曹妃甸油田EZSV橋塞套銑打撈分析研究

范子濤，王昆劍，喬 騰，陳璐思

(1中海油能源發(fā)展工程技術(shù)公司2渤海石油管理局)

固井作業(yè)是鉆完井作業(yè)過程中不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，主要目的是保護(hù)和支撐油氣井內(nèi)的套管，封隔油、氣和水與地層。固井質(zhì)量不合格會(huì)存在很大的潛在危險(xiǎn)，更容易引起井噴等重大事故。射孔擠水泥作業(yè)是固井質(zhì)量不合格的一種補(bǔ)救措施，應(yīng)根據(jù)擠水泥層段的地層物性、井下套管狀況、擠水泥壓力等因素針對(duì)性選擇適宜的擠水泥方法。

鉆井平臺(tái)日費(fèi)較高，考慮油田整體作業(yè)進(jìn)度，特別推薦使用射孔+EZSV橋塞封堵擠水泥方案。相比其他方案，能實(shí)現(xiàn)不占井口候凝，兼顧其它槽口作業(yè)，切實(shí)實(shí)現(xiàn)降本增效的目的。

EZSV橋塞在曹妃甸油田的應(yīng)用是渤海油田少有的實(shí)例，其坐封驗(yàn)封方式簡(jiǎn)單可靠，擠注作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)低。因EZSV橋塞在渤海油田無參考案例，且水平井使得套銑打撈作業(yè)難度增大，本次作業(yè)摸索、積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，可為后期應(yīng)用提供參考。

一、曹妃甸油田概況

曹妃甸油田位于渤海西部海域，油田所處海域平均水深22．5～28．0 m，地層壓力系數(shù)1．01，屬于常壓常溫油藏，地層壓力梯度為0．97 MPa/100 m，地層溫度梯度3．54℃/100 m，原始地層壓力14．5 MPa，根據(jù)最新的壓力數(shù)據(jù)，油田的地層壓力并未下降。

水平井鉆完井技術(shù)已在油田廣泛應(yīng)用［1－5］，CFD－XXH設(shè)計(jì)?177．8 mm尾管下至3 905．0 m，設(shè)計(jì)完鉆井深4 311．0 m，為曹妃甸油田最深油井。XXH在下?244．47 mm套管到2 700 m發(fā)生漏失，井口失返。套管下到位后(3 201．8 m)，堵漏無效，隨即進(jìn)行固井作業(yè)，固井作業(yè)期間無返出。固井作業(yè)結(jié)束后測(cè)CBL，結(jié)果顯示水泥漿返高到2 620 m左右(1 166～2 616 m之間共15個(gè)油層段漏封)，考慮批鉆及整體鉆完井作業(yè)進(jìn)度，合理優(yōu)化經(jīng)費(fèi)方案，采取射孔+EZSV橋塞封隔擠水泥方案封隔油層見圖1。

圖1 XXH井深結(jié)構(gòu)示意圖

二、EZSV橋塞情況

1．EZSV橋塞介紹

EZSV橋塞由張力套、滑閥、上卡瓦鎖緊機(jī)構(gòu)、上卡瓦、上卡瓦椎體、密封膠筒、下卡瓦錐體、下卡瓦等部件組成，見圖2。

EZSV橋塞是利用密封膠筒在套管內(nèi)的膨脹以達(dá)到封隔井筒通道而進(jìn)行封堵作業(yè)的一種特殊井下工具。其坐封原理為:通過機(jī)械坐封工具順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)坐封工具芯軸(見圖3)，帶動(dòng)反扣螺紋管轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)坐封筒向下移動(dòng)，產(chǎn)生的壓力作用于上卡瓦使其坐封。然后，上提EZSV工具，拉力作用于張力套，通過上下錐體對(duì)密封膠筒施以擠壓，當(dāng)拉力達(dá)到一定值時(shí)，張力套斷裂，坐封工具與EZSV脫離。上、下卡瓦緊緊鑲嵌在套管內(nèi)壁上，密封膠筒膨脹并密封，完成坐封。

圖2橋塞結(jié)構(gòu)

圖3坐封工具示意圖

2．EZSV橋塞優(yōu)勢(shì)

EZSV橋塞坐封方式為機(jī)械坐封，可靠性強(qiáng)。利用本體滑閥的開關(guān)可實(shí)現(xiàn)封隔擠注水泥的功能。水泥擠注完成后可迅速關(guān)閉滑閥起鉆，封隔水泥漿。同時(shí)實(shí)現(xiàn)不占井口候凝，節(jié)省時(shí)間，降本增效。后期可通過套銑打撈進(jìn)行回收，最大可能減少進(jìn)行殘留物，方便下一步鉆完井作業(yè)。

3．套銑打撈可行性分析

3．1橋塞當(dāng)前狀態(tài)介紹

EZSV橋塞目前坐封于?244．47 mm(47PPF)套管內(nèi)，對(duì)應(yīng)深度為2 483 m，對(duì)應(yīng)井斜74°，最大狗腿度位置為179．69 m，狗腿度5．98°/30 m。

橋塞上下卡瓦緊咬套管壁，且具有上下止動(dòng)特點(diǎn)，上卡瓦向上止動(dòng)，下卡瓦向下止動(dòng)。中間膠皮處于膨脹狀態(tài)，橋塞坐死在套管壁。

3．2套銑打撈可行性分析

對(duì)于卡瓦具有上下止動(dòng)特點(diǎn)的封隔器，無法通過過提或下壓等方式進(jìn)行解封。永久式封隔器，可采用磨銑、PDC鉆頭鉆穿、套銑打撈等方法破壞橋塞機(jī)構(gòu)進(jìn)行回收處理［6－8］。

考慮CFD－XXH井后期繼續(xù)鉆進(jìn)下套管及完井作業(yè)，套銑打撈可最大程度的減少井下殘留物，符合作業(yè)要求。所以作業(yè)方案可確認(rèn)為:通過套銑橋塞上卡瓦，破壞止動(dòng)機(jī)制，擠壓狀態(tài)的膠皮得以釋放，進(jìn)而套銑膠皮，最終可嘗試向上打撈提活橋塞。

三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

1．作業(yè)難點(diǎn)

(1)CFD－XXH為大斜度水平井，EZSV橋塞目前坐封深度為2 483 m，對(duì)應(yīng)井斜74°，最大狗腿度5．98°/30 m，存在水平段長(zhǎng)、摩阻大、不易起下鉆和傳遞鉆壓及扭矩、井壁穩(wěn)定性差等作業(yè)難題，增加了套銑和打撈的風(fēng)險(xiǎn)及難度［9］。

(2)EZSV橋塞各部分材質(zhì)不同，套銑作業(yè)時(shí)參數(shù)變化大，尤其是上卡瓦材質(zhì)為硬鑄鐵，強(qiáng)度較大，增大套銑難度。

(3)套銑膠皮時(shí)，由于膠皮具有韌性，極易出現(xiàn)蹩?，F(xiàn)象，增加卡鉆風(fēng)險(xiǎn)。

(4)大斜度水平井中，打撈管柱受力更加復(fù)雜，很容易發(fā)生井下管柱斷、脫事故，套銑打撈作業(yè)卡鉆風(fēng)險(xiǎn)大。

(5)EZSV橋塞芯軸(OD:110 mm)凸出部分較短僅為50 mm，且與橋塞本體(OD:196．9 mm)有明顯變徑，增加打撈難度。

2．套銑EZSV

2．1優(yōu)化鉆具組合

一般的套銑鉆具大多為:銑鞋+套銑管+頂部接頭+鉆桿，本次套銑作業(yè)的主要目的是完成上椎體、上卡瓦、膠皮的套銑，破壞EZSV橋塞上下止動(dòng)機(jī)構(gòu)，并嘗試提活，方便打撈作業(yè)。結(jié)合水平井作業(yè)難點(diǎn)及易卡鉆風(fēng)險(xiǎn)，特別從鉆具優(yōu)化方面做出調(diào)整:

(1)增加震擊器，預(yù)防出現(xiàn)卡鉆時(shí)可實(shí)現(xiàn)震擊解卡;震擊器位置應(yīng)靠近落魚。

(2)增加打撈杯，增加液體循環(huán)流速，改善流態(tài)，易于攜帶碎屑。

(3)采用倒樁結(jié)構(gòu)，增加加重鉆桿，且位置在井斜小于45°、狗腿度小于4°/30 m處，方便鉆壓傳遞。

本次套銑作業(yè)鉆具組合從下到上為:?206．4 mm長(zhǎng)城齒銑鞋(ID:?168．3 mm，帶底齒、內(nèi)齒，無外齒)+?206．4 mm套銑管+頂部接頭+?168．3 mm打撈杯4個(gè)+變扣(431×411)+?127 mm短鉆桿1根+?165 mm震擊器(上擊637 kN下?lián)?84 kN)+?127 mm鉆桿+?127 mm加重鉆桿5根+?127 mm鉆桿。

2．2優(yōu)化作業(yè)參數(shù)

EZSV橋塞各部位材質(zhì)不同，套銑難易程度不同，采用分段套銑解卡技術(shù)成功率很高［10］，根據(jù)不同材質(zhì)對(duì)套銑參數(shù)做適當(dāng)調(diào)整:

(1)上卡瓦材質(zhì)為硬鑄鐵，硬度較大，可適當(dāng)增加鉆壓，提高轉(zhuǎn)速，進(jìn)而提高套銑效率。

(2)套銑膠皮時(shí)，應(yīng)降低轉(zhuǎn)速，出現(xiàn)憋?，F(xiàn)象及時(shí)釋放扭矩，提活鉆具，防止卡鉆。

2．3作業(yè)過程

鉆具到位前測(cè)試上提上放，大排量沖洗魚頂。探橋塞魚頂2 483．28 m，上提2 m測(cè)試鉆具靜止空轉(zhuǎn)扭矩，記錄作業(yè)參數(shù):轉(zhuǎn)速60 r/min，扭矩18 kN·m;緩慢下放鉆具，開泵，調(diào)整泵壓至3．5 MPa，轉(zhuǎn)速60 r/min，扭矩11 kN·m;繼續(xù)下放鉆具，扭矩由11 kN·m增加到20 kN·m，泵壓由3．5 MPa逐漸增大到4．5 MPa。

(1)套銑鎖環(huán)槽。鎖環(huán)槽長(zhǎng)65 mm，鎖環(huán)槽部位材質(zhì)為軟鑄鐵，其內(nèi)部鎖環(huán)為鋁質(zhì)，套銑順利。

(2)套銑上卡瓦。橋塞上卡瓦材質(zhì)為硬鑄鐵，硬度較大，在不改變作業(yè)方式的狀態(tài)下幾乎無進(jìn)尺。為此調(diào)整施工參數(shù)，提高轉(zhuǎn)速，增加鉆壓。

(3)套銑上椎體。上椎體材質(zhì)為軟鑄鐵，套銑參數(shù)穩(wěn)定，套銑順利。

(4)套銑膠皮。鉆具上下震蕩，期間多次出現(xiàn)蹩停，停轉(zhuǎn)速釋放扭矩，上下活動(dòng)鉆具，適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速。

3．撈筒打撈EZSV

3．1優(yōu)選工具及鉆具組合

常規(guī)井打撈鉆具組合(從下至上)一般為:打撈工具+震擊器+加重鉆桿+鉆桿。結(jié)合水平井作業(yè)難點(diǎn)及EZSV橋塞結(jié)構(gòu)做出以下調(diào)整:

(1)選用短魚頭打撈筒。橋塞芯軸(OD:110 mm)凸出部分50 mm，且與橋塞本體(OD:196．9 mm)有明顯變徑，常規(guī)撈筒引鞋過長(zhǎng)無法正常吃入落魚;當(dāng)落魚無法提活時(shí)，可通過正轉(zhuǎn)脫手，避免倒扣，安全可靠。

(2)采用倒樁結(jié)構(gòu)，增加加重鉆桿，且位置在井斜小于45°、狗腿度小于4°/30 m處，方便鉆壓傳遞。

本次打撈鉆具組合(從下到上):?149．2 mm短魚頭打撈筒(配?107．95 mm籃瓦及止動(dòng)環(huán))+?127 mm短鉆桿1根+?165 mm震擊器(上擊637 kN下?lián)?84 kN)+?127 mm鉆桿+?127 mm加重鉆桿5根+?127 mm鉆桿。撈筒籃瓦打撈尺寸為?107．95 mm，芯軸直徑110 mm，較打撈外徑小2．05 mm。

3．2作業(yè)過程

正確組合鉆具入井，合理配長(zhǎng)，下鉆探橋塞頂深2 483.5 m，測(cè)上提懸重1 078 kN，下放314 kN。大排量沖洗魚頂10 min，上提鉆具2 m，測(cè)試鉆具靜止空轉(zhuǎn)參數(shù):排量560 L/min，泵壓0．5 MPa，轉(zhuǎn)速20 r/min，扭矩25～28 kN·m;緩慢下放鉆具至2 483．5 m，懸重變?yōu)?68 kN;下放鉆具懸重降低至519 kN，泵壓升高至4．2 MPa，確認(rèn)橋塞進(jìn)入打撈筒。

繼續(xù)下壓施加更多鉆壓，緩慢上提鉆具，最終提活橋塞，注意保持平穩(wěn)起鉆，出現(xiàn)掛卡時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制起鉆速度［11］。

四、結(jié)論

(1)EZSV橋塞工具性能可靠，相比RTTS擠水泥等方案可實(shí)現(xiàn)不占井口候凝，兼顧其他槽口作業(yè)，滿足油田整體降本增效要求。

(2)本次EZSV套銑打撈作業(yè)從作業(yè)工具、作業(yè)鉆具及作業(yè)參數(shù)等方面都做出了優(yōu)選及優(yōu)化，如加重鉆桿、震擊器位置調(diào)整、短魚頭打撈筒及籃瓦尺寸優(yōu)選等，從最終作業(yè)結(jié)果看也是效果顯著，順利完成橋塞的回收，對(duì)后期鉆完井作業(yè)提供了有利的保障［12－15］。

(3)CFD－XXH井EZSV應(yīng)用是渤海灣鉆完井作業(yè)少有的實(shí)例，后期套銑打撈作業(yè)具有重要的借鑒和實(shí)用意義，為同類作業(yè)尤其是水平井提供可靠的參考經(jīng)驗(yàn)。

(4)本次作業(yè)創(chuàng)新性大膽應(yīng)用EZSV橋塞擠注水泥，經(jīng)套銑打撈作業(yè)順利實(shí)現(xiàn)橋塞的回收，驗(yàn)證了其實(shí)用性，值得被推廣使用。