水平井中心管打捞创新技术海上油田的首次应用

摘 要：根据水平井打捞时上提力和扭矩无法全部传递到井下水平段内，因此常规的上提、套铣和倒扣等打捞方法都难以解决水平段筛管打捞的问题。水平井水平段内大长度筛管打捞工艺技术，首先是清除处理完水平井井筒内“鱼顶”上部的沉砂，再采用相应的工艺对筛管外的沉砂进行松动，最后下入公锥进行倒扣打捞，或下入水力割刀切割后进行分段打捞，最终达到将井下大长度筛管全部捞出的目的。该项打捞工艺技术可应用于各种水平井、大斜度井筛管及中心管的打捞。

关键词：水平井 修井 防砂筛管 中心管 打捞

水平井开发技术已成为西江油田开发生产的主导技术。积极探索研究水平井作业技术，通过不断实践和改进，使水平井作业技术得到很大的提高。

随着水平井类型的多样化，完井结构越来越复杂，井下作业技术面临很大的挑战，作业过程中经常遇到大修复杂情况的处理。水平井由于井眼轨迹的特殊性决定了常规大修工艺技术不能满足水平井大修要求，目前国内水平井大修技术还很不完善，大部分油田作业过程中对水平段复杂情况不作处理，造成了很大的经济损失和资源浪费。

针对水平井的特点，完善配套水平井大修施工钻具，研究了适合水平井特点的大修施工工艺技术，现场应用取得了显著的效果。

一、水平段钻具受力分析

水平井中管柱受力复杂，不同井段管柱受力不同，特别是“钟摆力” 和弯曲应力很大、分力多。

1.水平段钻柱重量的轴向分量为零，管柱贴近井壁低边，必须借助上部钻柱的“推动”才能向前移动，起下钻摩阻大，旋转时对套管及钻具自身均易造成严重磨损；

2.地面显示管柱悬重与实际悬重相差较大，造成打捞作业时施加的钻压不易掌握，打捞成功与否不易判断；

3.钻具拉力和扭矩损耗大，传递到卡点上的力矩十分有限，造成解卡困难，施工成功率低；

4.水平段修井液流态发生变化，不同井段施工参数不同，对井下情况的判断难以把握。

二、作业难点及措施分析

1.井筒难以清洁：砂子沉降低边，水流冲击高边，冲砂困难；应采用反循环冲洗，或者正循环旋转搅动冲洗方式冲砂，提高冲砂效率。

现场作业时，在水平井段进行冲砂作业，已返出较多地层砂及充填陶粒，但起出的筛/盲管检查仍然发现附着有较多陶粒，沉砂难以彻底清除。

2.施加钻压困难，见图一，钻具重力沿管柱轴向力量小，摩阻大；有效上提拉力小，井口拉力越大，摩阻越大，作用在落鱼上的有效拉力较小；且较大的摩阻导致钻具空转扭矩大，对卡点的扭矩作用力很有限；因此需要：1、采用倒装钻具组合，2、选择优质钻具，增强提拉力；3、采用修井液和减扭器，较小摩阻（轴向/周向）。

3.工具偏心，起下钻过程中磨损工具，套铣偏心，打捞工具脱手困难；因此在打捞工具之上安装合适的扶正器及钻杆安全接头。

4.打捞过程中损坏鱼顶，见图三，易产生井下小件落物（碎屑），可用强磁打捞器或者反循环打捞篮等小件落物打捞工具。

5.频繁起下钻造成外层防砂管柱鱼顶损伤及中心管鱼顶破坏，见图四。因此进入防砂管柱内部的所有工具前端及接箍处需要倒角。

6.落鱼管柱有可能腐蚀严重，见图五，在打捞过程中存在井下落物的可能性，导致打捞难度增加，工期加长。可根据打捞出井的管柱腐蚀情况，适时优化打捞方案及工具选择。

7.套冲中心管后造成鱼头靠低边偏心，中心管打捞困难，可适当调节打捞工具扶正器大小及安放位置，在地面进行模拟，尽量使打捞工具与落鱼中心线保持一致。

8.如果井筒漏失较大，冲砂易引起卡钻。可才用高粘或PRD先进行暂堵作业，待大修作业结束后再解堵，对后期生产的影响较小。

三、水平井大修工具

钻具组合设计要点：

1.选择优质钻具，增强抗风险能力；2.采用倒装钻具，加重钻杆安放在直井段；3.震击器尽量靠近落鱼；4.在打捞工具之上安装扶正器，使打捞工具与落鱼中心线保持一致，并减小工具的磨损；5.在狗腿度较大位置安装滚子减扭器；6.采用捞矛或者公锥打捞中心管柱，捞矛之上安装钻杆安全接头，可以在紧急情况下脱手钻具。

1.磨套铣工具

1.1磨套铣工具：在水平井井下复杂情况处理过程中，通过磨套铣可以处理复杂卡埋事故井、复杂落物井、修整鱼顶、套铣环空，作为下一步处理的过渡工序或直接处理工艺。由于磨铣时钻柱贴近井壁低边工作，工具技术要求：磨鞋、套铣鞋、钻头侧面硬质合金不外露，防止工具在旋转作业过程中损伤套管；钻具设计时磨套铣工具上必须加装专用扶正器，保证钻磨铣工具底面与套管成近垂直状态。

1.2套铣管：处理遇卡防砂管柱时，考虑防砂管柱长、外径大、无安全接头、每根防砂管自带扶正片等因素，采取先套铣清理环空再打捞、倒扣的办法。

2.打捞工具

针对常规打捞工具存在的缺点，在考虑打捞工具时主要考虑以下因素：在水平段仍能实现正常打捞，且打捞作业时不易造成新的井下落物；打捞工具保证能完成倒扣施工；打捞遇卡后在“提不动、倒不开”的情况下能顺利脱手退出；打捞成功后落物不易脱落。

2.1公锥

2.1.1落鱼深度较深井斜较大时，不能急于求成，不能过提太多，否则易滑扣脱扣，先要小范围悬重变化下上下活动，充分传递扭矩，若扭矩憋停，可再适当扩大悬重变化范围上下活动，也可尝试缓慢释放扭矩后，根据现场情况确定合适悬重变化范围上下活动，确保公锥真正造上扣，造好扣。

2.1.2对于落鱼上扣扭矩较小的情况可尝试倒扣，但是水平井摩阻大，倒扣风险高，扭矩限位要得当，严防倒开上部钻具，确保打捞钻具安全。

2.1.3当由于扭矩过大无法正常倒开时，上提钻具使公锥承受载荷大于许用载荷，实现公锥退出。

公锥彻底改变了打捞工具的退出方式，公锥退出后井内不留任何工具部件，不影响下步作业，避免了因大修打捞倒扣施工“提不动、倒不开、退不出”而造成施工复杂化。此工具的实验成功，为我们承担水平井大修作业打下坚实的基础。

2.2柱状强磁打捞器和多轮强磁打捞器：见图六。

柱状强磁打捞器做为水平井小件落物打捞工具，地面实验强磁吸力大于50Kg。

2.3钻具配套与扶正器的设计

配套完成了水平井大修钻具，钢级S135，正、反扣3-1/2″18°斜坡钻杆，做为进入水平段大修施工的钻具，避免了水平段起下钻具挂卡现象的发生，减少起下钻具的摩阻。上部钻具选用优质普通正扣钻具，施工中通过造斜段的钻具做到勤检查勤倒换，防止疲劳损伤，并对老钻具进行整体探伤检测。

专用辊子扶正器，该扶正器在钻具旋转过程中扶正体不产生转动，内部芯轴转动，避免钻具长时间转动对套管的磨损及钻具自身磨损。

3.修井液体系的选择

在水平井钻进、磨铣过程中，钻柱偏心和旋转使井眼环空中的修井液呈偏心环空螺旋状层流或紊流流动，当井斜大于40°以后会发生明显钻屑床现象。为了有效地清除大斜度井段中的钻屑，修井液应保持紊流流动，针对水平井的特点选择了高粘度优质无固相修井液体系，具有不污染油气层、高携砂能力、低摩阻的特性。并坚持短起下，勤活动钻具。有效的清除了地层砂。即修井液具有良好的减扭性能；并能做好泥浆的“净化”工作。

四、案例分析

井内剩余落鱼管柱：20根4 1/2"FJWP B*P中心管+2根4 1/2″FJWP B*P带孔中心管+带孔圆头引鞋。之后下入冲砂钻具，下部引鞋被加工成与可退式打捞筒的引鞋形状一致，最终冲砂至落鱼顶部，但经过多次尝试，下部引鞋无法引入落鱼，见图八。

于是放弃使用可退式打捞筒打捞剩余中心管的方案，决定采用公锥进行内捞。

对于冲砂和套冲作业，下部引鞋与可退式打捞筒引鞋形状一致，既满足冲砂和套冲的要求，更重要的是模拟了可退式打捞筒是否可以成功引入落鱼的可行性，帮助了我们选择下一趟打捞钻具，避免了没有什么依据而盲目使用可退式打捞筒进行下一步打捞，节约了工时和成本，同时也避免了对鱼顶的多次破坏，一举多得。

五、结论与认识

1.配套完善了水平井大修钻具，设计了水平井大修专用扶正器，满足了水平井大修施工要求，达到了既能保护套管又能减少钻具自身磨损的目的。

2.针对水平井井况优选部分大修工具，提拉可倒扣系列工具、磨套钻铣等工具为水平井大修施工创造了有利条件，同时可广泛应用于常规大修井作业。

3.掌握了水平井大修打捞、解卡施工的一般规律，并制定了相应技术规程。

4.针对水平井循环流态的特点，对水平井大修施工修井液改进做了尝试，现场应用达到了施工要求。

存在问题及措施：

1.水平井水平段处理砂卡管柱套铣施工存在砂屑沉积易卡钻的风险，目前一般采取正循环套铣，洗井时频繁活动管柱，冲砂效果一般、施工时间长。

2.特殊结构水平井日渐增多，作业难度和风险不断增大，必须进一步加强开发研究特殊结构井施工工具，使之逐步系列化，满足油田特殊结构井开发技术要求。

参考文献

[1]曾祥山，李军，王义国。水平井打捞技术，油气井测试。2008.12：第17卷6期。

作者简介：雷刚（1979-）男，汉，四川简阳人，中级工程师，主要从事天然气修井工艺工作。