雙管生產管柱切割回收技術及其應用

曹海洋，楊博欽，翁天福，楊志仁，譚 燕

（中海油能源發展股份有限公司工程技術湛江分公司，廣東 湛江 524000）

引言

潿洲某油田是一個4腿導管架無人井口平臺，是我國南海北部海域第一個投入開發的油田平臺，于1986年投產。原為四樁腿固定式無人居住平臺，樁深37.5 m，平臺水面部分高37 m。設計使用壽命20年，已經延期服役12年。由于目前平臺上15口，其中油井9口，氣井2口，注水井4口。其中2口井已臨時棄置，其余井也均無生產價值，設備長時間處于閑置狀態，導致設備及管道腐蝕嚴重，現計劃對該平臺進行廢棄處置。該油田井的生產方式采用多管分采生產技術[1]。隨著油田技術的發展，該類管柱已經相應退出市場。在該類井棄置過程中封隔器很難取出，常常使用切割和震擊打撈的方式進行回收。為了達到降本增效的目的，海上常選用鎂粉切割。

1 切割技術介紹

海上石油經常使用的切割技術主要有化學切割、機械切割、爆炸切割、鎂粉切割、切割彈切割、水力內切割。現場作業時，要按照作業實際狀況選用最佳的技術方法進行切割，以實現經濟高效的目的。

化學切割技術是當工具內的化學藥劑經過催化劑時，使催化劑上的油燃燒，產生高溫。激發的化學藥劑，以高溫、高壓的反應物以氣體形式，通過切割頭的小孔眼噴出，與管柱內壁快速反應，達到切割的目的[2]。該技術是一種從管柱內部進行作業切割技術，它可在任意部位切割管柱，切割割口平整，無需套銑，方便下一步打撈作業。

機械切割技術是適用于結構復雜，內徑較小的管柱，下入切割工具串時常常不能精準就位，但該類技術不需要化學藥劑和爆炸火藥物品，相對安全[3]。

爆炸切割技術主要是通過使用專用的切割組和藥餅，向地面供電并引爆的雷管、導爆索和藥餅、切割組件，對井下管柱進行切割[4]。該技術的切割費用相對低廉，因切削處有呈大喇叭口，在打撈管柱前必須下套銑筒以進行磨銑。

鎂粉切割技術是在地面裝配好RCT切割工具，用電纜送達管內預定位置，通過電纜傳輸額定電流到熱發生器，熱發生器內電阻被加熱達到燃燒溫度，點燃粉混合末狀，產生巨能，形成高熔化能等離子，并導致切割工具內壓增加[5]。高能等離子體通過噴嘴噴射離子，就像富含高溫和腐蝕物的原子微粒一樣射向切割區，對切割管柱實施切割。該技術操作簡捷，安全性能高，不受作業井深度限制，作業壓力大，溫度高，是深井、超深井作業管柱最理想的內切割工具之一。切口完整不需修整，有效的減少作業時間。

切割彈切割技術是指通過電纜將切割彈下放到預定深度后，在地面通電時，將切割彈專用組件點火，輸出的高爆轟波引爆切割彈組件，形成巨大的金屬噴流，從而切割油管管柱[6]。該方法成本低、組裝簡單、可靠性較高、破壞性大、割口多成喇叭形或不規則地裂開，因此很不方便進行打撈。

水力內切割技術是通過下入水力割刀通過割刀本體活塞在壓差的作用下伸出刀片進行切割[7]，切割前還需進行功能試驗，割刀刀片也要進行檢查，該技術切割時間較長，無法直觀觀察切割是否完成，只能通過相應參數進行觀察。

2 切割技術對比

通過以上切割技術介紹進行對比可知，切割技術主要分為化學切割和機械切割技術兩種。目前南海油田常用化學切割中的鎂粉切割技術，因為鎂粉切割技術相對爆炸切割與化學切割技術的優點為非爆炸品、化學品切割，危險系數低，對環境沒有污染。對比機械切割鎂粉切割時效快，較少切割時間。切割彈切割后割口參差不齊，鎂粉切割割口整齊，便于下一步打撈作業，無需磨銑。

3 施工背景

潿洲某油田平臺平均井斜深在2 000～2 500 m，氣井、注水井為單管完井，油井為雙管完井，管柱為雙管井下管柱。壓力系數偏低為0.4～0.7，甚至更低。該平臺共有15口井，開采至今服役30多年，無正常產出，現對其進行棄置作業。以其中潿洲某油田某井為例。該井為雙生產管柱油井，此井井下管柱入井時間久遠，井下封隔器解封失效，井下管柱無法正常取出，現對該井封隔器以上油管回收方式為切割打撈回收，該井井下管柱結構，如圖1所示。

圖1 井下管柱結構圖

4 施工應用

該井井下管柱無法直接同時起出長短管，因此采用長管管柱鎂粉切割，短管管柱切割彈切割，先切割短管管柱打撈回收后，在回收長管管柱。長管管柱采用鎂粉切割，短管采用切割彈切割。

井下管柱長管切割，就位電纜切割設備，割點位置為2 430.5 m，下入鎂粉切割工具串（打撈帽+加重桿+馬龍頭+CCL+錨爪+扶正器+鎂粉切割熱發生器+鎂粉筒+扶正器+壓力平衡筒+扶正器），連接電纜接頭；導通正循環流程，啟泵，輸送切割工具串，排量12～20 m3/h，泵壓0.4～1.3 MPa，下至2 450 m。通過受電引發點火裝置，電流電壓出現大幅度變化，鉆臺、電纜產生劇烈震感，取回電纜切割工具串，檢查工具串是否損壞。起出長管管柱觀察割口平整，見圖2。

圖2 鎂粉切割長管割口

井下管柱短管切割，就位電纜切割設備，割點位置為2 434 m，下入切割彈工具串（打撈帽+加重桿+馬龍頭+CCL+點火頭+切割連桿+轉接頭+切割彈）。通過受電引發點火裝置，電流電壓出現大幅度變化，鉆臺、電纜產生劇烈震感。取回電纜切割工具串，查看切割彈是否激發，查看切割工具串是否破損。起出短管管柱觀察割口向外呈喇叭狀，見圖3。

圖3 切割彈切割短管割口

5 難點分析

1）井史資料缺失，該油田井服役時間過長，無生產價值，且部分井史資料丟失，為井打撈作業添加難度。

2）該管柱結構設計于海上油田發展初期，該技術現已取消，井下雙封隔器解封和小型修井作業處理復雜，不易修井。

3）雙管井下管柱由于服役時間長，超過服役期，井下管柱相應程度存在結垢和腐蝕，并且井下大部分工具失去功能，為作業帶來一定難度。

4）雙管井下管柱井口，由于棄置平臺無人看管，導致井口螺栓腐蝕嚴重。

5）雙管井下管柱結構復雜，同時起雙管管柱十分困難，無法管控。

6）井下封隔器解封失效，套銑和磨銑難度較大，并且會產生隨渣或損壞油管形成小型落魚。

7）雙管井下管柱復雜，現場無起雙管井下管柱工具及經驗，起雙管非常困難。

6 結語

針對海上平臺棄置井特別是雙管管柱的井，面對此情況可首選鎂粉切割或切割彈切割，這樣可以避免水力切割的消耗時間長，且鎂粉切割或切割彈切割可以在下到任意位置進行切割，不會損失其他層套管，安全性較高。該技術以成功應用于南海油田十多井次，為后續該類雙管管柱回收提供了寶貴經驗。