頁巖氣水平井連續(xù)油管帶壓打撈長(zhǎng)電纜技術(shù)

王偉佳

(中石化江漢石油工程有限公司頁巖氣開采技術(shù)服務(wù)公司，湖北武漢 430074)

近年來，國(guó)內(nèi)頁巖氣勘探開發(fā)快速發(fā)展，頁巖氣水平井分段壓裂多采用泵送橋塞射孔聯(lián)作方式，利用電纜下入“射孔槍+橋塞”聯(lián)作管串，過造斜段后泵入液體將工具串推送到位，電點(diǎn)火坐封橋塞射孔，起出電纜和射孔槍，進(jìn)行光套管壓裂[1-3]。該工藝現(xiàn)場(chǎng)適用性好，應(yīng)用廣泛。施工過程中，管串移動(dòng)時(shí)電纜需保持一定張力，但泵速過大、通過砂橋和管柱遇卡上提等情況會(huì)導(dǎo)致電纜張力增大，易使電纜從中間斷開，造成工具串落井[4-5]。

目前，國(guó)內(nèi)頁巖氣水平井發(fā)生長(zhǎng)電纜工具串落井問題時(shí)，一般采用先壓井再打撈的作業(yè)方式，但施工周期長(zhǎng)，成本高，易對(duì)儲(chǔ)層造成傷害。筆者針對(duì)水平井電纜落魚的特點(diǎn)，提出了連續(xù)油管帶壓打撈長(zhǎng)電纜技術(shù)，使用CCL磁性定位器精確判斷魚頂位置，采用“低速螺桿+專用打撈工具”組合提高電纜的撈獲率，井口采用“雙電纜防噴器+連續(xù)油管防噴器”的防噴器組合，保障了分段起出電纜時(shí)的井口安全，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得了較好的效果。

1 長(zhǎng)電纜落魚打撈難點(diǎn)

連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)具有不需壓井、不污染地層、操作簡(jiǎn)單、作業(yè)周期短、成本低、可靠性高和可在水平段有效傳遞軸向力等優(yōu)點(diǎn)，但打撈長(zhǎng)電纜時(shí)也具有一定的局限性[6-7]，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1) 落魚在井下的位置不易精準(zhǔn)定位，打撈工具下不到位會(huì)出現(xiàn)撈空，下過電纜落魚太多則容易造成卡鉆或其他井下故障[8]。

2) 斷落電纜在井筒中的狀態(tài)無法確定，井下電纜可能呈彎曲、打扭或變形等狀態(tài)，同時(shí)可能纏繞在落井工具串上，只有準(zhǔn)確判斷井下電纜狀態(tài)，才能制定針對(duì)性的打撈方案[9]。

3) 連續(xù)油管不能旋轉(zhuǎn)管柱，電纜進(jìn)入撈筒或撈矛存在一定難度[10]。

4) 由于井口防噴管限制，抓獲落魚的長(zhǎng)度受限，成功打撈后的落魚需完全起至防噴管內(nèi)才能關(guān)閉井口閘門，超長(zhǎng)電纜無法完全起至防噴管內(nèi)[11]。

2 帶壓打撈長(zhǎng)電纜技術(shù)

2.1 技術(shù)思路

基于井下落魚的不確定性，首先下入一趟管柱判斷井下落魚的位置及狀態(tài)；然后根據(jù)實(shí)際情況選取合適的打撈工具和制定合理的打撈方案，采用連續(xù)油管輸送井下工具，轉(zhuǎn)動(dòng)工具捕獲電纜，起至井口后利用井口的電纜防噴器密封電纜；最后打開井口防噴管，分段取出斷裂電纜及井下工具。

2.2 帶壓打撈長(zhǎng)電纜工藝

1) 分析落魚情況，根據(jù)前期施工情況判斷落魚在井內(nèi)的情況，并利用電纜帶CCL磁性定位器或用連續(xù)油管下入井下工具探魚頂深度。

2) 選取合適的打撈工具及井口防噴設(shè)備，采用連續(xù)油管下入“低速螺桿+外鉤或內(nèi)撈工具”打撈，若井內(nèi)剩余電纜不多，可直接采用連續(xù)油管下入“低速螺桿+打撈筒”打撈；井口防噴裝置選用連續(xù)油管防噴器及電纜防噴器組合，電纜防噴器的閘板需具有一定的夾持能力與密封性，以保證半封閘板關(guān)閉后能夠夾持住電纜，不會(huì)發(fā)生下滑和上移，全封閘板關(guān)閉不會(huì)剪斷電纜。

3) 打撈電纜時(shí)，打撈工具下至魚頂位置以下，地面泵車啟泵，低速螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)打撈工具轉(zhuǎn)動(dòng)8～15圈(轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)不宜太多，防止電纜纏繞成團(tuán)或攪斷)，上提管柱，根據(jù)懸重變化判斷捕獲落魚后，將打撈工具串起至井口。若上提管柱遇卡，則拔斷電纜；若井筒內(nèi)所剩電纜不多或電纜從弱點(diǎn)處斷裂，則下打撈筒直接打撈井下工具串；若根據(jù)撈筒內(nèi)痕跡或者鉛印痕跡判斷落魚不易進(jìn)入打撈筒，則套銑后再進(jìn)行打撈。

2.3 電纜出井口處置方案

帶壓打撈長(zhǎng)電纜的難點(diǎn)是，落魚起至井口時(shí)超長(zhǎng)電纜無法完全起至防噴管內(nèi)，無法關(guān)閉井口閘門。為解決這一問題，需合理利用電纜防噴器，在保證密封可靠的情況下打開井口防噴管，分段起出電纜。由于無法判斷井下電纜是否完好，形變電纜不能正常通過阻流管及關(guān)閉的半封閘板，不建議在防噴管拆除的情況下靠電纜防噴器帶壓起出電纜。

1) 上提連續(xù)油管打撈工具串，注意觀察懸重，避免落魚遇卡后因電纜張力過大再次斷裂；連續(xù)油管起至防噴盒底部，試關(guān)井口閘門至能夾住工具串的圈數(shù)(不能超過該圈數(shù)，以防止剪斷電纜)，判斷井口附近是否有工具串。

2) 關(guān)閉電纜防噴器上、下半封閘板，鎖緊并在兩級(jí)閘板之間注脂，卸載防噴器上部壓力，靜止觀察。

3) 拆除電纜防噴器上部連續(xù)油管防噴管，檢查撈獲電纜的情況。

4) 如井口有電纜，將其固定好后剪斷。

5) 通過懸掛短節(jié)連接電纜與連續(xù)油管，安裝好井口防噴管。

6) 平衡電纜防噴器上下壓力，打開電纜防噴器的上、下半封閘板，再次上提連續(xù)油管工具串至防噴盒底部。

7) 重復(fù)步驟1)—6)，根據(jù)起出電纜的長(zhǎng)度及懸重情況計(jì)算井筒內(nèi)電纜剩余量，并據(jù)此試關(guān)井口，判斷工具串在井口閘門附近時(shí)，下放連續(xù)油管至電纜防噴器能關(guān)閉電纜位置，采用步驟2)—6)處理井口電纜后，將落井工具串起入防噴管。

8) 落井電纜過長(zhǎng)且確認(rèn)電纜完好的情況下，可將電纜反穿出阻流管，將完好的電纜起出。

2.4 電纜出井口應(yīng)急措施

電纜出井口時(shí)主要依靠電纜防噴器的半封閘板來控制井口壓力，電纜形狀不規(guī)則時(shí)需要電纜防噴器的半封閘板提供可靠的夾持與密封。電纜出井口過程中需反復(fù)操作電纜防噴器的半封閘板，可能對(duì)其密封性能造成影響，因此井口需安裝具備剪切、全封功能的閘板防噴器作為應(yīng)急處置措施，并確保全封閘板防噴器在關(guān)閉時(shí)不會(huì)剪斷電纜。

2.4.1 電纜防噴器無法正常密封變形的電纜

關(guān)閉電纜防噴器的半封閘板后，如防噴器上部壓力無法完全泄除，應(yīng)采取以下措施：

1) 首先增大兩級(jí)閘板注脂壓力，檢驗(yàn)井口的密封性；

2) 若仍無法密封，則平衡電纜防噴器上、下壓力后，打開電纜防噴器的半封閘板，下放連續(xù)油管，改變電纜位置后再進(jìn)行密封；

3) 若仍無法密封，則開泵旋轉(zhuǎn)低速螺桿，改變電纜方向后再進(jìn)行密封；

4) 若仍無法密封，則關(guān)閉電纜防噴器的全封閘板，檢驗(yàn)井口的密封性；

5) 若仍無法密封，則通過泵車從套管往井內(nèi)注適量清水降壓后再嘗試密封；

6) 若仍無法密封，則關(guān)閉防噴器的剪切閘板，剪斷電纜，關(guān)閉井口。

2.4.2 電纜防噴器無法正常密封變形的電纜

拆開防噴管處置井口電纜過程中，若半封閘板出現(xiàn)密封問題而發(fā)生泄露，應(yīng)采取以下措施：

1) 若泄露輕微，則立即將連續(xù)油管防噴板管連接回井口，控制井口；

2) 若不具備將連續(xù)油管防噴管連接回井口的條件，則關(guān)閉防噴器的剪切閘板，剪斷電纜，關(guān)閉井口；

3) 若防噴器的剪切閘板無法剪斷電纜，則關(guān)閉井口閥門剪斷電纜，實(shí)現(xiàn)關(guān)井。

3 應(yīng)用實(shí)例

焦頁xxHF井為涪陵地區(qū)的一口頁巖氣水平井，井深4 470.00 m，水平段長(zhǎng)1 220.00 m，套管內(nèi)徑115.0 mm，采用電纜泵送通井規(guī)通井時(shí)在井深3 024.00 m處遇阻，上提至井深2 835.80 m時(shí)拉斷電纜，起出井口檢查發(fā)現(xiàn)電纜本體發(fā)生斷裂，電纜打扭嚴(yán)重，電纜及通井工具串落井。

3.1 井內(nèi)落魚情況

測(cè)量起出井筒的電纜長(zhǎng)度，計(jì)算出井內(nèi)剩余φ8.0 mm電纜約長(zhǎng)80.00 m，可能存在彎曲、打扭和變形的情況，井下落魚結(jié)構(gòu)自上而下為:φ8.0 mm電纜×80.00 m(預(yù)估)+φ43.0 mm打撈頭×0.50 m+φ73.0 mm加重鉆桿×2.70 m+φ73.0 mm加強(qiáng)套×3.22 m+φ73.0 mm CCL磁性定位器×3.66 m+φ73.0 mm轉(zhuǎn)換接頭×0.25 m+φ88.9 mm模擬槍×1.80 m+φ105.0 mm通井規(guī)×0.22 m。

電纜泵送通井規(guī)的最后遇卡位置在井深2 835.80 m，上一級(jí)壓裂橋塞位于井深3 298.00 m，因此目前落魚所在位置為井深2 835.80～3 298.00 m，落魚下部有部分抽芯橋塞。

3.2 打撈方案

1) 采用電纜下放CCL磁性定位器入井，探測(cè)魚頂位置。

2) 打撈工具組合為：φ50.8 mm連續(xù)油管×6 000.00 m+φ73.0 mm鉚釘式連接器×0.17 m+φ73.0 mm雙活瓣單流閥×1.03 m+φ88.9 mm低速螺桿×1.75 m+φ73.0 mm雙公接頭×0.10 m +φ73.0 mm旁通閥×0.22 m+φ98.0 mm外鉤×2.20 m。其中，低速螺桿工作排量0.20～0.40 m3/min，轉(zhuǎn)速120～180 r/min；外鉤裝有防過盤(見圖1)，防過盤外徑110.0 mm(套管內(nèi)徑115.0 mm，電纜外徑8.0 mm)，防止外鉤進(jìn)入電纜過深，轉(zhuǎn)動(dòng)攪起電纜過多造成扭結(jié)，影響起鉆。

圖1 外鉤打撈工具Fig.1 External grapple fishing tool

3) 井口裝置包括2組電纜防噴器(底部一組防噴器有剪切閘板)、連續(xù)油管防噴器、連續(xù)油管防噴管和連續(xù)油管防噴盒(見圖2)，連續(xù)油管防噴器底部至防噴盒底部的高度為14.00 m，可容納井下工具及電纜。

圖2 連續(xù)油管打撈電纜時(shí)的井口裝置Fig.2 Wellhead equipment for coiled tubing cable fishing

4) 下打撈管柱到外鉤的防過盤探過魚頂深度4.00～5.00 m，泵車以0.20～0.30 m3/min排量開泵打撈落魚，開泵時(shí)間以地面測(cè)試的時(shí)間為準(zhǔn)(螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)8～15圈)，到時(shí)間后立即停泵；上提連續(xù)油管，若懸重有明顯增大，打撈工具串起至防噴器最頂端；若上提100.00～150.00 m懸重?zé)o明顯增大，重新下入連續(xù)油管進(jìn)行打撈。

5) 落魚起至井口后，利用電纜防噴器分段起出井筒內(nèi)電纜和工具。

3.3 電纜防噴器性能試驗(yàn)

3.3.1 半封時(shí)的夾持、密封性能

防噴器中分別穿入1～2根電纜，關(guān)閉半封閘板，試驗(yàn)得到半封閘板對(duì)電纜的夾持力為10.00～15.00 kN，井下落魚重量為2.05 kN(預(yù)估落井電纜長(zhǎng)80.00 m，重0.25 kN;通井管串重1.80 kN)，電纜防噴器的半封閘板關(guān)閉后對(duì)電纜的夾持力足夠夾持落魚，不會(huì)發(fā)生電纜下滑和上移。

防噴器中分別穿入1～2根電纜，關(guān)閉半封閘板，對(duì)防噴器半封進(jìn)行注脂加壓至30 MPa，再由防噴器下端加壓25 MPa，觀察30 min壓降合格，防噴器的半封滿足密封井底壓力的需求。

開啟半封后檢查電纜,電纜雖然發(fā)生變形但仍能承受拉力，滿足繼續(xù)施工要求。

3.3.2 全封時(shí)的夾持、密封性能

在防噴器中分別穿入1～2根電纜，關(guān)閉全封閘板，試驗(yàn)得到全封閘板對(duì)電纜的夾持力為15.00～20.00 kN，該夾持力足夠夾持落魚，不會(huì)發(fā)生電纜下滑和上移。

在防噴器中分別穿入1～2根電纜，關(guān)閉全封閘板，由防噴器下端加壓25 MPa，觀察30 min壓降合格，防噴器的全封滿足密封井底壓力的需求。

開啟全封閘板后檢查得電纜變形但未剪斷，仍能承受拉力，滿足繼續(xù)施工要求。

3.3.3 剪切閘板的剪切性能

在防噴器中分別穿入1～2根電纜，防噴器上下連接絲堵密封，防噴器內(nèi)加壓至井口壓力，關(guān)閉剪切閘板，電纜被剪斷，剪切閘板符合施工要求。

3.4 打撈過程

1) 采用CCL磁性定位器下井探測(cè)魚頂位于井深2 985.60 m處。

2) 地面測(cè)試低速螺桿排量0.20 m3/min時(shí)的轉(zhuǎn)速為80 r/min。

3) 利用連續(xù)油管將“外打撈矛+低速螺桿”下至井深2 990.00 m，開始進(jìn)行打撈操作，下壓8.00 kN，以0.18 m3/min排量開泵25 s啟動(dòng)低速螺桿，停泵上提連續(xù)油管。

4) 連續(xù)油管起至井口，確認(rèn)撈獲落魚，利用電纜防噴器，5次撈取井筒內(nèi)電纜75.90 m，長(zhǎng)度分別為26.00，15.80，13.10，13.00和8.00 m，因井口操作不當(dāng)，落魚及少量電纜再次落井。

5) 利用連續(xù)油管將“外打撈矛+低速螺桿”下至井深3 043.50 m遇阻10.0 kN，開泵12 s，排量0.20 m3，停泵上提連續(xù)油管，未撈獲落魚，帶出碎電纜2.10 m。

6) 下φ105.0 mm鉛印至井深3 225.00 m遇阻，下壓60.0 kN，將連續(xù)油管起至井口，鉛模有電纜打撈頭的印記。

7) 利用連續(xù)油管將“專用撈筒+低速螺桿”下至井深3 225.00 m遇阻50.0 kN，開泵5 s后停泵，上提10.00 m后下放至井深3 225.00 m，下壓80.00 kN，上提連續(xù)油管至井口，未撈獲落魚。

8) 利用連續(xù)油管將“內(nèi)打撈矛+低速螺桿”下至井深3 225.00 m開泵循環(huán)，開泵20 s，排量0.20 m3/min，下壓15.0 kN，上提連續(xù)油管至井口，撈獲落魚，其中電纜長(zhǎng)度為3.00 m(至此，累計(jì)共打撈電纜81.00 m)。

4 結(jié)論與建議

1) 連續(xù)油管帶壓打撈長(zhǎng)電纜技術(shù)施工時(shí)操作簡(jiǎn)單，可靠性高，不需要壓井，不污染儲(chǔ)層，作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)低，適用于頁巖氣水平井打撈長(zhǎng)電纜落魚。

2) 通過分析井下電纜狀態(tài)、優(yōu)化打撈工具組合、合理運(yùn)用打撈方法和進(jìn)行地面試驗(yàn)，采取井口電纜安全處理技術(shù)措施，有效提高了打撈的安全性與成功率。

3) 水平井內(nèi)打撈落魚存在一定的難度，理論上可以根據(jù)地面指重表懸重增加值和泵壓瞬間升高值來判定是否打撈成功，但實(shí)際操作起來存在一定難度。

4) 電纜提至井口進(jìn)行處置時(shí)需反復(fù)拆裝井口，井控風(fēng)險(xiǎn)高，建議進(jìn)一步研究更加安全可靠的井口處理方法。

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