Q1井棄井作業(yè)復(fù)雜情況處理與認(rèn)識

王孝山，蘇志波，楊 燾，賈鳳龍

（中國石化集團(tuán)上海海洋石油局，上海 200120）

Q1井棄井作業(yè)復(fù)雜情況處理與認(rèn)識

王孝山，蘇志波，楊 燾，賈鳳龍

（中國石化集團(tuán)上海海洋石油局，上海 200120）

摘 要：Q1井在棄井作業(yè)過程中遇到復(fù)雜情況，對套管的切割回收帶來了很大的困難。由于φ244.5 mm套管外水泥環(huán)返至井口，使得套管在割斷后無法提出，經(jīng)過多次上移套管切割深度后，采用特殊的作業(yè)手段將套管提拉出井眼；后續(xù)在回收φ762 mm套管和φ508 mm*φ339.7 mm變徑套管時，由于φ244.5 mm套管割深過淺，使得φ508 mm*φ339.7 mm變徑套管的可切割長度極短，通過設(shè)計非常規(guī)的切割鉆具組合、非常規(guī)的打撈方法才得以完成回收。詳細(xì)介紹了打撈鉆具組合設(shè)計、打撈方法，對水下井口的非常規(guī)棄井回收作業(yè)有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：Q1井；套管；變徑套管；切割；打撈

Q1井是南海北部灣盆地潿西區(qū)塊油氣勘查的一口預(yù)探井，實際完鉆井深2 430 m。根據(jù)海洋探井棄井原則，需對海底泥線以上的套管進(jìn)行切割回收，本井在棄井作業(yè)中，連續(xù)遇到φ244.5 mm套管回收復(fù)雜情況，多次割斷后無法提松套管，被迫逐步上移切割深度，最終在71.5 m深度成功回收套管。由于φ244.5 mm套管割口深度過淺，導(dǎo)致φ508 mm*φ339.7 mm變徑套管在φ508 mm端的可切割的長度極短，無法采用常規(guī)的回收鉆具組合，通過設(shè)計非常規(guī)回收組合、上移切口至φ476.25 mm高壓井口頭下部和采用非常規(guī)方法打撈，最終成功回收φ762 mm套管及φ476.25 mm高壓井口頭殘余部分。棄井回收作業(yè)時間長達(dá)74.75 h，遠(yuǎn)超過正常的棄井作業(yè)時間，降低了作業(yè)時效。本文就此次復(fù)雜情況進(jìn)行具體分析并探討。

1　Q1井基本作業(yè)參數(shù)

Q1井采用4開次井身結(jié)構(gòu)，井眼尺寸是φ914.4 mm*φ444.5 mm*φ311.2 mm*φ215.9mm，套管尺寸是φ762 mm*φ339.7 mm*φ244.5 mm，φ339.7 mm套管是通過φ508 mm*φ339.7 mm變徑套管懸掛在φ476.25 mm高壓井口頭上[1-2]。φ762 mm及φ339.7 mm套管固井水泥返至泥線，φ244.5 mm套管固井水泥設(shè)計返高至400 m，而在固井作業(yè)時其水泥實際返至泥線。后期若正常棄井時只需要進(jìn)行兩次套管切割作業(yè)，第一次切割回收φ244.5 mm套管，第二次下割刀至φ508 mm*φ339.7 mm套管變扣短節(jié)φ508 mm套管端，同時切割φ508 mm套管和φ762 mm套管并回收。

E-mail：wangxsh.shhy@sinopec.com。

2　Q1井棄井復(fù)雜情況處理及分析

Q1井φ244.5 mm套管固井設(shè)計存在計算失誤，使得設(shè)計水泥漿量大于φ244.5 mm套管與φ339.7 mm套管之間的環(huán)空體積，環(huán)空水泥直接返至泥線，后期又沒有電測該層套管淺部固井質(zhì)量，未能及時發(fā)現(xiàn)問題，直到棄井切割φ244.5 mm套管無法起出時，才發(fā)現(xiàn)固井設(shè)計的錯誤，但當(dāng)時鉆井平臺沒有相關(guān)的電測設(shè)備補測固井質(zhì)量，無法判斷水泥環(huán)的實際高度，只能采取逐步上移割口來嘗試切割回收φ244.5 mm套管，因此也影響了后續(xù)φ762 mm套管及φ508 mm*φ339.7 mm變徑短節(jié)切割回收工作的正常進(jìn)行。

2.1φ244.5 mm套管切割回收作業(yè)及原因分析

Q1井在回收φ244.5 mm套管時，由于實際水泥返高已經(jīng)到達(dá)φ476.25 mm高壓井口頭處，最終將割口移至φ244.5 mm套管串頂部接箍以上，切割后得以起出φ244.5 mm套管掛及余留套管。

2.1.1作業(yè)情況

φ244.5 mm套管切割作業(yè)共進(jìn)行了三次，第一次切割深度106 m，第二次切割深度74 m，第三次切割深度71.5 m，每次切割作業(yè)都比較順利，從起出的刀片磨損痕跡可以驗證套管已被割斷，但回收極為困難，最終在第三次切割作業(yè)后，采用φ244.5 mm套管掛送入工具進(jìn)行回收作業(yè)，最大過提至130 t提出φ244.5 mm套管。

起出檢查發(fā)現(xiàn)φ244.5 mm套管外部有水泥膠結(jié)痕跡及部分水泥環(huán)，且φ244.5 mm套管掛的循環(huán)通道被水泥堵死，詳見圖1、圖2。

圖1　φ244.5 mm套管短節(jié)外水泥環(huán)

圖2　套管掛循環(huán)通道被堵塞

2.1.2循環(huán)通道被水泥堵死的原因分析

φ244.5 mm套管外部環(huán)空已充滿水泥環(huán)，前兩次切割時割口以上有足夠長的水泥環(huán)與套管產(chǎn)生摩阻阻止套管串提出，第一次切割時割口以上水泥環(huán)長度為36.87 m，并且割口以上有4個φ244.5 mm套管接箍，第二次切割時割口以上水泥環(huán)長度為4.87 m，并且割口以上有1個φ244.5 mm套管接箍，而在選擇第三個割口位置時，考慮到φ244.5 mm套管接箍在水泥環(huán)中將產(chǎn)生極大的阻力，將第三個割口位置選擇在φ244.5 mm套管串頂部接箍以上，同時割口以上水泥環(huán)長度也被壓縮至2.37 m，大大減少了水泥環(huán)與套管之間的摩阻，使得第三次套管被切割后能夠順利打撈出。

此次φ244.5 mm套管切割回收采用逐步上移割口的方法，雖然最終起出了φ244.5 mm套管及套管掛，但是其極大地壓縮了割口與φ476.25 mm高壓井口頭內(nèi)臺肩面的距離，為后續(xù)切割φ762 mm套管和φ508 mm*φ339.7 mm變徑套管制造了困難，具體φ244.5 mm套管切割位置見圖3。

2.2φ762 mm套管及φ476.25 mm高壓井口頭切割回收處理過程及分析

2.2.1打撈組合設(shè)計

圖3　φ244.5 mm套管割口位置圖

由于φ476.25 mm高壓井口頭內(nèi)臺肩面與φ244.5 mm套管上割口之間的距離只有2.37 m， φ476.25 mm高壓井口頭上端面與φ244.5 mm套管上割口之間的距離只有3.79 m，這給接下來的切割鉆具配備帶來了困難。

通過對常規(guī)切割打撈組合實際尺寸測量，C13割刀口與內(nèi)臺階面之間的最小距離為3.24 m，因而采用常規(guī)的C13棄井切割打撈組合已無法將旋轉(zhuǎn)頭坐至內(nèi)臺階面。具體常用切割打撈組合如下[3-4]：

（1）第一種常規(guī)組合：φ203.1 mm鉆鋌1根（7.14 m）+非旋轉(zhuǎn)扶正器（1.2 m）+C13割刀（2.6 m）+RSP撈矛（1.54 m）+水下旋轉(zhuǎn)頭及卡瓦撈矛組合（1.26 m）+φ203.1 mm鉆鋌3根+轉(zhuǎn)換接頭（631*410）+φ127 mm加重鉆桿?？ㄍ叽驌泼讦?76.25 mm高壓井口頭內(nèi)臺肩面上，具體見圖4。此組合的優(yōu)點在于，切割完成后上提管串即可打撈出二層套管。但這個組合的割刀切割口位置到井口頭頂部之間的距離為4.66 m，大于3.79 m，無法滿足切割的需要。

（2）第二種常規(guī)組合：C13割刀體（2.6 m）+非旋轉(zhuǎn)扶正器（1.2 m）（或非旋轉(zhuǎn)扶正器+C13割刀體）+630*630接頭（0.8 m）+簡易十字架外懸掛（1.7 m）+φ203.1 mm鉆鋌3根+轉(zhuǎn)換接頭（631*410）+φ127 mm加重鉆桿。這個組合是簡易十字架外懸掛的方式，切割和打撈套管分開進(jìn)行。但φ444.5 mm非旋轉(zhuǎn)扶正器在割刀體以上，切割位置與井口頭距離太遠(yuǎn)，大于3.79 m，也無法滿足。

在此情況下，只有極度縮短非常規(guī)切割套管組合，去除扶正器，才能將割口放置在φ476.25 mm高壓井口頭φ508 mm延伸節(jié)上。設(shè)計非常規(guī)組合為：φ203.1 mm短鉆鋌（7.14 m）+C13割刀體（2.6 m）+630*630接頭（0.8 m）+簡易十字架外懸掛（1.7 m）+φ203.1 mm鉆鋌3根（27.17 m）+φ127 mm加重鉆桿，見圖5。

圖4　常規(guī)的C13棄井鉆具組合

這種切割套管組合采用十字架外懸掛的方式，去除φ444.5 mm扶正器、撈矛體及撈矛卡瓦，在旋轉(zhuǎn)頭與C13割刀體之間安放簡易十字架外懸掛，見圖6。簡易十字架外懸掛坐在φ476.25 mm高壓井口頭上端面，通過它起到支撐、扶正、穩(wěn)定鉆具的作用。下放至切割深度71 m，切割位置在φ476.25 mm高壓井口頭φ508 mm延伸節(jié)處，而不是在正常棄井作業(yè)時的φ508 mm*φ339.7 mm的變徑套管上，比常規(guī)鉆具組合割口高度上提約2 m，直接造成了φ476.25 mm高壓井口頭的破壞。

2.2.2打撈作業(yè)及分析

φ762 mm套管及φ476.25 mm高壓井口頭切割作業(yè)時由于切割時間遠(yuǎn)超過正常的作業(yè)時間，起出檢查割刀組合并更換新刀片，因此實際進(jìn)行了兩次切割作業(yè)。

圖5　簡易十字架外懸掛棄井組合圖

圖6　簡易十字架外懸掛

第一次切割φ76 2 mm套管及φ476.25 mm高壓井口頭共花費9 h，泵壓從3.45 MPa上升至9.7 MPa，扭矩峰值達(dá)15 000 N·m，各種現(xiàn)象表明，套管沒有完全割斷，由于正常切割時間在4 h左右，此次切割時間已遠(yuǎn)超正常作業(yè)水平，起鉆檢查割刀片磨損情況，割刀片磨損情況正常，測量刀尖至刀臂處的磨損帶長度為228.6 mm，經(jīng)精確計算割刀切割圓周直徑為φ746.76 mm，割刀片并沒有割穿φ762 mm套管，更換割刀片，重新組合原切割鉆具下鉆至原井深繼續(xù)切割φ762 mm套管6.5 h后并成功回收。

影響切割效果的原因分析：

（1）切割φ762 mm套管及φ476.25 mm高壓井口頭延伸節(jié)采用非常規(guī)的外懸掛的切割鉆具組合，去除了下部扶正器，另外簡易外懸掛十字架與高壓井口頭沒有限位機構(gòu)，使得切割過程中鉆具晃動嚴(yán)重，影響了切割效果，增加了切割難度。

（2）后期丈量高壓井口頭割口處壁厚為41.275 mm，遠(yuǎn)高于普通的φ508 mm套管壁厚（一般為16.1 mm），且高壓井口頭延伸節(jié)使用材料的強度高于一般的φ508 mm套管，使得套管切割與開窗時間延長。

（3）本井實際測量φ762 mm低壓井口頭出露泥線高度約1 m（設(shè)計為1.5 m），經(jīng)過鉆進(jìn)時返出巖屑及固井時水泥返漿的不斷堆積，雖然多次下沖洗管串沖洗永久導(dǎo)向架，但因海底水流緩慢，無法將巖屑與水泥漿沖走，后期ROV觀察永久導(dǎo)向架已經(jīng)被埋入在淤泥和水泥中，只露出四根導(dǎo)向柱，即使雙層套管被割斷，但深埋的井口依然無法被拉動，這也說明了φ762 mm套管和φ476.25 mm高壓井口頭被割斷甚至割口已被磨平，永久導(dǎo)向架仍沒有旋轉(zhuǎn)，也不見井口有混漿返出的原因。

3　結(jié)論與建議

（1）棄井作業(yè)中各層套管的切割深度是互相制約的，本井φ244.5 mm套管割口采用逐步上移的策略是正確的，既考慮了后續(xù)φ762 mm套管及φ476.25 mm高壓井口頭切割深度余量的需要，也在逐步測試套管環(huán)空水泥膠結(jié)的強度，要在設(shè)備及工具能力范圍之內(nèi)盡量起出套管。

（2）認(rèn)識到在套管環(huán)空被水泥固死的情況下，下割刀切割套管與正常作業(yè)時參數(shù)反應(yīng)是不一樣的，確定套管被割斷的最穩(wěn)妥的辦法就是起出割刀組合檢查刀片的劃痕。

（3）在后續(xù)井的施工中，應(yīng)充分考慮海底流速，選擇適當(dāng)?shù)摩?62 mm低壓導(dǎo)管頭出露高度，且應(yīng)定期下入特制的沖洗工具沖洗永久導(dǎo)向架，防止永久導(dǎo)向架被埋入到淤泥中，同時ROV應(yīng)加強觀察井口周邊情況，防止淤泥堆積時積少成多，必要時也可用螺旋漿沖開永久導(dǎo)向架上的淤泥。

（4）精確計算固井設(shè)計水泥漿用量，嚴(yán)格審核套管與套管間水泥漿返高，避免水泥漿返至井口的情況發(fā)生，并在固井結(jié)束后應(yīng)及時電測套管固井質(zhì)量，測至實際水泥返高以上200 m為止，查明套管環(huán)空的水泥膠結(jié)情況。

（5）本次棄井鉆具組合設(shè)計是棄井作業(yè)的最大難點，本次作業(yè)中的簡易十字架外懸掛是平臺以前的余留備件，因此在后續(xù)井的作業(yè)中，服務(wù)商應(yīng)能夠提供復(fù)雜作業(yè)情況下的棄井工具。

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中圖分類號：TE28+3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2014.01.081

收稿日期：2013-04-10；改回日期：2013-09-04

第一作者簡介：王孝山，男，1981年生，鉆井工程師，2004年本科畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（武漢），從事海洋鉆井施工及設(shè)計工作。

文章編號：1008-2336（2014）01-0081-05

Treatment and Knowledge of Complex Situations during Q1 Well Abandonment

WANG Xiaoshan, SU Zhibo, YANG Tao, JIA Fenglong
（SINOPEC Shanghai Offshore Petroleum Bureau, Shanghai 200120, China）

Abstract:Complex situations occurred in well Q1 during well abandonment. Lots of diff i culties affected casing retrieving work. The cement sheath of φ244.5 mm casing returned to wellhead, and couldn’t be pulled out after it was cut off. At last, the engineers adopted extreme way to pull the casing out by moving the cut depth up repeatedly. Due to the shallow cutting depth of φ244.5 mm casing, φ508 mm*φ339.7 mm casing couldn’t be pulled out in regular way unless designing the special cutting BHA and retrieving method. This passage introduced the retrieving BHA and method in detail, it also gave a reference to subsea wellhead retrieving unconventionally.

Key words:Q1 well; casing; cut; retrieve