深水套管補貼技術(shù)在海洋半潛式平臺中的應(yīng)用

周仁斌(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)湛江分公司，廣東 湛江 524057)

0 引言

下套管作業(yè)在石油勘探鉆井中屬于必不可少的一道作業(yè)工序，而受限于鉆井工藝技術(shù)、現(xiàn)場施工作業(yè)及井下地質(zhì)油藏構(gòu)造等諸多因素，下套管過程中發(fā)生阻卡導(dǎo)致套管無法正常下到設(shè)計井深位置的井下復(fù)雜情況是比較常見的一種。但是在海洋石油半潛式平臺鉆井作業(yè)時常使用水下井口，特別是一些生產(chǎn)井普遍以水平井為主，鉆井作業(yè)難度大，一旦遇到上述情況導(dǎo)致套管未正常下到位的情況下，水下井口無法座封密封總成，最終會導(dǎo)致井筒完整性無法滿足鉆完井后續(xù)作業(yè)要求。而半潛式平臺套管阻卡后無法正常取出的情況下，傳統(tǒng)處理手段耗時時間長，成本高，嚴重時可能導(dǎo)致井眼報廢。文章重點介紹適用于海洋半潛式平臺的深水井口套管補貼技術(shù)，為今后處理類似井下事故提供案例和經(jīng)驗借鑒。

1 深水外補貼技術(shù)

深水套管補貼是一種套管外補貼，主要用于對現(xiàn)場施工或生產(chǎn)中出現(xiàn)故障的管串進行回接補貼的有效的補救關(guān)鍵工具，是在半潛式平臺作業(yè)中處理套管阻卡復(fù)雜情況的一種有效手段。傳統(tǒng)的套管補貼工具主要是膨脹管或者波紋管進行常規(guī)破損套管修復(fù)，而深水補貼工具有別于傳統(tǒng)的套管補貼，主要適應(yīng)海上半潛式鉆井平臺。該補貼工藝可以滿足從4-1/2″至13-5/8″ 不同尺寸和壓力等級的補貼，且補貼后套管串內(nèi)徑不變，可以滿足各類井身結(jié)構(gòu)設(shè)計需求，不影響后續(xù)鉆井施工作業(yè)，是處理深水井口故障問題的一種有效的技術(shù)方法。

1.1 深水補貼工具原理

深水套管補貼是通過外補貼的方式修復(fù)或者重新建立適應(yīng)井筒完整性屏障的一種補救修復(fù)技術(shù)。深水補貼管串組合上部為半潛式平臺水下井口配套的套管掛，中部為根據(jù)補貼位置配長的套管串，底部為深水補貼工具。深水補貼工具主要由延長筒、密封圈、卡瓦、控制環(huán)和引鞋等幾部分構(gòu)成，其中延長筒是保證原套管進入套管補貼回接筒的有效進入長度，通過密封盤根實現(xiàn)套管整體承壓滿足相應(yīng)密封要求，卡瓦主要是通過下放抓牢下部管串后，通過過提的方式實現(xiàn)補貼管串和原管串連接貼合成為一體[1]。

1.2 深水補貼工具的優(yōu)點

深水套管補貼工具相較于傳統(tǒng)套管補貼工具，優(yōu)點較明顯?？蓪崿F(xiàn)一趟式完成水下井口套管補貼和下入密封總成操作，補貼長度可以自行調(diào)整。套管補貼工具補貼后管串內(nèi)徑不縮小，補貼配套工藝成熟，簡單易于操作。套管外補貼工具安裝的密封件可以選擇橡膠或者金屬密封，可根據(jù)作業(yè)需要進行調(diào)整，較靈活，密封能力可根據(jù)不同過拉能力實現(xiàn)不同級別的密封。

1.3 深水補貼工具應(yīng)用背景

深水外補貼工具主要應(yīng)用于海洋半潛式鉆井平臺，主要應(yīng)用于以下幾個方向：一是處理半潛式平臺鉆完井作業(yè)中套管未下到位的復(fù)雜情況；二是處理套管連接位置，如螺紋連接、套管掛密封等連接位置失效等井下器具故障問題；三是處理海洋水下生產(chǎn)系統(tǒng)中因腐蝕導(dǎo)致套管破損等井筒故障問題。針對以上幾種情況，深水補貼技術(shù)及工具的應(yīng)用，可以實現(xiàn)故障/事故處理和井筒完整性恢復(fù)，從而滿足后續(xù)施工及生產(chǎn)需求。

2 深水套管補貼作業(yè)程序及注意事項

深水套管外補貼作業(yè)工序主要分為4個步驟，分別為切割打撈回收原套管、修整打磨割口及外壁、回接補貼套管和補貼套管整體承壓測試。各作業(yè)步驟中關(guān)鍵的技術(shù)操作和注意事項具體如下。

2.1 切割回收原套管

(1)半潛式平臺需要進行回接補貼的一般有兩種情況，一種是因為井下復(fù)雜情況導(dǎo)致套管下不到位，另一種是因為套管掛或者套管自身的質(zhì)量原因?qū)е聼o法實現(xiàn)密封。無論何種情況，套管切割點的選擇都應(yīng)該綜合固井水泥返高、套管重量及補貼配長等因素。(2)考慮到套管下不到位的情況下，上部套管是處于自由狀態(tài)，套管掛可能存在偏斜，可能割斷后無法撈住下部套管，因此割套管和回收套管分兩趟進行，保證成功率。(3)切割刀片選擇：切割套管時不能損壞外層套管，因此選擇的刀片要求安裝割刀限位套，同時選擇合適長度刀片，割刀上部安裝和切割套管尺寸配套的扶正器保證局中度，切割時關(guān)注切割參數(shù)和控制切割時間，避免切割套管時損壞外層套管。(4)切割過程扭矩限流控制：切割回收套管時注意控制頂驅(qū)限流低于切割點以上的所有套管的上扣扭矩(含套管掛)，防止切割過程中從上部倒開。

2.2 修整打磨割口及外壁

切割后的套管割口形狀常呈現(xiàn)不同的狀態(tài)，為了保證后續(xù)回接補貼管的密封，需要對割口進行打磨處理，對套管外壁進行修整。套管切口處理是否合適，關(guān)系到后續(xù)補貼作業(yè)是否順利、以及是否能實現(xiàn)有效密封，因此處理過程中需做好以下工作[2]。(1)磨銑割口前建議下鉛印至割口位置打印割口形狀，以便確定使用磨鞋的類型和需要磨銑的行程。割口的處理主要通過磨鞋磨銑，磨銑的行程要保證磨銑至無損壞套管位置，套管壁的處理主要通過套管外清刮工具，處理補接處下部套管表面毛刺，確保割口平滑，干凈無毛刺，且是規(guī)則的、無變形的。(2)保證割口磨銑進尺，確保套管切口修飾光滑：通過準確的深度記錄確保割口磨銑進尺量；下9-5/8″套管外清刮工具處理補接處下部套管表面毛刺，確保割口平滑，干凈無毛刺，且是規(guī)則的、無變形的；從而導(dǎo)入補貼工具時既不破壞其密封，又能起到良好密封作用；出井檢查磨銑工具磨損情況輔助判斷磨銑切口。(3)深度記錄的準確性：井口頭深度、座掛點深度、切割深度及磨銑深度等數(shù)據(jù)記錄都要求精確，從而保證補貼順利完成，可利用起下抗磨補心鉆具打印、鉆具長度、回收套管長度丈量等多種方式進行數(shù)據(jù)確認。

2.3 回接補貼套管

(1)加長筒的選擇：補貼器中下部補貼套管需要進入密封襯套和頂部接頭之間的空間，從而保證補貼效果和密封效果，補貼組合時加長筒的選擇主要根據(jù)套管配長、割口位置和底部套管過提拉伸量決定，適當(dāng)增加加長筒的數(shù)量，可增加套管魚頂可移動范圍。(2)底部套管引入補貼器及補貼操作：組合下入套管補貼工具，在補接套管頂部3 m左右測上提下放數(shù)據(jù)，緩慢下放引入魚頂；若無法順利引入，則下壓453.592 kg ，反轉(zhuǎn)管柱0.5圈嘗試，確認引入魚頂后繼續(xù)下壓管柱，確認補接器籃瓦進入魚頂后，繼續(xù)下壓管柱，確認魚頂?shù)矫芊鈾n環(huán)位置后，下壓管柱2 267.96 kg剪切銷釘，繼續(xù)下放管柱進行補接，確認補貼工具到位后，拉潮差繩確認深度；上提至中和點，脫手送入工具。(3)補接器的預(yù)張力：套管補接器需要在工具上設(shè)置一定的預(yù)張力，以便卡住卡瓦和更好的密封性能；采用套管撈矛，過提(45 359.2 kg)下部管柱，之后釋放過提懸重，張力轉(zhuǎn)移到套管補接器上面。

2.4 補貼套管整體承壓測試

對補貼完成后的套管整體、井口密封總成整體進行承壓試壓，測試套管補貼密封是否滿足后續(xù)鉆井作業(yè)需求。補接成功后試壓時一定要按照梯度緩慢加壓，防止補貼位置密封不到位，從而對外層套管進行試壓[3]。測試的壓力等級需結(jié)合套管抗內(nèi)壓能力、井口壓力級別以及補貼器密封承壓能力三者選取最小值的80%。

3 南海海域某半潛式平臺應(yīng)用實例

中國南海海域文昌某開發(fā)項目使用水下生產(chǎn)系統(tǒng)，鉆井作業(yè)期間使用半潛式平臺進行鉆井作業(yè)。該開發(fā)項目某井12-14″井段中完深度4 342.67 m，下9-5/8″套管至井深4 319 m遇卡，套管未能下到位(口袋長度18.5 m)，導(dǎo)致最終套管掛距離水下井口理論座掛點位置10.66 m，常規(guī)處理手段無法實現(xiàn)井口密封和后續(xù)生產(chǎn)時井筒完整性保障；后續(xù)通過深水套管補貼技術(shù)，成功實現(xiàn)了事故處理和后續(xù)作業(yè)要求。主要是通過固井后脫手套管掛送入工具，下9-5/8″割刀回收套管掛及部分套管，磨銑割口后通過深水套管補貼方式成功實施套管回接，回接后套管內(nèi)通徑與原套管一致，套管整體承壓能力滿足要求，后續(xù)順利完成8-3/8″井段及后續(xù)鉆井作業(yè)。

3.1 切割回收套管

切割回收套管：組合9-5/8″套管割刀工具下鉆切割9-5/8″套管。本井切割深度選擇233.03 m (水下井口頭以下67 m)，除了考慮套管接箍因素外，還考慮在水泥封固段以上的自由端段切割(水泥返高井口以下200 m)；同時考慮到密封總成正轉(zhuǎn)脫手時連接補貼工具的套管串可能會一起轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致密封總成和送入工具無法脫手，因此切割深度盡量加深，從而增大摩擦力。切割刀片選擇：為了確保切割9-5/8″套管時不能損壞外層13-3/8″套管，因此本井選擇的刀片需要安裝割刀限位套，同時選擇合適長度刀片，保證割刀完全張開狀態(tài)不對外層套管進行損害，同時割刀上部安裝8-1/2″扶正器保證局中度，防止套管割刀偏磨，切割時關(guān)注切割參數(shù)和控制切割時間進行輔助判斷。

3.2 磨銑和清刮9-5/8″套管

磨銑套管操作：首先下鉛印對割口進行打印，確認割口形狀后再對9-5/8″套管魚頂磨銑修復(fù)作業(yè)，下11″磨鞋鉆具對割口進行磨銑，磨銑進尺從233.1 m至233.38 m，磨銑參數(shù)：907.184～4 535.92 kg，138.255～276.510 kg·m ，累計磨銑5 h，實際磨銑進尺0.28 cm。磨銑期間通過反復(fù)拉潮差繩確認進尺深度，結(jié)束后掃15 m3稠漿清掃鐵屑。清刮套管外壁操作：組合9-5/8″套管外清刮工具，清刮9-5/8″套管外壁。清刮器引鞋探到魚頂后，緩慢下壓管柱將魚頂引入清刮器，確認引入清刮器后，緩慢下放管柱0.6 m，開始清刮魚頂作業(yè)，清刮參數(shù)：10～20 r/min，1 m3/min，清刮5 min，停轉(zhuǎn)，緩慢下放管柱，確認清刮器下放至限位，拉潮差繩確認深度后，進行上下清刮套管外壁作業(yè)，清刮結(jié)束后，掃稠漿15 m3至返出干凈。

3.3 補接9-5/8″套管

如表1所示，對9-5/8″套管補接操作：組合9-5/8″套管外補貼工具，下入補接管柱到位前測上提/下放懸重72 574.72 kg，開泵450 L/min繼續(xù)下至魚頂位置遇阻，上提管柱5 m，反轉(zhuǎn)管柱0.5圈，繼續(xù)下放管柱，順利通過魚頂，泵壓逐級上漲至1.38 MPa ，停泵，打開泄壓閥并保持常開，繼續(xù)下放管柱進行補接，確認補接到位，過提9 071.84 kg確認補接器卡瓦有效，對套管內(nèi)試壓2.07 MPa/5 min，壓力不降，補接合格。下壓11 339.8 kg，正轉(zhuǎn)鉆具3圈脫手送入工具，繼續(xù)正轉(zhuǎn)鉆具6圈，座封密封總成，關(guān)上閘板防噴器，從壓井管線快速打壓至48.26 MPa，鎖緊密封總成；對密封總成試壓：2.07 MPa/5 min，48.26 MPa/15 min，合格。

表1 補貼9-5/8″套管各趟鉆具組合推薦

3.4 拉伸9-5/8″套管

對9-5/8″套管拉伸操作：組合9-5/8″套管撈錨組合，拉伸管柱到位前測上提/下放懸重68 038.8 kg，下放至補接器以下套管10 m，反轉(zhuǎn)管柱3圈，上提至72 574.72 kg確認撈矛抓住9-5/8″套管，逐級上提至113 398 kg (過提45 359.2 kg)，緩慢下放至68 038.8 kg，補接器以下9-5/8″套管上行0.29 m，補貼套管與下部切割套管補貼完成。正轉(zhuǎn)管柱3圈，脫手9-5/8″套管可退式撈矛，回收9-5/8″套管可退式撈矛，檢查撈矛正常。

3.5 補貼套管試壓

套管補貼完成后，補貼完成管串整體承壓能力是否滿足后續(xù)作業(yè)要求，是判斷套管補貼是否成功的最終結(jié)果。該井補貼工作完成后，對補貼套管整體試壓操作：關(guān)剪切閘板，對9-5/8″補貼套管試壓2.07 MPa/5 min，20.68 MPa/30 min，合格，套管補貼承壓滿足后續(xù)鉆井作業(yè)需求，補貼作業(yè)成功，該井順利完成8-3/8″井段鉆井作業(yè)[4]。

4 結(jié)語

深水套管補貼技術(shù)在南海海域的成功應(yīng)用，有效解決了使用水下井口的半潛式平臺生產(chǎn)井的下套管阻卡復(fù)雜情況，該案例的成功應(yīng)用，為后續(xù)類似問題處理提供了良好的經(jīng)驗借鑒。(1) 深水套管外補貼工具適用于海洋半潛式平臺，對水下井口類的下套管阻卡事故提供了應(yīng)對方案和解決措施，可有效解決深水半潛式平臺的井口故障問題。(2) 深水套管外補貼技術(shù)可滿足不同尺寸和壓力等級的套管或者井口故障處理，且補貼后套管內(nèi)徑不變，適應(yīng)性廣，滿足各類井身結(jié)構(gòu)設(shè)計需求。(3) 深水套管補貼技術(shù)可以實現(xiàn)一趟式完成套管補貼和下入密封總成作業(yè)，補貼長度可以根據(jù)需求進行調(diào)整，不受工具本身的影響，應(yīng)用范圍較廣泛。(4) 套管補貼技術(shù)整套工序成熟可靠，較傳統(tǒng)半潛式平臺下套管阻卡事故處理方案相比，屬于可行、高效的處理方式。