基于單層套管切割的水力內(nèi)割刀切割參數(shù)分析與優(yōu)化

王偉東(中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

0 引言

目前針對油井生產(chǎn)到后期產(chǎn)生的套管腐蝕現(xiàn)象，常規(guī)處理方式是更換腐蝕套管。即將原有的腐蝕或穿孔套管切割回收后，下入新的套管回接器回接至舊套管[1]。為保證切割腐蝕套管時的切割效果，一般在泵壓明顯下降、判斷套管被割斷后，會繼續(xù)切割一段時間來保證切割的效果。但由于常規(guī)水力內(nèi)割刀在切割開腐蝕套管后，如果繼續(xù)進行切割，可以切割開雙層甚至多層套管[2]，從而損傷外層套管。為防止在切割過程中將外層套管割斷，現(xiàn)在一般采用單層套管水力內(nèi)割刀進行切割。本文主要對單層套管水力內(nèi)割刀在實際應(yīng)用過程中的參數(shù)與結(jié)果進行分析，得出最優(yōu)施工參數(shù)，為后續(xù)現(xiàn)場單層套管水力割刀的現(xiàn)場實施提供參考。

1 單管水力割刀參數(shù)分析

1.1 單管水力割刀結(jié)構(gòu)與原理

以目前常用的C9-8-33系列刀片(如圖1)為例，C9-8-33系列刀片主要用于切割9-5/8″套管，在初始切割9-5/8″套管時切割角較小，約為2.45°，隨著9-5/8″套管被切開，其最大張開角度可以得到57°，可以滿足最大偏心情況下20″套管的切割(如圖2)。因此，在腐蝕套管更換作業(yè)實施過程中，如果采用C9-8-33刀片切割9-5/8″套管，在泵壓突降后不繼續(xù)進行切割，則可能出現(xiàn)套管未完全割開的情況。如果繼續(xù)切割，則很有可能將外層的13-3/8″套管甚至20″套管切割開，造成惡劣的井下作業(yè)事故。

圖1 常用水力割刀刀片

圖2 常用水力割刀切割狀態(tài)

目前采用的單管水力割刀刀片結(jié)構(gòu)如圖3所示。其與C8-9-33型水力割刀刀片不同處在與刀尖形狀為凸出的三角形，在切割時刀尖直接作用于套管內(nèi)壁，將套管從內(nèi)部切開。隨著套管的切開，刀片逐漸張開。但由于本體不具備切割及磨削功能，在切開9-5/8″套管后，刀片與套管內(nèi)壁摩擦，使得其張開角度受限，切割范圍無法繼續(xù)增加。其伸出套管的刀尖長度也縮短，無法達到切割外層套管的目的(如圖4所示)。

圖3 單管水力割刀刀片

圖4 單管水力割刀切割狀態(tài)

單管水力割刀由于其長時間切割也無法割開多層套管。因此在腐蝕套管更換工藝應(yīng)用時，采取單管水力割刀能有效保護外層套管不被割開，防止產(chǎn)生套管二次損傷事故發(fā)生。

1.2 單管水力割刀切割參數(shù)分析與優(yōu)化

文章根據(jù)某井9-5/8″套管使用單管水力割刀進行切割的各項參數(shù)與結(jié)果進行對比和分析。

某井使用單管水力割刀切割套管，總共在不同深度采用不同參數(shù)切割6次，其參數(shù)如表1所示。

根據(jù)以上參數(shù)分析，單管水力割刀在切割套管時，保持合適的排量和泵壓，一般能在10 min內(nèi)將套管割斷，并出現(xiàn)相應(yīng)的泵壓下降現(xiàn)象；

在泵壓突然下降之后停轉(zhuǎn)盤，再次啟動轉(zhuǎn)盤切割，割口出現(xiàn)雙臺階現(xiàn)象。表明在停轉(zhuǎn)盤再啟動后，割刀位置發(fā)生變化，導致割口出現(xiàn)雙臺階。

切割過程中泵壓逐漸下降，切割完成后套管會留皮且割口切割痕跡寬度較寬。說明在切割過程中，排量不變，泵壓變化，導致水力割刀切割位置稍有變化，切割寬度增加，切口留皮現(xiàn)象比較明顯，嚴重的話會導致套管未完全割開。

綜上所述，在切割過程中，為保證切割效果，需要盡可能保證切割位置不發(fā)生變化。且保證切割的穩(wěn)定性。因此對切割參數(shù)有以下要求：

(1)在切割過程中，保持轉(zhuǎn)速恒定不變，以保障切割的持續(xù)性。轉(zhuǎn)速變化可能會導致割刀位置發(fā)生變化，影響切割效率，且可能造成刀片崩斷。

(2)切割初期如果保持一個較高的泵沖和泵壓參數(shù)，在后期切割過程中參數(shù)發(fā)生變化后，沒有再次調(diào)整參數(shù)的空間，因此，不建議在切割初期采用較高的排量和泵壓參數(shù)進行切割。

表1 某井水力割刀切割參數(shù)統(tǒng)計表

(3)在初期切割過程中如果切割力較大，可能會損壞刀尖。因此在先期切割時，保持一個低排量和低泵壓，保證先期切割的有效性。待刀尖逐步磨平后，再逐漸提高排量和泵壓，保證切削力度。

2 結(jié)語

（1）單管水力割刀能有效保證在切割內(nèi)層套管的過程中，不會切割到外層套管，有效地保證作業(yè)過程中外層套管的安全。

（2）單層水力割刀在切割過程中，在確定套管已經(jīng)被切割開之前，保證轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動狀態(tài)，防止停轉(zhuǎn)盤造成的切割位置變化。

（3）在單管水力割刀切割初期，保持一個低排量和低泵壓進行切割，后續(xù)逐漸增加排量和泵壓，提高切削效率，有利于保證最終的切割效果。