超深井雙封隔器解卡打撈技術(shù)研究與應(yīng)用

尹立明

中國石化西北油田分公司采油一廠 新疆 烏魯木齊 830011

塔河油田屬于古生界裂縫、溶洞型油藏類型，井眼穩(wěn)定，通常采取裸眼完井。但針對多產(chǎn)層和不同壓力體系的奧陶系油層，完井過程中由于多采取酸壓完井方式溝通縫洞體，通常選用套管封隔器+裸眼封隔器的特殊管柱結(jié)構(gòu)分層卡封實現(xiàn)生產(chǎn)。但受井筒因素及酸化、壓裂施工因素影響，在后期補孔改層、轉(zhuǎn)抽過程中出現(xiàn)封隔器解封失效，輕則造成作業(yè)過程中生產(chǎn)管柱拔斷或封隔器無法解封現(xiàn)象，增加作業(yè)難度，重則造成整個油井的報廢（據(jù)統(tǒng)計2012—2019年作業(yè)的雙封隔器管串一次解封成功率僅為15%）。

1 雙封隔器解封失效原因分析及打撈難點剖析

1.1 裸眼封隔器解封失效主要影響因素

塔河油田常用的套管封隔器類型，開發(fā)前期常用Y211、MCHR、PHP型，目前常用 Y241型，這種封隔器為壓縮式，采用單向卡瓦固定，上提管柱解封，Y211采用下放管柱坐封，Y241采用打壓坐封。Y211封隔器由膠筒、隔環(huán)、中心管、錐體、卡瓦、擋環(huán)、軌跡管等組成。Y241封隔器由膠筒、隔環(huán)、中心管、卡瓦等組成。出現(xiàn)解封失效主要原因有4個方面。（1）套管內(nèi)液壓或機械封隔器座封后由于后期生產(chǎn)油壓高于套壓，水力錨長時間錨定在高位高壓環(huán)境下作用且易銹蝕不能有效回縮，張開的卡瓦卡在套管壁上，越拉越緊，無法解卡；（2）部分套管封隔器存在封隔器支撐卡瓦卡鉆的情況（如PHP封隔器），坐封封隔器時，負(fù)荷太大，封隔器膠筒嚴(yán)重?fù)p壞；（3）解封機構(gòu)銹蝕、結(jié)垢嚴(yán)重，上提時施加拉力未能有效剪斷釋放銷釘導(dǎo)致解封失敗；（4）由于井筒原因?qū)е嘛L(fēng)化殼、固井水泥垮塌或套管封隔器以上壓井液礦化物結(jié)晶沉淀造成埋卡。

1.2 解封打撈難點分析

（1）完井封隔器管柱完井管柱負(fù)荷普遍在80噸以上，縱向雙封隔器都未解封時由于雙重受力，增加解封負(fù)荷，導(dǎo)致解封難度大，成功率低。

（2）管柱在完井時酸壓受高壓且生產(chǎn)周期長的油氣井遭受硫化氫、二氧化碳腐蝕抗拉強度降低，最大提拉負(fù)荷無法有效預(yù)判，易發(fā)生井口處管柱斷裂載荷突然釋放造成事故，存在極大安全隱患。

（3）雙封隔器管柱完井結(jié)構(gòu)一般為套管封隔器+裸眼封隔器+水力錨結(jié)構(gòu)，利用大力上提、懸吊等措施無法解封情況下通過提拉法測卡點因其誤差較大，封隔器之間距離短，也很難準(zhǔn)確判斷卡點位置。

（4）常規(guī)倒扣處理封隔器管柱的方式存在管柱倒散的可能性較大，且不易從卡點處倒開，后期套銑、打撈處理工作量大，周期長，費用較高。

（5）裸眼封隔器遇卡位置在裸眼段，井壁不規(guī)則且漏失嚴(yán)重的井筒在套銑作業(yè)時不能有效建立循環(huán)，易發(fā)生卡鉆，對套銑操作技術(shù)及壓井液性能要求高。

2 雙封隔器打撈工藝技術(shù)研究

封隔器常用解卡方法有活動解卡法、憋壓解卡、懸吊解卡、震擊解卡、套銑倒扣解卡等。對于超深井而言，由于管柱長，負(fù)荷重，作業(yè)難度大，施工工期長，費用高。落實井卡原因，制定合理的解卡打撈方案對超深井尤為重要。

2.1 處理思路

1）查井史：當(dāng)雙封隔器管柱結(jié)構(gòu)在嘗試上提無法正常解封情況時，對該井鉆完井及歷史生產(chǎn)資料進(jìn)行分析，落實井筒是否完好，封隔器工作是否正常，封隔器上部是否存在泥漿沉淀等異物埋卡，為下步解卡方案制定提供依據(jù)。

2）水力憋壓、大力上提解封：若無異物則可采取水力憋壓配合上提解封封隔器。

3）油管切割或倒扣、套銑打撈：采取以上措施后若仍無法正常解封，則采取提拉法測卡或者注磁測卡后進(jìn)行油管切割的方式處理。通常從雙封隔器中間切割后先解封、處理套管封隔器再對裸眼封隔器打撈。爆炸切割法的優(yōu)點是處理上部油管串所用時間短，成功率高，修井效率高，缺點是在爆炸切割后的魚頂可能破裂不規(guī)則，對下一步的修井造成影響，也有可能多次切割形成幾段魚頭，造成后期修井套銑倒扣打撈困難。

若油管存在堵塞無法將切割彈送到卡點位置，則需油管倒扣后實施套銑打撈。倒扣打撈法的優(yōu)點是每次倒扣后魚頭為規(guī)則魚頭，不影響下一次修井打撈作業(yè)，缺點是修井工期較長，倒出油管數(shù)量無法準(zhǔn)確操作。

2.2 卡點位置判斷

（1）提拉法測卡點的確定方法

用計算公式初步確定卡點深度

初步確定卡點深度見式1

式中：L——初步確定卡點深度，m；

ΔL——油管連續(xù)提升時的平均伸長，cm；

ΔP——油管連續(xù)提升時的平均拉力差，Kn；

K——油管的伸長系數(shù)；

E——鋼材彈性系數(shù)；

F——管體截面積，cm2。

（2）注磁測卡：對于被卡管柱來說，在井口施加的旋轉(zhuǎn)或提拉的外力只能傳遞到卡點以上，而不能傳遞到卡點以下。測卡儀是根據(jù)被卡管柱這一特點，通過測量井下管柱的拉伸或扭轉(zhuǎn)位移來確定卡點的位置。在測卡儀的關(guān)鍵部件傳感器的內(nèi)部有磁鋼及線圈，當(dāng)提拉及旋轉(zhuǎn)管柱時，由于傳感器上下彈簧矛緊撐在管柱內(nèi)壁上，于是使得傳感器也隨管柱的拉伸和旋轉(zhuǎn)而伸長和扭轉(zhuǎn)，由于電磁感應(yīng)的因素，此時在傳感器內(nèi)部便產(chǎn)生瞬間感應(yīng)電流，通過電纜傳遞到地面的儀表上，然后表上指針便隨之左右擺動，由于卡點以上鉆具可拉伸、旋轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象便很明顯，而卡點以下鉆具因不能被拉伸、旋轉(zhuǎn)，測卡表上便無此反應(yīng)，根據(jù)指針反應(yīng)幅度的變化，便可確定卡點位置。

2.3 套銑打撈工藝

（1）鉆具組合設(shè)計（Φ177mm套管為例）：

遵循下得去，撈（抓）得住，起得出，有退路，不損壞魚頂，不損壞套管，不增加新的落魚原則，從以下6個方面設(shè)計打撈管柱。

①打撈震擊管柱：打撈工具+安全接頭+超級震擊器+121mm鉆鋌4根+加速器+73mm鉆桿+89mm鉆桿+方鉆桿；

②套銑管柱：Φ140mm銑鞋+Φ140mm×4根套銑筒+接頭+Φ73mm鉆桿+Φ89鉆桿+方鉆桿；

③打撈倒扣管柱：打撈工具+Φ73mm鉆桿+31/2″鉆桿+方鉆桿；

④反扣套銑管柱：Φ140mm反扣銑鞋+Φ140mm×4根反扣套銑筒+接頭+Φ73mm反扣鉆桿+Φ89mm反扣鉆桿+方鉆桿；

⑤反扣打撈管柱：反扣打撈工具+Φ73mm反扣鉆桿+Φ89mm反扣鉆桿+方鉆桿

⑥套銑打撈管柱：Φ140mm反扣銑鞋+Φ140mm×1根反扣套銑筒（管內(nèi)上部安裝反扣打撈工具）+Φ73mm反扣鉆桿+Φ89mm反扣鉆桿+方鉆桿。

（2）打撈工具選擇：

①魚頂為母接箍時打撈即可選擇正扣外撈工具也可選擇內(nèi)撈工具，但倒扣操作時易倒開上部鉆具。外撈工具可選擇卡瓦撈筒，母錐，內(nèi)撈工具可選滑塊撈矛、可退式打撈矛，根據(jù)魚頭位置撈矛接頭可焊接扶正塊或引鞋。以便找準(zhǔn)魚頭順利進(jìn)入魚腔。

②魚頂距為公扣時，宜選擇外撈工具，可選擇Φ115～121mm或Φ143～146mm的卡瓦撈筒，母錐。

③落魚存在埋卡，魚頂為母接箍時，打撈即可選擇反扣鉆具配反扣外撈工具也可選擇內(nèi)撈工具。外撈工具可選擇卡瓦撈筒、母錐，內(nèi)撈工具可選倒扣撈矛和反扣滑塊撈矛，根據(jù)魚頭位置撈矛接頭可焊接防偏或扶偏塊。以便找準(zhǔn)魚頭順利進(jìn)入魚腔。

④當(dāng)落魚埋卡較實，多根套銑容易造成卡鉆時或套銑完后井壁仍然脫落，可選套銑打撈一體工具，套銑完成直接打撈。

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

實例一：A1井為塔河A區(qū)奧陶系一口開發(fā)井，該井施工目的為解封雙封隔器管柱，上返酸壓一間房頂部30m。解封封隔器時最大逐級上提至120t（原懸重72t），期間配合反打憋壓、懸吊36h等措施無效。

該井存在兩個方面難點。一是原井管柱為SH1X套管封隔器（雙水力錨）+K341裸眼封隔器雙封隔器管柱，且裸眼封隔器上部儲層為90m泥質(zhì)灰?guī)r，酸壓完井時存在垮塌堆積，導(dǎo)致解封困難、拔斷油管等異常；二是經(jīng)驗法拉卡點無法準(zhǔn)確判斷，原井管串變扣多，倒開位置不定，需多次倒扣，且仍存在雙封隔器打撈的情況，工期長，費用高無法預(yù)測。

針對該井技術(shù)難點，采取了注磁測卡，明確卡點位置，實施油管切割，起出卡點以上管串，套銑打撈剩余封隔器管串的雙封打撈思路。

該井利用注磁測卡在套管封隔器上部和裸眼封隔器之間注磁，采用上下活動管柱測卡，2個部位均有消磁顯示，結(jié)合對該井井筒分析，綜合判斷卡點在裸眼段，套管封隔器處于釋放狀態(tài)，決定從裸眼封隔器以上縮頸位置進(jìn)行切割，成功起出上部套管封隔器管串。由于裸眼段套銑難度大，封隔器鋼帶更是難處理，套銑躺數(shù)至少在3趟以上。創(chuàng)新加工套銑可退撈筒工具，可退式卡瓦撈筒焊接合金套銑頭，處理裸眼段坍塌巖屑后可直接打撈，一趟成功撈獲全部落魚。

本次作業(yè)形成了復(fù)雜管串注磁測卡、定位切割技術(shù)確定卡點在以上技術(shù)和套銑打撈一體化技術(shù)成功實現(xiàn)雙封隔器打撈，累計節(jié)約套銑3趟、打撈3趟，節(jié)約修井作業(yè)費72萬元，節(jié)約材料費5.3萬元（套銑頭3只、卡瓦撈筒1只，磨鞋2只），提前18天投產(chǎn)，該井酸壓建產(chǎn)后日產(chǎn)油65t，日產(chǎn)氣4000m3，增產(chǎn)142.9萬元，效果顯著。

實例二：B1井是西北油田B區(qū)塊一口開發(fā)井，完井井深5556m，為103/4＂+75/8＂套管完井的井身結(jié)構(gòu)，本次作業(yè)目的為解封封隔器（K341封隔器+SH1X套管封隔器，封隔器自帶水力錨）、機抽完井。該井原井管柱60t，最大上提至110t配合套管震蕩憋壓、多次活動懸吊均未成功解封。

該井完井管柱雙水力錨結(jié)構(gòu)，長期生產(chǎn)油套正壓差存在水力錨未回縮、或封隔器（卡瓦不回縮、膠皮）等原因造成封隔器無法正常上提解封的風(fēng)險；同時，該井鉆井時漏速36m3/h，鉆磨套銑處理封隔器卡鉆風(fēng)險較大。

4 結(jié)束語

塔河油田灰?guī)r油藏超深井以裸眼完井為主，導(dǎo)致裸眼封隔器解封失效的主要有井筒和封隔器故障兩方面原因。井筒方面主要是奧陶系風(fēng)化殼剝落垮塌、套管鞋處水泥塊剝落垮塌所致。另外，封隔器腐蝕及機械故障也是造成封隔器解卡失效的重要原因。

超深井井下作業(yè)周期長，施工難度大，需準(zhǔn)確落實卡點位置，制定針對性的解卡打撈措施。雙封隔器管柱無法正常解封時首要任務(wù)就是利用測卡的方式確定卡點位置，精準(zhǔn)切割或倒扣，簡化后續(xù)處理方式，提高處理時效。針對雙封隔器管柱的處理，采取先切割后套銑打撈一體化管柱可極大減少打撈處理封隔器工作量、提高作業(yè)時效，降低作業(yè)成本，效果顯著。

由于超深井打撈工藝難度大，施工周期長，措施費用高且成功率低，建議從源頭抓起，鉆井設(shè)計時優(yōu)化完井管柱結(jié)構(gòu)，研究使用防腐易解封封隔器，或配套使用丟手接頭，簡化處理方式，避免造成復(fù)雜打撈，提高解卡打撈處理效率。