一種打撈井內(nèi)卡鉆連續(xù)油管的新方法

朱學(xué)海，李智勇，李忠立，楊俊偉

(四川安東油氣工程技術(shù)服務(wù)有限公司連續(xù)油管事業(yè)部，四川 遂寧 629000)

0 引言

近年來(lái)隨著頁(yè)巖氣、致密氣等非常規(guī)油氣藏的推廣，連續(xù)油管作為油氣田行業(yè)內(nèi)的“萬(wàn)能作業(yè)機(jī)”，因其“帶壓”“連續(xù)無(wú)接箍”的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于油氣田的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)領(lǐng)域，近來(lái)連續(xù)油管作業(yè)量成井噴式增長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)“十三五”期間的示范與應(yīng)用推廣，中國(guó)石油連續(xù)管作業(yè)機(jī)年作業(yè)量保持快速增長(zhǎng)，2016—2020 年年均遞增22%，2020 年突破5 000 井次[1]。但連續(xù)油管同樣面臨著不具備旋轉(zhuǎn)條件、抗拉強(qiáng)度低，一旦卡鉆發(fā)生后，憑借其本身能力很難解卡。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)：僅國(guó)內(nèi)連續(xù)油管行業(yè)每年發(fā)生15 起以上連續(xù)油管卡鉆極端事故，導(dǎo)致直接割管上修處理，帶來(lái)直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)1 000 萬(wàn)元，后續(xù)事故處理費(fèi)用高達(dá)2 000 萬(wàn)元。

連續(xù)油管卡鉆發(fā)生后，因其無(wú)接箍的特性，無(wú)法適用常規(guī)“倒扣”的方式分單根將其起出，特別是井筒尺寸受限，常規(guī)手段只能適用機(jī)械方式逐步切割，連續(xù)油管由其撓性的特點(diǎn)呈不規(guī)律分布，后續(xù)處理難度加大，施工作業(yè)周期不可控，動(dòng)用大修設(shè)備費(fèi)用較高，同時(shí)目前多為平臺(tái)化井場(chǎng)，大修作業(yè)機(jī)占地空間大，因騰挪作業(yè)場(chǎng)地導(dǎo)致臨井停產(chǎn)，極大影響工區(qū)產(chǎn)量，急需一種輕量化、高成功率、高效標(biāo)準(zhǔn)化的處理手段。

1 案例背景

本案例中的井為新疆油田準(zhǔn)噶爾盆地中央坳陷瑪湖凹陷北斜坡區(qū)風(fēng)南4 井區(qū)的一口水平井，套管內(nèi)徑104.8 mm，人工井底4 531.38 m，造斜點(diǎn)2 400 m，水平段長(zhǎng)1 600 m。采用射孔橋塞方式完井，井內(nèi)共計(jì)27 只橋塞。

2021 年8 月該井在鉆完橋塞起鉆過(guò)程中發(fā)生卡鉆，經(jīng)過(guò)循環(huán)沖洗、活動(dòng)解卡、鹽水浸泡、開(kāi)停泵激動(dòng)、環(huán)空大排量沖洗、泡酸、液氮助排、投球丟手等方式處理20 余天仍無(wú)法解卡，最終于井口切割掉連續(xù)油管。井內(nèi)遺留4 072 m、50.8 mm (2″)連續(xù)油管+5.8 m 鉆磨工具串，魚(yú)頭端口平整。

2022 年開(kāi)展修井打撈作業(yè)，發(fā)現(xiàn)落魚(yú)連續(xù)油管在井內(nèi)發(fā)生滑移，下移11 m 無(wú)法將井內(nèi)落魚(yú)提升回井口。

2 打撈方案

2.1 打撈難點(diǎn)分析

主要難點(diǎn)如下：(1)套管內(nèi)徑104.8 mm 與50.8 mm連續(xù)油管環(huán)空間隙小，大修作業(yè)修井管柱和工具選擇余地少，修井難度大；(2)儲(chǔ)層壓力低、出砂嚴(yán)重，修井機(jī)作業(yè)卡鉆風(fēng)險(xiǎn)大；(3) 區(qū)塊含蠟，該井生產(chǎn)后，可能存在蠟堵，增加了打撈難度；(4) 落魚(yú)較長(zhǎng)，一次性打撈出井可能性低、需要多趟作業(yè)，作業(yè)效率低、周期長(zhǎng)，存在大修復(fù)雜風(fēng)險(xiǎn)；(5) 針對(duì)卡埋連續(xù)油管情況，無(wú)標(biāo)準(zhǔn)化處理手段，目前常用處理手段有穿心套銑打撈、套銑+割撈一體化處理、連續(xù)油管內(nèi)泵送切割彈切割打撈[2-3]，套銑成功率、切割與打撈連續(xù)性成為處理的關(guān)鍵難題；(6)因連續(xù)油管在井內(nèi)下移，無(wú)法實(shí)現(xiàn)常規(guī)方式泵送切割彈切割作業(yè)。

2.2 技術(shù)方案

連續(xù)油管下密封可退撈筒，回接井內(nèi)落魚(yú)管柱。為后續(xù)RCT 切割提供泵注通道。RCT 切割工具串在鉆磨工具串以上20 m 位置進(jìn)行切割，利用連續(xù)油管作業(yè)機(jī)起出上部連續(xù)油管。然后再對(duì)下部管柱及工具串進(jìn)行打撈。

3 RCT 原理、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍

3.1 原理

RCT(Radial Cutting Torch 徑向切割炬技術(shù)) 是一種使用鎂鋁熱劑劇烈氧化反應(yīng)產(chǎn)生高溫等離子射流，經(jīng)環(huán)形噴孔噴出，瞬間熔化切割金屬管狀物體的切割技術(shù)。RCT 工具通過(guò)電纜從靶管內(nèi)泵送至目的深度，RCT 井下工具切割短節(jié)裝有鋁熱劑燃料，地面供電，通過(guò)電纜激發(fā)井下熱發(fā)生器，在649 ℃下被點(diǎn)燃，發(fā)生劇烈但可控的氧化還原反應(yīng)，釋放巨大熱量(產(chǎn)生3 300 ℃高溫)的同時(shí)，產(chǎn)生等離子體。同時(shí)切割工具內(nèi)壓增加，內(nèi)壓超過(guò)井筒液柱壓力，切割工具滑動(dòng)套筒就會(huì)下滑，打開(kāi)工具專門設(shè)計(jì)的石墨噴嘴通道。等離子體通過(guò)石墨噴嘴通道，形成徑向聚焦等離子射流，射流在靶管上產(chǎn)生高溫融物，將切割頭附近的管子軟化，生成的氧化鋁類似高速噴砂，瞬間將靶管切斷(25 ms 以內(nèi))[4]。

因此凡是有隔熱涂層或保護(hù)靶管免遭磨料切割的沉積垢都會(huì)影響RCT 切割效率。

3.2 技術(shù)特點(diǎn)

(1)施工成功率高：鋁熱反應(yīng)瞬間產(chǎn)生的3 300 ℃高溫足以將合金鋼連續(xù)油管(熔點(diǎn)1 500 ℃) 熔化；(2)施工效率高：使用電纜車配套作業(yè)，8 h 內(nèi)即完成對(duì)目標(biāo)位置的切割，作業(yè)輕便靈活，占地面積小；(3)切口標(biāo)準(zhǔn)：RCT 切割為高溫高速等粒子體，切斷的靶管管口平整，無(wú)徑向擴(kuò)口現(xiàn)象，簡(jiǎn)化后續(xù)打撈處理難度；(4)使用便捷：RCT 屬于鋁熱劑反應(yīng)，不需要爆破作業(yè)許可，沒(méi)有特殊運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)爆破監(jiān)管等要求，同時(shí)作業(yè)時(shí)無(wú)需無(wú)線電靜默管制；(5)運(yùn)輸安全：無(wú)需特殊的裝載工具箱，所有組分安全，具有良好的穩(wěn)定性；(6)更加環(huán)保：無(wú)需監(jiān)測(cè)、跟蹤及廢物處理，環(huán)保無(wú)危害。

3.3 應(yīng)用范圍

該井下工具耐高溫高壓260 ℃/206.8 MPa，切割對(duì)象包括：鉆桿、套管、油管、連續(xù)油管、加重鉆桿、封隔器芯軸等，最小配套切割工具外徑22.2 mm(7/8″)，不受管柱內(nèi)徑、材質(zhì)及壓井液影響，可切割范圍1 1/4″～9 7/8″(31.75 mm～231.78 mm)。可由鋼絲/電纜/連續(xù)油管下入，可在大斜度及水平井進(jìn)行切割作業(yè)，可在泥漿、原油、清水、天然氣、氮?dú)狻⒄婵?、空氣中進(jìn)行切割，屬于機(jī)械切割的范圍[5]。

4 作業(yè)實(shí)施過(guò)程

4.1 打撈井內(nèi)連續(xù)油管

該井為平臺(tái)井，共有6 口生產(chǎn)井，因大修作業(yè)占地面積大，會(huì)導(dǎo)致平臺(tái)停產(chǎn)且修井周期較長(zhǎng)，獨(dú)創(chuàng)了連續(xù)油管作業(yè)機(jī)+RCT 徑向切割炬技術(shù)進(jìn)行自主打撈。

4.2 密封回接井內(nèi)連續(xù)油管

因該井生產(chǎn)原因，魚(yú)頭于井內(nèi)下移11 m，無(wú)法提升至井口，為保障RCT 切割作業(yè)，需要進(jìn)行密封回接，既要保證回接部位密封可靠，又要保證RCT 工具可以在撈筒內(nèi)順利取下。本案例中重點(diǎn)設(shè)計(jì)使用了一種安全、高效的可退式密封撈筒，用于回接魚(yú)頭至井口，有效解決了RCT 工具下放的問(wèn)題。該工具內(nèi)設(shè)雙級(jí)密封裝置，密封試壓達(dá)70 MPa，且內(nèi)部全通徑，滿足RCT 工具的通過(guò)性，且一旦發(fā)生異常，可起出再次回接，安全系數(shù)高。提放可退式密封撈筒，如圖1所示。

圖1 提放可退式密封撈筒

密封回接后，對(duì)撈筒密封性能進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)打壓泵壓驗(yàn)證、連續(xù)油管內(nèi)放壓及泵注循環(huán)染色劑三種方式進(jìn)行驗(yàn)證，最終驗(yàn)證撈筒密封可靠。

4.3 安裝電纜井口設(shè)備

連續(xù)油管內(nèi)及外環(huán)空泵注清水壓井，關(guān)閉防噴器半封、卡瓦，并對(duì)半封密封進(jìn)行試壓。合格拆卸防噴管由壬。防噴器上部安裝2″(50.8 mm) 安全卡瓦，卡掛連續(xù)油管，并驗(yàn)證卡瓦可靠性，卡掛合格后，在安全卡瓦以上30 cm 使用外割刀割斷連續(xù)油管。井口連續(xù)油管上端制作鉚釘接頭，連接2″(50.8 mm)1 502 高壓旋塞閥，連接三通，三通上部連接電纜井口防噴器，油管三通側(cè)面連接泵注管線。

4.4 RCT 模擬通井及切割

RCT 模擬通井工具，管串結(jié)構(gòu)為：φ25 mm 電纜打撈帽0.3 m+φ25 mm 加重桿1.5 m×2+φ30 mm 導(dǎo)流底錐0.2 m。通至4 070 m 遇阻，上提20 m 電纜噴漆，起鉆至井口更換切割工具。

RCT 切割工具，管串結(jié)構(gòu)為：φ25 mm 電纜打撈帽0.3 m+φ25 mm 變扣0.09 m+φ25 mm 點(diǎn)火槍0.23 m+φ25 mmRCT 切割工具1.18 m+φ25 mm 平衡矛1.21 m。切割工具入井，下放至2 868 m 開(kāi)泵，排量350 L/min，泵送至4 060 m 后停泵回拖至4 050 m，接通電源，供電電流至1.1 A，井口震動(dòng)明顯，切割成功，起出電纜RCT 切割工具串。

4.5 回收落魚(yú)

起出電纜管串后，試提連續(xù)油管，提升過(guò)程中噸位保持18～23 t，順利上提10 m 起出回接密封撈筒，割掉上部回接工具管串，下部連續(xù)油管回穿注入頭，連續(xù)油管起至滾筒處，制作鉚釘接頭連接滾筒管匯由壬，順利完成井內(nèi)連續(xù)油管回收工作。檢查起出連續(xù)油管切割斷口平整，無(wú)徑向擴(kuò)張現(xiàn)象，隨后進(jìn)行井筒沖洗后，完成后續(xù)井內(nèi)落魚(yú)打撈。回收連續(xù)油管如圖2 所示。

圖2 回收連續(xù)油管

5 總結(jié)與思考

(1)經(jīng)過(guò)RCT 切割及配套打撈技術(shù)處理后，井筒內(nèi)落魚(yú)全部起出，經(jīng)過(guò)對(duì)出口返出物分析驗(yàn)證，本井連續(xù)油管卡鉆的直接原因源于橋塞碎屑和井筒出砂堆積在管腳引起，間接原因在于堆積發(fā)生后，盲目上提解卡，導(dǎo)致碎屑楔死形成砂橋造成極端情況，對(duì)后續(xù)鉆塞卡鉆的預(yù)防及處理有借鑒意義；(2) RCT 切割技術(shù)快速、安全、有效，該井一趟切割管柱成功處理了4 050 m 連續(xù)油管，創(chuàng)造了新疆油田區(qū)塊的處理記錄，有效降低了后續(xù)處理難度；(3) 該井使用RCT 配套連續(xù)油管密封打撈工藝，避免了大型修井設(shè)備的動(dòng)遷使用，有效節(jié)約了處理成本，并將原計(jì)劃60 d 的大修周期，縮短至10 天以內(nèi)，極大地提高了作業(yè)效率；(4) 通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施，將RCT 切割技術(shù)、可退式密封回接筒以及套銑打撈技術(shù)的配套結(jié)合，系統(tǒng)化解決了連續(xù)油管卡鉆問(wèn)題，形成了標(biāo)準(zhǔn)化處理方案體系，可高效、快速解決連續(xù)油管極端卡鉆事故，具有重要推廣意義。

6 結(jié)語(yǔ)

RCT 有效解決了連續(xù)油管卡埋極端事故處理的難題，實(shí)現(xiàn)了快速恢復(fù)油氣井生產(chǎn)的目的。RCT 可帶壓作業(yè)，相比全程大修作業(yè)，更加安全高效，成功率高，大大縮減修井作業(yè)周期降低成本；同時(shí)RCT 切割與傳統(tǒng)的爆炸切割、化學(xué)切割相比沒(méi)有特殊運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)爆破監(jiān)管等要求，正逐步成為連續(xù)油管行業(yè)內(nèi)卡鉆處理的標(biāo)準(zhǔn)化手段。文章通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際單井案例總結(jié)，系統(tǒng)介紹了RCT 技術(shù)與機(jī)械打撈技術(shù)的配套使用過(guò)程，對(duì)同類連續(xù)油管卡鉆的處理具有重要借鑒意義。