六盤水某參數井生產套管脫扣事故分析和處理

王林杰

中煤科工集團西安研究院有限公司（陜西 西安710077）

套管事故是在下入套管或完井作業中發生的井內事故，常見的有套管斷裂、落井、卡套管等[1-3]。六盤水牛場區塊某參數井在生產套管固井候凝期間，由于拆卸聯頂節時操作不當，造成生產套管倒開脫扣事故，給后續壓裂排采造成一定的安全隱患。現場通過印模探明落魚情況、加工引扣工具、多次嘗試對扣后，經套管試壓合格，成功處理該起事故，為類似事故或復雜情況提供一定的借鑒。

1 工程概況

1.1 地質及煤層特征

該參數井所在的牛場區塊隸屬于貴州織納煤田比德-三塘向斜，位于貴州省西部的云貴接壤地帶的六盤水市水城縣境內。該井為一口煤層氣勘探井，鉆探目的主要為取全取準煤系地層各項地質資料及評價煤層氣可采性。鉆孔實際揭露的地層自上而下分別為：第四系（Q）地層、三疊系下統飛仙關組（T1）f地層、二疊系上統長興組（P3c）地層及二疊系上統龍潭組（P3）l地層。

區塊含煤地層為二疊系上統龍潭組（P3l)，系海陸交互相沉積為主的含煤建造，沉積物主要由碎屑巖及煤組成，與下伏峨眉山玄武巖組呈假整合接觸。含煤地層厚度300～450 m，共含煤25～57層，煤層總厚度為20~40 m，其中可采煤層3~17層，可采總厚9.4~23.35 m[4-7]。

1.2 鉆完井概況

該參數井完鉆井深990 m，井型為直井。采用二開井身結構：一開采用Ф311.2 mm鉆頭鉆至井深151.25 m，下入Ф273.1 mm表層套管，封隔上部易漏易垮地層和水層，保證二開裸眼段及煤層段的安全鉆進；二開采用Ф215.9 mm鉆頭鉆至完鉆井深990 m，下Ф139.7 mm套管完井。完鉆原則為鉆至33#煤層以下30 m完鉆，完井方式為套管射孔完井。另外，該井在目的煤層進行分段取心，累計取心進尺96.70 m。

2 事故發生經過及處理難點

2.1 事故發生經過

完鉆下入生產套管后順利固井，但由于漏失水泥未返至地面。套管下入情況如下：浮箍+1根Φ139.7 mm套管+浮箍+32根Φ139.7 mm套管串+定位短節+63根Φ139.7 mm套管串，套管下深986.07 m。為保證套管在井內處于居中位置，煤層段每2根套管安裝1個彈性扶正器，非煤層段則每3根安裝1個扶正器，共安裝扶正器32個。

固井后井壁環空液面下降5 m，使用水泥漿回灌。候凝36 h后，觀察到井口回灌的水泥漿液面未下降。若按照一般流程應先將套管吊卡及下墊小方木拆掉，聯頂節放空后方可用B型大鉗擰卸。在松開防噴器法蘭盤螺栓后，敲打墊塊方木數次未能取出，操作人員認為固井水泥已返至地面，井內套管全井封固，可以轉盤掛倒擋進行松扣。倒轉5至6圈后，井口觀察發現聯頂節已松扣，繼續轉動轉盤，但未能注意到下部套管也隨之轉動，上部套管在拉力的作用下脫扣并向上彈起，套管脫扣如圖1所示（根據聲幅測井數據，固井水泥返高為252.30 m）。

圖1 套管脫扣示意

此時儀表盤顯示懸重63 kN，套管鋼材密度25.30 kg/m3，據此判斷套管在250 m左右脫扣。隨后嘗試數次對扣未果，分析井內落魚處可能受扶正器影響或套管不居中造成對扣困難，將脫扣套管全部起出清點，確定魚頂位于井深235.27 m處，具體數據見表1。

表1 脫扣起出套管數據表

2.2 事故處理難點

1）生產套管使用N80鋼級Φ139.7 mm石油套管，絲扣類型為長圓扣，螺紋密而細，在對扣過程中易損壞，且在緊扣過程中若偏斜，易造成錯扣滑絲，導致密封不嚴。

2）生產套管已完成固井，極端情況下套管貼在井壁一側，給落魚對扣造成困難。

3）生產套管上裝彈性扶正器，影響對扣緊扣。

4）ZJ20鉆機大鉤沒有頂驅裝置，造成對扣擰扣操作不便。

3 事故處理過程

1）第一次對扣。起出脫扣套管后，卸掉扶正器，觀察到最下面一節套管公扣完整，無損壞痕跡。下入繩索取心打撈器進行探查，打撈器外徑Φ62 mm，生產套管內徑Φ124.26 mm，但放至套管脫扣處遇阻，嘗試多次未果，判斷下部套管未居中，偏靠到井壁一側。

為使對扣時套管公扣順利與母扣對接，加工馬蹄形喇叭口，加工引扣工具，設計思路為：在魚頂套管完全靠在一側井壁的極限狀態下，根據井眼尺寸Φ215.9 mm，生產套管接箍外徑Φ153.67 mm，內徑Φ121.36 mm，設計引扣工具內徑為Φ173 mm，（圖2），焊至最下部一根套管外側，如圖3所示。隨后下入套管組合Φ139.7 mm套管（帶引扣工具）+Φ139.7 mm套管串+短套管進行對扣，多次嘗試均未成功，分析可能由于套管脫開處彈性扶正器卡在接箍上，影響對扣。

圖2 引扣工具尺寸計算示意圖

圖3 馬蹄形喇叭口引扣工具

2）探明落魚情況。為查明井內落魚上端面形態，利用木塞加工印模工具，下入鉆具組合Φ139.7 mm短套管（帶木塞）+轉換接頭+Φ159 mm鉆鋌+Φ 127 mm鉆桿+方鉆桿對井內魚頭形態進行“照相”，如圖4所示。起出印模后觀察，分析得出套管靠一側井壁，魚頭帶有扶正器且已經斷開，魚頭套管接箍半邊上壓有已經壓扁的扶正器。

圖4 第一次印模圖像

3）處理魚頭扶正器。如何將魚頭上端扶正器安全處理是后續對扣的關鍵。處理扶正器的工具加工后，下入鉆具組合Φ139.7 mm短套管（帶木塞）+轉換接頭+Φ159 mm鉆鋌+Φ127 mm鉆桿+方鉆桿將扶正器撥到套管與井壁環空或者破壞后落入井底，再次下入繩索取心打撈器進行探查，多次上提下放順利通過脫扣點，判斷扶正器已從母節箍上撥開且壓入環空，再次下入印模工具進行“照相”。起出印模后（圖5），發現只有半邊圓弧且套管母節箍壓入深度1 cm，并未出現第一次那樣的扶正器壓痕，判斷扶正器已剝離。

圖5 第二次印模圖像

4）第二次對扣。下入套管組合Φ139.7 mm套管（帶引扣工具）+Φ139.7 mm套管串+短套管進行對扣，用鏈鉗輕松引扣8圈，同時觀察到指重表指針從60 kN逐漸上升至70 kN，判斷套管扣已對上，繼續人工緊扣，同時緩慢下放套管。在用貓頭緊扣后，接方鉆桿并開啟泥漿泵，泵壓瞬間升至6 MPa，說明對扣成功，憋壓30 min無壓降。測井隊伍進行聲幅測量，固井車進行套管內試壓，試壓20 MPa，30 min壓降0.2 MPa，試壓合格，本次事故處理成功。

4 結論與建議

1）本次套管脫扣事故的直接原因為作業人員違規操作，采用轉盤倒扣方式拆卸聯頂節，造成套管脫扣。

2）生產套管絲扣密而細，不易對扣上緊，加之固井后套管不居中、扶正器等不利因素影響，事故處理關鍵在于探明落魚形態及處理魚頂障礙物。通過多次印模、處理扶正器后，對扣成功，順利處理事故。

3）該參數井套管從固井水泥返高處脫扣，上部環空無水泥也是造成該起事故的原因。因此，如何使水泥返至地面、提高固井質量是巖溶地區煤層氣開發的一個重要環節。

4）發生事故后切忌急于盲目操作，在探明井內情況前，錯誤的處理方式可能使事故變得更為復雜或產生次生事故。

5）操作人員素質的提高是解決人為事故的關鍵，應加強對重要崗位人員遵章守紀、安全意識的培訓，以避免事故的發生。