儲氣井建腔管柱解卡技術探討

甘茂生，何彥榮，王壯舉

（中國石化江漢石油工程有限公司井下測試公司，湖北 武漢 430040）

江漢油田于2008年開始建儲氣庫，第一口儲氣井是WC1 井，也是我國最深的一口儲氣井。建儲氣井的關鍵工序是建腔施工，建腔施工的成敗決定儲氣井的成敗以及儲氣井的儲量大小。但在儲氣井建腔施工中容易發(fā)生事故，需要修井后繼續(xù)生產。由于儲氣井井況特殊、施工難度大、成功率低，因此，需要對儲氣井建腔管柱解卡技術進行相關探討。

1 儲氣井簡介

1.1 儲氣井作用

石油天然氣的開采、開發(fā)受開發(fā)技術、地理位置等條件的限制，有時天然氣的產量無法滿足社會的需求。例如在冬季，城市的天然氣用量大，氣源不足，造成城市氣荒，嚴重影響人民的生產生活。為了合理配置資源，國內開始修建儲氣井，作為天然氣的儲備站。在氣源充足、供大于求的情況下，把天然氣儲存在儲氣井中，當氣源不足時、供不應求的情況下把儲氣井內的氣作為補充資源利用起來。WC1 井就是江漢油田在2008 年建的第一口儲氣井。

1.2 儲氣井結構

儲氣井井身結構比油水井井身結構復雜，井身結構一般是由導管、表套、技套組成，詳見WC1井井身結構示意圖（見圖1）。

2 建腔管柱卡的原因分析及施工難點

在儲氣井建腔施工中，由于井下復雜情況，建腔套管和油管受各種因素的影響，造成建腔管柱變形，在起建腔管柱測試時常發(fā)現管柱被卡，無法正常進行測試，甚至造成建腔施工無法進行。由于儲氣井井身結構的特殊性，常規(guī)修井技術不能完全適用于儲氣井施工。

圖1 WC1 井井身結構示意圖

2.1 管柱受卡原因分析

儲氣井在建腔施工中，建腔一段時間后要起出建腔管柱，進行測試，監(jiān)測建腔施工情況，及時調整建倉參數，但由于地層的原因（如鹽層蠕動，夾層垮塌等等），建腔管柱在生產中受不同方向力的影響，容易造成建腔管柱變形；此外，建腔過程中鹽層夾層的雜質溶解后落井，沒有隨鹽水返出地面，在下落過程中堆積在建腔管柱周圍，容易造成管柱卡。這些都是引起儲氣井建腔施工管柱卡的原因。

2.2 施工難點

儲氣井由于井身結構特殊，常規(guī)修井施工工藝不能完全適用。因儲氣井建腔施工后，井底是個大溶腔，井下沒有規(guī)則的人工井底，如果施工中造成管柱落井，落井管柱的魚頂在溶腔里無法尋找，即使找到魚頂，魚體也將嚴重變形無法打撈出來。造成儲氣井后期無法建腔，甚至后期無法注氣，導致儲氣井報廢。所以施工中要防止管柱落井，在解卡施工中始終要保證被卡管柱在可控制的范圍內，而常規(guī)油水井修井技術不能完全適應儲氣井的需要。

3 修井解卡工藝技術

在油氣水井施工中，管柱解卡的方式有活動解卡、震動解卡、倒扣與切割解卡。如果儲氣井建腔管柱被卡，要及時分析被卡的原因，根據井況選擇合適的解卡方法。

3.1 活動解卡

在井內管柱及設備能力允許的范圍內，通過上提下放反復活動管柱，以達到解卡的目的。先用大于原懸重50kN 的載荷試提，再緩慢上提達到最大負荷，但不得超過設備的許用載荷和管柱的強度極限，然后快速下放，利用管柱伸長后的收縮力解卡。

3.2 倒扣與切割解卡

3.2.1 倒扣解卡

找出卡點的準確位置，上提至管柱卡點以上懸重，進行倒扣作業(yè)。即轉動轉盤反轉管柱，當發(fā)現倒扣管柱轉速加快，扭矩減小，說明倒扣作業(yè)完成。

3.2.2 切割解卡

對需修理的套管，用其他方法難于處理時，常采用切割的方法處理。切割解卡主要分為機械內割刀切割、機械外割刀切割、聚能割刀切割。

1）機械內割刀切割。機械內割刀切割是從管子內孔任何部位進行井下切割的切割工具。其優(yōu)點是可以在管柱的任何部位進行切割，并具有自動解卡功能，操作方便、可靠。切割原理：當鉆具正轉后，因工具下端的錨定機構中摩擦塊緊貼套管，具有一定的摩擦力，轉動管柱，滑車塊與滑車套相對運動，推動卡瓦牙上行漲開，咬住套管完成坐卡錨定，繼續(xù)轉動并下放管柱，刀片沿刀刃下行，刀片前端開始切割管柱，隨著不斷下放，刀片旋轉切割，切割深度不斷增加，直至完成切割。上提管柱，芯軸上行，帶動刀枕，刀片回收，同時錨定卡瓦收回，即可起出切割管柱。

鉆具組合：內割刀＋鉆桿＋方鉆桿＋水龍頭；鉆壓：5 kN；排量：停泵切割或小排量切割。

2）機械外割刀切割。機械外割刀切割分為機械式與水力式兩種，都是從落魚外壁進行切割的工具。機械外割刀是依靠引鞋引入落魚后，上提鉆具使其與落魚接實，后轉動轉盤，推出割刀將落魚割斷。

鉆具組合：外割刀＋套銑筒＋鉆桿＋方鉆桿＋水龍頭；鉆壓：提斷剪切銷釘后無需加壓，由主彈簧自動給壓；轉速：（20～40）r／min；排量：停泵切割或小排量切割。3）聚能割刀切割。聚能割刀切割原理是當火藥爆炸后，在高溫高壓下，高壓氣流噴出，將管子割斷。結構由聚能器和定位器組成，其上為加重桿，采用直徑為10mm 單芯電纜。使用此割刀，割下的油管口徑比原外徑大2 mm，當管柱質量不好時，盡量不采用此割刀。

3.3 套銑筒套銑

套銑是在解卡無效或無明顯作用后采取的最后有效方法，也是最古老的破壞性解卡方法。其原理是在取出卡點以上的管柱后，在其他措施無效或無明顯作用的情況下，采用套銑筒等硬性工具對被卡落魚進行套銑、清除掉卡阻處的落魚，以解除卡阻。

由于儲氣井特殊的井身結構，在解卡施工中只能用活動解卡法和內切割法。若用別的解卡方法，很容易造成建腔管柱落井，造成工程事故。

儲氣井解卡首先采用活動解卡，在設備的安全負荷內，長時間活動，若實在無法解卡，則考慮切割解卡。從建腔管柱最下面開始切割，一次切割1m～2m，切割掉的建腔管柱落溶腔底部，切割后上提建腔管柱，看是否解卡；若沒解卡，重復切割上提，直至建腔管柱解卡。注意切割時不能一次切割太長，切割落井的套管越短，落井后的套管對儲氣井后期的施工影響越小。

4 現場應用

儲氣井修井在江漢油田多口井中進行了施工，施工效果明顯，現以WC1為例介紹該井的修井施工。

WC1井2008年開始建腔施工，2009年9月22日進行測試施工，在起建腔管柱施工時，發(fā)現Φ177.8mm建腔套管被卡。Φ177.8mm 套管自重800kN，上提最大負荷950kN 活動解卡，無效。分析管柱被卡的原因，認為管柱變形卡的幾率最高。通過研究，解卡方式優(yōu)先采取活動解卡，解卡無效則采取分段切割解卡的方法，將建腔套管從下到上，切割成長度為50cm～100cm 的小段，切斷的套管落入溶腔底部，直至解卡。

該井經過多種方式（上提下放，旋轉，震擊，洗井等）活動解卡324次，最后成功解卡。起出套管后發(fā)現最下面三根套管彎曲成“S”形狀（見圖2）。成功打撈出被卡管柱，確保該井的后期施工不受任何影響，提高了儲氣井修井實效。

圖2 變形的套管

5 認識與建議

1）通過WC1 儲氣井建腔管柱解卡實踐證明，儲氣井的解卡方式采用活動解卡法和內切割法較為合適。

2）作業(yè)施工單位應不斷提高儲氣井的修井水平和修井實效，豐富修井工藝，以適應國內儲氣庫建設工程的需要。

［1］任厚毅，祝慶遠，王進京，等.新型井口解卡裝置的研究與應用［J］.石油礦場機械，2004（05）：72－74.

［2］吳奇.井下作業(yè)工程師手冊［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2003.

［3］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，2003.