水平井泵送分簇射孔落魚(yú)打撈工藝及應(yīng)用

陸應(yīng)輝，唐凱，任國(guó)輝

聶華富，楊登波 (中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司西南分公司，重慶 400021)

泵送分簇射孔是指在井筒與地層有效溝通的前提下，利用電纜輸送方式，按照泵送設(shè)計(jì)程序，將射孔管串與橋塞采用泵送方式輸送至目的層位，完成橋塞坐封與多簇射孔聯(lián)作的射孔技術(shù)[1～3]。該技術(shù)主要特點(diǎn)如下：①一次下井，可實(shí)現(xiàn)橋塞坐封與多簇射孔聯(lián)合作業(yè)，射孔級(jí)數(shù)可達(dá)到20級(jí)；②與體積壓裂工藝聯(lián)合作業(yè)可增加井筒與油氣層的接觸面積，提高產(chǎn)收率；③采用套管加砂，可以大排量施工，最大程度減小施工水馬力損失和施工風(fēng)險(xiǎn)，從而降低施工成本；④作業(yè)時(shí)效高、試油周期短，特別是在采用“工廠(chǎng)化”壓裂開(kāi)發(fā)模式[4]時(shí)能夠大大節(jié)約完井作業(yè)時(shí)間。在水平井泵送分簇射孔施工中，經(jīng)常遇到管串落井或管串連同電纜一同落井等工程事故[5]，李晶輝等[6]、吳春國(guó)等[7]介紹的水平井鉆具打撈射孔槍工藝，因?yàn)槁漪~(yú)和傳輸工具的不同并不適用于水平井泵送分簇射孔落魚(yú)的打撈；王偉佳等[8]、呂選鵬等[9]雖然通過(guò)打撈個(gè)例介紹了連續(xù)油管打撈泵送分簇射孔落魚(yú)的過(guò)程，卻未深入分析落魚(yú)產(chǎn)生的原因和打撈、配套工具的選型等關(guān)鍵打撈工藝。為此，筆者針對(duì)水平井泵送分簇射孔落魚(yú)產(chǎn)生的不同以及頁(yè)巖氣水平井特有的井身結(jié)構(gòu)，總結(jié)出了一套高效、安全的落魚(yú)打撈工藝。

1 落魚(yú)產(chǎn)生與打撈難點(diǎn)

1.1 落魚(yú)的產(chǎn)生

在鉆完井及修井中，落魚(yú)一般分為管狀體、塊狀體和繩狀體，包括鉆挺、套管、射孔槍以及金屬環(huán)、電纜等[10]。在泵送分簇射孔施工中，常常在如下情況下產(chǎn)生落魚(yú)：

1)泵送期間，因?yàn)榫庐惓?dǎo)致管串前后壓差過(guò)大或因?yàn)楸米⑴帕窟^(guò)大，使其從電纜頭弱點(diǎn)沖掉，此時(shí)落魚(yú)為完整的射孔管串。

2)泵送或上起期間因?yàn)樘坠茏冃位虍愇镏率构艽隹?，將電纜從電纜頭弱點(diǎn)拉斷丟手，此時(shí)落魚(yú)為完整的射孔管串或坐封橋塞/射孔完成后的槍串。

3)因電纜無(wú)法從弱點(diǎn)丟手，通過(guò)注入酸液或加大上提張力致使電纜本體被拉斷，此時(shí)落魚(yú)包括電纜(或電纜斷節(jié))和完整的射孔管串或坐封橋塞/射孔完成后的槍串。

4)在上傾井(井斜大于96°)射孔施工過(guò)程中，由于自重和后坐力影響，當(dāng)點(diǎn)火坐封橋塞后射孔管串會(huì)向下溜，致使電纜被射斷，此時(shí)落魚(yú)包括電纜(或電纜斷節(jié))和坐封橋塞-射孔完成后的槍串。

1.2 落魚(yú)打撈難點(diǎn)

泵送分簇射孔水平井在進(jìn)行大型體積壓裂之后，往往會(huì)在水平段形成“砂床”，同時(shí)易導(dǎo)致在套管薄弱或固井質(zhì)量較差處變形。結(jié)合泵送分簇射孔落魚(yú)產(chǎn)生原因以及水平井這些固有的特點(diǎn)，可以總結(jié)如下落魚(yú)打撈難點(diǎn)：

1)因落魚(yú)多在水平段泵送過(guò)程產(chǎn)生，致使落魚(yú)及其魚(yú)頭易被“砂床”掩埋，給落魚(yú)的撈獲和解卡帶來(lái)難度。同時(shí)進(jìn)行體積壓裂改造后，井口壓力高(通常套壓達(dá)到40～50MPa)，落魚(yú)打撈過(guò)程的井控風(fēng)險(xiǎn)大。

2)因體積壓裂容易造成套管變形，增加打撈工具下放和落魚(yú)上起的難度(如套管變形嚴(yán)重致使落魚(yú)無(wú)法解卡，后期只能采用修井機(jī)等進(jìn)行處置)。

3)對(duì)于處在水平段(或上傾段)的落魚(yú)，受造斜段和水平段(或上傾段)摩阻的影響，打撈工具的通過(guò)性能下降；同時(shí)難以利用懸重判斷撈獲情況，撈獲判斷依據(jù)缺乏。

4)落魚(yú)若被卡死且攜帶有電纜，打撈時(shí)井下電纜容易從打撈工具上掙脫，降低打撈效率；若井下仍余有電纜斷節(jié)，需多次下強(qiáng)磁工具進(jìn)行清理，才能進(jìn)行落井管串的打撈。

就打撈難度而言，殘留電纜的遇卡管串最難以打撈，打撈工具不僅需要將井內(nèi)狀態(tài)未定的電纜撈獲，還要將管串從卡點(diǎn)拔出，打撈工作量大，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。

2 落魚(yú)打撈工藝

在泵送分簇射孔落魚(yú)打撈過(guò)程中，根據(jù)落魚(yú)的組成、形狀和遇卡情況，常常使用到檢測(cè)、打撈和震擊等打撈及相關(guān)配套工具。

目前，國(guó)內(nèi)外廣泛采用連續(xù)油管實(shí)施水平井泵送分簇射孔落魚(yú)的打撈，主要因?yàn)檫B續(xù)油管具有如下優(yōu)勢(shì)[11～13]：①可以連續(xù)循環(huán)各種沖洗流體，并利用流體將落物頂部的碎屑帶出井口；②可以在大斜度井特別是水平井中有效地傳遞軸向力，對(duì)落物進(jìn)行震擊、推壓、打撈；③可以利用連續(xù)油管對(duì)難以打撈的落魚(yú)進(jìn)行鉆磨、套銑等。

2.1 打撈及配套工具

2.1.1 檢測(cè)工具

鉛模作為泵送分簇射孔落魚(yú)打撈中常用的檢測(cè)工具，其主要用于落魚(yú)魚(yú)頂幾何形狀、深度等以及套管損傷程度和深度位置的檢測(cè)，為打撈工具、配套工具及打撈工藝的選擇提供依據(jù)。

2.1.2 打撈工具

圖1 鉤類(lèi)打撈工具

泵送分簇射孔落魚(yú)打撈中常用的打撈工具主要包括鉤類(lèi)打撈工具、筒類(lèi)打撈工具和強(qiáng)磁打撈工具。

1)鉤類(lèi)打撈工具 常用鉤類(lèi)打撈工具(見(jiàn)圖1)包括螺旋撈鉤、外撈矛和內(nèi)撈鉤筒，均是落井電纜等纜繩類(lèi)落魚(yú)的理想打撈工具。通常情況下，螺旋撈鉤因其螺旋狀結(jié)構(gòu)，更適合外形相對(duì)完好的落井纜繩的打撈；外撈矛因其穿刺狀外形，則更適合雜亂成團(tuán)落井纜繩的打撈。內(nèi)撈鉤筒不僅可打撈纜繩，也可直接打撈帶臺(tái)階小直徑魚(yú)頭(但魚(yú)頭容易從該工具掙脫)。

2)筒類(lèi)打撈工具 常用筒類(lèi)打撈工具主要包括不可退卡瓦打撈筒和可退棘爪打撈筒(見(jiàn)圖2)，適用于井內(nèi)管、桿類(lèi)落魚(yú)的打撈。

圖2 筒類(lèi)打撈工具

不可退卡瓦打撈筒，其抓卡部件為卡瓦?？ㄍ邽樯洗笙滦〉腻F筒狀，縱向開(kāi)有等分漲縮槽；內(nèi)部為鋒利堅(jiān)硬的左旋鋸齒形螺牙[14]。通常卡瓦公稱(chēng)打撈內(nèi)徑應(yīng)比打撈部位外徑小1～3mm，魚(yú)頭進(jìn)入卡瓦后，上起打撈工具時(shí)筒體內(nèi)錐面迫使卡瓦內(nèi)縮將魚(yú)頭緊緊卡住。目前該工具是水平井分簇射孔落魚(yú)比較成熟的打撈工具。

可退棘爪打撈筒，其抓卡部件為棘爪，下端開(kāi)有縱向等分漲縮槽，且末端為錐筒狀。魚(yú)頭進(jìn)入棘爪后，上起打撈工具時(shí)剪切環(huán)上錐面迫使棘爪內(nèi)縮將魚(yú)頭緊緊卡住。同時(shí)剪切環(huán)上安裝有剪切銷(xiāo)釘，當(dāng)落魚(yú)無(wú)法解卡時(shí)，增大上提解卡力剪斷銷(xiāo)釘實(shí)現(xiàn)丟手?？赏思Υ驌仆矁?yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)丟手，不足是其棘爪沒(méi)有卡瓦抓卡牢靠。

3)強(qiáng)磁打撈工具 強(qiáng)磁打撈工具，因其具有很強(qiáng)的磁性，是打撈磁性金屬塊(屑)或磁性纜繩斷節(jié)的常用打撈工具。一般在正式打撈落井管串前，需下強(qiáng)磁打撈工具清理井內(nèi)電纜斷節(jié)或鐵屑，以免上起管串遇卡。

2.1.3 水力振蕩器

通過(guò)流體產(chǎn)生周期性的振動(dòng)載荷，將連續(xù)油管打撈管柱與井壁之間的靜摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)摩擦，增強(qiáng)其通過(guò)性能，實(shí)現(xiàn)上傾井、長(zhǎng)水平段分簇射孔落魚(yú)的順利打撈。

2.1.4 震擊工具

震擊工具主要包括液壓震擊器和機(jī)械震擊器等。機(jī)械震擊器需要受到預(yù)定拉力值或壓力值后才能產(chǎn)生向上或向下的震擊；而液壓震擊器不需預(yù)先設(shè)置激發(fā)門(mén)限值，其震擊力與拉力或壓力成正比[15]。撈獲落魚(yú)上起遇卡時(shí)，可通過(guò)震擊器作用實(shí)現(xiàn)解卡。目前水平井分簇射孔落魚(yú)打撈中常使用雙向液壓震擊器。

2.1.5 丟手工具

丟手工具主要包括液壓丟手工具和機(jī)械丟手工具。液壓丟手工具通過(guò)投球打壓，剪切銷(xiāo)釘實(shí)現(xiàn)丟手；機(jī)械丟手工具通過(guò)剪切銷(xiāo)釘設(shè)置來(lái)確定丟手力大小[16]。目前水平井分簇射孔落魚(yú)打撈中常使用液壓丟手工具。

2.2 打撈工藝

水平井泵送分簇射孔落魚(yú)的打撈原則為：下得去，撈得著，起得出。在實(shí)施落魚(yú)打撈前，詳細(xì)掌握井筒的套管內(nèi)徑、造斜段狗腿度、落魚(yú)所在井段井斜、井深以及井口壓力和井液性質(zhì)等關(guān)鍵參數(shù)。根據(jù)落魚(yú)組成和成因選擇入井工具，并根據(jù)連續(xù)油管防噴管長(zhǎng)度和造斜段狗腿度確定入井工具串總長(zhǎng)，以及根據(jù)套管最小內(nèi)徑(以及連續(xù)油管防噴器通徑)確定工具串最大外徑。

2.2.1 入井工具選擇

1)鉛模連接 出現(xiàn)如下情況時(shí)，應(yīng)先下鉛模判明井下情況，再確定后續(xù)所需的打撈工具：①不能明確判斷井下落魚(yú)組成，尤其不能確定是否包含有電纜斷節(jié)；②為了確定電纜與魚(yú)頭的相對(duì)位置(判斷電纜是否反串至管串與套管環(huán)空之間)；③為了判斷套管變形情況和位置。

此外，當(dāng)打撈工具下放異常遇阻時(shí)，需起出工具連接鉛模下井，探明遇阻原因和位置，再確定下一步打撈處置方案。

2)打撈工具 在選擇打撈工具時(shí)，可遵循如下原則：①落魚(yú)包含電纜，先下鉤類(lèi)打撈工具打撈電纜(使用強(qiáng)磁打撈電纜斷節(jié))，如井下電纜全部撈出后管串仍未撈出，再下筒類(lèi)打撈工具進(jìn)行打撈。②根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，螺旋撈鉤更適合井內(nèi)呈螺旋狀纜繩(即外形相對(duì)完好的纜繩)的打撈；外撈矛則更適合雜亂成團(tuán)纜繩的打撈。

3)輔助工具 通常對(duì)于上傾井(井斜大于96°)及長(zhǎng)水平段水平井(水平段長(zhǎng)大于1500m)落魚(yú)的打撈，連續(xù)油管在下入過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)鎖定現(xiàn)象，應(yīng)該在打撈管柱中連接振蕩器，增強(qiáng)管柱通過(guò)性；對(duì)于卡死的射孔管串(即射孔管串遇卡后電纜從本體或弱點(diǎn)丟手)，下井工具串中應(yīng)連有丟手工具(或使用可退式打撈筒)，如現(xiàn)場(chǎng)有條件還應(yīng)攜帶震擊器。震擊器越靠近魚(yú)頭越有利解卡。

2.2.2 打撈、解卡方法

1)懸重及壓力測(cè)試 連續(xù)油管攜帶打撈工具下放至魚(yú)頭前50m處時(shí)試提，記錄懸重；隨后以小于5m/min的速度下放，以150～200L/min的排量開(kāi)泵測(cè)試記錄懸重及循環(huán)壓力；以同樣的速度、排量上提記錄懸重及循環(huán)壓力。

2)下探落魚(yú) 以150～200L/min的排量開(kāi)泵，并以小于5m/min的速度下探落魚(yú)，下壓3～5t(下壓時(shí)循環(huán)壓力若出現(xiàn)1～2MPa增大，表明魚(yú)頭已進(jìn)入打撈工具)。不停泵以同樣的速度、排量上提記錄懸重、循環(huán)壓力變化，判斷撈獲后停泵緩慢上起。

3)解卡與丟手 撈獲落魚(yú)后首先上提活動(dòng)管串進(jìn)行解卡；其次使用震擊器并配合地面流程返排嘗試解卡，同時(shí)逐漸增大上提解卡力，整個(gè)解卡過(guò)程中必須考慮打撈工具和連續(xù)油管的安全抗拉強(qiáng)度。如還不能正常解卡則通過(guò)丟手工具或可退式打撈筒實(shí)施丟手。

2.2.3 井控風(fēng)險(xiǎn)及措施

若撈獲的落魚(yú)攜帶較長(zhǎng)電纜，致使無(wú)法關(guān)閉井口1號(hào)閘閥：①關(guān)閉電纜封井器半封后，注脂密封控制井口壓力，在打開(kāi)防噴管反復(fù)處理電纜直到全部電纜起出之后，關(guān)井、泄壓。②若電纜封井器半封密封失效，則通過(guò)連續(xù)油管或電纜防噴器剪切閘板剪斷井下電纜，關(guān)井控制井口。

3 應(yīng)用實(shí)例

CNH11-3井是一口最大井斜97.21°的上傾井，該井第2段泵送分簇射孔橋塞點(diǎn)火后，上起時(shí)遇卡。最后在采用一系列常規(guī)解卡處置無(wú)效的情況下，通過(guò)浸泡酸液拉斷電纜本體實(shí)現(xiàn)丟手。

3.1 打撈準(zhǔn)備

落井槍串結(jié)構(gòu)：?43mm打撈頭×0.50m+?73mm穿心加重串×3.84m+?73mm加強(qiáng)筒×0.52m+?73mmCCL×0.44m+?73mm簇射孔槍×5.86m+?69.8mm坐封工具×1.66m+?90mm坐封筒×0.32m+?92mm橋塞×0.38m(總長(zhǎng)13.52m)，CNH11-3井及落魚(yú)相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 CNH11-3井及落魚(yú)相關(guān)參數(shù)

根據(jù)該井井眼軌跡和遇卡點(diǎn)位置，可以得到如圖3所示的遇卡位置示意圖?？芍隹c(diǎn)井斜為93.82°且遠(yuǎn)離A靶點(diǎn)?？紤]到連續(xù)油管打撈工具串可能下放困難，在打撈工具串入井前，向井筒內(nèi)泵注金屬降阻劑40m3。

3.1.1 落魚(yú)成因和組成分析

嘗試以電纜弱點(diǎn)拉斷力的80%上提無(wú)法正常解卡，可以判斷井下槍串已被卡死，分析有如下2個(gè)原因：①因坐封工具原因或橋塞本身質(zhì)量問(wèn)題，橋塞坐封后未完全丟手，致使槍串卡在坐封點(diǎn)的套管內(nèi)；②由于橋塞坐封位置存在4°左右的上傾度，使得槍串丟手后在反沖力和自重下滑分力共同作用下向A靶點(diǎn)方向下溜，致使井下電纜纏繞嵌入槍串與套管間的環(huán)形空間(環(huán)空間隙為9.6mm，電纜直徑為8mm)，導(dǎo)致槍串被電纜卡住。

因?yàn)樽詈蟛捎媒菟嵋豪瓟嚯娎|本體方式實(shí)現(xiàn)電纜丟手，同時(shí)發(fā)現(xiàn)井下至少還留有276m電纜，分析得出落魚(yú)除了包括射孔槍串及與之相連的電纜外，還可能包括被酸液浸泡產(chǎn)生的電纜斷節(jié)和未完全丟手的橋塞。

圖3 遇卡位置示意圖

3.1.2 入井工具選擇

①因落魚(yú)包含電纜，先下鉤類(lèi)打撈工具打撈電纜，后用強(qiáng)磁打撈可能存在的電纜斷節(jié)，最后下筒類(lèi)打撈工具打撈射孔槍串；②可先下螺旋撈鉤嘗試打撈，如若失敗再下外撈矛嘗試；③對(duì)于該卡死的槍串，必須攜帶液壓丟手工具入井(或使用可退式打撈筒)。

3.2 打撈過(guò)程

3.2.1 落井電纜打撈

采用2趟螺旋撈鉤打撈工具均沒(méi)有撈獲電纜，而采用外撈矛打撈工具撈出3截共3m落井電纜，隨后采用強(qiáng)磁+外撈矛打撈工具串時(shí)將井下電纜全部撈獲。

對(duì)于泡酸后的井下電纜，其外觀嚴(yán)重受損、脫落，打撈工具串下探時(shí)，在電纜擋板作用下，井下電纜被推靠成團(tuán)，此時(shí)外撈矛一旦穿插過(guò)去，其表面布滿(mǎn)的長(zhǎng)倒鉤能夠很好地鉤撈住“麻花團(tuán)”電纜。而螺旋撈鉤雖能旋轉(zhuǎn)扎進(jìn)“麻花團(tuán)”電纜，卻因表面較短的倒鉤致使電纜容易掙脫。所以，強(qiáng)磁+外撈矛工具串(強(qiáng)磁對(duì)落井?dāng)喙?jié)電纜有較好的吸附作用)對(duì)于“麻花團(tuán)”受損電纜的打撈效果更好。

3.2.2 落井槍串打撈

先下3趟強(qiáng)磁打撈工具清理井筒內(nèi)電纜殘?jiān)?，隨后下卡瓦打撈筒(攜帶液壓丟手工具)打撈落井槍串?43mm的打撈頭。

連續(xù)油管攜帶打撈工具下放至4660m(魚(yú)頭位置4720m)試提，記錄懸重；隨后以160L/min的排量開(kāi)泵，以3m/min的速度下放和上起，分別記錄懸重和循環(huán)壓力。打撈工具下探魚(yú)頂至4706m遇阻，下壓2t，循環(huán)壓力上漲1MPa。隨后緩慢上起，懸重持續(xù)增加，且增加后的循環(huán)壓力未下降，判斷已經(jīng)撈獲落魚(yú)。

反復(fù)上提4次并配合地面流程返排，均無(wú)法提出落魚(yú)(懸重最多增至26t，平常值為16t)，最后決定投球從液壓丟手工具實(shí)施丟手，起出打撈工具。

3.3 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

采用外撈矛將落井電纜全部撈出，并利用強(qiáng)磁打撈工具清理了井內(nèi)電纜殘?jiān)_保了井筒的干凈；再使用連續(xù)油管攜帶液壓丟手工具和卡瓦打撈筒下井，并根據(jù)懸重和循環(huán)壓力變化確定了落魚(yú)的撈獲；最后在無(wú)法正常解卡的情況下，通過(guò)液壓丟手工具順利丟手，確保了連續(xù)油管和井控的安全。

4 認(rèn)識(shí)與建議

1)對(duì)于浸泡酸液后的落井電纜，推薦使用強(qiáng)磁+外撈矛打撈工具入井打撈。因?yàn)榻菟嵋旱碾娎|強(qiáng)度和韌性變低后，在擋板下推力作用下易變成“麻花團(tuán)”狀，容易被外撈矛刺穿其中；同時(shí)其表面長(zhǎng)倒鉤可確保撈獲的電纜不易掙脫。此外，強(qiáng)磁能夠較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)井下電纜斷節(jié)及殘?jiān)那謇怼?/p>

2)連續(xù)油管懸重和循環(huán)壓力是判斷是否撈獲泵送分簇射孔落魚(yú)的重要參數(shù)，在測(cè)試及打撈過(guò)程中必須準(zhǔn)確記錄。

3)打撈被卡死的泵送分簇射孔落魚(yú)時(shí)，必須攜帶丟手工具(或使用可退式打撈筒)入井作為安全丟手保障；如現(xiàn)場(chǎng)具備條件也應(yīng)攜帶震擊器入井，強(qiáng)化工具的解卡能力。