海上油田同心雙管分層注入管柱打撈技術(shù)應(yīng)用

郭 彪

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 天津300459)

0 引 言

海上Q 油田位于渤海遼東灣海域，投產(chǎn)初期采出的伴生天然氣除用于采油平臺(tái)透平發(fā)電外，其余部分排放至火炬臂燃放[1]。為減少采出天然氣的燃放，通過(guò)回注剩余伴生氣，補(bǔ)充儲(chǔ)層能量，提高伴生天然氣的利用率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。2009 年，該油田已有11 口注入井成功應(yīng)用了水聚分注工藝，在同一口井通過(guò)分層，根據(jù)不同的地層物性選擇注水、注聚合物或水、聚合物分時(shí)交替注入[2]。在水聚分注工藝管柱的基礎(chǔ)上，研發(fā)并在渤25 井中應(yīng)用了水氣交注工藝管柱，該管柱采用由大油管、小油管組成的同心雙管分層注入管柱，第一層油組和第二層油組實(shí)施水氣交替，第三層油組一直保持注水，實(shí)現(xiàn)了回注天然氣[1]。后由于油田用電量持續(xù)增加，伴生天然氣基本用于透平發(fā)電，渤25 井第一層和第二層不再注氣、改為注水。2018 年，渤25 井更換管柱時(shí)無(wú)法提活外層管柱，需要進(jìn)行修井打撈作業(yè)，開(kāi)展了同心雙管分層注入管柱打撈技術(shù)攻關(guān)。

1 作業(yè)井主要難點(diǎn)

渤25 井是φ 245 mm 套管射孔礫石充填防砂完井，防砂層段分5 層，射開(kāi)油層有效厚度61.9 m，最大井斜44.62°，對(duì)應(yīng)斜深604 m。防砂段井斜36.8°～38.7°，分層注入管柱(圖1)[3]入井時(shí)間已超9 年，管柱正常上提懸重39 t。2018 年，試提外層管柱懸重至70 t 時(shí)無(wú)法提活外層管柱。在40～70 t 活動(dòng)管柱10 次未解卡，保持70 t 懸吊1 h 管柱無(wú)上移，下放管柱可回座油管掛到位，判斷外層管柱(圖2)垢卡，轉(zhuǎn)入大修作業(yè)。

圖1 渤25井同心雙管分層注入管柱示意圖Fig.1 Schematic diagram of Well Bo25 concentric double-pipe layered injection string

圖2 渤25井落魚(yú)管柱示意圖1Fig.2 Schematic diagram of Well Bo25 fish string No.1

本井外層管柱打撈作業(yè)存在諸多難點(diǎn)，主要包括：

①注入管柱中有3 種類型油套管(φ 139.7 mm 套管、φ 88.9 mmFOX 扣油管、φ 48.26 mmNU 油管)，管柱結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，同時(shí)管柱存在不同程度的結(jié)垢和腐蝕，上提噸位過(guò)大可能導(dǎo)致油管或井下工具斷裂、脫扣或井下工具脫扣，造成井況惡化；分注工具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，切割工具串無(wú)法從中通過(guò)、實(shí)施對(duì)防砂段內(nèi)中心管的切割。

②防砂管柱最小通徑φ 120.65 mm，可適用的套銑管為φ 114.3 mm(表1)，外層φ 88.9 mmFOX 扣油管接箍外徑φ 97 mm，套銑管與其環(huán)空間隙比較小，容易出現(xiàn)蹩扭矩、卡鉆等復(fù)雜情況風(fēng)險(xiǎn)而無(wú)法實(shí)施套銑作業(yè)，只能采用震擊、倒扣打撈，增大了打撈時(shí)間及難度。

③φ 88.9 mm 油管入井時(shí)上扣扭矩3.9 kN·m，管材長(zhǎng)期承受高壓注水，卸扣困難，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，利用φ 88.9 mm 和φ 73 mm 正扣鉆桿實(shí)施倒扣作業(yè)時(shí)存在鉆桿脫扣的可能性。

④由于防砂段內(nèi)中心管是由外層φ 88.9 mm 油管和內(nèi)層φ 48.26 mm 油管組成的雙層管柱，打撈過(guò)程中，井下魚(yú)頂可能存在多種情況，增加打撈難度和施工周期。

表1 套銑管及銑鞋技術(shù)規(guī)格表[4]Tab.1 Technical specifications of washover pipe and washover shoe

2 打撈作業(yè)方案設(shè)計(jì)

鑒于以上復(fù)雜情況，采取積木式打撈思路，設(shè)計(jì)了打撈作業(yè)方案：

①先進(jìn)行水力切割，割點(diǎn)位置選擇在分注工具以上第一根φ 139.7 mm 套管中部；起出割點(diǎn)以上管柱后，再用鉆桿打撈割點(diǎn)以下注入管柱。

②打撈割點(diǎn)以下分注管柱，采用先震擊解卡打撈，若震擊打撈無(wú)效，則逐段倒扣，如果倒扣仍無(wú)法解卡則說(shuō)明已經(jīng)到達(dá)卡點(diǎn)處，根據(jù)情況使用套銑、震擊器上擊、活動(dòng)解卡作業(yè)。

③在頂部封隔器以上套管內(nèi)選用抗扭較高、上扣扭矩25 kN·m 的φ 127 mm 正扣鉆桿和在防砂段內(nèi)選用φ 73 mm 反扣鉆桿的鉆具組合，對(duì)油管進(jìn)行倒扣，提高打撈成功率。

④根據(jù)井況來(lái)優(yōu)選工具[5]，結(jié)合工具的打撈范圍和使用效果，備用打撈工具，如多功能打撈筒、卡瓦打撈筒、倒扣撈矛、反扣反螺紋公錐等，交替打撈內(nèi)外中心管柱。打撈出雙管分層注水管柱后，再對(duì)防砂段進(jìn)行大排量沖洗，下入新的注水管柱，滿足配注量和精細(xì)注水的要求。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 水力內(nèi)割刀切割套管

本井外層注水管柱上段為φ 139.7 mm 套管，國(guó)內(nèi)海上油田常用的鎂粉切割工具、化學(xué)切割工具具有工期短、切割成功率高等優(yōu)點(diǎn)，但其推薦的切割管材最大外徑一般為φ 114.3 mm，無(wú)法切割φ 139.7 mm 套管，因此采用水力內(nèi)割刀切割套管。在切割前先下入通井、沖洗管柱，通井目的是確認(rèn)管柱無(wú)變形、內(nèi)腔無(wú)固體異物，沖洗可將套管內(nèi)腔的固體雜質(zhì)沖洗至地面，便于水力切割管柱的正常下入、提高切割的成功率。連接φ 114.3 mm 水力內(nèi)割刀，地面功能試驗(yàn)作用為：計(jì)量排量和對(duì)應(yīng)的泵壓。泵壓2 MPa 時(shí)刀片完全張開(kāi)，測(cè)量刀片張開(kāi)時(shí)的長(zhǎng)度為 20 mm/19 mm/20 mm，計(jì)算最大切割外徑φ 154 mm，滿足切割套管要求。

下入切割管柱：φ 114.3 mm 水力內(nèi)割刀(圖3)+φ 73 mm 鉆桿；下鉆到位，測(cè)正空轉(zhuǎn)扭矩，緩慢下放割刀至割點(diǎn)深度，啟動(dòng)泥漿泵和轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)行切割，累計(jì)切割120 min，切割參數(shù)如表2 所示。切割后成功起出割點(diǎn)以上管柱，檢查割刀刀片有明顯割痕(圖4)，割口平整(圖5)。

表2 水力內(nèi)割刀試驗(yàn)及切割參數(shù)Tab.2 Hydraulic internal cutter test and cutting parameters

3.2 倒扣打撈雙管技術(shù)

組下?lián)仆舱饟簟⒌箍鄞驌乒苤害?206.4 mm 可退式卡瓦打撈筒(配139.7 mm 籃瓦)+φ 127 mm 短鉆桿1 根+φ 165.1 mm 機(jī)械震擊器+φ 127 mm 鉆桿，打撈分注工具、外層管柱和內(nèi)層管柱。測(cè)上提/下放懸重：49 t/35 t，抓住落魚(yú)后在20～140 t 大范圍活動(dòng)震擊并間歇80 t 懸吊，管柱無(wú)解卡跡象，決定反轉(zhuǎn)倒扣，過(guò)提 3 t 反轉(zhuǎn)倒扣，累計(jì)反轉(zhuǎn) 10 r，扭矩 6.8 ～7.4 kN·m，上提至80 t 時(shí)懸重緩慢下降至58 t，在防砂段內(nèi)有阻卡現(xiàn)象，繼續(xù)上提，懸重穩(wěn)定在53 t。成功撈獲內(nèi)層管柱(φ 48.26 mm 油管)264.41 m，下部的油管接箍與本體連接處斷裂，φ 48.26 mm 油管內(nèi)部有大量的垢，內(nèi)管魚(yú)頂深1 880.75 m；撈獲外層管柱(切割 后 的φ 139.7 mm 套 管 6.63 m 、分 流 接 頭、φ 152.4 mm 定位密封、φ 88.9 mm 油管和φ 120.7 mm插入密封部分)150.15 m。外管魚(yú)頂為φ 120.7 mm 插入密封，外管魚(yú)頂深1 745.71 m，此時(shí)外管魚(yú)頂高于內(nèi)管，轉(zhuǎn)入交替打撈內(nèi)外中心管柱。

圖3 水力內(nèi)割刀結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Structure diagram of hydraulic internal cutter

圖4 水力內(nèi)割刀刀片切割前后對(duì)比(左3為切割后)Fig.4 Comparison of blade before and after cutting(left 3 is after cutting)

圖5 φ 139.7 mm套管割口上端面Fig.5 Cutting side of φ 139.7mm casing

3.3 交替打撈內(nèi)外中心管柱技術(shù)

3.3.1 倒扣打撈外層管柱

根據(jù)落魚(yú)情況，先打撈外管，外管由φ 88.9 mm油管和φ 120.7 mm 插入密封組成，其內(nèi)徑均為76 mm，選用φ 76 mm 倒扣撈矛進(jìn)行打撈。組下倒扣打撈管柱組合：φ 76 mm 倒扣撈矛+φ 73 mm 反扣安全接頭+φ 73 mm 反扣鉆桿+變扣+φ 127 mm 鉆桿，分兩次打撈出φ 120.7 mm 插入密封和φ 88.9 mm 油管后，內(nèi)管魚(yú)頂高于外管。

3.3.2 打撈內(nèi)層管柱

組下φ 108 mm 多功能打撈筒(配47.5 mm 瓦)(圖6)打撈內(nèi)層管柱(φ 48.26 mm 油管)。開(kāi)泵反循環(huán)洗井，返出干凈后，倒正循環(huán)沖洗打撈，排量為18 m3/h，泵壓1 MPa，下放管柱至魚(yú)頂后下壓1 t 打撈，泵壓漲至3 MPa，上提過(guò)提2 t 后降至原懸重。撈獲φ 48.26 mm 油管3 根和φ 60 mm 插入密封。

圖6 多功能打撈筒示意圖Fig.6 Structure diagram of multi-function overshot

3.3.3 解卡打撈外層管柱

通過(guò)交替打撈出井內(nèi)φ 48.26 mm 油管后，落魚(yú)管柱剩下定位筒和插入密封(圖7)。下入反扣反螺紋公錐(打撈范圍45～105 mm)打撈鉆具進(jìn)行定位筒(內(nèi)徑60 mm)，測(cè)上提/下放懸重49 t/40 t，反轉(zhuǎn)空轉(zhuǎn)扭矩轉(zhuǎn)速17 r/min，扭矩4.7～5.0 kN·m；開(kāi)泵正循環(huán)，排量13 m3/h，泵壓0.5 MPa。下放管柱，碰魚(yú)頂后下壓1 t，泵壓漲至2.5 MPa，緩慢下放管柱，下壓2 t，反轉(zhuǎn)造扣，轉(zhuǎn)速12 r/min，扭矩8.5～10.2 kN·m，根據(jù)扭矩判斷造扣成功。在懸重0～50 t 范圍下?lián)艋顒?dòng)解卡成功，撈出定位筒和插入密封。至此，井內(nèi)落魚(yú)全部打撈出井。

圖7 渤25井落魚(yú)管柱示意圖2Fig.7 Schematic diagram of Well Bo25 fish string No.2

4 結(jié) 論

針對(duì)防砂段垢卡的同心雙管分層注入管柱，首先應(yīng)在分注工具以上切割，起出割點(diǎn)以上管柱后，再打撈割點(diǎn)以下管柱。

常規(guī)向井中注入管柱垢卡且無(wú)法套銑，應(yīng)遵循倒扣分段打撈為主、震擊為輔的處理方式。

φ 108 mm 多功能打撈筒打撈φ 48.26 mm 油管成功率高，可推廣使用。

φ 245 mm 套管內(nèi)套銑作業(yè)建議采用φ 127 mm鉆桿?！?/p>