海上油田斷裂過(guò)電纜封隔器打撈技術(shù)探索與實(shí)踐

李凱

中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司 廣東 湛江 524057

南海西部油田采油井多采用潛油電泵生產(chǎn)管柱，為了滿足生產(chǎn)及井筒安全要求，需要下入過(guò)電纜封隔器。近年來(lái)，在檢泵和措施修井作業(yè)過(guò)程中，發(fā)生了多起過(guò)電纜封隔器落井的情況，可能的原因主要有2個(gè)方面：①是過(guò)電纜封隔器本體存在質(zhì)量缺陷，導(dǎo)致封隔器在上提解封過(guò)程中從本體斷裂，斷裂點(diǎn)以下管柱落井，比如惟其信的693W系列過(guò)電纜封隔器，同一批次產(chǎn)品多井次出現(xiàn)本體斷裂導(dǎo)致管柱落井事故；②是過(guò)電纜封隔器設(shè)計(jì)或加工存在缺陷，封隔器能正常解封，但是解封后封隔器卡瓦回收不完全，導(dǎo)致起管柱過(guò)程中封隔器頻繁掛卡。以上2個(gè)原因?qū)е鹿苤渚那闆r比較類似，魚(yú)頂一般比較完整和干凈，電纜會(huì)從封隔器上部對(duì)接位置拉開(kāi)，難點(diǎn)在于落魚(yú)打撈腔偏心，如果打撈腔位于井眼高邊位置，下入常規(guī)打撈鉆具引入魚(yú)腔的可能性很小，而且嘗試抓撈過(guò)程可能會(huì)破壞魚(yú)頂，所以需要對(duì)打撈工具進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，以便將打撈工具順利引入魚(yú)腔，實(shí)現(xiàn)對(duì)落魚(yú)的有效打撈。

1 斷裂過(guò)電纜封隔器打撈技術(shù)探索

1.1 過(guò)電纜封隔器結(jié)構(gòu)介紹

電纜穿越液壓式封隔器用于電泵生產(chǎn)管柱，須穿越動(dòng)力電纜，故又稱為過(guò)電纜封隔器，其隨油管下入，封隔油管與套管環(huán)空，與井下安全閥配合使用，作為海上井筒安全屏障之一。該類封隔器主要由心軸（長(zhǎng)管和短管）、水力錨、密封機(jī)構(gòu)、錨定機(jī)構(gòu)、坐封機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)、解封機(jī)構(gòu)等組成（如圖1所示）。主通道連接生產(chǎn)管串，其他通道連接電纜密封裝置和環(huán)空放氣閥并穿越電纜，有些封隔器還有化學(xué)藥劑注入或壓力計(jì)電纜通道等，可根據(jù)需要選用。解封時(shí)，通過(guò)上提管柱帶動(dòng)中心管向上移動(dòng)，剪切銷釘或剪切環(huán)，解除鎖緊機(jī)構(gòu)，使卡瓦和膠筒收回，完成解封[1]。

圖1 惟其信693W系列可回收過(guò)電纜封隔器

當(dāng)過(guò)電纜封隔器從本體斷裂時(shí)，魚(yú)頂通常會(huì)有3～4個(gè)通道（如圖2所示），包括封隔器芯軸腔、電纜穿越通道、放氣閥通道等，其主要特點(diǎn)是打撈腔不在封隔器正中，處于偏心位置，在對(duì)斷裂落井過(guò)電纜封隔器進(jìn)行打撈時(shí)，難點(diǎn)就在于將打撈工具引入落魚(yú)打撈腔。

圖2 惟其信693W系列可回收過(guò)電纜封隔器截面圖

1.2 斷裂過(guò)電纜封隔器打撈分析

過(guò)電纜封隔器在井下發(fā)生斷裂之后，由于封隔器外徑非常接近套管內(nèi)徑，封隔器很可能會(huì)有一面貼套管內(nèi)壁，尤其是封隔器位置井斜較大時(shí)，封隔器會(huì)躺在井眼低邊，同時(shí)，下入打撈鉆具時(shí)，鉆具也會(huì)沿著井眼低邊下行，當(dāng)封隔器打撈腔正好處于最靠近井眼低邊位置時(shí)（如圖3所示），下入打撈鉆具，在引鞋和短鉆桿接箍的輔助下，打撈矛比較容易進(jìn)入落魚(yú)打撈腔，實(shí)現(xiàn)對(duì)落魚(yú)的打撈。當(dāng)然，這是最理想的情況，實(shí)際很多時(shí)候，過(guò)電纜封隔器斷裂后，打撈腔會(huì)處于井眼側(cè)邊，甚至高邊位置（如圖4所示），這時(shí)，要實(shí)現(xiàn)落魚(yú)打撈就變得很困難。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以在打撈工具上部短節(jié)接箍位置加焊一定高度的凸輪塊，在改變鉆具方位時(shí)，打撈工具軸心可以沿著套管截面周向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)打撈工具軸心旋轉(zhuǎn)至落魚(yú)打撈腔位置時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)斷裂封隔器的偏心打撈。

圖3 落魚(yú)打撈腔位于井眼低邊時(shí)打撈

圖4 落魚(yú)打撈腔位于井眼高邊時(shí)打撈

1.3 偏心短鉆桿的設(shè)計(jì)與操作

當(dāng)落魚(yú)打撈腔不在井眼最低邊時(shí)，打撈工具很難引入魚(yú)腔，而最難引入的位置即是打撈腔位于井眼最高邊，所以，在設(shè)計(jì)加工凸輪塊尺寸時(shí)，也以此種情況來(lái)進(jìn)行，這樣可以確保落魚(yú)打撈腔在任何位置，都可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)管柱方向，將打撈工具引入魚(yú)腔，實(shí)現(xiàn)抓撈。

當(dāng)過(guò)電纜封隔器打撈腔位于井眼最高邊時(shí)，假設(shè)打撈腔正中到井眼最低邊的距離為L(zhǎng)，打撈工具上部接頭或短鉆桿接頭外徑為D，則需加工凸輪塊的高度為H=L-D/2（如圖5所示）。在現(xiàn)場(chǎng)加工時(shí)，凸輪塊最好焊接在打撈工具上部鉆桿短節(jié)接箍上，并且要焊得盡可能牢實(shí)，以免在旋轉(zhuǎn)管柱時(shí)凸輪塊掉落，使打撈作業(yè)復(fù)雜化；同時(shí)，凸輪塊表面要盡可能打磨光滑，以減小管柱旋轉(zhuǎn)時(shí)的摩阻，便于調(diào)整打撈工具方向抓撈落魚(yú)。具體打撈操作如下：

圖5 偏心打撈示意圖

連接下入打撈鉆具，到位前測(cè)管柱上提/下放懸重，開(kāi)泵測(cè)試不同排量下泵壓，做好記錄；

下放管柱至魚(yú)頂以上1～2m，開(kāi)泵大排量沖洗魚(yú)頂15min，降低泥漿泵排量；

將井口鉆盤(pán)面圓周劃分為八等分，分別朝向八個(gè)不同方位，并編號(hào)1～8，同時(shí)，在井口鉆具表面劃一道豎線；

調(diào)整管柱方向，使鉆具表面豎線對(duì)準(zhǔn)1號(hào)方位，緩慢下放管柱，直至遇阻1～2t，密切觀察管柱深度、泵壓，上提管柱；依次類推，使鉆具表面豎線分別對(duì)準(zhǔn)2～8方位，當(dāng)鉆具在某個(gè)方位時(shí)出現(xiàn)遇阻點(diǎn)變深，泵壓增大的現(xiàn)象，說(shuō)明打撈工具進(jìn)入了落魚(yú)魚(yú)腔，按照打撈工具操作程序進(jìn)行打撈即可。

2 案例分析

2.1 作業(yè)背景

2020年6月7日，WZ6-10-A4H井檢泵，起管柱發(fā)現(xiàn)管柱從封隔器本體斷裂；封隔器上部分出井（如圖6所示），封隔器下接頭及以下電泵管柱落井，電纜從封隔器上部對(duì)接位置脫開(kāi)，魚(yú)頂為過(guò)電纜封隔器下接頭，魚(yú)頂打撈腔內(nèi)徑76mm，處于偏心位置。

圖6 加工完成的偏心短鉆桿

2.2 打撈過(guò)程

本井過(guò)電纜封隔器斷裂后，封隔器卡瓦和水力錨均已出井，沒(méi)有液控管線、電纜保護(hù)器等落物，管柱落井后卡死的可能性很小，主要難點(diǎn)在于抓住落魚(yú)，現(xiàn)場(chǎng)打撈過(guò)程如下：

（1）方案確定

A4H井原計(jì)劃進(jìn)行檢泵+刮管作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)有3-1/2”鉆桿，并且從周邊平臺(tái)協(xié)調(diào)了可退式打撈矛，滿足打撈條件，鉆具組合：3-1/2”可退式打撈矛（配76mm瓦）+3-1/2”短鉆桿（或3-1/2”偏心短鉆桿）+3-1/2”鉆桿。

（2）工具加工

查閱井下封隔器圖紙，落魚(yú)打撈腔正中到井眼最低邊的距離L=151mm，打撈工具上部短鉆桿接頭半徑D=127mm，計(jì)算凸輪塊的高度為H=LD/2=151-127/2=87.5mm。為保證凸輪塊的焊接及本體強(qiáng)度，選擇10mm厚的鋼板為加工材料，設(shè)計(jì)尺寸為：長(zhǎng)20cm、寬10cm、高8.75cm，形狀為近似等腰梯形（如圖6所示）。

（3）打撈過(guò)程

①組合下入打撈鉆具：可退式撈矛（矛瓦76mm）+3-1/2"改造偏心短鉆桿+3-1/2"鉆桿，下至703m，測(cè)上提下放懸重↑18t↓17t，緩慢下放管柱，下壓2t，上提管柱，無(wú)過(guò)提顯示；在3～5t范圍內(nèi)嘗試不同噸位下壓，撈矛均無(wú)法進(jìn)入落魚(yú)；管柱每反轉(zhuǎn)45°角后重新下放管柱，累計(jì)反轉(zhuǎn)5次后，下放管柱，下壓2t，管柱向下位移（進(jìn)瓦顯示），繼續(xù)下壓至8t，上提管柱，懸重在52～54t之間波動(dòng)，判斷撈住落魚(yú)。

②起出打撈管柱，檢查成功撈出落井管柱。

（4）小結(jié)

本次打撈作業(yè)，由于現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有焊工，無(wú)法及時(shí)加工凸輪塊，所以第一趟鉆采用壓彎鉆桿來(lái)實(shí)現(xiàn)偏心打撈，實(shí)際打撈效果不佳，主要原因是壓彎鉆桿可操作性不強(qiáng)，彎曲度難以控制，最終采用加工后的偏心短鉆桿+可退式打撈矛，成功撈出落井封隔器，操作簡(jiǎn)單有效。近年來(lái)，在南海西部油田出現(xiàn)多井次封隔器從本體斷裂情況，如：WZ6-13-A1井、WZ11-4N-A5井、WZ11-1-A11S1井、文昌13-2-B15H井等，最終均采用偏心短鉆桿輔助打撈成功（如圖7所示），證明了偏心打撈技術(shù)的有效性。

圖7 偏心打撈成功

3 結(jié)束語(yǔ)

過(guò)電纜封隔器從本體斷裂后，如果魚(yú)頂沒(méi)有過(guò)多電纜或其他落物，采用拉彎鉆桿進(jìn)行偏心打撈，效果欠佳；采用加工改造的偏心短節(jié)配合打撈工具，可以實(shí)現(xiàn)快速高效打撈，打撈成功率也很高，相比磨/套銑后再打撈，可以節(jié)省大量工期和費(fèi)用。

當(dāng)落魚(yú)頂部有過(guò)多電纜或其他落物時(shí)，需要先清理落物后再進(jìn)行偏心打撈；

偏心短鉆桿凸輪塊設(shè)計(jì)要根據(jù)實(shí)際封隔器尺寸來(lái)定，相關(guān)參數(shù)務(wù)必落實(shí)準(zhǔn)確；

打撈工具可以選用可退式打撈矛或公錐，具體根據(jù)井況而定，需要注意撈矛引鞋最小外徑，需大于電纜穿越孔內(nèi)徑，必要時(shí)進(jìn)行加工改造，否則打撈工具容易插偏；

偏心凸輪塊的加工，要注意選材及焊接的強(qiáng)度，必要時(shí)可以加焊斜拉筋，同時(shí)要做好打磨和倒角，避免以外卡鉆。