鋼絲開(kāi)關(guān)層防卡問(wèn)題剖析與處理措施

萬(wàn)禧煌，黃焌淞，任大明，許明亮，李金澤

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 天津300450)

為了提高油層動(dòng)用程度，降低層間矛盾，減少層間干擾[1]，海洋油田堅(jiān)持以滾動(dòng)開(kāi)發(fā)及合理劃分組合開(kāi)發(fā)層系為基礎(chǔ)，采用根據(jù)油藏儲(chǔ)層特征實(shí)施分層開(kāi)發(fā)與開(kāi)采所形成一系列的分層生產(chǎn)、分層監(jiān)測(cè)、分層改造、分層堵水等工藝技術(shù)，有效地發(fā)揮了多油層的生產(chǎn)能力，取得了比較好的油田開(kāi)發(fā)效果。在這一系列分層開(kāi)發(fā)工藝技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，鋼絲作業(yè)是有效保障各類分層技術(shù)措施實(shí)施的主要依靠方式，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，常常發(fā)生鋼絲開(kāi)關(guān)層遇卡復(fù)雜情況，而目前鋼絲卡鉆后處理手段較為單一，若處理不當(dāng)則可能導(dǎo)致進(jìn)一步復(fù)雜問(wèn)題發(fā)生，甚至單井報(bào)廢[2]，造成油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)效益受損。

1 日常鋼絲易卡原因分析

鋼絲作業(yè)的復(fù)雜情況多種多樣，通常有鋼絲本身缺陷，如熱處理工藝不穩(wěn)定造成鋼絲強(qiáng)度及塑性明顯降低，引發(fā)鋼絲斷裂失效[3]；有使用條件不當(dāng)，如傳送時(shí)間較長(zhǎng)、承受載荷較大等因素[4]；有服役環(huán)境苛刻，如井下開(kāi)關(guān)層井筒潔凈度、壓力波動(dòng)大等影響造成鋼絲遇卡的現(xiàn)象。海上油田實(shí)際鋼絲開(kāi)關(guān)層作業(yè)過(guò)程中，在嚴(yán)格操作規(guī)范及提升管理?xiàng)l件下，通過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用來(lái)看，在多油層油藏層間差異的分采條件下，由于油層與油管內(nèi)壓力不平衡(壓差)，在開(kāi)關(guān)層瞬間存在：F＞G+f

F為由于某一油層與油管內(nèi)壓力不平衡(壓差)形成的上頂力；G為鋼絲工具串在某一深度的井下流體中的浮重力；f為鋼絲工具串在某一深度下流體中的黏阻力。這一情況極易造成工具串快速?zèng)_頂上移，從而使井下鋼絲的控制松弛而形成扭結(jié)，出現(xiàn)開(kāi)關(guān)層遇卡等復(fù)雜現(xiàn)象。

2 常規(guī)防卡措施及問(wèn)題剖析

在鋼絲作業(yè)實(shí)施各類分層技術(shù)措施時(shí)，為了降低鋼絲因多油層油藏層間差異而出現(xiàn)工具串被上頂遇卡現(xiàn)象，目前海上平臺(tái)在鋼絲開(kāi)關(guān)層作業(yè)中先后采用了一些作業(yè)措施，以預(yù)防鋼絲出現(xiàn)被上頂?shù)葟?fù)雜情況，具體分述如下。

2.1 控制操作方式

在鋼絲作業(yè)操作過(guò)程中，操作規(guī)程增加密切關(guān)注懸重變化，并且采用緩慢、間歇、不連續(xù)等方式實(shí)施滑套震擊，便于延緩油層與油管內(nèi)連通平衡的時(shí)間。該方式對(duì)操作者經(jīng)驗(yàn)要求極高，且因井下流體壓力、溫度及流體性質(zhì)等影響，會(huì)造成目的層滑套密封膨脹效果不同，以致于震擊開(kāi)關(guān)層力度掌控困難，造成預(yù)防的偶然性較大。

2.2 正擠背壓方式

鋼絲工具串下入至目的層滑套位置過(guò)程中，通過(guò)井口向有油管內(nèi)正擠液體并形成地面背壓，以達(dá)到形成油管內(nèi)與油層的正壓差作用。該方式形成的地面背壓，具有一定的預(yù)防上頂作用，但由于實(shí)際過(guò)程中我們對(duì)各層實(shí)際壓力及井筒動(dòng)態(tài)的認(rèn)識(shí)并不精確，若背壓過(guò)低無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)預(yù)防作用，背壓過(guò)高則造成油管內(nèi)的正壓壓差過(guò)大，不利于滑套的開(kāi)關(guān)層作業(yè)。

2.3 增加常規(guī)防上頂工具方式

該技術(shù)方式主要是鋼絲工具串組合連接入井之前，在鋼絲繩帽下設(shè)計(jì)增加一根防上頂工具，當(dāng)鋼絲防上頂?shù)南露斯ぞ叽亓ψ冚p，則防上頂?shù)膫?cè)翼張開(kāi)卡住油管內(nèi)壁，從而防止工具串上移。引入該方式后可以在工具串被上頂后預(yù)防上部鋼絲彎曲成團(tuán)，降低了打撈處理井下鋼絲的復(fù)雜程度，但由于側(cè)翼張開(kāi)產(chǎn)生了防上頂與油管內(nèi)壁的“新卡”難題，仍需要制定下步打撈方案等。

3 技術(shù)思路及方案措施

3.1 技術(shù)思路

通過(guò)海上油田鋼絲實(shí)際作業(yè)方式及常規(guī)防卡措施，不難發(fā)現(xiàn)一直以來(lái)采用的措施主要是圍繞預(yù)防被卡而實(shí)施。在大量的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際作業(yè)積累中，需要改進(jìn)以防為主的被動(dòng)方式，為此提出“以防為主，治防結(jié)合”的方案，即研究一套鋼絲作業(yè)開(kāi)關(guān)層上頂遇卡后可及時(shí)進(jìn)行解卡的技術(shù)措施。該技術(shù)措施展開(kāi)主要圍繞兩個(gè)方向，一是能夠預(yù)防上頂后造成井下工具串以上的鋼絲彎曲成團(tuán)，二是能較為便利實(shí)現(xiàn)井下解卡。

3.2 技術(shù)方案原理及特點(diǎn)

通過(guò)研究，設(shè)計(jì)了一種震擊式防上頂，并將常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)鋼絲工具串進(jìn)行調(diào)整，引入震擊式防上頂概念，具體為“鋼絲繩帽+旋轉(zhuǎn)節(jié)+震擊防上頂+加重桿+萬(wàn)向節(jié)+震擊器+滑套移位工具”相互連接的組合(圖1)。

該震擊式防上頂由于其工作原理特性，當(dāng)鋼絲工具串被上頂后，防上頂支撐爪張開(kāi)與油管內(nèi)壁接觸起到防止上部鋼絲彎曲成團(tuán)作用，同時(shí)由于工具串中震擊防上卡具有向上震擊能力，可利用較小的震擊力就可有效解卡支撐爪，從而既保障了井下鋼絲避免被扭結(jié)，又實(shí)現(xiàn)了支撐爪釋放的方式。該震擊式防上移工具采用短震擊沖程結(jié)構(gòu)，能一定程度減少井下鋼絲工具串連接長(zhǎng)度，有利于鋼絲工具串下入。

圖1 震擊式防上頂示意圖Fig.1 Schematic diagram of jarring type anti-topping

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

某油田 1#井為一口定向生產(chǎn)井，分 3個(gè)防砂段生產(chǎn)，生產(chǎn)管柱為Y管電潛泵分采管柱，為了進(jìn)一步釋放產(chǎn)能，通過(guò)動(dòng)態(tài)資料分析，需要將 2640m 的生產(chǎn)滑套打開(kāi)，以提高油井產(chǎn)量。

2019年7月10日實(shí)施鋼絲開(kāi)滑套作業(yè)，工具串組合：φ38mm鋼絲繩帽+φ38mm旋轉(zhuǎn)節(jié)+φ38mm震擊防上頂+φ38mm 加重桿+φ38mm 萬(wàn)向節(jié)+φ38mm震擊器+φ58.7mm滑套移位工具。

當(dāng)日 10：00工具串下至 2630m，測(cè)上提拉力900lbs(1lbs＝4.44822N，下同)，繼續(xù)下放 10m 至滑套處緩慢向下間歇震擊6次未能打開(kāi)滑套，重新再次向下震擊后發(fā)現(xiàn)鋼絲有過(guò)提現(xiàn)象，繼續(xù)上提至1100lbs無(wú)法提活，通過(guò)緩慢拉力測(cè)試判斷井下鋼絲工具串被上頂卡死。

11：30在震擊式防上頂?shù)恼饟魲U活動(dòng)范圍內(nèi)，進(jìn)行緩慢上下活動(dòng)，并利用震擊式防上頂?shù)恼饟魲U進(jìn)行機(jī)械震擊沖擊，累計(jì)活動(dòng) 20余次，上提拉力突降至900lbs，判斷解卡成功，上工具串檢查。

14：00保養(yǎng)工具后重新下入工具串，再次進(jìn)行開(kāi)滑套作業(yè)并順利完成作業(yè)。

5 結(jié) 論

①井筒內(nèi)外壓力差在實(shí)際鋼絲開(kāi)關(guān)層過(guò)程中容易造成井下工具串被上頂現(xiàn)象，給鋼絲作業(yè)預(yù)防帶來(lái)一定困難。

②現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，震擊式防上頂可正常配置于鋼絲開(kāi)關(guān)層工具串組合中，具有一定的實(shí)用性和推廣價(jià)值。

③引入震擊式防上頂技術(shù)措施可有效處理鋼絲開(kāi)關(guān)層上頂遇卡現(xiàn)象，為處理相關(guān)復(fù)雜情況提供了有效的解決方案?！?/p>