李凱
中海石油(中國)有限公司湛江分公司 廣東 湛江 524057
南海西部油田采油井多采用潛油電泵生產(chǎn)管柱,為了滿足生產(chǎn)及井筒安全要求,需要下入過電纜封隔器。近年來,在檢泵和措施修井作業(yè)過程中,發(fā)生了多起過電纜封隔器落井的情況,可能的原因主要有2個方面:①是過電纜封隔器本體存在質(zhì)量缺陷,導(dǎo)致封隔器在上提解封過程中從本體斷裂,斷裂點(diǎn)以下管柱落井,比如惟其信的693W系列過電纜封隔器,同一批次產(chǎn)品多井次出現(xiàn)本體斷裂導(dǎo)致管柱落井事故;②是過電纜封隔器設(shè)計或加工存在缺陷,封隔器能正常解封,但是解封后封隔器卡瓦回收不完全,導(dǎo)致起管柱過程中封隔器頻繁掛卡。以上2個原因?qū)е鹿苤渚那闆r比較類似,魚頂一般比較完整和干凈,電纜會從封隔器上部對接位置拉開,難點(diǎn)在于落魚打撈腔偏心,如果打撈腔位于井眼高邊位置,下入常規(guī)打撈鉆具引入魚腔的可能性很小,而且嘗試抓撈過程可能會破壞魚頂,所以需要對打撈工具進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化,以便將打撈工具順利引入魚腔,實(shí)現(xiàn)對落魚的有效打撈。
電纜穿越液壓式封隔器用于電泵生產(chǎn)管柱,須穿越動力電纜,故又稱為過電纜封隔器,其隨油管下入,封隔油管與套管環(huán)空,與井下安全閥配合使用,作為海上井筒安全屏障之一。該類封隔器主要由心軸(長管和短管)、水力錨、密封機(jī)構(gòu)、錨定機(jī)構(gòu)、坐封機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)、解封機(jī)構(gòu)等組成(如圖1所示)。主通道連接生產(chǎn)管串,其他通道連接電纜密封裝置和環(huán)空放氣閥并穿越電纜,有些封隔器還有化學(xué)藥劑注入或壓力計電纜通道等,可根據(jù)需要選用。解封時,通過上提管柱帶動中心管向上移動,剪切銷釘或剪切環(huán),解除鎖緊機(jī)構(gòu),使卡瓦和膠筒收回,完成解封[1]。
圖1 惟其信693W系列可回收過電纜封隔器
當(dāng)過電纜封隔器從本體斷裂時,魚頂通常會有3~4個通道(如圖2所示),包括封隔器芯軸腔、電纜穿越通道、放氣閥通道等,其主要特點(diǎn)是打撈腔不在封隔器正中,處于偏心位置,在對斷裂落井過電纜封隔器進(jìn)行打撈時,難點(diǎn)就在于將打撈工具引入落魚打撈腔。
圖2 惟其信693W系列可回收過電纜封隔器截面圖
過電纜封隔器在井下發(fā)生斷裂之后,由于封隔器外徑非常接近套管內(nèi)徑,封隔器很可能會有一面貼套管內(nèi)壁,尤其是封隔器位置井斜較大時,封隔器會躺在井眼低邊,同時,下入打撈鉆具時,鉆具也會沿著井眼低邊下行,當(dāng)封隔器打撈腔正好處于最靠近井眼低邊位置時(如圖3所示),下入打撈鉆具,在引鞋和短鉆桿接箍的輔助下,打撈矛比較容易進(jìn)入落魚打撈腔,實(shí)現(xiàn)對落魚的打撈。當(dāng)然,這是最理想的情況,實(shí)際很多時候,過電纜封隔器斷裂后,打撈腔會處于井眼側(cè)邊,甚至高邊位置(如圖4所示),這時,要實(shí)現(xiàn)落魚打撈就變得很困難。為了解決這個問題,可以在打撈工具上部短節(jié)接箍位置加焊一定高度的凸輪塊,在改變鉆具方位時,打撈工具軸心可以沿著套管截面周向運(yùn)動,當(dāng)打撈工具軸心旋轉(zhuǎn)至落魚打撈腔位置時,即可實(shí)現(xiàn)對斷裂封隔器的偏心打撈。
圖3 落魚打撈腔位于井眼低邊時打撈
圖4 落魚打撈腔位于井眼高邊時打撈
當(dāng)落魚打撈腔不在井眼最低邊時,打撈工具很難引入魚腔,而最難引入的位置即是打撈腔位于井眼最高邊,所以,在設(shè)計加工凸輪塊尺寸時,也以此種情況來進(jìn)行,這樣可以確保落魚打撈腔在任何位置,都可以通過旋轉(zhuǎn)管柱方向,將打撈工具引入魚腔,實(shí)現(xiàn)抓撈。
當(dāng)過電纜封隔器打撈腔位于井眼最高邊時,假設(shè)打撈腔正中到井眼最低邊的距離為L,打撈工具上部接頭或短鉆桿接頭外徑為D,則需加工凸輪塊的高度為H=L-D/2(如圖5所示)。在現(xiàn)場加工時,凸輪塊最好焊接在打撈工具上部鉆桿短節(jié)接箍上,并且要焊得盡可能牢實(shí),以免在旋轉(zhuǎn)管柱時凸輪塊掉落,使打撈作業(yè)復(fù)雜化;同時,凸輪塊表面要盡可能打磨光滑,以減小管柱旋轉(zhuǎn)時的摩阻,便于調(diào)整打撈工具方向抓撈落魚。具體打撈操作如下:
圖5 偏心打撈示意圖
連接下入打撈鉆具,到位前測管柱上提/下放懸重,開泵測試不同排量下泵壓,做好記錄;
下放管柱至魚頂以上1~2m,開泵大排量沖洗魚頂15min,降低泥漿泵排量;
將井口鉆盤面圓周劃分為八等分,分別朝向八個不同方位,并編號1~8,同時,在井口鉆具表面劃一道豎線;
調(diào)整管柱方向,使鉆具表面豎線對準(zhǔn)1號方位,緩慢下放管柱,直至遇阻1~2t,密切觀察管柱深度、泵壓,上提管柱;依次類推,使鉆具表面豎線分別對準(zhǔn)2~8方位,當(dāng)鉆具在某個方位時出現(xiàn)遇阻點(diǎn)變深,泵壓增大的現(xiàn)象,說明打撈工具進(jìn)入了落魚魚腔,按照打撈工具操作程序進(jìn)行打撈即可。
2020年6月7日,WZ6-10-A4H井檢泵,起管柱發(fā)現(xiàn)管柱從封隔器本體斷裂;封隔器上部分出井(如圖6所示),封隔器下接頭及以下電泵管柱落井,電纜從封隔器上部對接位置脫開,魚頂為過電纜封隔器下接頭,魚頂打撈腔內(nèi)徑76mm,處于偏心位置。
圖6 加工完成的偏心短鉆桿
本井過電纜封隔器斷裂后,封隔器卡瓦和水力錨均已出井,沒有液控管線、電纜保護(hù)器等落物,管柱落井后卡死的可能性很小,主要難點(diǎn)在于抓住落魚,現(xiàn)場打撈過程如下:
(1)方案確定
A4H井原計劃進(jìn)行檢泵+刮管作業(yè),現(xiàn)場有3-1/2”鉆桿,并且從周邊平臺協(xié)調(diào)了可退式打撈矛,滿足打撈條件,鉆具組合:3-1/2”可退式打撈矛(配76mm瓦)+3-1/2”短鉆桿(或3-1/2”偏心短鉆桿)+3-1/2”鉆桿。
(2)工具加工
查閱井下封隔器圖紙,落魚打撈腔正中到井眼最低邊的距離L=151mm,打撈工具上部短鉆桿接頭半徑D=127mm,計算凸輪塊的高度為H=LD/2=151-127/2=87.5mm。為保證凸輪塊的焊接及本體強(qiáng)度,選擇10mm厚的鋼板為加工材料,設(shè)計尺寸為:長20cm、寬10cm、高8.75cm,形狀為近似等腰梯形(如圖6所示)。
(3)打撈過程
①組合下入打撈鉆具:可退式撈矛(矛瓦76mm)+3-1/2"改造偏心短鉆桿+3-1/2"鉆桿,下至703m,測上提下放懸重↑18t↓17t,緩慢下放管柱,下壓2t,上提管柱,無過提顯示;在3~5t范圍內(nèi)嘗試不同噸位下壓,撈矛均無法進(jìn)入落魚;管柱每反轉(zhuǎn)45°角后重新下放管柱,累計反轉(zhuǎn)5次后,下放管柱,下壓2t,管柱向下位移(進(jìn)瓦顯示),繼續(xù)下壓至8t,上提管柱,懸重在52~54t之間波動,判斷撈住落魚。
②起出打撈管柱,檢查成功撈出落井管柱。
(4)小結(jié)
本次打撈作業(yè),由于現(xiàn)場沒有焊工,無法及時加工凸輪塊,所以第一趟鉆采用壓彎鉆桿來實(shí)現(xiàn)偏心打撈,實(shí)際打撈效果不佳,主要原因是壓彎鉆桿可操作性不強(qiáng),彎曲度難以控制,最終采用加工后的偏心短鉆桿+可退式打撈矛,成功撈出落井封隔器,操作簡單有效。近年來,在南海西部油田出現(xiàn)多井次封隔器從本體斷裂情況,如:WZ6-13-A1井、WZ11-4N-A5井、WZ11-1-A11S1井、文昌13-2-B15H井等,最終均采用偏心短鉆桿輔助打撈成功(如圖7所示),證明了偏心打撈技術(shù)的有效性。
圖7 偏心打撈成功
過電纜封隔器從本體斷裂后,如果魚頂沒有過多電纜或其他落物,采用拉彎鉆桿進(jìn)行偏心打撈,效果欠佳;采用加工改造的偏心短節(jié)配合打撈工具,可以實(shí)現(xiàn)快速高效打撈,打撈成功率也很高,相比磨/套銑后再打撈,可以節(jié)省大量工期和費(fèi)用。
當(dāng)落魚頂部有過多電纜或其他落物時,需要先清理落物后再進(jìn)行偏心打撈;
偏心短鉆桿凸輪塊設(shè)計要根據(jù)實(shí)際封隔器尺寸來定,相關(guān)參數(shù)務(wù)必落實(shí)準(zhǔn)確;
打撈工具可以選用可退式打撈矛或公錐,具體根據(jù)井況而定,需要注意撈矛引鞋最小外徑,需大于電纜穿越孔內(nèi)徑,必要時進(jìn)行加工改造,否則打撈工具容易插偏;
偏心凸輪塊的加工,要注意選材及焊接的強(qiáng)度,必要時可以加焊斜拉筋,同時要做好打磨和倒角,避免以外卡鉆。