文23儲氣庫處理井下永久式封隔器的技術研究與應用

張其松 龐金海 姚文忠 孫金朝 張志敏

摘要：在文23儲氣庫下入永久式封隔器完井施工作業中，永久式封隔器發生中途坐封，無法一次性解卡，導致無法下步正常作業，未能達到設計要求;通過套銑、磨銑工具研究、改進打撈工具及套磨銑工藝，處理井下永久式封隔器，恢復正常作業施工。

關鍵詞：中途坐封;永久式封隔器;套磨銑工藝

1概述

文23儲氣庫項目地處華北平原中心，是利用已經枯竭的文23氣田主塊建設的地下儲氣庫，北連天津LNG接收站和鄂安滄管道，西通華北大牛地氣田和榆濟管道，東接青島LNG接收站和山東管網，（一期）設計庫容104億立方米，是目前國內最大天然氣儲氣庫。

文23儲氣庫井身采取三開井方式完井，即表套（406.4mm）+技套（273.10 mm、282.58mm）+油層套管（177.8mm），并采用優質油井水泥固井，返高到地面。實現油套環空加環空保護液，達到對上部套管的保護目的，生產管柱采用的永久式封隔器為美國貝克休斯生產的Φ145mmSAB-3永久式液壓封隔器，其卡封性能可靠，得以廣泛應用。

但在作業施工過程中可能出現中途坐封，由于永久式封隔器上下雙卡瓦結構，無法自行解封，需要上大修隊伍進行處理，需將原完井管柱中下入的永久式封隔器撈出，重新下入生產管柱投產。

2處理井下永久式封隔器的技術研究

SAB-3永久式液壓封隔器是文23儲氣庫完井作業中不可或缺的核心工具，主要由回接筒棘齒、回接插入密封筒、上卡瓦、上卡瓦錐體、金屬環、密封膠筒、下卡瓦錐體、下卡瓦、活塞、活塞套、下接頭等部件組成，為順利打撈出高強度材質的永久式封隔器，一般采用套銑打撈方式，通過進一步對套銑、磨銑、打撈工具的研制和改進、優化套磨銑工藝技術，優質高效地處理出永久式封隔器。

2.1套銑、磨銑工具研究

SAB-3永久式封隔器尺寸較大且金屬原件多，封隔器的橡膠材質為氟化橡膠膠筒;鋼級為TP110-SUP13Cr，材質主要組分為11.5～13.5%Cr和4.5～6.5%Ni;通過對永久式封隔器材質的組分分析研究后，確定套磨銑工具應選用碳化硼合金做為磨銑材質，該材質對13Cr偏軟質的金屬切削能力較強，不易產生包裹。保障套磨銑的磨銑切削能力。

由于永久式封隔器處理需要將上下卡瓦通過長時間套磨銑處理后才能實現解封，為防止處理期間引起事故復雜化保護生產套管，提高磨銑工具的穩定性，對套、磨銑工具進行優化設計，設計研制了“高效領桿套銑筒”和“五邊扇形領桿磨鞋”，選擇使用帶領桿的高效套磨銑工具進行處理。

高效領桿套銑筒結構設計：

（1）接頭設計Φ127mm外徑，筒體外徑Φ148mm，筒體內徑108mm，保證了鎢鋼的有效厚度，增加了套銑面積。3個Φ14mm水眼，使修井液循環沖洗更均勻。

（2）領桿直徑Φ76mm，領桿水眼Φ20mm，領桿前段鋪設10mm厚硬質金，水眼Φ20mm，在套銑過程中套銑筒的銑頭不會損壞套管內徑。

五邊扇形領桿磨鞋結構設計：

（1）接頭設計Φ127mm外徑，筒體外徑Φ148mm，磨銑面采用5邊扇形設計，提高磨銑切削效果;5個Φ15mm水眼，對應5個扇形邊。本體外壁有5個水道寬10mm，提高鐵屑上返空間。

（2）領桿直徑Φ76mm，領桿前段鋪設10mm厚硬質金，水眼Φ20mm，水道寬10mm與套銑筒領桿設計同理。

2.2打撈工具及打撈管柱的研究

根據井內落物與永久式封隔器的結構，設計研究了2.5m和3.5m兩種規格長桿雙滑塊撈矛，加長的矛桿可以直接打撈封隔器下部油管，避免從封隔器內腔造成打撈工具滑脫的風險，同時也可防止永久式封隔器被倒散后造成多次打撈。

撈矛結構設計：

（1）接頭設計Φ105mm，加長撈矛桿長度為Φ70mm×2.5m和Φ70mm×3.5m兩種規格，加長的矛桿可以直接打撈永久式封隔器下部油管短節， 1個Φ10mm水眼，可以進行沖洗。

（2）撈矛桿前段錐體鋪三道少量鎢鋼，可以處理打撈腔，提高打撈成功率。

由于套磨銑封隔器會產生大量碎金屬塊，要提高環空返速，防止碎屑堆積、切割鉆具與卡鉆問題，套磨銑、打撈管柱必須接打撈杯及鉆鋌。必要時使用局部反循環強磁打撈器清理碎屑。

2.3修井液工藝研究

為了保護儲層，不對地層產生傷害，影響注采氣效果，提高研磨和攜帶能力，改進了修井液體性能，修井作業中采用油氣層保護液進行壓井及磨銑循環，施工中采用清水+0.5-1%活性劑+0.6-2%降濾失劑+2-3%緩釋劑+1-2%粘土穩定劑的修井液，套磨銑過程中根據情況液體中添加研磨成分，適當提高動切力至20-30pa.s，增加攜屑能力且提高了磨銑效率。

3現場應用

文23儲4-9井和文23儲5-7井在投產施工過程中，發現永久式封隔器分別1057.94m、1167.41m中途座封，導致兩口新鉆井無法正常投產進行注采氣，管柱結構未能達到設計要求，為后期生產留下隱患。為了恢復注采氣能力，需要打撈處理貝克休斯SAB-3永久式液壓封隔器，重新下入投產管柱進行投產。2020年4月份兩口井分別通過Φ80mm×0.23m星型高效磨鞋正循環磨銑處理永久式封隔器內通道、Φ148mm×1.24m碳化硼高效領桿套銑筒套銑永久式封隔器、Φ148mm×0.79m碳化硼五邊扇形領桿高效磨鞋套磨銑永久式封隔器、Φ70mm×3.5m長桿雙滑塊撈矛打撈永久式封隔器，修井液采用動切力22-25pa.s的油氣層保護液，應用此工藝技術成功處理出兩口永久式封隔器中途坐封井，撈出SAB-3永久式封隔器及全部落物。

四、結論

通過套銑、磨銑工具研究、專用打撈工具研究及套磨銑工藝改進，在施工中，提高了磨銑效率及研磨和攜帶能力，解決了永久式封隔器井在打撈技術難題，提高了作業施工效率，保證安全，縮短了施工周期，對以后儲氣庫的類似施工井具有指導意義，也為處理井下永久式封隔器提供了一套行之有效的修井工藝技術。

參考文獻：

[1]? 吳奇.井下作業工程師手冊[M]。北京：石油工業出版社，2002

[2]? 杜曉瑞、李華泰.鉆井工具手冊[M]。北京：中國石化出版社，2012

作者簡介：張其松，男，高級工程師，1990年7月畢業，現從事修井、側鉆及儲氣庫建設工藝技術研究工作。