長水平段泵送爆炸松扣施工工藝的應用

李歡

摘 要：水平井鉆進過程中，因地層地質、泥漿等因素，難免會發生卡鉆事故。當鉆具通過提拉、泡油等手段無法解卡時，采用電纜爆炸松扣或切割是一種高效、經濟、安全的解卡手段，但該技術在水平段中施工較為困難。本文結合水力泵送多級射孔技術，研究出一種可以在上傾井、長水平段井中實施鉆具爆炸松扣工藝，并將該項技術用于四川長寧地區頁巖氣開發水平井中效果顯著。文中對在寧xx-H1等幾口井的應用進行實例介紹。

關鍵詞：長水平段;鉆具;泵送;爆炸松扣

0 引言

水平井鉆進過程中鉆具遇卡，現場通過提拉、泡油等常規手段無法解卡后，需要進行電纜爆炸松扣、切割、連續油管切割或反扣鉆桿倒扣等技術手段解卡，通過對比發現電纜爆炸松扣、切割工藝最高效、安全性和經濟性更好。四川長寧地區寧xx-H1井發生卡鉆事故，通過分析發現鉆具中震擊器可以正常工作，可以判斷卡點在震擊器下方，但卡點位置在水平段1100m處，最大井斜90.14°，為了到達不傷害鉆具本體便于落魚儀器（旋導儀器）打撈，選擇采用爆炸松扣工藝進行解卡。常規的電纜爆炸松扣和爆炸切割是一種成熟的工藝，現場施工方式是靠爆炸桿等工具的自重由電纜輸送至鉆具卡點位置爆炸解卡施工，而井斜大于65°后爆炸桿等工具就無法輸送是卡點。而針對上傾井、長水平段井鉆具解卡，則需要研究一種新工藝來解決解該問題。本文結合多級射孔水力泵送工藝的井口和輸送方式，設計出可以滿足對接鉆具和電纜密閉裝置的泵送變扣短節，設計合適的藥量將爆炸桿輸送至卡點進行爆炸松扣施工。

1 工藝原理

根據多級射孔水力泵送工藝的井口和輸送方式，設計出連接鉆具和防噴盒的泵送變扣短節。通過變扣短節將防噴盒接入到鉆具上，使用8mm電纜過防噴盒后接爆炸桿工具串下入鉆桿內。工具串直井段采用重力下放，在井斜45°時開始使用泥漿泵等設備泵送工具串至卡點上方，然后電點火進行爆炸松扣作業。當裝有炸藥的爆炸工具在鉆具接頭附近爆炸時，會產生較強烈的沖擊波和震動力，致使接頭部位產生彈性伸縮變形，先前鉆具上施加的反扭矩，可以使絲扣瞬間松動卸開解卡。

2 密閉井口設計

在鉆具和泵送變扣短節間接入一個鉆桿旋塞閥，采用8mm電纜穿過防噴盒制作電纜頭，電纜頭連接爆炸松扣工具下入鉆具內后，將防噴盒對接在泵送變扣短節上，最后在泵送變扣短節旁通接口上接上泵送管線，密閉井口安裝如圖所示。

3 制定泵送程序

在泵送模擬軟件中輸入井眼軌跡、泥漿、電纜及鉆桿水眼數據，建立泵送工具串模型，進行模擬計算最終確定泵送程序。根據寧xx-H1井相關數據進行模擬，制定泵送程序圖見下表。

4 爆炸松扣

爆炸松扣是在管柱卡點上方接頭處引爆定量炸藥，利用其爆炸力震松接頭，從而達到解卡目的。

4.1 爆炸松扣前鉆具的緊扣和松扣

爆炸松扣點火前，被卡鉆具應進行緊扣和松扣操作，緊扣目的是使鉆具各連接部位受力均勻并有足夠的緊固度，防止鉆具施加反扭矩過程中提前倒扣，下表為施加正反扭矩的參考數據：

4.2 導爆索的選擇

爆炸松扣時導爆索使用數量與鉆具的尺寸、井深、鉆井液密度都有關系，現場施工過程中導爆索的選用參考下列圖表。

1.表內導爆索數量是指在爆炸桿上全長上所裝17g/m的導爆索根數。

2.表中參數是直井施工經驗總結。

4.3 爆炸松扣工具串結構

松扣工具串（如圖所示）由下至上為：錐形尾部+爆炸桿+上接頭+磁定位+加重桿+電纜頭。在爆炸桿上附著導爆索時，為了便于松扣工具串順利泵送至目的層，使用高壓膠布在爆炸桿上制作幾個牽引環。

5 爆炸松扣施工解卡流程設計

①上提鉆具使中和點在卡點位置，建議考慮井壁的摩擦阻力，鉆具上提力一般為爆炸點以上鉆具懸重的110%-115%;②計算好反扭矩圈數，使用頂驅測試好反扭矩施加情況，防止爆炸桿點火前反扭矩施加時鉆具其他地方倒扣損傷電纜;③將鉆具在轉盤面以上適當的位置卸開，用卡瓦將鉆具坐落在轉盤上，完成后安裝泵送變扣短節;④下入震扣所用的松扣工具串，待工具串正常運行后，將電纜密閉裝置防噴盒安和高壓泥漿水龍帶均安裝在泵送變扣短節上;⑤到井斜45°時，階梯式上提泵送排量，將松扣工具串泵送至卡點上方，停泵，核實工具串位置，將電纜密閉裝置和高壓泥漿水龍帶與泵送變扣短節分離;⑥采用井口轉盤施加好反扭矩后，上提絞車電纜使爆炸桿中心位置對準松扣節箍位置，起爆爆炸桿時通知井隊觀察反扭矩的顯示，判斷是否解扣成功;⑦待松扣工具串起出井口后，慢慢反轉鉆具，絲扣全部倒開后上提鉆具，在轉盤面以上適當位置卸開鉆桿，接回頂驅，循環1.5～2周，井下正常后起鉆。

6 現場應用

寧xx-H1井深4351m，最大井斜87°，水平段長1120m，鉆井液密度1.87g/cm3。在起鉆通井作業過程中，發生卡鉆事故，鉆具無法上提或下放，由于井內的震擊器可以正常工作，所以判斷卡點在震擊器以下部位。根據現場鉆具結構，在震擊器下第一根鉆桿下接頭3640m處爆炸松扣。本井使用普通5吋鉆具，外徑127mm，內徑108mm，壁厚9.5mm，最小水眼70mm。將爆炸桿送至3640m處實施爆炸松扣，期間不斷調整爆炸藥量，優化操作流程，最終在第3次施工中完成鉆具解卡任務。

第二次應用，寧xx-H4井深4469.3m，最大井斜97°，水平段長1800m，鉆井液密度1.88g/cm3。鉆井隊倒劃眼至井深4462.82m時遇卡，其鉆具結構寧xx-H1井類似，判斷卡點在震擊器以下部位，設計炸點在井深4418m處。將爆炸桿送至4418m處實施2次爆炸松扣均未解卡。幾次泵送爆炸松扣施工情況見下表。

7 結論

①采用本文設計的密閉井口裝置，實現采用電纜輸送工具方式來處理大角度、長水平段井卡鉆事故;②水平井鉆具解卡時，爆炸松扣導報索根數相較于同等井深直井，應該多用2-3根;③根據兩口井的實際應用，水平段過長后，地面施加鉆具的反扭矩很難傳遞到卡點，建議卡點水平段超過1200m后采用爆炸切割或其他工藝。

參考文獻：

[1]李云江.爆炸松扣技術的探討及應用[J].油氣井測試，2013， 22（5）：61-65.

[2] SY/T 5271-2000.卡點確定與爆炸松扣做法[S].國家石油和化學工業局，2000.