連續(xù)油管打撈工藝在水平井的應(yīng)用問(wèn)題及措施

吳永興，朱培珂，熊　偉

(1.長(zhǎng)城鉆探公司 井下作業(yè)公司，遼寧 盤錦 124010；2.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)①

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連續(xù)油管打撈工藝在水平井的應(yīng)用問(wèn)題及措施

吳永興1，朱培珂2，熊偉1

(1.長(zhǎng)城鉆探公司 井下作業(yè)公司，遼寧 盤錦 124010；2.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)①

摘要：在水平井中采用連續(xù)油管進(jìn)行打撈作業(yè)，不能通過(guò)懸重變化和泵壓的瞬時(shí)升高來(lái)判定是否抓住落魚，打撈的難度大。以某頁(yè)巖氣區(qū)塊X2-2井為例，在泵送橋塞與射孔聯(lián)作的過(guò)程中，13 m長(zhǎng)的工具串落入水平井的水平段內(nèi)。分析了前3次打撈失敗的原因。通過(guò)改進(jìn)打撈工具與落井工具的對(duì)中方法，增加螺桿馬達(dá)，更換打撈筒，第4次打撈獲得成功。

關(guān)鍵詞：連續(xù)油管；打撈；懸重；泵壓

連續(xù)油管技術(shù)是當(dāng)前國(guó)際上比較先進(jìn)的作業(yè)技術(shù)，操作簡(jiǎn)單、起下速度快、可靠性高；作業(yè)能力強(qiáng)、不污染儲(chǔ)層；施工成本低、不需要壓井、不需要?jiǎng)泳畠?nèi)管柱，是真正的帶壓作業(yè)且設(shè)備承受壓力比較高、節(jié)省地面空間。該技術(shù)在頁(yè)巖氣開發(fā)過(guò)程中得到了廣泛應(yīng)用[1-2]。

但是，在水平井的打撈作業(yè)中，由于水平井水平段內(nèi)摩阻較大、連續(xù)油管下入困難、施加鉆壓困難等，使打撈作業(yè)具有一定的難度。尤其在深井長(zhǎng)水平段內(nèi)進(jìn)行打撈作業(yè)，必須通過(guò)預(yù)先的模擬計(jì)算、精準(zhǔn)的井況分析、合適的打撈工具，再加上對(duì)打撈作業(yè)過(guò)程的精準(zhǔn)判斷才可能實(shí)現(xiàn)打撈作業(yè)的成功。

在通常的直井段打撈作業(yè)中，抓住落魚以后，在地面通過(guò)觀察指重表懸重的明顯增加或是泵壓值的突然升高就可以判斷為打撈成功。如果在水平井的長(zhǎng)水平段內(nèi)，水平段井眼軌跡上翹，落井工具串質(zhì)量又非常輕的狀況下，開展打撈作業(yè)就比較困難了。X2-2井對(duì)落井工具串的打撈即是一次成功的連續(xù)油管打撈實(shí)踐，對(duì)水平井的連續(xù)油管打撈作業(yè)具有重要的參考意義。

1工具落井情況分析

在X2-2井泵送橋塞與射孔聯(lián)作的過(guò)程中，工具串落井。該落井工具串全長(zhǎng)13 m，質(zhì)量?jī)H430 kg，還有3簇射孔槍未引爆，如果不將其打撈出井，在后期的施工中將存在很大的安全隱患。而且，該井所在的平臺(tái)總共有6口井，對(duì)于工廠化拉鏈?zhǔn)綁毫褋?lái)說(shuō)，該井的事故直接導(dǎo)致3口井整個(gè)壓裂作業(yè)的暫時(shí)中斷，大量壓裂設(shè)備因此被暫時(shí)停工。將落井工具串及時(shí)打撈出井是壓裂施工之需要。

落入井內(nèi)的工具串：

電纜繩帽(?51 mm×310 mm)+CCL磁定位儀(?70 mm×500 mm)+快速接頭(?86 mm×350 mm)+加重桿(?86 mm×3 200 mm)+射孔槍(?86 mm×1 330 mm)+隔離短節(jié)(?86 mm×470 mm)+射孔槍(?86 mm×1 330 mm)+隔離短節(jié)(?86 mm×470 mm)+射孔槍(?86 mm×1 330 mm)+隔離短節(jié)(?86 mm×470 mm)+ 快速接頭(?86 mm×500 mm)+坐封工具(?97 mm×1 750 mm)+推筒(?105 mm×500 mm)+復(fù)合橋塞(?104.9 mm×530 mm)。

2打撈方案

X2-2井深4 580 m，水平段長(zhǎng)度近1 500 m，狗腿度最大達(dá)8.814 °，井眼軌跡不規(guī)則，而工具串落井深度3 582 m即位于水平段內(nèi)。該井生產(chǎn)套管內(nèi)徑為?114.3 mm，此時(shí)井內(nèi)已經(jīng)下入2個(gè)橋塞，壓裂2層，第2個(gè)橋塞深度在4 412 m。

根據(jù)井內(nèi)情況，該打撈方案為：采用50.8 mm(2 英寸)變壁厚的連續(xù)油管，壁厚4.0～4.8 mm，鋼級(jí)為QT900，長(zhǎng)度為6 000 m。下端攜帶打撈工具，下入到3 582 m深度以下，將落井工具串下推至4 412 m上部，然后用打撈筒抓住電纜繩帽將工具串打撈出井。

3地面試驗(yàn)

上述打撈方案仍然存在2個(gè)問(wèn)題：

1)由于落井工具串下端連接有復(fù)合橋塞，如果該橋塞提前坐封，則打撈住落魚以后，在連續(xù)油管上提過(guò)程中就會(huì)造成卡管。如果將打撈工具串的丟手投球打脫，則又將增加落井工具串?dāng)?shù)量，進(jìn)一步增加打撈難度。因此，必須保證在打撈住落魚以后不會(huì)發(fā)生此種情況，這才能保證整個(gè)打撈作業(yè)的安全。

2)當(dāng)連續(xù)油管攜帶打撈工具串下入到4 412 m上部位置時(shí)，通過(guò)連續(xù)油管軟件模擬顯示，在地面施加40 kN鉆壓時(shí)，連續(xù)油管末端能夠施加在被打撈的電纜繩帽上的鉆壓只有3 590 N。在該鉆壓作用下，打撈筒是否能夠抓住落魚，并將落魚抓牢提出，這個(gè)無(wú)法預(yù)知。

如果以上2個(gè)問(wèn)題不能得到解決，本次打撈作業(yè)就難以開展。為此，設(shè)計(jì)2個(gè)地面試驗(yàn)方案，通過(guò)地面試驗(yàn)來(lái)對(duì)以上2個(gè)問(wèn)題做出準(zhǔn)確的預(yù)判。

1)橋塞地面試驗(yàn)。將1個(gè)和落井的復(fù)合橋塞(?104.9 mm×530 mm)同型號(hào)的橋塞固定在注入頭防噴盒的下端，然后下管施加載荷。當(dāng)載荷為32 kN時(shí)，復(fù)合橋塞脹封。該地面試驗(yàn)雖然與井內(nèi)情況有所不同，但通過(guò)該試驗(yàn)已驗(yàn)證：只要該復(fù)合橋塞上施加的載荷值不超過(guò)32 kN，就不存在提前脹封從而導(dǎo)致連續(xù)油管無(wú)法提出的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)軟件模擬顯示的結(jié)果表明該風(fēng)險(xiǎn)可以控制。

2)打撈筒抓取電纜繩帽試驗(yàn)。通過(guò)連續(xù)油管連接器將打撈筒(?107 mm×600 mm，其他規(guī)格的打撈筒尚未到達(dá)井場(chǎng))連接在連續(xù)油管下端，將電纜繩帽豎直放置在地面，然后下放連續(xù)油管。前3次試驗(yàn)因?yàn)榇驌仆矝](méi)有與電纜繩帽對(duì)正而沒(méi)有“打撈成功”，最后一次成功抓牢電纜繩帽，而需要的力僅是1.6 kN，這遠(yuǎn)低于連續(xù)油管末端能夠施加于電纜繩帽的鉆壓值。通過(guò)該試驗(yàn)驗(yàn)證了打撈作業(yè)完全能夠?qū)崿F(xiàn)。

4打撈過(guò)程及分析

4.1第1次打撈過(guò)程及失敗原因分析

打撈工具串為：連接器?73 mm×500 mm+單流閥?73 mm×430 mm+丟手?73 mm×560 mm+變扣?73 mm×210 mm+打撈筒?107 mm×600 mm，工具串全長(zhǎng)為2.3 m。

由于井口壓力接近30 MPa，邊下連續(xù)油管邊往連續(xù)油管內(nèi)泵入排量100 L/min的滑溜水，平衡壓力接近30 MPa，比井口壓力略高。當(dāng)下至3 582 m即落魚深度位置上部時(shí)開泵沖洗10 min，停泵，然后再上提下放后，繼續(xù)下入連續(xù)油管。再啟泵，泵壓值基本穩(wěn)定在36 MPa，停泵則泵壓值回落到30 MPa左右波動(dòng)。然后慢慢下入連續(xù)油管，將落魚推至第2個(gè)橋塞上部，便于打撈。在4 344.8 m處遇阻后載荷變化量不超過(guò)40 kN，然后上提再下放，排量提高到150 L/min，連續(xù)操作6次，停泵后起連續(xù)油管到地面，打撈失敗。

通過(guò)對(duì)整個(gè)打撈作業(yè)過(guò)程分析，連續(xù)油管上提又下壓連續(xù)6次，但上提時(shí)懸重變化不明顯，無(wú)法通過(guò)懸重是否增加來(lái)判定是否抓住落魚。泵壓值一直穩(wěn)定在31 MPa左右，通過(guò)該泵壓變化只能夠判斷打撈不成功。同時(shí)，可以判定落魚并不是正中居于水平段內(nèi)，而是輕微傾斜于井眼內(nèi)。因此，認(rèn)為打撈失敗的主要原因有：

1)打撈筒沒(méi)有對(duì)中落魚的魚頭。

2)外徑為?107 mm的打撈筒下至4 344.8 m位置時(shí)，實(shí)際上是連續(xù)油管發(fā)生螺旋鎖死(因?yàn)榍捌谠摼ň畷r(shí)是利用外徑為?106 mm的通井規(guī)；而軟件模擬可能與實(shí)際有誤差)。

3)施加在打撈筒上的實(shí)際鉆壓值不足以抓牢電纜繩帽。

4.2第2次打撈過(guò)程及失敗原因分析

打撈工具串為：連接器?73 mm×500 mm+單流閥?73 mm×390 mm+加速器?73 mm×2 570 mm+震擊器?73 mm×2 150 mm+丟手?73 mm×530 mm+打撈筒?99 mm×650 mm，工具串全長(zhǎng)為6.79 m。

本次打撈仍然是邊循環(huán)滑溜水，邊下連續(xù)油管，排量穩(wěn)定在100～130 L/min，最高不超過(guò)250 L/min。當(dāng)下連續(xù)油管到落魚位置4 393 m(考慮補(bǔ)差等因素，即認(rèn)為是第2個(gè)橋塞位置)時(shí)，排量提高到250 L/min，沖洗后停泵，下管；再上提約10 m，然后停泵，下管。連續(xù)操作4次，此時(shí)從地面的懸重和泵壓均無(wú)法確認(rèn)打撈住落魚，因?yàn)檫@兩個(gè)參數(shù)一直沒(méi)有大的變化。分析認(rèn)為施加在打撈筒上的鉆壓值過(guò)小，于是采取連續(xù)向井筒內(nèi)泵入20 m3減阻劑的辦法，再次下管至遇阻后，指重表懸重降低50 kN。按照上面同樣的方法：沖洗后停泵，下管；再上提約10 m，然后停泵，再下管。如此操作3次后仍然無(wú)法判斷打撈成功，于是起管到地面。確認(rèn)本次打撈失敗。本次失敗的主要原因?yàn)榇驌仆餐鈴阶冃∫院蟾y以對(duì)中落魚的魚頭。

4.3第3次打撈過(guò)程及失敗原因分析

打撈工具串為：連接器?73 mm×500 mm+單流閥?73 mm×390 mm+震擊器?73 mm×2 150 mm+丟手?73 mm×530 mm+螺桿馬達(dá)?73 mm×4 200 mm+轉(zhuǎn)換接頭?73 mm×180 mm+打撈筒?99 mm×650 mm；工具串全長(zhǎng)為8.6 m。

由于本次工具串中有螺桿馬達(dá)，因此下連續(xù)油管過(guò)程中沒(méi)有開泵，中間僅測(cè)試螺桿馬達(dá)1次。當(dāng)下管到4 393 m位置時(shí)，開泵，排量為60 L/min；然后停泵，下管；地面施加鉆壓50 kN，然后上提15 m左右；再次下入并下壓1次；操作3次；載荷變化一直比較平穩(wěn)，泵壓一直在30 MPa左右輕微波動(dòng)。然后起管到地面。確認(rèn)本次打撈失敗。分析認(rèn)為：本次打撈由于增加了螺桿馬達(dá)，因此啟泵以后，打撈筒對(duì)中了電纜繩帽。但是，該打撈筒抓住落魚需要的力較大，而施加在打撈筒上的力不足以使打撈筒抓牢落魚頂部，因此打撈作業(yè)失敗。

4.4第4次打撈

打撈工具串為：連接器?73 mm×500 mm+單流閥?73 mm×390 mm+震擊器?73 mm×2 150 mm+丟手?73 mm×530 mm+螺桿馬達(dá)?73 mm×4 200 mm+轉(zhuǎn)換接頭?73 mm×180 mm+打撈筒?106 mm×1 020 mm；工具串全長(zhǎng)為8.97 m。

本次打撈過(guò)程與第3次打撈過(guò)程相似。但是，本次更換了打撈筒，該打撈筒需要較小的力就可以順利實(shí)現(xiàn)抓牢落魚，同時(shí)外徑增加后，馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)后使得打撈筒更加容易與電纜繩帽對(duì)中，使得本次打撈成功。如圖1所示。

1—地面試驗(yàn)用的橋塞(最上部橋塞)；2—打撈出井的橋塞(中間橋塞)；3—打撈筒成功抓住落魚并起出井(最下面部分)

5討論

通過(guò)4次打撈過(guò)程可以看出，必須使打撈筒在水平井眼中能夠?qū)χ斜淮驌频碾娎|繩帽，這是最重要的一步，但該井水平段井眼軌跡上翹，落井工具串在水平段內(nèi)并不是呈水平狀態(tài)，對(duì)中落魚比較困難，如果不能實(shí)現(xiàn)二者的對(duì)中，后面又無(wú)法打撈。連續(xù)油管無(wú)法施加轉(zhuǎn)矩，于是在打撈工具串中增加了螺桿馬達(dá)。另外，在打撈筒能夠施加給電纜繩帽鉆壓值較小的情況下，將落魚抓住并抓牢，這一步也最關(guān)鍵。因此，更換了打撈筒(?106 mm×1 020 mm)，該打撈筒的特點(diǎn)是只需要很小的鉆壓值，就能達(dá)到抓牢落魚的目的。

需要提及的一點(diǎn)是，該打撈工具串出井后，發(fā)現(xiàn)被打撈工具串下部的橋塞下卡瓦牙落井，分析認(rèn)為該橋塞下卡瓦牙在上提過(guò)程中與彎曲井眼發(fā)生摩擦后脫落的可能性較大。雖然通過(guò)連續(xù)油管下橋塞工藝，避免了這一潛在的風(fēng)險(xiǎn)，卻也說(shuō)明了打撈過(guò)程中避免增加新的打撈風(fēng)險(xiǎn)的重要性。

6結(jié)論

1)通過(guò)X2-2井連續(xù)油管打撈作業(yè)實(shí)踐，可以看出在水平井內(nèi)打撈落魚存在一定的難度，即，理論上可以從地面指重表懸重增加和泵壓值瞬間升高來(lái)判定是否打撈成功，實(shí)際操作起來(lái)卻并不可行。

2)可充分發(fā)揮連續(xù)油管作業(yè)效率高、可帶壓作業(yè)、使用靈活等優(yōu)勢(shì)，解決高壓、長(zhǎng)水平段井內(nèi)的長(zhǎng)工具串落魚的打撈問(wèn)題。

3)連續(xù)油管水平井打撈工藝的應(yīng)用前景廣闊。今后應(yīng)該重點(diǎn)研究3個(gè)方面：確定正確的打撈方案；選擇合適的打撈工具；精確的軟件模擬計(jì)算和必要的地面試驗(yàn)。

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文章編號(hào)：1001-3482(2016)07-0080-04

收稿日期：①2016-01-08

作者簡(jiǎn)介：吳永興(1981-)，男，河南南陽(yáng)人，工程師，碩士，2012年畢業(yè)于西南石油大學(xué)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)，主要從事連續(xù)油管作業(yè)工藝技術(shù)研究，E-mail：wuyongxing923@163.com。

中圖分類號(hào)：TE921.907

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1001-3482.2016.07.018

Coiled Tubing Fishing Process Application Problems and Measures in Horizontal Well

WU Yongxing1，ZHU Peike2，XIONG Wei1

(1.DownholeServiceCompany，CNPCGreatWallDrillingCompany，Panjin124010，China；2.PetroChinaResearchInstituteofPetroleumExploration&Development，Beijing100083，China)

Abstract：coiled tubing in horizontal well is used for fishing operation，the method for judging whether get the fish by the changing of hang weight and the raising of instantaneous pump pressure in horizontal section is infeasible.13-meter-long down hole tool fell into the horizontal section in the combination process of pumping bridge and perforation in well X2-2，one shale gas.The cause of the failure in the three previous fishing operations is analyzed.Lastly，the fishing was achieved successfully by improving the method for aligning the fishing tool and fish，employing screw motor and changing fishing socket.

Keywords：coiled tubing；fishing；hang weight；pump pressure