張發(fā)珠
延長(zhǎng)油田股份有限公司吳起采油廠 陜西延安 717600
對(duì)于油田修井作業(yè)來(lái)說(shuō),一般界定為當(dāng)深度在3000~4000m 的井為深井,而超過(guò)4000m 的井則歸屬于超深井的范疇。與之相應(yīng)的,在3000m 以下的井筒內(nèi)進(jìn)行打撈的作業(yè)即為深井打撈作業(yè)[1]。
深井的特點(diǎn)是:井底溫度高、壓力大、相對(duì)井眼小,打撈工藝與常規(guī)打撈作業(yè)相似,但難度和復(fù)雜性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)打撈作業(yè)。
目前國(guó)內(nèi)的深井一般選用Φ139.7mm 的油層套管進(jìn)行完井,相對(duì)于大尺寸的套管可以節(jié)約不少的成本,但對(duì)于后期的油井生產(chǎn)、維護(hù)及大修,特別是打撈作業(yè)卻又帶來(lái)了諸多的不便[2]。在對(duì)油套為Φ139.7mm 的深井進(jìn)行打撈時(shí),通常的鉆具結(jié)構(gòu)為Φ73mm 反扣鉆桿+ 相應(yīng)打撈工具,3500m 鉆具本身的懸重就達(dá)到了550kN,在進(jìn)行打撈及套磨銑作業(yè)的時(shí)候,加上鉆具的阻磨等因素,懸重就可達(dá)到650kN。目前在國(guó)內(nèi)大部分油田常規(guī)的修井機(jī)通常為650 型,上提的最大能力分別為120t,因此在套磨銑作業(yè),特別是活動(dòng)解卡時(shí)提升力就會(huì)受到嚴(yán)重的限制。施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)性也隨著管柱懸重的增大而增大,同時(shí)也大大降低了施工的效率。
由于深井的井下溫度相對(duì)較高,地層壓力相對(duì)較大,目前平常使用的修井液在3000m 以內(nèi)的井施工時(shí)其性能還是相對(duì)穩(wěn)定的,但隨著井深的增加,在地溫梯度,施工溫度也隨之升高,修井液的性能也會(huì)隨之變得不穩(wěn)定,嚴(yán)重的還會(huì)出現(xiàn)沉淀、結(jié)晶的情況,容易造成井控的復(fù)雜化,從而減低修井的效率,增加修井的成本[2-3]。
由于井深的緣故,循環(huán)的周期較長(zhǎng),修井液攜砂的能力較差,在停泵沉降時(shí),很容易就會(huì)導(dǎo)致卡鉆的發(fā)生。要想提高洗井?dāng)y砂的能力,就只能在循環(huán)洗井的方式、泵在排量、修井液的固控系統(tǒng)、修井液的性能等方面下手。
在深井作業(yè)過(guò)程中井身質(zhì)量對(duì)打撈作業(yè)成敗影響至關(guān)重要。特別是在井線軸向方位多變時(shí),井深軌跡更加復(fù)雜,作業(yè)過(guò)程中如果井壁有質(zhì)量問(wèn)題,更加加劇了打撈過(guò)程中,井壁對(duì)管柱的摩擦作用,加大了上下管柱的阻力。打撈過(guò)程中更加難以對(duì)井下真實(shí)情況的判斷和正確操作[4]。
井下打撈施工的目的是使用修井工具將井內(nèi)工具、管柱等順利提出井筒。不同深度井打撈作業(yè)過(guò)程既有相通的地方,也存在諸多不同之處。在深井打撈中不但要使用普通深度井打撈的一些方法,還要根據(jù)不同深度和不同井的自身特點(diǎn),采取一些特殊的打撈方法,基礎(chǔ)上還得注意以下幾個(gè)方面。
(1) 深井上修時(shí),修井設(shè)備優(yōu)選大噸位的修井機(jī),打撈管柱優(yōu)選剛性較好的一級(jí)鉆桿。
(2)活動(dòng)解卡作業(yè)施工前必須檢查好緊扣,確保安全。一旦在施工過(guò)程中出現(xiàn)脫口或者倒扣,或者在某一井段斷裂,就必須按照預(yù)定施工方案重新選擇合適的打撈工具。
(3) 打撈過(guò)程中,進(jìn)行活動(dòng)解卡允許的拉拔力要在一個(gè)設(shè)定的范圍內(nèi)進(jìn)行,通常要根據(jù)井下工具、井深和作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情況測(cè)算,一旦超過(guò)設(shè)定的范圍就有可能出現(xiàn)拉斷或工具損傷現(xiàn)象。
(4) 解卡上提速度和力度要有序增大,不能用力過(guò)猛造成瞬時(shí)拉力過(guò)大,要時(shí)刻觀察載荷變化情況,必要時(shí)需要多次上下拉拔或是配合轉(zhuǎn)動(dòng)解卡。
(5)深井打撈時(shí)優(yōu)先選擇具有可退功能的打撈工具,不可退的工具慎用,以免增加后續(xù)處理的難度。
(6) 深井洗井、沖砂作業(yè)時(shí)一般優(yōu)選反循環(huán)洗井的方式,必要時(shí)可以采用正反循環(huán)相結(jié)合洗井方法,確保將井筒內(nèi)的砂子、巖屑攜帶出井筒。
首先,收集井下真實(shí)資料。修井作業(yè)最重要的就是弄清楚井下工具,管柱情況,包括工具類型、尺寸、深度的基礎(chǔ)資料,做到有的放矢才能正確選擇解卡方案。第二,優(yōu)化鉆具和入境工具。根據(jù)井下施工情況和工具類型選擇合適的打撈工具和輔助配套工具。在深井打撈作業(yè)中特別注意工具的配套性,一旦出現(xiàn)工具尺寸和型號(hào)不適合情況時(shí)很容易造成二次事故。第三,選擇合適修井液。根據(jù)井下情況和油藏信息選擇好適合類型的修井液,根據(jù)施工的具體情況,及時(shí)調(diào)整修井液的性能,從而確保施工的順利進(jìn)行。第四,針對(duì)深井砂埋管柱的套銑、打撈作業(yè),可采用連續(xù)套銑筒進(jìn)行套銑、打撈作業(yè),這樣可以大大的提高打撈的效率,節(jié)省大量的人力、物力、財(cái)力。
倒扣時(shí)上提懸重的確定[5]見(jiàn)式(1)。
式中:Q——上提懸重,kN;
H——卡點(diǎn)深度,m;
G——在壓井液中每米管柱質(zhì)量,kg/ m;
Q——附加上提拉力。
常見(jiàn)平式油管倒扣圈數(shù)不超過(guò)20 圈,外加厚油管倒扣總?cè)?shù)不超過(guò)16 圈,鉆桿倒扣總?cè)?shù)不超過(guò)12 圈。
為了避免有時(shí)倒扣倒不開(kāi)而需要強(qiáng)扭時(shí)將管柱扭斷,必須掌握允許扭轉(zhuǎn)圈數(shù),其計(jì)算公式見(jiàn)式(2)。
式中:N——抗扭圈數(shù),圈;
L——卡點(diǎn)以上管柱長(zhǎng),m;
G——鋼材剪切彈性系數(shù),8.0×104MPa;
S——安全系數(shù),取1.5;
D——管柱外徑,cm;
P——圓周率,3.14;
Rs——鋼材屈服強(qiáng)度,MPa。
一般情況下,Φ73mm 油管強(qiáng)扭每1000m 不超過(guò)9圈;Φ73mm 鉆桿強(qiáng)扭每1000m 不超過(guò)12 圈。
AAA- 1 井完鉆井深為3097m,人工井底為3079.76m,最大井斜28.66°,油層套管為Φ139.7mm套管。2020 年初進(jìn)行壓裂作業(yè),起壓裂管柱時(shí)發(fā)現(xiàn)壓力管柱脫落,安全接頭銷釘以下部分油管及工具落井,遂對(duì)落井管柱進(jìn)行打撈,壓裂管柱見(jiàn)圖1。
圖1 AAA- 1 井壓裂管柱圖
(1)施工時(shí)下Φ62mm 筆尖,在井深2987.0m 遇阻,用密度為1.12g/ cm3,黏度為45Pa·s 的優(yōu)質(zhì)壓井液進(jìn)行正沖砂,井段2987.0~2992.34m。沖砂時(shí)發(fā)現(xiàn)出口返出物僅見(jiàn)少量壓裂砂,分析為由于正洗井修井液攜砂能力較弱,沖洗的大量壓裂砂無(wú)法返出井筒,遂采取先正沖砂將砂子沖起,再反沖砂將砂子攜帶出井筒的方法進(jìn)行沖砂作業(yè),事實(shí)證明在針對(duì)深井沖砂作業(yè)時(shí)采取正反沖砂相結(jié)合的方式更容易將井底的砂子、碎屑等洗出井筒。
(2)采取套銑、磨銑、打撈、倒扣等相結(jié)合方式的方式打撈出BH- YK344- 114 封隔器以上部分落井管柱。
(3)在針對(duì)下步打撈時(shí),分析落井管柱以被砂埋,直接打撈解卡的可能性比較小,決定采取套銑、打撈相結(jié)合的方式進(jìn)行作業(yè)。由于井太深,為了減少井控風(fēng)險(xiǎn)及工作量,同時(shí)提高打撈的效率,于是決定先利用連續(xù)套銑筒進(jìn)行套銑,后下φ62mm 可退撈矛進(jìn)行打撈。套銑管柱結(jié)構(gòu):Φ89mm 方鉆桿+Φ73mm 一級(jí)反扣鉆桿+φ116mm連續(xù)套銑筒(底帶Φ116mm×96mm 套銑頭)套銑參數(shù):泵壓9MPa,鉆壓10 ~20kN,轉(zhuǎn)速50r/ min,排量600L/ min,井段:3004.25~3054.75m,后進(jìn)尺減慢。徹底反循環(huán)洗井,將井筒內(nèi)砂子全部洗出井筒。打撈管柱結(jié)構(gòu):Φ89mm 方鉆桿+Φ73mm 一級(jí)反扣鉆桿+ 扶正器+φ62mm 可退撈矛。洗井:用密度為1.12g/ cm3,黏度為45s 的優(yōu)質(zhì)壓井液大排量沖洗魚(yú)頂,加壓100kN,上提撈住落魚(yú),打撈深度:3004.25m?;顒?dòng)解卡:最大負(fù)荷1000kN,無(wú)效。倒扣:上提650kN(超管柱原懸重30kN),倒扣25 圈,開(kāi)。懸重?zé)o明顯變化。起出撈出Φ73mmN80加厚油管5 根+ 調(diào)整短節(jié)+ 噴砂滑套。作業(yè)時(shí),由于鉆具摩阻、浮力、拉力等相關(guān)因素的作用,倒扣作業(yè)時(shí)懸重很難判斷,所以倒扣時(shí)憑借當(dāng)時(shí)作業(yè)的經(jīng)驗(yàn)相應(yīng)多提懸重再進(jìn)行倒扣。后采取套銑打撈的方法撈出井筒內(nèi)全部落魚(yú),下泵完井。
AAA- 2 井完鉆井深為3108m,人工井底為3080.536m,最大井斜45.54°,油層套管為139.7mm,大修的目的為撈橋塞,全井合注。
洗壓井、起原井。通井:下Φ73mm 一級(jí)反扣鉆桿+Φ116mm×1.20m 通井規(guī)通井至2802.91m 遇阻,加壓30kN 不過(guò),起出通井規(guī)完好,無(wú)變形,驗(yàn)證橋塞上部套管完好。打撈:下橋塞專用撈矛×0.30m+ 斷銷式洗井閥+液壓式震擊器+Φ73mm 一級(jí)反扣鉆桿至2802.50m,用密度為1.35g/ cm3無(wú)固相優(yōu)質(zhì)壓井液大排量沖洗魚(yú)頂,下放加壓50kN,上提撈住落物后震擊活動(dòng)解卡最大負(fù)荷1000kN,開(kāi),撈出第一個(gè)橋塞。后面采用同樣的方式打撈出了第二個(gè)橋塞。
深井打撈工作具有難度較高、風(fēng)險(xiǎn)較大的以及施工復(fù)雜的特點(diǎn)。深井修井作業(yè),優(yōu)選較大噸位的修井機(jī),確保修井動(dòng)力的可靠性;對(duì)打撈鉆具進(jìn)行有機(jī)組合,一方面要注意鉆具組合在強(qiáng)度,另一方面還要注意鉆具的懸重。此外對(duì)下井鉆具及工具進(jìn)行準(zhǔn)確的丈量,將深井打撈中出現(xiàn)的誤差情況降到最小,確保施工數(shù)據(jù)的精確性和準(zhǔn)確性,為下步施工提供依據(jù);對(duì)修井液的性能進(jìn)行嚴(yán)密的檢測(cè),安裝固控設(shè)備,降低修井液中所含的固體雜質(zhì),同時(shí)也要根據(jù)施工情況對(duì)修井液的性能進(jìn)行合理的調(diào)整確保壓井及修井的順利進(jìn)行;認(rèn)真分析落魚(yú)的情況,選擇合適的工具,完善組合工具,所選用的工具應(yīng)具有可靠性高的特點(diǎn),提高打撈的成功率;施工時(shí)積極總結(jié)思考,隨時(shí)完善施工中的各項(xiàng)參數(shù),主要有負(fù)荷、洗井液密度、黏度、泵壓、排量等,準(zhǔn)確判斷,適時(shí)修正。