水平井腐蝕油管打撈工藝研究

劉勝軍，崔文青，段雨安，王述銀，華 剛

（1.西安杰源石油工程有限公司，陜西西安 710014； 2.四川長(zhǎng)寧天然氣開發(fā)有限責(zé)任公司，四川成都 610051）

在天然氣開發(fā)過程中，天然氣通過油管輸出至地面進(jìn)行生產(chǎn)，如果油管發(fā)生問題，不僅會(huì)對(duì)天然氣的開采效率產(chǎn)生較大影響，還會(huì)對(duì)天然氣開采的施工安全帶來重大影響[1]。

目前我國(guó)各大油氣田在作業(yè)過程中井內(nèi)流體中的CO2、H2S、有機(jī)酸、無機(jī)鹽、H2O等對(duì)油管形成長(zhǎng)期的酸堿鹽綜合腐蝕，加之井溫、管柱應(yīng)力、流體沖蝕等因素，導(dǎo)致井內(nèi)油管出現(xiàn)管壁變薄、穿孔甚至斷裂現(xiàn)象的發(fā)生，嚴(yán)重影響氣井正常生產(chǎn)及后期的施工作業(yè)，需要將已腐蝕油管打撈出井筒，針對(duì)井內(nèi)流體制定下一步施工措施[2]。

目前國(guó)內(nèi)很多氣田在進(jìn)行作業(yè)過程中，下入的油管生產(chǎn)過程中發(fā)生油管腐蝕穿孔和斷裂的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響氣井的正常生產(chǎn)，需要打撈被腐蝕油管，下入針對(duì)該區(qū)塊井筒流體的防腐油管進(jìn)行生產(chǎn)。這對(duì)該區(qū)塊腐蝕油管打撈作業(yè)有著重要意義。

1 施工井概況

施工井人工井底5 420.18m，造斜點(diǎn)位置為1 560m，水平段長(zhǎng)1 500m，油層套管內(nèi)徑118.62mm。通過對(duì)該井井內(nèi)流體分析，其天然氣組分中不含硫化氫，但含有1.46%的二氧化碳。該井下入未內(nèi)涂防腐層的油管作為生產(chǎn)管柱，正常生產(chǎn)9個(gè)月后發(fā)現(xiàn)其油壓、套壓突然出現(xiàn)下降，但氣井生產(chǎn)、排液正常，通過采氣曲線、測(cè)壓及可視化測(cè)井情況判斷，0~200m段內(nèi)油管存在腐蝕穿孔，致使油、套出現(xiàn)連通，需將井內(nèi)油管更換為內(nèi)涂防腐層的油管。經(jīng)后期相關(guān)部門分析，天然氣組分中的二氧化碳對(duì)未進(jìn)行防腐蝕處理的油管具有一定的腐蝕性，導(dǎo)致油管腐蝕穿孔，為保護(hù)油氣層，需采用帶壓作業(yè)更換井內(nèi)油管。當(dāng)前的管柱結(jié)構(gòu)自下而上為：φ89篩管+φ93破裂盤+ φ73NU倒角油管407根+雙公變扣+油管懸掛器= 3 890.21m。

隨之在進(jìn)行起油管工序中油管通井作業(yè)時(shí)，在井深2 160.2m處遇阻，使用震擊器震擊12次，遇阻位置不變，試提工具串，無過提現(xiàn)象。2021年7月29日測(cè)井找斷口作業(yè)測(cè)得油管在第82~83根處發(fā)生斷裂。斷裂后，井內(nèi)上部管柱結(jié)構(gòu)自下而上為：φ73NU倒角油管793.76m+雙公+油管懸掛器。下部落魚管柱結(jié)構(gòu)自下而上為：φ89篩管+φ93破裂盤+φ73NU倒角油管3 097.72m。經(jīng)分析，下部落魚可能存在多處斷裂，相鄰落魚之間在落入井底的過程中可能還存在相互之間的內(nèi)插現(xiàn)象。

2 施工存在的問題

該水平井腐蝕油管打撈作業(yè)存在的難點(diǎn)，主要包括：①油管發(fā)生腐蝕斷裂，魚頂不規(guī)則，可能存在破裂、卷曲、擠扁等，入魚困難，可能會(huì)造成打撈失??；②油管腐蝕后強(qiáng)度降低，一方面在打撈解卡時(shí)油管可能會(huì)再次發(fā)生斷脫的現(xiàn)象；另一方面管柱強(qiáng)度低，加壓易“下縮”，魚頂會(huì)發(fā)生變化，鉛印打印判斷魚頂效果不好；③套銑和磨銑作業(yè)會(huì)產(chǎn)生鐵屑，由于鉆磨銑工具和套管間隙較小，產(chǎn)生的鐵屑可能會(huì)對(duì)套管造成傷害，如鐵屑無法及時(shí)返出，可能還會(huì)導(dǎo)致卡鉆現(xiàn)象；④由于油管腐蝕導(dǎo)致其抗內(nèi)壓和抗外擠強(qiáng)度減弱，采用從油管的外側(cè)或內(nèi)側(cè)進(jìn)行打撈的成功率都無法保障；另外，其不能采用常規(guī)管柱打撈工具進(jìn)行作業(yè)，打撈工具選擇比較困難；⑤該井為水平井，落魚的具體位置無法確定，打撈管柱存在遇卡的風(fēng)險(xiǎn)，施工難度較大；⑥落魚位于斜井段和水平段，打撈工具和落魚對(duì)正比較困難，同時(shí)在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)作業(yè)時(shí)，管柱與套管之間存在較大的摩擦力，扭矩傳遞比較困難，也難于采用倒扣的方式將管柱從中部倒開，分段起出管柱。

3 施工過程

針對(duì)前期對(duì)該井施過程中所存在的問題，制定了相應(yīng)的施工措施，水平井腐蝕油管打撈除遵循常規(guī)打撈原則外，還應(yīng)遵循如下原則。

1）井下情況清楚，打撈工具選擇準(zhǔn)確，盡量保持魚頂和井下落魚的完整性；

2）打撈過程中必須保證井控安全；

3）打撈作業(yè)不能使井下情況復(fù)雜化，要遵循下得去、抓得住、起得出、有退路的原則，任何措施必須有退路，不能盲目試探性打撈；

4）不能輕易采用套銑，更不能輕易使用磨鞋磨銑，避免越撈越復(fù)雜。

具體施工過程如下。

1）帶壓起出上部管柱：壓井作業(yè)控制井內(nèi)壓力后，自上而下下入油管旋塞閥+φ73油管+變扣，與原井內(nèi)油管懸掛器對(duì)接，緩慢起出上部油管82根（約782m），管柱下端形狀層次不齊且發(fā)生了腐蝕穿孔，但是沒有發(fā)生徑向變形。

2）第一趟打撈作業(yè)：根據(jù)上部管柱下端情況，選擇采用從油管內(nèi)側(cè)打撈的方式進(jìn)行作業(yè)。選擇螺紋對(duì)扣式打撈矛作為打撈工具，φ105螺紋對(duì)扣式打撈矛+φ105安全接頭+變扣+φ89單流閥+φ89震擊器+S135-φ62鉆桿242根，累計(jì)下入打撈管柱2307.41m探到魚頭，證明魚尾到達(dá)或接近井底。經(jīng)過3次上提下放，確定魚頭位置，記錄打撈管柱懸重24T，然后進(jìn)行下壓打撈試提，下壓T位為3~5T，經(jīng)過5次嘗試懸重增加至36T確認(rèn)入魚。起出落魚油管93根，發(fā)現(xiàn)兩處上部油管斷脫內(nèi)插在下部油管內(nèi)，其分別插入144cm、40cm。根據(jù)起出油管尾部判斷下部落魚為斷脫的公扣，下部魚頂為開花狀，如圖1 所示。

圖1 首趟打撈魚尾圖

3）第2趟打撈作業(yè)：根據(jù)下部魚頂形狀，決定采用打撈筒進(jìn)行外撈，下入φ105可退式卡瓦打撈筒+φ105安 全 接 頭+變 扣+φ89單 流 閥+φ89震擊器+S135-φ62鉆桿334根，累計(jì)下入打撈管柱3 181.64m。探到魚頭后下壓2~4T并旋轉(zhuǎn)引魚打撈，累計(jì)旋轉(zhuǎn)40圈，反復(fù)試撈仍未入魚，起出管柱后發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)籃式打撈筒內(nèi)外部均有入魚刮痕（圖2），打撈失敗，經(jīng)分析，落魚能夠通過引鞋正常進(jìn)入打撈筒內(nèi)，但是由于油管受到腐蝕，其抗外擠強(qiáng)度降低，魚頭在進(jìn)入打撈筒內(nèi)側(cè)過程中發(fā)生了徑向變形，導(dǎo)致打撈筒內(nèi)側(cè)的卡瓦無法對(duì)落魚實(shí)現(xiàn)有效固定。

圖2 撈筒刮痕圖

4）第3趟打撈作業(yè)：根據(jù)第二趟打撈失敗原因分析，決定下入套銑母錐進(jìn)行外撈，下入φ112套銑母錐+φ105安全接頭+變扣+φ89單流閥+φ89震擊器+S135-φ62鉆桿334根，累計(jì)下入打撈管柱3 181.49m。探到魚頂后下放3~6T，使用設(shè)備轉(zhuǎn)盤進(jìn)行造扣，經(jīng)過多次調(diào)整下放重量后造扣，最終懸重從36.3T上漲至39.9T，經(jīng)確認(rèn)正常入魚并成功造扣。起管柱打撈出54根油管，發(fā)現(xiàn)一處上部油管斷脫內(nèi)插在下部油管內(nèi)，魚尾為分叉狀，經(jīng)過判斷下方魚頂為接箍。

5）第4趟打撈作業(yè)：依然采用套銑母錐進(jìn)行外撈，下入φ112套銑母錐+φ105安全接頭+變扣+φ89單流閥+φ89震擊器+S135-φ62鉆桿388根，累計(jì)下入打撈管柱3703.90m。探到魚頭后下壓2~6T，進(jìn)行反復(fù)造扣，懸重逐漸從39.6T上漲至48.6T，上行3m后滑脫；繼續(xù)下放管柱，下壓3~7T，增加造扣扭矩，反復(fù)旋轉(zhuǎn)造扣，試提時(shí)旋轉(zhuǎn)從39.6T逐漸上漲至54T，管柱上提2m后遇卡，采用上提下放以及旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行解卡，最高上提力達(dá)到62.1T，最終成功解卡打撈成功，打撈出井內(nèi)剩余管柱。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

油管在生產(chǎn)過程中，受到井內(nèi)流體的腐蝕，可能會(huì)發(fā)生管壁變薄、穿孔甚至斷裂現(xiàn)象的發(fā)生，其強(qiáng)度會(huì)受到很大的影響，而且當(dāng)其處于斜井段或水平段時(shí)，其打撈難度將進(jìn)一步加大。因此，打撈水平井腐蝕油管，應(yīng)采取以下措施。

1）打撈深度腐蝕的落魚時(shí)，鉆壓不宜大，防止下部落魚多次受壓，進(jìn)一步折斷、彎形，若上提遇卡，可盡量使用上提下放或旋轉(zhuǎn)的方式逐步解卡，防止落魚脫落。如無法解卡可適當(dāng)硬提，在保證落魚不脫落的前提下，將油管從中部拉斷，或利用轉(zhuǎn)盤正轉(zhuǎn)扭斷、再上提落魚，這對(duì)分段打撈強(qiáng)度較弱的腐蝕落魚，效果較好。

2）腐蝕油管和正常的油管、鉆桿打撈有明顯的不同，不能以打撈鉆桿的思路來打撈油管，如采用過分強(qiáng)制的辦法打撈。所以一旦工具選擇不合理可能造成井下更加復(fù)雜，為后期打撈帶來難以估量的困難，初始工具的選擇最好不要考慮帶鉆、磨、銑性質(zhì)的工具，因?yàn)樗鼈兿氯ゾ陀羞M(jìn)攻性，很可能破壞落魚和套管，帶來諸多復(fù)雜問題。對(duì)于已經(jīng)生產(chǎn)一段時(shí)間的油管可能會(huì)出現(xiàn)出砂現(xiàn)象，導(dǎo)致落魚插入至沉砂中，因此初始打撈工具應(yīng)盡量選擇易脫手的打撈工具，如螺紋對(duì)扣式打撈矛。

3）作業(yè)機(jī)剎車系統(tǒng)靈敏可靠，指重表靈敏可靠準(zhǔn)確，滿足打撈落魚上提力的要求，以及打撈過程中懸重正確指示。入井工具應(yīng)仔細(xì)檢查核對(duì)，同時(shí)對(duì)工具進(jìn)行標(biāo)記（最好有圖片），確保工具沒有質(zhì)量問題。在捕獲落魚的過程中應(yīng)仔細(xì)丈量并計(jì)算好“三個(gè)方入”（魚頂方入、打撈方入、最大打撈方入），并加以標(biāo)記。仔細(xì)核對(duì)打撈管柱的上提、下放和靜止?fàn)顟B(tài)的懸重，以及打撈后管柱的懸重變化，確保打撈成功。

4）對(duì)腐蝕油管而言，由于油管內(nèi)側(cè)情況不明，打撈優(yōu)先原則應(yīng)從油管外撈入手，檢查油管外環(huán)空，一般不采用內(nèi)撈。工具的選用可以優(yōu)選可退式卡瓦打撈筒、活動(dòng)開窗打撈筒、滑塊開窗打撈筒等外撈又不破壞落魚的工具。在打撈筒能夠入魚，但是無法有效打撈的情況下，可考慮采用母錐進(jìn)行外部造扣的形式進(jìn)行打撈，從外部打撈時(shí)要輕壓慢轉(zhuǎn)，鉆壓不宜過高，避免油管被壓彎，對(duì)后期施工造成不可逆轉(zhuǎn)的影響。

5）對(duì)于位于斜井段和水平段的落魚，除了選用合理的打撈工藝及工具，操作技術(shù)也非常重要，需要時(shí)刻關(guān)注井口扭矩、懸重等變化，正確判斷井下情況，采取相應(yīng)的操作措施。

6）在進(jìn)行水平井帶壓打撈作業(yè)時(shí)，采用安全接頭，在打撈工具捕獲落魚后無法正常起出管柱時(shí)可進(jìn)行丟手作業(yè)；采用震擊器，在打撈過程中遇卡時(shí)利于管柱的解卡；使用單流閥，保證施工過程中的井控安全；在接近打撈工具處使用扶正器，利用管柱的彎曲變形來調(diào)節(jié)打撈工具傾斜角，利于捕獲落魚。

7）為利于水平井打撈管柱軸向載荷和扭矩的傳遞，在進(jìn)行油管打撈時(shí)，應(yīng)采用與油管外徑相同或相近，且抗扭和抗拉強(qiáng)度明顯優(yōu)于油管的鉆桿。

8）現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格把控技術(shù)關(guān)，除了安全原因外，主要是技術(shù)把關(guān)分析，下入、撈出的東西要仔細(xì)分析排隊(duì)、組合、復(fù)原，從而分析井下可能的狀況。

9）若臨時(shí)需要修整魚頭鉆壓要低（1T以內(nèi)），進(jìn)尺不能太大（小于10cm），然后及時(shí)撈出鐵屑，再分析魚頭形狀。