″三類油管切割彈，如果應用于高溫高壓區塊，其外徑、耐高溫、耐高壓能力均無法滿足施工要求。未下到指定位置就可能會出現工具刺漏、火工品失效等情況。

為了能給油田企業提供一種作業成本低、效率高、可靠性好的管柱切割方案，研制一種小直徑且威力大的切割彈成為了擺在油田及工程單位面前的主要難題。

3 切割彈的研制及性能

面對油田目前井下各類復雜工況的限制，常規切割彈完全無法適用此類施工任務。我們必須在充分調研和總結實踐的基礎上，對切割彈的外徑、裝藥量、耐溫、耐壓等基本性能參數進行改進。

切割彈改進：

（1）切割彈承壓。增加切割彈殼體厚度，進一步提高其承壓能力，由80MPa上升至105MPa級別。

（2）切割彈直徑。切割彈直徑縮小，必須設計一種新型的藥型罩結構。相比常規的φ68mm 3 1/2″切割彈，通過增加了藥型罩開口直徑，大大縮小了藥型罩的徑深。從而使切割彈外徑由常規的68mm減小至60mm。

（3）切割彈威力。由于藥型罩的變小，其裝藥量由36.6g減小到了31.5g。為了不減少切割彈金屬射流的威力，參考測井儀器在井筒內居中的辦法。我們在切割彈底部設計安裝了一對扶正彈簧片，使切割彈引爆前，處在管柱內部中心位置，從而最大限度地減少能量在傳遞過程中的削弱。

（4）性能參數。小直徑切割彈最大外徑縮小至60mm，大大提高了其管柱通過性，適用于西北油田目前絕大多數油管。其承壓性能也由80MPa提升至105MPa，針對高溫高壓的順南、順北等區塊也能圓滿勝任。

4 應用效果

UQ-60型小直徑切割彈首先應用在西北油田采油一廠順南區塊的多口井切割施工中，均成功切開井下問題管柱。

（1）XX井封隔器失封且油管生產通道不暢嚴重影響生產，需進行管柱檢修。目的層管柱為壁厚9.52mm3 1/2″油管，井下安全閥內徑65mm。

使用電纜組下小直徑切割彈至目的位置點火起爆，起爆瞬間井口張力變化明顯，電纜出現跳動。井隊上提管柱恢復正常懸重管柱解卡成功。

切斷油管起出后進行丈量末端為喇叭狀，最大外徑102mm。

（2）XX井為高含CO2氣井，產量起伏波動較大需人員長期值守，決定對其進行水泥封井作業。切割目的油管為常規3 1/2″油管。

使用電纜組下小直徑切割彈至指定位置點火起爆，起爆瞬間井口張力變化明顯，電纜出現跳動。井隊上提管柱懸重增加，接方鉆桿反轉5圈后懸重恢復正常解卡成功。

油管起出后對其進行丈量末端為喇叭狀，最大外徑106mm。

（3）XX井為高壓氣井，該井油套不通，懷疑油管內部或地層生產通道堵塞，井口長期關井，需起出井內完井管柱進行水泥封井作業。切割管柱為壁厚9.52mm3 1/2″油管。

該井采用電纜密閉裝置施工，井口油壓0、套壓4MPa，井內壓井液一直處于漏失狀態。為確保切割工具順利起出，點火前對油管內補滿壓井液后才進行點火施工。油管起壓后地面進行大電流點火，電纜張力變化明顯，油管壓力突降至零。試提管柱，原懸重正常提出管柱。

（4）常規區塊切割

5 認識與結論

2017年度西北油田采油一廠合計完成管柱切割施工11井次，其中6井次因管柱通徑問題選用UQ60小直徑切割彈，均下井一次成功。為采油一廠修井施工縮短了大量工期，產生了良好的經濟效益。

（1）由此可見小直徑切割彈對于西北油田高溫高壓區塊完井管柱復雜，井內工具內徑不一，管柱全通徑受限制的情況下，依然可以對管柱進行有效切割。

（2）對于常規區塊油、氣井，油管內部因地層產物析出結蠟、有毒氣體腐蝕等導致管柱彎曲內通徑變小。依靠小直徑切割彈的高通過率，依然能夠順利進行管柱切割。

小直徑切割彈的研制與應用：在藥型罩徑深與裝藥量上實現了最優化配置，提升了常規切割彈的可通過性以及耐溫耐壓性能，大大提高了油管切割工藝的施工范圍。相比修井隊采取隨機一段一段管柱反轉倒扣的解決辦法，不僅大大減少了材料消耗、降低了井控風險，而且至少加快修井周期一周以上。

參考文獻：

[1]環形聚能切割裝藥的試驗研究于丹破甲文集[Z].

[2]中國兵器工業總公司民爆局譯.套管切割彈見：美國油氣井用爆破器材產品樣本譯文集之一：美國歐文公司爆破器材產品樣本[Z].