氣井完井管柱漏點隔離新技術(shù)

吳 剛閆 帥

1.西安石油大學(xué) 石油工程學(xué)院 （陜西 西安 710065）

2.中國石油長慶油田分公司 長北天然氣開發(fā)項目部 （陜西 榆林 719000）

3.中國石油陜西銷售分公司 （陜西 西安 710016）

生產(chǎn)套管與完井管柱之間兩道屏障的形成來自于井下2800m左右永久式封隔器和井口油管掛，并且永久式封隔器和采氣樹的套管閥也形成了兩道屏障，同時永久式封隔器和位于井深300m處的井下安全閥又形成了兩道屏障?？墒且坏┚峦昃苤霈F(xiàn)了漏點，那么兩道屏障就不存在,更發(fā)揮不了其作用,導(dǎo)致氣井無法投入生產(chǎn)。長北區(qū)塊長2井就是這樣一口井。該井由于2001年完井試壓未成功,完井管柱有漏點存在，導(dǎo)致長2井無法正常投產(chǎn)。2011年，長北項目利用新式隔離工具（Straddle Tool）成功完成了長2井井下滑套漏點的隔離封堵,該井已經(jīng)具備投產(chǎn)條件。

1 長2井基本情況

長2井2001年7月水平段完鉆，完井時發(fā)現(xiàn)井下管柱難以穩(wěn)壓，生產(chǎn)套管與完井管柱之間的環(huán)空顯示有壓力。分析得出結(jié)論，井下完井管柱存在漏點，考慮安全因素，不能開井投產(chǎn)。鑒于該井為評價井，漏點問題除了修井沒有更好的辦法，所以決定下入堵塞,暫時擱置該井，進行不定期觀察。后對該井做過生產(chǎn)測試，預(yù)計產(chǎn)量在 15×104～20×104m3/d。 因此，決定采用一系列措施解決長2井的問題，使該井盡快投入生產(chǎn)。

長2井井口使用的是ABB公司生產(chǎn)的型號為C601476-53的采氣樹，壓力等級35MPa。該井井深3963m，垂深2826m，是一口單分支水平井，技術(shù)套管下深665m，生產(chǎn)套管下深2552m，油管尺寸88.9mm，在井深2780m處有一個型號為XN外徑尺寸為69.85mm的密封工作筒。

長2井身結(jié)構(gòu)，該氣井和傳統(tǒng)氣井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計最根本的區(qū)別在于是否存在永久式封隔器。長2井完井管柱帶有永久式封隔器，其存在目的主要是保護封隔器以上的套管內(nèi)壁和生產(chǎn)油管外壁避免與地層中的氣體、液體、沙體接觸，降低自身的腐蝕性，提高耐用性，保證氣井長期穩(wěn)定生產(chǎn)；另外，當(dāng)?shù)孛娌蓺鈽鋬?nèi)套管閥失效需要更換時，封隔器可以保證在環(huán)空無壓的情況下安全更換套管閥；當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重自然災(zāi)害，例如洪水、泥石流、地震，導(dǎo)致采氣樹及地面設(shè)施都被毀壞的情況下，封隔器和井下安全閥的組合可將氣源與地面完全隔離，在井下實施保護[1]。

2 滑套關(guān)閉作業(yè)

針對長2井問題，經(jīng)過研究分析，認為井下漏點可能是因為滑套沒有完全關(guān)閉而造成的，所以準(zhǔn)備了2套方案:①使用滑套關(guān)閉工具嘗試將滑套完全關(guān)閉；②如果在滑套已經(jīng)關(guān)閉的情況下，漏失依然存在，便使用聲波測井儀，確定漏點位置后，再選擇相應(yīng)的隔離工具進行漏點封堵。

2.1 滑套開關(guān)工具介紹

該工具是來自哈利伯頓公司，主要用途是打開和關(guān)閉滑套?；组_關(guān)工具中裝有銅銷釘，作用是當(dāng)工具遇阻遇卡難以上提時，向上震擊，剪斷銷釘后，工具的外徑便會縮小，從而順利通過遇阻點。所以在滑套關(guān)閉作業(yè)中,即使滑套開關(guān)工具在上提動作后，順利通過了滑套位置，也不能夠說明滑套已經(jīng)完全關(guān)閉，而是要把工具串起出至地面后檢查銷釘情況，才能確定滑套是否已經(jīng)完全關(guān)閉[2]。

2.2 滑套關(guān)閉作業(yè)

滑套關(guān)閉工具串:繩帽＋203.2mm加重桿＋萬向節(jié)＋彈簧震擊器＋機械震擊器＋萬向節(jié)＋滑套開關(guān)工具。

長2井滑套位置在2753.38m，將工具下放至2763m后緩慢上提至2740m。如果滑套沒有完全關(guān)閉，在上提工具的過程中就會遇阻，懸重會增加。使用機械震擊器向上震擊數(shù)次，見工具串通過滑套位置后，再次下放過滑套位置，繼續(xù)緩慢上提，震擊，并重復(fù)該動作，一直到滑套開關(guān)工具可以順利通過滑套位置，便可起出工具串至地面進行銷釘檢查。

2011年8月，在滑套關(guān)閉作業(yè)中，經(jīng)過反復(fù)下放上提工具串和幾次更換銷釘后，終于在銷釘未斷的情況下順利起出了工具。為了測試完井管柱是否已經(jīng)恢復(fù)正常，給油管打壓26MPa后，見油管壓力持續(xù)下降，打壓過程中A環(huán)空有水返出。討論得出結(jié)論:在滑套已經(jīng)關(guān)閉的情況下，井下管柱依然存在漏點，準(zhǔn)備使用聲波測井儀，確定漏點。

3 長2完井管柱漏點位置判斷

為了準(zhǔn)確地測試出管柱漏點，采用挪威seawell公司的聲波測漏儀，該儀器在2011年康菲石油公司漏油事故井中成功準(zhǔn)確地測試出了漏點位置，說明該工具有較高的可靠性。2011年 7月28日，動員中油測井的電纜設(shè)備配合挪威seawell公司的聲波測試工具對長2井開始進行油管測漏。

作業(yè)開始前先連接管線，從泵車接出66.7mm臨時管線分別到環(huán)空和油管，同時從環(huán)空和油管分別連接66.7mm臨時管線到可調(diào)針閥，再從可調(diào)針閥接出管線到放噴池。先用泵車從環(huán)空灌水，從油管卸壓，使環(huán)空和油管內(nèi)都充滿水后，下入測試工具串（下入速度40m/min），下到底后，開泵，從油管內(nèi)打水，打開環(huán)空閥門，環(huán)空返出水到泵車水柜內(nèi)，排量控制在800L/min，泵車壓力顯示1MPa。第1趟下井測試,聲波測井工具顯示滑套處有漏失。為檢查流量計是否正常，重復(fù)測試了一遍，發(fā)現(xiàn)一切正常。第2趟下井,測試工具下到底后，反循環(huán)，從環(huán)空泵入，油管返出，排量繼續(xù)控制在800L/min，泵車壓力顯示1MPa，當(dāng)流量計經(jīng)過滑套位置時，可以看到流量計明顯旋轉(zhuǎn),通過滑套位置后,流量計停止旋轉(zhuǎn)。綜合分析，確定長2井井下滑套處出現(xiàn)刺漏點。

4 完井管柱漏點隔離

通過聲波測井確定了長2井的漏點位置是在井深2753m滑套處。因為該滑套內(nèi)有一X型臺階面，所以決定引進殼牌公司的一套ST隔離工具(Straddle Tool)對其進行封堵。

4.1 隔離工具的組成及工作原理

4.1.1 ST隔離工具的組成

可選擇性投放工具＋懸掛器＋71.45mm V型盤根＋平衡短節(jié)＋加長管＋71.45mm V型盤根＋引鞋。

4.1.2 各部件的工作原理及用途

（1）可選擇性投放工具。該工具的用途是把不同類型的懸掛器下入不同型號的密封工作筒中或者臺階面內(nèi)。

分為2種模式:固定模式和可選擇性模式。在固定模式下，懸掛器的鑰匙始終處于張開狀態(tài)；可選擇性模式顧名思義就是投放工具可以在指定的位置動作。在可選擇性模式下，懸掛器的鑰匙處于收縮狀態(tài)，保證了工具串的最大外徑符合要求，在指定深度投放工具動作后，鑰匙便張開[3]。

作業(yè)中要求工具串經(jīng)過井下安全閥內(nèi)71.45mm X型臺階面和滑套內(nèi)71.45mm X型臺階面。如果投放工具使用固定模式，處于張開狀態(tài)的鑰匙外徑遠遠大于71.45mm，就不能通過井下安全閥和滑套，難以下入到指定位置。所以下入工具必須使用可選擇性模式，要求在滑套內(nèi)71.45mm X型臺階面處張開懸掛器鑰匙，并將懸掛器坐進滑套內(nèi)X型臺階面上。

（2）懸掛器又稱為鎖芯，分為X和XN型。用途是連接不同的工具，并將工具懸掛在密封工作筒內(nèi)或是臺階面上。

（3）V型盤根是一種密封O圈，尺寸隨著懸掛器尺寸的變化而變化。在ST隔離工具上有兩處V型盤根，分別是上端盤根和下端盤根，目的是將漏點封閉在中間。當(dāng)漏點處出現(xiàn)壓力，便會作用在V型盤根上，一旦受壓，盤根便會立即膨脹變型，達到很好的密封作用。

（4）平衡短節(jié)的用途是在工具串下放過程中，平衡工具串內(nèi)外壓力。作業(yè)中，當(dāng)工具串坐封完畢后，上提投放工具,便可將平衡短節(jié)關(guān)閉。

（5）加長管的作用是調(diào)整V型盤根的密封位置,促使V型盤根處在光滑的密封面上，保證盤根有很好的密封性。

（6）引鞋的用途是引導(dǎo)整個工具串下放。引鞋前端一周有一定倒角，提高了整個工具串的通過性。

4.2 現(xiàn)場實施

4.2.1 ST隔離工具工具串組合

繩帽＋203.2mm加重桿＋萬向節(jié)＋彈簧震擊器＋機械震擊器＋可選擇性下放工具＋懸掛器＋V型盤根＋平衡短節(jié)＋加長管＋V型盤根＋引鞋。

4.2.2 ST隔離工具的運用

施工過程中，工具串下放到井下安全閥位置時，有少許遇阻，因為整個工具串的最大外徑和井下安全閥內(nèi)的最小內(nèi)徑基本相同。由于工具串下井前，V型盤根上涂抹了黃油，加上有引鞋引導(dǎo)，所以工具串在活動了兩三次之后順利通過了井下安全閥。

工具串同樣成功通過滑套位置，抵達2763m后,緩慢上提至2743m，在上提的過程中,投放工具的動作臺階被觸動,此時可選擇性投放工具發(fā)生動作，懸掛器的鑰匙張開。緩慢下放工具串至滑套深度，讓懸掛器的鑰匙自動尋找滑套內(nèi)X型臺階面的位置。下放到位后，輕輕向下震擊工具串20余次，6.35mm銅銷釘被剪斷，使懸掛器的打撈頸閉合，鑰匙被固定，這樣懸掛器就牢牢地被嵌進在滑套X型臺階面內(nèi)。

為了測試隔離工具懸掛是否到位，緩慢上提工具串，如果懸掛器的鑰匙沒有完全坐落進臺階面內(nèi)，工具串會一起被上提，無明顯遇阻顯示；如果在上提過程中有明顯遇阻并且在繼續(xù)上提工具串時發(fā)現(xiàn)懸重超過90.72kg，便可確定懸掛器已經(jīng)到位。這時可向上震擊數(shù)次，剪斷懸掛器和投放工具之間的7.94mm銅銷釘，使投放工具脫離懸掛器，在脫離并上提的同時，平衡短節(jié)關(guān)閉。

ST隔離工具投放結(jié)束后，用泵車給油管內(nèi)打壓26MPa測試整個管柱，觀察30min，穩(wěn)壓成功，試壓過程中未見環(huán)空中有水返出；瀉壓；用泵車打壓20MPa測試環(huán)空密封性，觀察30min后，穩(wěn)壓成功，試壓過程中未見油管內(nèi)有水返出。證明隔離工具已經(jīng)起作用，滑套刺漏點封堵成功。

5 效益評價

長2井整個堵漏作業(yè)用時不到24h，耗時短。和修井相比，節(jié)約了2000m左右的抗腐蝕性油管以及一套井下安全閥和一套永久式封隔器；減少了切割油管人工費用，修井機費用，修井人工費用；避免了許多HSE風(fēng)險。

漏點的成功封堵不但解決了長2井長達10年的歷史遺留問題,也為今后氣井出現(xiàn)類似漏失問題提供了可借鑒的成功案例，以及更可靠的技術(shù)支持。

6 結(jié)論與建議

（1）ST隔離工具的應(yīng)用需要根據(jù)漏失點的情況而定。如果整個完井管柱只有一個漏點，而且漏失量在一定范圍內(nèi)或者存在多個漏點但漏失量較小，便可以使用ST隔離工具。如果出現(xiàn)漏點多且漏點面積大的情況，此技術(shù)的運用效果就不太理想，只能使用修井機重新完井。

（2）在作業(yè)中，整個ST隔離工具串是通過懸掛器固定在滑套中X型臺階面內(nèi)的，所以要想使用ST隔離工具，必須滿足密封工作筒和臺階面存在于漏點附近，這樣才可以使用懸掛器，懸掛ST隔離工具。當(dāng)油管上任意一處出現(xiàn)漏點，且漏點附近沒有密封工作筒和臺階面時，這樣無法使用懸掛器,就不能運用ST隔離工具，而只能選用另一種隔離工具:上下卡瓦式隔離工具(Tubing Lock)進行漏點封堵。

（3）通過對長2井生產(chǎn)管柱漏點的成功封堵，證明了這種隔離技術(shù)是可行、合理的；同時也說明該工具具有易操作、易觀察、耗時短、更加安全可靠等優(yōu)點。尤其重要的是降低了修井成本，經(jīng)濟效益顯著提高，該技術(shù)值得在氣田推廣應(yīng)用。

[1]聶海光,王新河.油氣田井下作業(yè)修井工程[M].北京:石油工業(yè)出版社,2002.

[2]陳平.鉆井與完井工程[M].北京:石油工業(yè)出版社，2005.

[3]金忠臣，楊川東，張守良.采氣工程[M].北京:石油工業(yè)出版社，2004.