提高海上分層注水井打撈效率的技術(shù)與方法

＊郝博 姜大偉

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 天津 300459）

在海上油田完井工程中，需要面對諸多困難和影響因素，尤其是分層注水井下管柱生產(chǎn)時較易受到地層出砂和水力作用的影響，發(fā)生管柱斷裂等現(xiàn)象，影響工程進(jìn)度和施工質(zhì)量。為了確保井下管柱的安全性以及后期生產(chǎn)的連續(xù)性，往往需要在防砂段下入雙層注水管柱，而當(dāng)內(nèi)層管柱施工期間出現(xiàn)問題，由于雙層管柱之間的隔離間隙較小，不利于進(jìn)行套銑打撈作業(yè)，造成施工難度大；注水井管柱一般設(shè)計比較長，多為300m及以上，井型多為定向井，因此，在自身重力和井內(nèi)液體流動性作用力影響下，增大了施工摩擦阻力，為施工帶來諸多不便；此外，多級注水井的連接點較多，配水器、隔離密封等部件的外徑大，出現(xiàn)斷裂問題時很難準(zhǔn)確找到卡點；在具體施工時還可能出現(xiàn)因為篩管破裂，或者注水管柱結(jié)垢因素導(dǎo)致的出砂，造成打撈器卡鉆難以繼續(xù)打撈的事故[1]。因此，按照常規(guī)的操作流程和處理方法，不僅很難有效面對諸多復(fù)雜因素做出及時有效的處置措施，還會因為打撈周期長、施工難度大，增加鉆井平臺和鉆打撈作業(yè)的預(yù)期費用，提升作業(yè)成本，違背了生產(chǎn)要求與需求。

為了有效解決分層注水井的打撈難題，經(jīng)過長期實踐經(jīng)驗的總結(jié)，結(jié)合海洋環(huán)境的施工現(xiàn)場實際條件，充分掌握管柱的力學(xué)知識，綜合分析制定了一套海上作業(yè)快速打撈技術(shù)和作業(yè)流程，經(jīng)過實踐驗證，與以往相比提高了施工安全性能和作業(yè)效率，具有一定的推廣應(yīng)用價值。

1.主要技術(shù)原理與參數(shù)分析

針對上述的有關(guān)注水管柱斷裂原因，以及打撈中影響難度的主要因素，主要對防砂管柱和注水管柱之間的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和大小尺寸進(jìn)行綜合分析對比，結(jié)合兩種管柱的打撈方式的區(qū)別特點，主要采用分開獨立處理的方式施工，先處理注水管柱，再治理防砂管柱，按照先后循序施工。如圖1，結(jié)垢管柱示意圖所示。

圖1 結(jié)垢管柱示意圖

通過系統(tǒng)分析，總結(jié)出注水管柱的結(jié)垢卡點主要在于配水器，而篩管的出砂卡點則在于篩管破裂流砂的管路段。在實施第一步解卡注水管柱打撈時，首先使用油管連續(xù)沖砂，使用酸化試劑擠注進(jìn)行化垢，然后進(jìn)行整體解卡，這樣的一次性流程解卡成功率高。然后切割頂封以上部分的油管，對防砂段的油管串進(jìn)行震擊，最后對防砂管柱進(jìn)行逐段的切割打撈[2]。

此外，處理已經(jīng)受損的防砂管柱主要可以根據(jù)具體損傷情況采取以下兩種方法：

其一是下層的篩管完好，但是上層管柱斷裂，這種情況只需要打撈上部的防砂管柱，然后重新下入新的防砂管柱回接即可，此方法可以降低成本投入與時間周期。其二是下層篩管受損，上層正常，此種情況則需要對管柱進(jìn)行全段打撈，施工難度較大。在實際操作過程中，因為防砂篩管和油層套管之間的間隙小，加上頂封、隔離封等較多卡點的影響，不能進(jìn)行一次性解卡打撈，只能采用分段切割、分次打撈的辦法施工。為了提高打撈效率，可以逐層試提，按照自下而上的順序，在隔離封的下端盲管處進(jìn)行切割。當(dāng)采用單層解卡時則從隔離封的上端盲管處開始切割，而撈割一體施工，可使用水刀進(jìn)行多層多次切割，隨后再優(yōu)化套銑方式與參數(shù)，以此提高打撈管理的效率。

2.施工工藝與技術(shù)流程

(1)中心管柱解卡

對中心管柱的一次性解卡是完成打撈工作順利開展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具體的打撈工藝可分為三種不同方式完成。

①對注水管柱進(jìn)行活動解卡，首先對注水管柱的內(nèi)腔進(jìn)行清理，使用酸性溶液除去油垢，實現(xiàn)活動解卡。②在海洋環(huán)境中，油管自身的強度和負(fù)荷載量有限，剛性強度低，受到摩阻影響，很難實現(xiàn)通過油管進(jìn)行力的傳遞，到達(dá)解卡部位，因此，可采取震擊解卡的方式實現(xiàn)解卡。③當(dāng)遇到注水管柱內(nèi)部被油垢或水垢堵塞卡鉆時，難以實現(xiàn)解卡，就需要實施分層切割解卡，在刮垢時，尤其是水垢較硬時，管柱會遇到反向阻力，管柱主體會發(fā)生反向旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致無法下放，影響疏通除垢，此時需要用扶正定向裝置將鉆桿主體卡定在油管上，抵消硬垢帶來的阻力，如圖2，扶正定向裝置示意圖。

圖2 扶正定向裝置示意圖

(2)防砂管柱打撈工序

防砂管柱的主體結(jié)構(gòu)主要有頂部封隔器和篩盲管，以及隔離封隔器等組成，打撈頂封時必須使用專用工具打撈解封，解封時的上提力不得小于150kN，而對隔封的上提力要求也不得小于100kN，由于篩管與套管之間的間隙小，而且地層因素導(dǎo)致的管內(nèi)出砂、結(jié)垢，增加了摩阻系數(shù)，諸多因素的影響導(dǎo)致防砂管柱打撈不可能實現(xiàn)一次成功，為了安全起見，多采用分段切割、震擊等方式打撈處理。此外，篩管因為尺寸較大，在篩網(wǎng)面也容易結(jié)垢，且篩網(wǎng)質(zhì)地脆弱，容易破損，也為打撈作業(yè)增加了施工難度[3]。鑒于此，主要制定了以下解決方案。

類同于上述打撈篩管的原理情況一樣，分為了兩種情況，其一是打撈上部篩管，其二是全段打撈。

①針對具體出砂部位和打撈情況，進(jìn)行沖砂和通徑驗證，確保下層防砂管柱的完好狀況準(zhǔn)確判斷。當(dāng)上層篩管損壞時，使用對篩管補接的防砂技術(shù)，先清理盲管的內(nèi)腔，然后選擇合適的補接位置，對頂封與盲管進(jìn)行連接，治理好之后，控制好上提的給進(jìn)壓力，下入到注水管柱中，重新固定好。

②當(dāng)需要打撈全段防砂管柱時，為了減少施工周期，降低安全風(fēng)險，提高工期效率，主要采用自下而上的分段切割和震擊解卡的方式，采用割撈一體、大段套銑和復(fù)合解卡的靈活多樣施工工藝，進(jìn)行對防砂管柱的清理時，可對頂封與隔封進(jìn)行分段切割、分段解卡進(jìn)行處理。

3.應(yīng)用價值說明

（1）根據(jù)總結(jié)出的解卡經(jīng)驗和操作方法，在實際施工過程中，對分層注水管柱的打撈解卡一共嘗試應(yīng)用過14井次，分別在PL19-3油田、SZ36-1油田、QHD32-6油田、CFDII-1油田應(yīng)用。此外，根據(jù)不同的打撈解卡方式，對注水管柱實現(xiàn)整體全段解卡3井次，對防砂段的注水管柱實現(xiàn)一次震擊方式解卡4井次，成功率均超過60%，采用分段切割的震擊方式打撈注水管柱一共有7井次，整體采用新技術(shù)工藝相比于之前的打撈時間平均節(jié)省作業(yè)周期達(dá)到10天左右，極大提高了打撈效率。（2）采用篩管補接技術(shù)進(jìn)行實踐2井次，防砂管柱一次全段打撈有12井次。該方式打撈作業(yè)平均節(jié)省施工周期約15天，打撈費用降低了約400萬元成本。（3）而采用對篩管的連續(xù)套銑作業(yè)，單次最大套銑長度達(dá)100m，提高效率達(dá)30%；采用割撈一體方式打撈，應(yīng)用次數(shù)達(dá)50次，一次切割方式打撈的成功率高達(dá)90%。

4.結(jié)論

（1）針對海上油田的分層注水管柱打撈技術(shù)難題，通過對多種打撈方式的詳細(xì)闡述，結(jié)合管柱內(nèi)外不同結(jié)構(gòu)、尺寸和卡點的不同，制定出具有針對性的處理解卡措施，有效提高了打撈成功率和施工效率。

（2）考慮到注水管柱和防砂管間隙小的現(xiàn)實問題，采用預(yù)先酸化處理解垢、通徑?jīng)_砂等方式降低摩阻系數(shù)，減少打撈過程中受到的阻力因素，降低施工卡鉆的概率，為實現(xiàn)一次解卡，一次打撈提供有力保障，提高成功率。

（3）通過技術(shù)應(yīng)用價值分析，多種方式針對不同的實際情況均具有較高的實用價值，能夠很好地解決打撈問題，對于降低生產(chǎn)成本，縮短施工周期，提高作業(yè)安全性具有較好的實際意義，也具有廣闊的應(yīng)用推廣前景。