水平井泵送分簇射孔落魚打撈工藝及應用

陸應輝，唐凱，任國輝

聶華富，楊登波 (中國石油集團測井有限公司西南分公司，重慶 400021)

泵送分簇射孔是指在井筒與地層有效溝通的前提下，利用電纜輸送方式，按照泵送設計程序，將射孔管串與橋塞采用泵送方式輸送至目的層位，完成橋塞坐封與多簇射孔聯作的射孔技術[1～3]。該技術主要特點如下：①一次下井，可實現橋塞坐封與多簇射孔聯合作業，射孔級數可達到20級；②與體積壓裂工藝聯合作業可增加井筒與油氣層的接觸面積，提高產收率；③采用套管加砂，可以大排量施工，最大程度減小施工水馬力損失和施工風險，從而降低施工成本；④作業時效高、試油周期短，特別是在采用“工廠化”壓裂開發模式[4]時能夠大大節約完井作業時間。在水平井泵送分簇射孔施工中，經常遇到管串落井或管串連同電纜一同落井等工程事故[5]，李晶輝等[6]、吳春國等[7]介紹的水平井鉆具打撈射孔槍工藝，因為落魚和傳輸工具的不同并不適用于水平井泵送分簇射孔落魚的打撈；王偉佳等[8]、呂選鵬等[9]雖然通過打撈個例介紹了連續油管打撈泵送分簇射孔落魚的過程，卻未深入分析落魚產生的原因和打撈、配套工具的選型等關鍵打撈工藝。為此，筆者針對水平井泵送分簇射孔落魚產生的不同以及頁巖氣水平井特有的井身結構，總結出了一套高效、安全的落魚打撈工藝。

1 落魚產生與打撈難點

1.1 落魚的產生

在鉆完井及修井中，落魚一般分為管狀體、塊狀體和繩狀體，包括鉆挺、套管、射孔槍以及金屬環、電纜等[10]。在泵送分簇射孔施工中，常常在如下情況下產生落魚：

1)泵送期間，因為井下異常導致管串前后壓差過大或因為泵注排量過大，使其從電纜頭弱點沖掉，此時落魚為完整的射孔管串。

2)泵送或上起期間因為套管變形或異物致使管串遇卡，將電纜從電纜頭弱點拉斷丟手，此時落魚為完整的射孔管串或坐封橋塞/射孔完成后的槍串。

3)因電纜無法從弱點丟手，通過注入酸液或加大上提張力致使電纜本體被拉斷，此時落魚包括電纜(或電纜斷節)和完整的射孔管串或坐封橋塞/射孔完成后的槍串。

4)在上傾井(井斜大于96°)射孔施工過程中，由于自重和后坐力影響，當點火坐封橋塞后射孔管串會向下溜，致使電纜被射斷，此時落魚包括電纜(或電纜斷節)和坐封橋塞-射孔完成后的槍串。

1.2 落魚打撈難點

泵送分簇射孔水平井在進行大型體積壓裂之后，往往會在水平段形成“砂床”，同時易導致在套管薄弱或固井質量較差處變形。結合泵送分簇射孔落魚產生原因以及水平井這些固有的特點，可以總結如下落魚打撈難點：

1)因落魚多在水平段泵送過程產生，致使落魚及其魚頭易被“砂床”掩埋，給落魚的撈獲和解卡帶來難度。同時進行體積壓裂改造后，井口壓力高(通常套壓達到40～50MPa)，落魚打撈過程的井控風險大。

2)因體積壓裂容易造成套管變形，增加打撈工具下放和落魚上起的難度(如套管變形嚴重致使落魚無法解卡，后期只能采用修井機等進行處置)。

3)對于處在水平段(或上傾段)的落魚，受造斜段和水平段(或上傾段)摩阻的影響，打撈工具的通過性能下降；同時難以利用懸重判斷撈獲情況，撈獲判斷依據缺乏。

4)落魚若被卡死且攜帶有電纜，打撈時井下電纜容易從打撈工具上掙脫，降低打撈效率；若井下仍余有電纜斷節，需多次下強磁工具進行清理，才能進行落井管串的打撈。

就打撈難度而言，殘留電纜的遇卡管串最難以打撈，打撈工具不僅需要將井內狀態未定的電纜撈獲，還要將管串從卡點拔出，打撈工作量大，耗費時間長。

2 落魚打撈工藝

在泵送分簇射孔落魚打撈過程中，根據落魚的組成、形狀和遇卡情況，常常使用到檢測、打撈和震擊等打撈及相關配套工具。

目前，國內外廣泛采用連續油管實施水平井泵送分簇射孔落魚的打撈，主要因為連續油管具有如下優勢[11～13]：①可以連續循環各種沖洗流體，并利用流體將落物頂部的碎屑帶出井口；②可以在大斜度井特別是水平井中有效地傳遞軸向力，對落物進行震擊、推壓、打撈；③可以利用連續油管對難以打撈的落魚進行鉆磨、套銑等。

2.1 打撈及配套工具

2.1.1 檢測工具

鉛模作為泵送分簇射孔落魚打撈中常用的檢測工具，其主要用于落魚魚頂幾何形狀、深度等以及套管損傷程度和深度位置的檢測，為打撈工具、配套工具及打撈工藝的選擇提供依據。

2.1.2 打撈工具

圖1 鉤類打撈工具

泵送分簇射孔落魚打撈中常用的打撈工具主要包括鉤類打撈工具、筒類打撈工具和強磁打撈工具。

1)鉤類打撈工具 常用鉤類打撈工具(見圖1)包括螺旋撈鉤、外撈矛和內撈鉤筒，均是落井電纜等纜繩類落魚的理想打撈工具。通常情況下，螺旋撈鉤因其螺旋狀結構，更適合外形相對完好的落井纜繩的打撈；外撈矛因其穿刺狀外形，則更適合雜亂成團落井纜繩的打撈。內撈鉤筒不僅可打撈纜繩，也可直接打撈帶臺階小直徑魚頭(但魚頭容易從該工具掙脫)。

2)筒類打撈工具 常用筒類打撈工具主要包括不可退卡瓦打撈筒和可退棘爪打撈筒(見圖2)，適用于井內管、桿類落魚的打撈。

圖2 筒類打撈工具

不可退卡瓦打撈筒，其抓卡部件為卡瓦。卡瓦為上大下小的錐筒狀，縱向開有等分漲縮槽；內部為鋒利堅硬的左旋鋸齒形螺牙[14]。通?？ㄍ吖Q打撈內徑應比打撈部位外徑小1～3mm，魚頭進入卡瓦后，上起打撈工具時筒體內錐面迫使卡瓦內縮將魚頭緊緊卡住。目前該工具是水平井分簇射孔落魚比較成熟的打撈工具。

可退棘爪打撈筒，其抓卡部件為棘爪，下端開有縱向等分漲縮槽，且末端為錐筒狀。魚頭進入棘爪后，上起打撈工具時剪切環上錐面迫使棘爪內縮將魚頭緊緊卡住。同時剪切環上安裝有剪切銷釘，當落魚無法解卡時，增大上提解卡力剪斷銷釘實現丟手?？赏思Υ驌仆矁烖c是可以實現丟手，不足是其棘爪沒有卡瓦抓卡牢靠。

3)強磁打撈工具 強磁打撈工具，因其具有很強的磁性，是打撈磁性金屬塊(屑)或磁性纜繩斷節的常用打撈工具。一般在正式打撈落井管串前，需下強磁打撈工具清理井內電纜斷節或鐵屑，以免上起管串遇卡。

2.1.3 水力振蕩器

通過流體產生周期性的振動載荷，將連續油管打撈管柱與井壁之間的靜摩擦轉變為動摩擦，增強其通過性能，實現上傾井、長水平段分簇射孔落魚的順利打撈。

2.1.4 震擊工具

震擊工具主要包括液壓震擊器和機械震擊器等。機械震擊器需要受到預定拉力值或壓力值后才能產生向上或向下的震擊；而液壓震擊器不需預先設置激發門限值，其震擊力與拉力或壓力成正比[15]。撈獲落魚上起遇卡時，可通過震擊器作用實現解卡。目前水平井分簇射孔落魚打撈中常使用雙向液壓震擊器。

2.1.5 丟手工具

丟手工具主要包括液壓丟手工具和機械丟手工具。液壓丟手工具通過投球打壓，剪切銷釘實現丟手；機械丟手工具通過剪切銷釘設置來確定丟手力大小[16]。目前水平井分簇射孔落魚打撈中常使用液壓丟手工具。

2.2 打撈工藝

水平井泵送分簇射孔落魚的打撈原則為：下得去，撈得著，起得出。在實施落魚打撈前，詳細掌握井筒的套管內徑、造斜段狗腿度、落魚所在井段井斜、井深以及井口壓力和井液性質等關鍵參數。根據落魚組成和成因選擇入井工具，并根據連續油管防噴管長度和造斜段狗腿度確定入井工具串總長，以及根據套管最小內徑(以及連續油管防噴器通徑)確定工具串最大外徑。

2.2.1 入井工具選擇

1)鉛模連接 出現如下情況時，應先下鉛模判明井下情況，再確定后續所需的打撈工具：①不能明確判斷井下落魚組成，尤其不能確定是否包含有電纜斷節；②為了確定電纜與魚頭的相對位置(判斷電纜是否反串至管串與套管環空之間)；③為了判斷套管變形情況和位置。

此外，當打撈工具下放異常遇阻時，需起出工具連接鉛模下井，探明遇阻原因和位置，再確定下一步打撈處置方案。

2)打撈工具 在選擇打撈工具時，可遵循如下原則：①落魚包含電纜，先下鉤類打撈工具打撈電纜(使用強磁打撈電纜斷節)，如井下電纜全部撈出后管串仍未撈出，再下筒類打撈工具進行打撈。②根據經驗，螺旋撈鉤更適合井內呈螺旋狀纜繩(即外形相對完好的纜繩)的打撈；外撈矛則更適合雜亂成團纜繩的打撈。

3)輔助工具 通常對于上傾井(井斜大于96°)及長水平段水平井(水平段長大于1500m)落魚的打撈，連續油管在下入過程中會出現鎖定現象，應該在打撈管柱中連接振蕩器，增強管柱通過性；對于卡死的射孔管串(即射孔管串遇卡后電纜從本體或弱點丟手)，下井工具串中應連有丟手工具(或使用可退式打撈筒)，如現場有條件還應攜帶震擊器。震擊器越靠近魚頭越有利解卡。

2.2.2 打撈、解卡方法

1)懸重及壓力測試 連續油管攜帶打撈工具下放至魚頭前50m處時試提，記錄懸重；隨后以小于5m/min的速度下放，以150～200L/min的排量開泵測試記錄懸重及循環壓力；以同樣的速度、排量上提記錄懸重及循環壓力。

2)下探落魚 以150～200L/min的排量開泵，并以小于5m/min的速度下探落魚，下壓3～5t(下壓時循環壓力若出現1～2MPa增大，表明魚頭已進入打撈工具)。不停泵以同樣的速度、排量上提記錄懸重、循環壓力變化，判斷撈獲后停泵緩慢上起。

3)解卡與丟手 撈獲落魚后首先上提活動管串進行解卡；其次使用震擊器并配合地面流程返排嘗試解卡，同時逐漸增大上提解卡力，整個解卡過程中必須考慮打撈工具和連續油管的安全抗拉強度。如還不能正常解卡則通過丟手工具或可退式打撈筒實施丟手。

2.2.3 井控風險及措施

若撈獲的落魚攜帶較長電纜，致使無法關閉井口1號閘閥：①關閉電纜封井器半封后，注脂密封控制井口壓力，在打開防噴管反復處理電纜直到全部電纜起出之后，關井、泄壓。②若電纜封井器半封密封失效，則通過連續油管或電纜防噴器剪切閘板剪斷井下電纜，關井控制井口。

3 應用實例

CNH11-3井是一口最大井斜97.21°的上傾井，該井第2段泵送分簇射孔橋塞點火后，上起時遇卡。最后在采用一系列常規解卡處置無效的情況下，通過浸泡酸液拉斷電纜本體實現丟手。

3.1 打撈準備

落井槍串結構：?43mm打撈頭×0.50m+?73mm穿心加重串×3.84m+?73mm加強筒×0.52m+?73mmCCL×0.44m+?73mm簇射孔槍×5.86m+?69.8mm坐封工具×1.66m+?90mm坐封筒×0.32m+?92mm橋塞×0.38m(總長13.52m)，CNH11-3井及落魚相關參數見表1。

表1 CNH11-3井及落魚相關參數

根據該井井眼軌跡和遇卡點位置，可以得到如圖3所示的遇卡位置示意圖?？芍隹c井斜為93.82°且遠離A靶點?？紤]到連續油管打撈工具串可能下放困難，在打撈工具串入井前，向井筒內泵注金屬降阻劑40m3。

3.1.1 落魚成因和組成分析

嘗試以電纜弱點拉斷力的80%上提無法正常解卡，可以判斷井下槍串已被卡死，分析有如下2個原因：①因坐封工具原因或橋塞本身質量問題，橋塞坐封后未完全丟手，致使槍串卡在坐封點的套管內；②由于橋塞坐封位置存在4°左右的上傾度，使得槍串丟手后在反沖力和自重下滑分力共同作用下向A靶點方向下溜，致使井下電纜纏繞嵌入槍串與套管間的環形空間(環空間隙為9.6mm，電纜直徑為8mm)，導致槍串被電纜卡住。

因為最后采用浸泡酸液拉斷電纜本體方式實現電纜丟手，同時發現井下至少還留有276m電纜，分析得出落魚除了包括射孔槍串及與之相連的電纜外，還可能包括被酸液浸泡產生的電纜斷節和未完全丟手的橋塞。

圖3 遇卡位置示意圖

3.1.2 入井工具選擇

①因落魚包含電纜，先下鉤類打撈工具打撈電纜，后用強磁打撈可能存在的電纜斷節，最后下筒類打撈工具打撈射孔槍串；②可先下螺旋撈鉤嘗試打撈，如若失敗再下外撈矛嘗試；③對于該卡死的槍串，必須攜帶液壓丟手工具入井(或使用可退式打撈筒)。

3.2 打撈過程

3.2.1 落井電纜打撈

采用2趟螺旋撈鉤打撈工具均沒有撈獲電纜，而采用外撈矛打撈工具撈出3截共3m落井電纜，隨后采用強磁+外撈矛打撈工具串時將井下電纜全部撈獲。

對于泡酸后的井下電纜，其外觀嚴重受損、脫落，打撈工具串下探時，在電纜擋板作用下，井下電纜被推靠成團，此時外撈矛一旦穿插過去，其表面布滿的長倒鉤能夠很好地鉤撈住“麻花團”電纜。而螺旋撈鉤雖能旋轉扎進“麻花團”電纜，卻因表面較短的倒鉤致使電纜容易掙脫。所以，強磁+外撈矛工具串(強磁對落井斷節電纜有較好的吸附作用)對于“麻花團”受損電纜的打撈效果更好。

3.2.2 落井槍串打撈

先下3趟強磁打撈工具清理井筒內電纜殘渣，隨后下卡瓦打撈筒(攜帶液壓丟手工具)打撈落井槍串?43mm的打撈頭。

連續油管攜帶打撈工具下放至4660m(魚頭位置4720m)試提，記錄懸重；隨后以160L/min的排量開泵，以3m/min的速度下放和上起，分別記錄懸重和循環壓力。打撈工具下探魚頂至4706m遇阻，下壓2t，循環壓力上漲1MPa。隨后緩慢上起，懸重持續增加，且增加后的循環壓力未下降，判斷已經撈獲落魚。

反復上提4次并配合地面流程返排，均無法提出落魚(懸重最多增至26t，平常值為16t)，最后決定投球從液壓丟手工具實施丟手，起出打撈工具。

3.3 應用效果評價

采用外撈矛將落井電纜全部撈出，并利用強磁打撈工具清理了井內電纜殘渣，確保了井筒的干凈；再使用連續油管攜帶液壓丟手工具和卡瓦打撈筒下井，并根據懸重和循環壓力變化確定了落魚的撈獲；最后在無法正常解卡的情況下，通過液壓丟手工具順利丟手，確保了連續油管和井控的安全。

4 認識與建議

1)對于浸泡酸液后的落井電纜，推薦使用強磁+外撈矛打撈工具入井打撈。因為浸泡酸液的電纜強度和韌性變低后，在擋板下推力作用下易變成“麻花團”狀，容易被外撈矛刺穿其中；同時其表面長倒鉤可確保撈獲的電纜不易掙脫。此外，強磁能夠較好地實現對井下電纜斷節及殘渣的清理。

2)連續油管懸重和循環壓力是判斷是否撈獲泵送分簇射孔落魚的重要參數，在測試及打撈過程中必須準確記錄。

3)打撈被卡死的泵送分簇射孔落魚時，必須攜帶丟手工具(或使用可退式打撈筒)入井作為安全丟手保障；如現場具備條件也應攜帶震擊器入井，強化工具的解卡能力。