電纜切割懸掛技術在海上修井作業中的應用

楊春暉，陳繼華，張兆鋒，楊博欽，曲路路

（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 524057）

引言

南海西部海上油田在修井過程中，由于封隔器自身質量問題、套管變形等一系列問題，導致封隔器無法解封，無法將井內生產管柱順利起出。為了保證修井作業的繼續進行，通常采用電纜切割技術來處理封隔器無法解封，管柱遇卡的情況。即通過電纜切割作業，將卡點以上生產管柱割斷起出后，下入打撈工具處理封隔器及以下生產管柱。在切割過程中不排除電纜及工具串會在生產管柱內遇卡，若通過各種手段嘗試解卡均無效后可以在不影響后續作業的情況下，通過加工工具將電纜及工具串懸掛在生產管柱中某個內徑較小位置，在后續起管柱作業中將電纜及工具串一同帶出。

1 南海西部修井切割方式原理介紹

1.1 鎂粉切割

通過在地面裝配好RCT 切割工具，用電纜送到管中預定地點，再利用電纜傳送額定容量到熱發電，加熱發電器內的金屬混合粉末燃燒生成熱量，產生高溫熔化能等離子流，并使得金屬切割工具內的壓力增大。如果氣壓大于豎井液柱氣壓，切削工具噴頭上的滑動套筒就會下降，使噴頭暴露于豎井內，，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[1-2]。切割過程最快可在25 us 內完成。鎂粉切割具有工具串外徑較小，適用于通過內徑較小油管，無爆炸性，魚頭較規則，不變形，可直接進行打撈作業的特點。

1.2 切割彈切割

切割彈切割方式是將由二個固體炸藥所制造成的三個角錐體，以與頂部對齊的方法放置于密閉的鐵質器皿內，并有電纜下放于切割地點。切割工具串分權化在預計切斷部位時，由避雷器引爆切割炸彈，利用切割彈在周圍形成的金屬聚能噴流，進而切割井內管柱。

切割彈下料時具有的工具串組合簡單，且易于操縱；在下入的流程中不受管柱內的靜水壓力與井液密度變化限制；可以切削各種材料和不同規格的管柱;剪切時一般不需安裝固定用具，也比較安全。但因爆破時其動力很大，且剪切線處經常形成喇叭形或不規則的裂縫，在后續打撈前仍需下入水磨鞋進行魚頂處理作業，且在爆破流程中可能會有碎鐵片掉入其中。另外，若管柱處在固定位置，則爆破剪切時一般無法使管柱全部爆破，所以在切割前常保持管柱在過提狀態坐卡瓦，以保證管柱完全切開。

1.3 化學切割

化學切割是把火藥、機械和化學有效地結合在一起，達到切割的目的。火藥作為初始能源，首先使錨爪運動，把切割工具固定在管柱內壁上，又使化學藥劑噴出，化學藥劑在通過催化劑時產生化學反應（3BrF3+4Fe=3FeF3+FeBr3），化學反應中所形成的高溫和高壓促使切削頭內的小活塞被推動并向下移動，同時開啟金屬切削頭孔眼，將化學藥劑以高溫、高壓的形態噴向金屬管柱內部，管柱被劇烈化工侵蝕而折斷[3]。通常，一根油管大概在125～175 mm 之間被切斷。

水是化學切割的必備條件之一，切割前，管柱內應充滿液體。化學切割割口平整，便于后續打撈。但同時屬于危化品，化學腐蝕性強，操作不當易傷害到皮膚，現場作業中組裝復雜，部分管柱切割受最小通徑限制無法通過。

1.4 機械切割

機械式的管材切割刀是一種在工程作業中通過測井電纜輸送和控制的機械式的切割工具，利用電動刀片的機械旋轉切削方法完成對油管的切割非爆炸品，主要包括電氣電子設備部分和機械工程部分，電氣電子線路部分主要是整個切割工具的電氣控制部分，而機械部分主要分為液壓、推動、錨定和切割頭。通過軟件控制，先是驅動液壓電機，然后開啟錨定裝置，使儀器相對于管壁固定，接著驅動主電機，使切割頭高速旋轉，同時提高電機控制刀刃的外展轉速，逐漸使刀片接觸管壁，從而完成切割任務[4]。切割時間一般在10 mim 以內。

機械切割運輸儲存攜帶方便，可空運，切割口平整，便于后續打撈，可一次下井完成多次切割，切割不受管材限制，但成本較高、維護保養復雜。

2 懸掛工具介紹

在一條無縫鋼管上鋪焊四個扶正翼，使其最大外徑為60 mm，大于井下安全閥最小內徑54 mm，同時保證能順利通過井下安全閥以上管柱內徑。在扶正翼上方無縫鋼管本體兩側開孔，開孔大小取決于使用的卸扣大小，能順利穿過即可，切不可開孔過大，影響無縫鋼管本體承重。在四個扶正翼下方合適位置的無縫鋼管內部使用實心鐵棒焊接橫梁，這個橫梁的主要用途用于穿越電纜，形成雙股電纜。穿越電纜后，使用外徑較小卸扣將雙股電纜固定于焊接橫梁處。

3 井況介紹

3.1 第一次切割過程

本次切割為提前交叉作業，切割管柱為3-1/2″VAM TOP 油管，切割方式為鎂粉切割，切割工具承受壓力小于4 000 psi，所以使用2 000-200 切割矩進行切割。下入電纜切割工具串：打撈帽+加重桿+馬龍頭+CCL+錨爪+扶正器+鎂粉筒+電雷管+扶正器+壓力平衡筒+扶正器，下放至2 569 m 遇阻，定位切割深度2 567 m（雙管封隔器以下129 m），通電激發點火，電流電壓波動明顯，鉆臺、電纜有明顯震感；回收電纜切割工具串至134 m（井下安全閥）時遇卡，無法通過。通過循環方式解卡，排量20～60 m3/h，泵壓7～11.5 MPa，多次上提下放活動電纜工具串，最大上提至2 700 lbs，仍無法通過遇阻點。采用電纜T 型卡將電纜固定在井口電纜防噴管后將電纜T 型卡與拖撬之間的電纜切斷，以保障將井架移至本井口后再進行后續作業。

3.2 第二次切割過程

本次切割管柱仍為3-1/2″VAM TOP 油管，切割方式為鎂粉切割，切割工具承受壓力小于4 000 psi，所以使用2 000-200 切割矩進行切割。此次作業在截斷電纜處做反向馬龍頭，采用雙向馬龍頭連接上部切割工具串進行井下切割作業，下入電纜切割工具串：打撈頭（0.06 m）+馬龍頭（0.28 m）+CCL（0.44 m）+轉接頭（0.12 m）+扶正器（0.78 m）+點火頭（0.125 m）+切割矩（0.515 m）+壓力平衡矛2 根（0.698+0.698 m）+轉接頭（0.065 m）+扶正器（0.78 m）+轉接頭（0.12 m）+反向馬龍頭（0.28 m）+電纜+打撈頭（0.06 m）+馬龍頭（0.28 m）+CCL（0.44 m）+轉接頭（0.12 m）+扶正器（0.78 m）+點火頭（0.125 m）+切割矩（0.515 m）+壓力平衡矛2 根（0.698+0.698 m）+轉接頭（0.065 m）+扶正器（0.78 m）+底堵（0.05 m）。割點設計為雙管封隔器以上第一根油管單根大約中部的位置，油管切割點2 430.5 m。

4 井口連接工具串

由于第一次進行切割工具串及電纜在井內并使用旁通接頭接循環頭進行井控，本次作業需在旁通接頭下方制作反向馬龍頭及連接切割工具串。井口組裝電纜工具串步驟：

1）拆卸循環頭壓井管線。

2）拆松旁通接頭，并將旁通接頭提至轉臺上空，方便下方進行操作。

3）井口采油樹打好電纜卡，下放旁通接頭直至上方電纜松弛。

4）拆卸旁通接頭上的電纜卡。

5）使用旁通接頭下方電纜制作馬龍頭。

6）絞車滾筒電纜制作馬龍頭后，從旁通接頭的旁通孔上方穿過旁通接頭。

7）將鎂粉切割工具串使用變扣與上下兩個馬龍頭相連接并打緊。

8）使用測井絞車上提井口電纜，將電纜帶上張力。

9）拆除采油樹上方的電纜卡。

10）將工具串放入井口。

11）安裝旁通接頭及循環頭，壓井管線。

5 鎂粉工具入井作業

5.1 速度要求

鎂粉切割作業，因為無危險品，無必須通井的要求。如管柱未通井，要求速度不大于45 m/min，如管柱已通井，要求速度不大于90 m/min，本次作業儀器下放速度為40 m/min。

5.2 校深

1）確認CCL 濾波為0，進行上提校深，儀器串零長：CCL 中部（0.22 m）+轉接頭（0.12 m）+扶正器（0.78 m）+點火頭（0.125 m）+切割矩到滑套位置（0.49 m）=1.735 m；

2）以9 m/min、10 m/min、15 m/min 不同速度多次嘗試上提工具串進行校深，地面面板顯示信號仍不明顯。后結合實際數據進行判斷，以滑套深度為準進行校深，將面板上和軟件上的實時深度進行平移，定位切割深度2 430.5 m。

5.3 點火

加電點火時，保持電流達到1.3 A，保持15 s 左右，觀察到電流波動，點火成功；鉆臺、電纜無明顯震感。

5.4 回收工具串

1）回收電纜切割工具串至134 m（井下安全閥）時遇卡，調整排量上提下放活動電纜工具串，無法通過。

2）拆除循環頭，拆松旁通接頭并將旁通接頭提出井口。

3）打電纜卡至采油樹頂部，在井口將電纜剁斷。

4）將電纜穿過并固定在加工的懸掛工具內部焊接的橫杠處（能使工具卡在安全閥縮徑處，而使儀器串無法下落）并用電纜卡箍進行固定。

5）使用1T 尼龍繩連接在懸掛工具上方卸扣處，緩慢下放電纜將懸掛工具連接切割工具串懸掛在井下安全閥縮徑處，退出尼龍繩。

6）拆采油樹，裝BOP 組，回接油管至油管掛，起切割點以上生產管柱，直至起到井下安全閥，拆開井下安全閥與油管之間連接扣，在此處打電纜卡。

7）將井下安全閥上方電纜從懸掛工具處拆除并與電測絞車滾筒相連接。

8）使用電測絞車將長達270 m 遇卡電纜及工具串帶出，完成作業。

6 結語

結合南海西部海上油田電纜切割過程中工具串遇卡問題，對使用懸掛工具將電纜及工具串懸掛在生產管柱縮徑處這一技術做出了具體分析，提出了全新作業思路，有效避免了復雜情況的發生，提高了作業時效，降本增效明顯。