隔水管重置技術在海上油田的研究與應用

周小童(中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452)

1 項目研究背景及意義

隨著海上油田開發進入中后期，老油田挖潛成為油田開采的有效措施，然而老油田挖潛面臨著井槽資源緊缺等難題，一般來說海上采油平臺有許多槽口，一個槽口對應一口井，當其中某些井產量低甚至無油可采的時候，為保證采油平臺的產油量，我們通常首選的解決辦法是利用采油平臺剩余的空槽口新打一口井，對油田剩余油進行開采。然而，新槽口總有利用完的時候，這個時候需要考慮外掛槽口或者新建平臺來滿足鉆井需求，但是往往需要大量的投資而不得不放棄，這時我們必須考慮重新利用老槽口進行側鉆。老槽口側鉆是解決老井產量低，提高老油田挖潛效率的最直接有效的方式，因此如何高效地利用老槽口成為近幾年來調整井作業工作的重點。

文章研究的隔水管重置技術是老槽口再利用的創新應用，隔水管重置技術能一次性整體切割老井套管，下入帶有預開窗斜向工具的新隔水管，后續無須單獨開窗就可以鉆出新井，從而高效地完成對老槽口的棄置和再生，重新盤活一個槽口，繼續為老油田服務，其產生的經濟效益巨大。就像對老槽口實施精準外科手術，實現老井骨髓移植再造，從而產生一口新井。

2 技術簡介

隔水管重置技術定義：將原井眼按棄置規范進行封堵后，磨料射流水下整體切割回收一定深度的套管(包含：隔水管、技術套管、生產套管等)，在底部剩余套管串上下入并座掛帶有預開窗斜向工具的新隔水管的技術叫做隔水管重置技術。隔水管重置技術作為老槽口再利用的創新技術，具體包括以下幾個技術亮點。

2.1 磨料射流水下切割技術[1]

磨料射流水下切割技術的原理是以高壓射流來切割水下多層套管柱，具體是水流經高壓泵和混砂單元后混入磨料的高壓水漿經過特殊裝置送至水下套管內部，高壓水漿由管內向外噴射進行多層套管管柱的切割，從而達到老槽口棄置的要求，如圖1。目前切割能力已經達到切斷水下油井套管柱直徑7寸至30寸的多層套管管柱，如圖2。

圖1 磨料射流水下切割原理圖

圖2 磨料射流水下切割效果圖

磨料可以分為天然磨料和人造磨料兩大類，磨料選擇主要根據一下幾個參數：粒徑、純度、形狀、濁度和氯離子含量。其中粒徑為主要選擇依據，根據使用噴嘴直徑的不同，選擇不同目數的噴嘴，以降低噴嘴堵塞情況的發生概率，粒徑應滿足三個顆粒并排通過時寬度小于噴嘴直徑，這樣就不容易造成噴嘴堵塞。例如，噴嘴直徑是1.00mm，那么磨料最大的粒徑應該在333μm左右，即80目磨料。通過大量的試驗比選方法，確定出不同工況下磨料材質和目數的最優選擇。例如套管外切割使用100#棕剛玉效果最佳。在超強的切割能力下，針對不同尺寸下的被切割對象，計算切割固定壓力下所需要的進給速度、水流量、磨料消耗等，能高效完成切割作業。

2.2 多層套管拔樁力研究

磨料射流切割完成后，要回收切割完套管管柱，拔樁力的大小除了管柱自身重量外還包括井眼直徑、擴大率、水深、套管頭高度、套管頭重量、水泥漿密度以及井身結構參數(套管外徑、套管磅級、套管下入深度、水泥返高)等多種因素共同決定。海上施工過程中上拔阻力計算使用如下公式計算拔樁力，計算結果與實測結果比較相符。

式中：Qut為極限上拔力(t)；W為管柱重量，包括導管、套管和水泥環的有效重度(t)；σ為導管的抗拉強度(t/m2)；A0為導管未切割的面積(m2)；A為切割位置以上土圓柱體表面積(m2)；Su為土的不排水抗剪強度(t/m2)。

2.3 隔水管一體化技術(可調節導向錐+預開口斜向工具)[2]

由于老槽口的套管管柱在泥面以下位置被整體切割并拔出棄置，為解決重入導管下入后的定位問題以及滿足后期可側鉆功能，該項技術研究了：可調節導向錐，如圖3；預開窗斜向工具，如圖4。兩者結合形成隔水管一體化設計，如圖5。不但解決了重入導管定位問題，同時解決了導管偏心插入與原井眼吻合的問題，也解決了新下入隔水管如何側鉆的問題。根據現場回收的套管偏向情況，導向錐可軸向和徑向調節，以確保斜向工具與原井眼套管偏心方位一致，達到完美吻合，如圖6。

圖3 可調節導向錐

圖4 預開窗斜向工具

圖5 隔水管一體化設計

圖6 導向錐插入定位

2.4 無接箍隔水管和無接箍表層套管

調整井經常使用修井機作業，修井機鉆盤通孔尺寸和隔水管導向孔尺寸是限制重入隔水管通過性的關鍵因素，本項目合理設計了無接箍隔水管，可以保證重入隔水管的通過性，同時也設計出薄接箍表層套管，保證了其在重入隔水管內的通過性，為后續側鉆作業奠定基礎，如圖7。

圖7 無接箍隔水管

3 海上油田首次應用

老井E9因為地層出砂導致產量低，多次修井效果不好，應地質油藏要求利用其老槽口側鉆新井，開采油田剩余油。

3.1 老井E9井身結構情況

老井E9的井身結構，如圖8。

圖8 E9井身結構

3.2 現場作業情況

3.2.1 磨料射流水下切割作業

磨料射流組裝切割工具，切割工具吊裝到位，在泥面以下4.5m一次性切割7寸+9-5/8寸+13-3/8寸+24寸套管管柱，如圖9。

圖9 E9井磨料射流水下切割過程

3.2.2 可調節導向錐現場組裝調整

回收最底端套管，根據提升劃線標示，察看切割斷面偏心狀態，并相應調整斜向器導向錐位置偏移160mm，如圖10。

圖10 可調節導向錐現場組裝調整

3.2.3 下一體化隔水管至預定位置

在使用隔水管下入預開口斜向工具前，根據設計的側鉆方位確認斜向器開口方位。依次下入預開口斜向器+24寸隔水管7根，如圖11。

圖11 E9井重入隔水管過程

3.2.4 隔水管重入完成情況

如圖12，通過該技術的應用該井槽完全可滿足新井的作業。

圖12 E9井隔水管重置后效果圖

4 運用前景及意義

該井隔水管重置作業與鄰井的2口常規磨銑開窗作業對比，分別節省126.5小時和89.5小時。單井平均節約作業工期108小時=4.5天，按照綜合日費80萬/天，可直接節省開支360萬元。在作業效率，工期方面，隔水管重置技術的應用相比于常規的老槽口棄置技術如：套銑、磨銑，打撈技術節省大量工期。隔水管重置技術的應用滿足降本增效宗旨，解決了老油田深度挖潛階段，槽口資源緊缺，無法充分布署調整井的問題，開辟了調整井老槽口再利用的新通道。放眼四海，隔水管重置技術將有廣泛的應用前景。保守估算，預計海上油田每年約有10到20口井應用此技術，因為該項技術的應用極大提高了老槽口再利用的效率，同時減少了巨額的新槽口和新平臺的建造費用，成為海上油田“深度挖潛”、“穩產上產”的有效措施。