精確定位水力切割技術(shù)的研究與應(yīng)用

田繼宏

摘要：水力切割技術(shù)是大修井作業(yè)打撈過程中的常用技術(shù)，尤其是打撈防砂封隔器及多層防砂管柱更是不可或缺的一項技術(shù)手段。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，水力割刀切割過程扭矩變化具有一定的特征，針對這種扭矩變化曲線特征可準(zhǔn)確判斷切割過程，從而判斷出切割成功時刻，并果斷停止切割，避免浪費(fèi)時間和磨損刀片，節(jié)約工期。

關(guān)鍵詞：精確定位；水力切割；微創(chuàng)切割法；切割效率；大修井作業(yè) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TE935 文章編號：1009-2374（2017）06-0043-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.022

隨著油氣田生產(chǎn)開發(fā)的進(jìn)程，大多數(shù)井已經(jīng)進(jìn)入了中后期，修井作業(yè)井?dāng)?shù)也呈逐年遞增的趨勢，而大修作業(yè)中必不可少的幾項關(guān)鍵作業(yè)就包括了封隔器和防砂管柱的處理。在國內(nèi)修井作業(yè)中，時常出現(xiàn)回收工具不能正?；厥辗飧羝鞯那闆r，通常的解決辦法是套銑打撈，這種辦法可行，但是需要耗費(fèi)大量的時間，同時產(chǎn)生較多的井下碎片，另外封隔器的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)對套銑進(jìn)尺和時效有很大的影響。國內(nèi)的防砂管柱通常為多層防砂，在修井的時候就需要對多層防砂管柱進(jìn)行處理，常規(guī)處理方法是切割、打撈反復(fù)進(jìn)行，逐層處理，作業(yè)技術(shù)成熟，但是耗費(fèi)大量的時間。本文所闡述的切割技術(shù)可解決以上兩個問題，通過精確定位切割破壞封隔器內(nèi)部結(jié)構(gòu)使其解封再打撈。通過準(zhǔn)確判斷切割過程，避免割刀過度磨損，實(shí)現(xiàn)一刀多切。以上切割方法可極大的提高修井作業(yè)時效，提高修井作業(yè)技術(shù)水平。

1 水力割刀技術(shù)簡介

水力割刀通常由上接頭、彈簧、本體、刀片部件、活塞、噴嘴等零件組成。作業(yè)時，泥漿泵將高壓液體泵入水力割刀內(nèi)，高壓液體通過活塞內(nèi)的噴嘴產(chǎn)生壓力降，推動活塞壓縮彈簧使活塞桿下行，活塞桿下端推動三個割刀片向外張開與被切管壁接觸，張開的三個割刀片隨同切割鉆具順時針旋轉(zhuǎn)，三個割刀片周向同時切割，直到將被切管割斷，切割完畢，停泵，壓差消失，刀片在彈簧作用下收回，起出切割管柱。

2 管柱磨阻對定位的影響及應(yīng)對措施

管柱在下放過程中由于與管壁的摩擦，管柱受到向上的摩擦阻力，鉆臺顯示的管柱懸重會低于其自重，管柱處于壓縮狀態(tài)。而當(dāng)管柱在上提過程中時，管柱受到向下的摩擦阻力，鉆臺顯示的管柱懸重會高于其自重，管柱處于拉伸狀態(tài)。在定位切割位置時必須充分考慮摩擦阻力的影響，根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，在井斜不太大的情況下，通過保持管柱旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下測上提下放懸重，二者比較接近，即保持旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下可消除大部分摩擦阻力的影響。因此為克服摩擦阻力對管柱定位的影響，在管柱到位前可旋轉(zhuǎn)管柱減少管柱誤差，保持旋轉(zhuǎn)狀態(tài)測上提下放，測量管柱誤差，保持旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下探切割點(diǎn)以下的縮徑變扣，再根據(jù)所計算的誤差量和預(yù)定的上移量，旋轉(zhuǎn)上提管柱至預(yù)切割位置，可進(jìn)行切割。

3 切割過程割刀受力分析及割切扭矩特征

水力切割過程中隨著切割作業(yè)的進(jìn)程，割刀的受力情況和扭矩變化有一定的規(guī)律，通常情況下在開始作業(yè)的第一個階段，此過程中未出現(xiàn)割破點(diǎn)，扭矩會經(jīng)歷一個平穩(wěn)的波動階段；第二個階段，開始出現(xiàn)割破點(diǎn)，扭矩會出現(xiàn)一個較大范圍的波動，轉(zhuǎn)速和泵壓趨于平穩(wěn)；第三個階段，切割開井下工具階段，扭矩會瞬間出現(xiàn)一個峰值，轉(zhuǎn)速波動范圍增大，繼續(xù)切割，扭矩出現(xiàn)突降，此時井下工具已經(jīng)完全被隔開，繼續(xù)切割，扭矩波動范圍將會增大，此時刀片在割口上下無規(guī)則運(yùn)動切割。切割過程中，割刀與管壁之間的相對運(yùn)動性質(zhì)由切割時的滑動摩擦變成即將完全割開時的撕裂。扭矩在此過程中隨切割性質(zhì)變化，形成了一定的特征。通過捕捉這一特征，可及時準(zhǔn)確地判斷切割作業(yè)是否成功完成，進(jìn)而第一時間停止切割，避免了刀片的繼續(xù)磨損，節(jié)約了作業(yè)時間也可實(shí)現(xiàn)一刀多切。

4 精確定位切割與微創(chuàng)切割在現(xiàn)場的應(yīng)用

4.1 天外天某9井精確定位切割技術(shù)的應(yīng)用

4.1.1 作業(yè)背景。天外天某9側(cè)鉆井鉆完6″井眼，在下入3-1/2″尾管及懸掛器總成過程中鉆具提前遇阻、懸掛器總成在投球循環(huán)過程中提前坐封。經(jīng)海上作業(yè)驗證，確定封隔器卡瓦和膠皮均已張開，需打撈出全部尾管管柱。落魚鉆具組合（由上至下）：回接筒3.20m+懸掛器總成6.79m（封隔器+懸掛器）+5″套管10.94m+變扣5″VAM B×3-1/2″NK3SB P 0.42m+3-1/2″NK3SB尾管1117.16m，總長1138.62m。根據(jù)現(xiàn)場操作記錄與管柱工具情況綜合分析，判斷封隔器已經(jīng)坐封，懸掛器是否坐掛未知，導(dǎo)致上提遇卡的原因是封隔器座封，將封隔器處理完畢即可將懸掛器和3-1/2″尾管全部打撈出井。

經(jīng)過分析討論，最終選定切割打撈方案，根據(jù)對封隔器結(jié)構(gòu)的分析決定切割卡瓦對應(yīng)位置的芯軸，使卡瓦與配合坐封的楔塊分離，破壞坐封結(jié)構(gòu)，使管柱解封，再進(jìn)行打撈。

4.1.2 精確定位切割。通過封隔器外部結(jié)構(gòu)的尺寸丈量與結(jié)構(gòu)圖，最終確定封隔器芯軸切割位置應(yīng)為距離芯軸頂端1.98～2.1m處的位置，即切割段僅有0.12m的長度，定位必須非常精準(zhǔn)。作業(yè)時，下鉆到位利用管柱上的縮徑變扣與封隔器芯軸校深，通過旋轉(zhuǎn)上提下放定位法，最終定位切割位置為距芯軸頂2.04m處位置。啟泵切割90mins，起鉆檢查割刀刀片輕微磨損，刀腹有較明顯的劃痕，判斷切割成功。后續(xù)打撈出割點(diǎn)以上落魚，撈出落魚割口平整，丈量芯軸頂至割點(diǎn)距離2.06m，與預(yù)定位置僅2cm之差，達(dá)到切割目的。

4.2 平湖某9井微創(chuàng)切割技術(shù)的應(yīng)用

4.2.1 作業(yè)背景。平湖某9井于2007年鉆探完井，下入兩個威德福Blackcat封隔器對P1、P7層進(jìn)行分采生產(chǎn)。2013年決定對某9井進(jìn)行大修，目的是封堵P7已開發(fā)層位，釋放P4、P8未動用儲量，驗證P1、P3的油氣水分布。

該井作業(yè)時，該封隔器的配套回收工具在作業(yè)期間全國就只有一套。在成功回收上部的Blackcat封隔器后，回收工具下部彈性爪嚴(yán)重受壓變形，現(xiàn)場拆卸保養(yǎng)回收工具后下入回收工具進(jìn)行下部Blackcat封隔器的處理，在處理下部封隔器時回收工具未能成功回收封隔器，起鉆檢查發(fā)現(xiàn)回收工具上部latch落井，下部彈性爪收縮變形，剪切環(huán)已剪切。無法再使用回收工具回收處理封隔器，根據(jù)對封隔器結(jié)構(gòu)的分析，通過切斷芯軸可實(shí)現(xiàn)封隔器的解封。

4.2.2 精確定位微創(chuàng)切割。此次切割作業(yè)深度達(dá)到3700m，根據(jù)前期關(guān)于精切定位切割的研究成果以及細(xì)致研究封隔器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，本井的封隔器處理我們大膽的提出了在回收工具不能正?；厥辗飧羝鞯那闆r下，采用精確定位后微創(chuàng)切割的切割方法，并且要求僅切割封隔器的內(nèi)筒，不破壞外部其他組件。垂直切割范圍只有0.2m，精確定位并記錄各種基礎(chǔ)參數(shù)以后，通過錄井的扭矩監(jiān)測，成功捕捉到了切開前的大范圍波動及扭矩峰值，果斷停止切割并起鉆，通過檢查后續(xù)打撈出井的封隔器，切割作業(yè)達(dá)到了預(yù)期效果，實(shí)現(xiàn)了微創(chuàng)切割，檢查發(fā)現(xiàn)刀片輕微磨損，完全滿足再次進(jìn)行水力切割作業(yè)的條件。

5 結(jié)語

通過此項研究成果的成功應(yīng)用，節(jié)約了切割作業(yè)工期，尤其對于深井多次切割及多層防砂管柱的切割作業(yè)，通過及時準(zhǔn)確的判斷，一趟切割鉆具，完全可以實(shí)現(xiàn)多次切割。以平湖某9井為例，3700m作業(yè)井深二次切割作業(yè)，若一次完成，可節(jié)約工期18h，節(jié)約作業(yè)費(fèi)用約17萬左右，節(jié)約刀片一副，若推廣此項技術(shù)，以每年30口井次計算，可節(jié)約400萬～500萬元。在無法使用回收工具處理封隔器的情況下，精確定位微創(chuàng)切割技術(shù)可使封隔器的處理時間降至最低，極大地提高了作業(yè)時效，具有極高的推廣價值。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）