化學切割技術(shù)在油管柱遇卡中的應(yīng)用

李超，劉燕輝

(大慶鉆探工程公司測井公司　黑龍江　大慶　163412)

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化學切割技術(shù)在油管柱遇卡中的應(yīng)用

李超，劉燕輝

(大慶鉆探工程公司測井公司黑龍江大慶163412)

摘要:為了節(jié)省成本，提高產(chǎn)量，在油田的后期開發(fā)中，需要對那些產(chǎn)量低，甚至枯竭的井重新開發(fā)。在開發(fā)過程中，拔出采油管柱以及封隔器是必不可少的，由于油氣井開采時間長，導(dǎo)致套管變形，油管柱和封隔器無法拔出，造成卡鉆事故，因此需要切割并取出卡點以上油管柱。化學切割是一項新的技術(shù)，在修井作業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，采用該項技術(shù)，大大加快了油井作業(yè)進度。通過對化學切割的工作原理、儀器的組成結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場施工流程以及注意事項的介紹，并結(jié)合NORTH GERAGAI－31井的施工過程，講解了化學切割技術(shù)在解決油管柱遇卡中的應(yīng)用過程。

關(guān)鍵詞:化學切割;封隔器;施工流程

0　引言

在油水井大修作業(yè)中，解卡是主要施工項目之一，處理被卡管柱一般不宜硬拔，而是先處理卡點以上自由部分，然后解卡，下打撈工具撈出卡點下部分，為解決各類被卡管柱的處理問題，引進了化學切割技術(shù)［1］，化學切割是用電纜起下，電流引爆、使切割工具內(nèi)的化學藥劑相互接觸反應(yīng)，產(chǎn)生的高溫高壓化學腐蝕劑從切割頭的孔眼中高速徑向噴出，腐蝕切割油管柱、回收井下被卡的工藝技術(shù)，該技術(shù)是一種從油管柱內(nèi)部進行切割的專用工具，它可以在任意部位切割油管柱，化學切割切口整齊，便于后續(xù)的打撈作業(yè)，能大大縮短施工進度［2］。

1　化學切割的工作原理

化學切割工具一般通過電纜下井，磁定位儀對油管柱進行校深。校深后，切割頭對準切割位置，電纜通電引爆點火頭內(nèi)的雷管，雷管引燃下端的氣體推進火藥，推進火藥按一定速率燃燒，迅速在火藥倉內(nèi)產(chǎn)生高溫、高壓氣體，壓力瞬間可達到170 MPa，氣體使錨體迅速張開，固定在管柱內(nèi)壁上。推進火藥產(chǎn)生的壓力使化學藥柱下端破裂盤破裂，化學藥劑經(jīng)過催化劑時產(chǎn)生反應(yīng)。其化學反應(yīng)方程是3BrF3 + 4Fe = 3FeF3 + FeBr3，過程反應(yīng)產(chǎn)生的高溫、高壓推進切割頭內(nèi)的小活塞向下移動，打開切割頭孔眼，使化學藥劑以高溫、高壓的形式噴向管柱內(nèi)壁，管柱被強烈化學腐蝕，繼而形成弱點，在施加給油管柱上提力的作用下，油管柱從弱點處斷裂。隨著倉內(nèi)壓力等于井內(nèi)流體靜壓力時，錨會自動收回，使儀器脫離井壁。

2　化學切割儀器的組成結(jié)構(gòu)

化學切割儀器是由專用電纜頭、前磁定位儀、加重桿、點火頭、雷管護帽、雷管火藥倉、錨體、化學藥柱、切割頭、扶正器組成。

2.1前磁定位儀

采用模擬信號、無需供電、提高了作業(yè)的安全性;外殼為銅制材料，耐壓強度高，磁性強的特點;正負電都可以通過引爆雷管。

2.2點火頭

內(nèi)芯為單芯結(jié)構(gòu)，上頭為伸縮彈簧，下頭是單芯為針狀機構(gòu)，能很好和雷管接觸，保證了良好的通斷。

2.3雷管火藥倉

2.4錨體

錨體上的錨爪是直接伸出并固定在有關(guān)內(nèi)壁上的，它由高精度不銹鋼材料制成，可以在任何液體中使用，錨爪硬齒經(jīng)過熱處理，因而具有高強度性能，保證了切割工具的可靠固定。

2.5化學劑藥筒

藥筒外殼是無縫鋼，內(nèi)承壓196 MPa，兩端破裂盤最小耐壓42 MPa，制造后30 min后要進行泄露檢測，每次使用之前也必須用pH試紙進行檢測。化學藥劑三氟化溴，沸點為125℃、熔點8.8℃、密度為2.52 g/cm3。

2.6切割頭

獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計，高精度的孔眼內(nèi)徑和間距加工，保證了切割時管柱完全切開，能多次使用，如圖1所示。

圖1　化學切割儀器示意圖

3　化學切割工具的選擇

表1　化學切割工具的選擇［3］

4　化學切割工藝分析和現(xiàn)場應(yīng)用

4.1化學切割工藝分析

NORTH GERAGAI–31井位于某區(qū)塊，于2004年6月開始投產(chǎn)。長管為主要采油層，短管為采氣層，該井因井底積液和底層能量低而停噴后一直處于關(guān)井狀態(tài)，如圖2所示。

圖2　NG－31井管柱圖

修井目的:雙管恢復(fù)自噴生產(chǎn)的可能性非常小，為了發(fā)揮該井的產(chǎn)能，需要打撈出目前井內(nèi)雙管，將產(chǎn)能低的油氣層封閉，開發(fā)其他的油層段，重新下入單油管柱。

由于該井時間較長，如果采用直接上提解封雙管封隔器，可能超過油管最大強度，無法解封雙管封隔器，套銑難度也非常大，需要通過倒扣，磨銑等措施處理上部雙管至雙管封隔器頂部，并且套銑可能導(dǎo)致油管嚴重破壞，形成小件落魚，對后續(xù)作業(yè)造成困難，甚至整個井報廢。

前期施工工藝討論認為，該井為斜井，井斜34°，可以采用化學切割技術(shù)，選擇化學切割對長、短管進行切割，分段打撈處理井下管柱以及工具?；瘜W切割作業(yè)設(shè)計如下:

2)化學切割長管4 440 ft，切割位置為常規(guī)油管中部。油管上下都是防磨短接。

3)化學切割長管3 410 ft，切割位置為上部長油管中上部。

5)化學切割長管3 410 ft，切割位置為上部短油管中上部。

4.2化學切割現(xiàn)場應(yīng)用

1)開始化學切割作業(yè)前，要注意天氣變化，雷雨、沙塵暴等惡劣天氣禁止作業(yè)。開始安裝，連接好地線和壓差表，操作工程師必須親自檢查連接情況和壓差表的讀數(shù)(用萬用表量壓差表兩根線通斷良好并與井架及采油樹連接良好)，如果壓差表讀數(shù)等于或大于0.25 V，在找到并消除漏電根源前禁止作業(yè)。

2)召開安全會。要求化學切割作業(yè)期間禁止吸煙、禁止電焊、關(guān)掉所有的手機和無線電設(shè)備，禁止其它作業(yè)，無關(guān)人員遠離鉆臺和坡道，任何人不能亂動電源開關(guān)。

3)開始安裝防噴管、化學切割的安裝順序自下而上依次是:扶正器、切割頭、化學藥柱、錨、氣體發(fā)生器倉、雷管倉和點火頭。在安裝化學藥柱前，安裝人員必須穿戴好防護用品(防化服、手套、工鞋、防毒面具)，在打開化學藥柱時，必須先用pH試紙測試，確保無泄漏現(xiàn)象。

4)下井前再次檢查電纜頭和模擬前磁，啟動地面再次檢查儀器確保工作正常。

5)操作工程師關(guān)掉測井計算機，關(guān)掉測井車上所有的電源開關(guān)，拔掉安全鑰匙，關(guān)掉發(fā)電機，將安全鑰匙交給裝火藥人員，裝火藥人員在拿到安全鑰匙后方可進行操作。

6)將連接好化學切割儀器搬運到井隊坡道下面，裝好安全袖筒。兩個位置都需要安全袖筒，一個是錨身，一個是切割頭。

7)安裝雷管。將雷管放入雷管艙內(nèi)，用活口扳手輕輕將雷管倉帽帶上。

8)吊裝儀器，去掉安全袖筒，然后慢慢將儀器下入井中，停車對零，平穩(wěn)下放電纜，儀器下至地面以下200 ft后，絞車司機停車，火藥安裝人員將鑰匙交給操作工程師，啟動計算機，打開地面系統(tǒng)相應(yīng)面板，觀察儀器狀態(tài)。

9)下井速度控制在100 ft/min以內(nèi)(井斜大及新電纜應(yīng)降低下井速度)，注意張力。

10)用磁定位器確定切割位置后停車。確保鉆臺電纜附近無人，點火，確定雷管已經(jīng)引爆，并作業(yè)成功。慢慢下放儀器1～2 ft，再慢慢上提儀器，并注意張力變化。穩(wěn)定后起出儀器。

11)當儀器離地面200 ft時，提醒絞車司機注意并放慢速度，當儀器起出到鉆臺上時立即給化學切割儀器戴上安全袖筒。

12)將化學切割儀器斜放在坡道上，打開泄壓閥，千萬不能將泄壓孔對著人。

5　化學切割儀器的保養(yǎng)

每次作業(yè)以后，要在井場最短的時間內(nèi)將化學切割儀器進行保養(yǎng)、維護、防止生銹，為下次作業(yè)作好準備。清洗時，注意各密封面的腐蝕情況，腐蝕嚴重的立即更換。切割頭有損壞的嚴禁再次使用。

6　化學切割注意事項

1)到達井場一定要對井隊情況和管柱參數(shù)有一個詳細的了解，制定和選取最佳切割方案。

2)強腐蝕性的化學藥劑，作業(yè)人員必須戴好防護設(shè)備。

3)如果發(fā)現(xiàn)化學藥柱泄露，不能使用，告訴廠家處理，漏出藥液立即用干沙中和，然后用水沖洗。

4)化學藥液不慎沾到皮膚上，立即用清水沖洗15 min，涂燒傷藥膏，如果起水泡不要弄破他們。如不慎濺入眼睛中，請立即用專用洗眼液清洗，最好用流動的清水沖洗15 min;有必要可翻開眼簾。

5)連接儀器時一點要把錨和切割頭處的安全套袖安裝好，儀器提出井口時也是如此。

6)化學切割儀器下井不能超過100 ft/min。

7)化學切割儀器下井前讓井隊以油管重量110％的力上提。

8)作業(yè)時，切割頭下至少有15 ft的液體空間。井內(nèi)必須有5％的水，在干井及純油、氣井中不能進行化學切割，必須注水。不管是安裝還是拆除化學切割儀器，只要有藥柱在，始終保持藥柱底部高于水平面12 in以上或者垂直。

7　化學切割結(jié)果判斷

1)化學切割切斷油管后，電纜有明顯的抖動，張力有明顯的波動。

2)鉆臺振動明顯。

8　結(jié)論

1)化學切割是迄今為止最有效的切割方法，它具有獨特的設(shè)計［4］。在復(fù)雜修井作業(yè)中，被卡的油管柱可以在所需要的任意部位割斷而不傷害管柱，沒有固體殘渣。給解卡打撈工作提供了新的手段［5］。

2)化學切割切口整齊，沒有喇叭口，便于以后打撈。

3)切割速度快，成功率高的特點。

4)使用的化學藥劑不會對井內(nèi)的液體產(chǎn)生污染。

參考文獻

［1］Frank Henry.技術(shù)手冊.2002: 15.(資料)

［2］周望，趙學昌，何師榮.化學切割和噴射切割工藝［J］.石油鉆采工藝，1988，(1): 4.

［3］李樂中.新型化學切割儀［J］.石油儀器，1993，7(2): 5.

［4］張秋梅，程志信.油氣由中被卡管柱回收方法概述［J］.石油儀器，2007，21(6): 5.

［5］馮耀忠.新型化學切割器［J］.石油機械，2007，11(2): 7.

·專利技術(shù)·

專利名稱:一種用于評價氣體鉆井過程中井壁穩(wěn)定性的測試裝置

專利申請?zhí)? CN201320175203.5公開號: CN203271733U

申請日:2013.04.10公開日:2013.11.06

申請人:西南石油大學

本實用新型涉及一種用于評價氣體鉆井過程中井壁穩(wěn)定性的測試裝置，它由循環(huán)介質(zhì)供給系統(tǒng)、自動加砂裝置和測試系統(tǒng)三部分構(gòu)成。所述循環(huán)介質(zhì)供給系統(tǒng)由基液罐、截止閥、計量泵、流量計依序安裝，并與由空壓機、放空閥、貯氣罐、截止閥、流量計、截止閥依序連接成的供氣裝置組成，產(chǎn)生的氣液混合流體進入泡沫發(fā)生器;所述自動加砂裝置與泡沫發(fā)生器之間連接有壓力表和截止閥;所述測試系統(tǒng)由人造巖心和巖心夾持器組成;巖心夾持器下端進口管線上安裝有截止閥，巖心夾持器上端出口管線上安裝有壓力表和循環(huán)泵。本實用新型可測試各種氣體鉆井循環(huán)介質(zhì)在鉆井過程中對井壁巖石強度和井徑的影響，并觀察井壁形貌;結(jié)構(gòu)簡單，便于拆裝，操作方便。

(杭州王元蓀提供)

The Application of Chemical Cutting Technology When Tubing Stuck

LI Chao，LIU Yanhui
(The Wireline Logging Company of Daqing Drilling and Engineering Company，Daqing，Heilingjiang 163412，China)

Abstract:During the late stage of oil field development，in order to save the cost and increase the production，it's necessary to redevelop those wells with the low production and even drying up wells.It's essential to pull out the tubing strings and the packer in the process.Because the long time well development would lead to the deformation of the well casing，so the tubing string and the packer can not be pull out smoothly，and even be stuck，and so the tubing need to be cut and then pull out the tubing string above the stuck point.Chemical cutting is one new technology widely used，which greatly accelerates the progress of well operation.The principle of chemical cutting，structure of the cutter，the operation procedure and attention maters were introduced，and then explained the chemical cutting process in the application by the example of that in NORTH GERAGAI-31 well.

Key words:chemical cutting; packer; construction process

(收稿日期:2015－04－29編輯:韓德林)

第一作者簡介:李超，男，1980年生，工程師，2004年畢業(yè)于長江大學電子與信息工程專業(yè)，現(xiàn)在大慶鉆探工程公司測井公司長期從事測井作業(yè)。E-mail: 106793084@ qq.com

中圖法分類號:TE358

文獻標識碼:A

文章編號:2096－0077(2016)01－0064－04