文23儲氣庫處理井下永久式封隔器的技術(shù)研究與應(yīng)用

張其松 龐金海 姚文忠 孫金朝 張志敏

摘要：在文23儲氣庫下入永久式封隔器完井施工作業(yè)中，永久式封隔器發(fā)生中途坐封，無法一次性解卡，導(dǎo)致無法下步正常作業(yè)，未能達到設(shè)計要求;通過套銑、磨銑工具研究、改進打撈工具及套磨銑工藝，處理井下永久式封隔器，恢復(fù)正常作業(yè)施工。

關(guān)鍵詞：中途坐封;永久式封隔器;套磨銑工藝

1概述

文23儲氣庫項目地處華北平原中心，是利用已經(jīng)枯竭的文23氣田主塊建設(shè)的地下儲氣庫，北連天津LNG接收站和鄂安滄管道，西通華北大牛地氣田和榆濟管道，東接青島LNG接收站和山東管網(wǎng)，（一期）設(shè)計庫容104億立方米，是目前國內(nèi)最大天然氣儲氣庫。

文23儲氣庫井身采取三開井方式完井，即表套（406.4mm）+技套（273.10 mm、282.58mm）+油層套管（177.8mm），并采用優(yōu)質(zhì)油井水泥固井，返高到地面。實現(xiàn)油套環(huán)空加環(huán)空保護液，達到對上部套管的保護目的，生產(chǎn)管柱采用的永久式封隔器為美國貝克休斯生產(chǎn)的Φ145mmSAB-3永久式液壓封隔器，其卡封性能可靠，得以廣泛應(yīng)用。

但在作業(yè)施工過程中可能出現(xiàn)中途坐封，由于永久式封隔器上下雙卡瓦結(jié)構(gòu)，無法自行解封，需要上大修隊伍進行處理，需將原完井管柱中下入的永久式封隔器撈出，重新下入生產(chǎn)管柱投產(chǎn)。

2處理井下永久式封隔器的技術(shù)研究

SAB-3永久式液壓封隔器是文23儲氣庫完井作業(yè)中不可或缺的核心工具，主要由回接筒棘齒、回接插入密封筒、上卡瓦、上卡瓦錐體、金屬環(huán)、密封膠筒、下卡瓦錐體、下卡瓦、活塞、活塞套、下接頭等部件組成，為順利打撈出高強度材質(zhì)的永久式封隔器，一般采用套銑打撈方式，通過進一步對套銑、磨銑、打撈工具的研制和改進、優(yōu)化套磨銑工藝技術(shù)，優(yōu)質(zhì)高效地處理出永久式封隔器。

2.1套銑、磨銑工具研究

SAB-3永久式封隔器尺寸較大且金屬原件多，封隔器的橡膠材質(zhì)為氟化橡膠膠筒;鋼級為TP110-SUP13Cr，材質(zhì)主要組分為11.5～13.5%Cr和4.5～6.5%Ni;通過對永久式封隔器材質(zhì)的組分分析研究后，確定套磨銑工具應(yīng)選用碳化硼合金做為磨銑材質(zhì)，該材質(zhì)對13Cr偏軟質(zhì)的金屬切削能力較強，不易產(chǎn)生包裹。保障套磨銑的磨銑切削能力。

由于永久式封隔器處理需要將上下卡瓦通過長時間套磨銑處理后才能實現(xiàn)解封，為防止處理期間引起事故復(fù)雜化保護生產(chǎn)套管，提高磨銑工具的穩(wěn)定性，對套、磨銑工具進行優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計研制了“高效領(lǐng)桿套銑筒”和“五邊扇形領(lǐng)桿磨鞋”，選擇使用帶領(lǐng)桿的高效套磨銑工具進行處理。

高效領(lǐng)桿套銑筒結(jié)構(gòu)設(shè)計：

（1）接頭設(shè)計Φ127mm外徑，筒體外徑Φ148mm，筒體內(nèi)徑108mm，保證了鎢鋼的有效厚度，增加了套銑面積。3個Φ14mm水眼，使修井液循環(huán)沖洗更均勻。

（2）領(lǐng)桿直徑Φ76mm，領(lǐng)桿水眼Φ20mm，領(lǐng)桿前段鋪設(shè)10mm厚硬質(zhì)金，水眼Φ20mm，在套銑過程中套銑筒的銑頭不會損壞套管內(nèi)徑。

五邊扇形領(lǐng)桿磨鞋結(jié)構(gòu)設(shè)計：

（1）接頭設(shè)計Φ127mm外徑，筒體外徑Φ148mm，磨銑面采用5邊扇形設(shè)計，提高磨銑切削效果;5個Φ15mm水眼，對應(yīng)5個扇形邊。本體外壁有5個水道寬10mm，提高鐵屑上返空間。

（2）領(lǐng)桿直徑Φ76mm，領(lǐng)桿前段鋪設(shè)10mm厚硬質(zhì)金，水眼Φ20mm，水道寬10mm與套銑筒領(lǐng)桿設(shè)計同理。

2.2打撈工具及打撈管柱的研究

根據(jù)井內(nèi)落物與永久式封隔器的結(jié)構(gòu)，設(shè)計研究了2.5m和3.5m兩種規(guī)格長桿雙滑塊撈矛，加長的矛桿可以直接打撈封隔器下部油管，避免從封隔器內(nèi)腔造成打撈工具滑脫的風(fēng)險，同時也可防止永久式封隔器被倒散后造成多次打撈。

撈矛結(jié)構(gòu)設(shè)計：

（1）接頭設(shè)計Φ105mm，加長撈矛桿長度為Φ70mm×2.5m和Φ70mm×3.5m兩種規(guī)格，加長的矛桿可以直接打撈永久式封隔器下部油管短節(jié)， 1個Φ10mm水眼，可以進行沖洗。

（2）撈矛桿前段錐體鋪三道少量鎢鋼，可以處理打撈腔，提高打撈成功率。

由于套磨銑封隔器會產(chǎn)生大量碎金屬塊，要提高環(huán)空返速，防止碎屑堆積、切割鉆具與卡鉆問題，套磨銑、打撈管柱必須接打撈杯及鉆鋌。必要時使用局部反循環(huán)強磁打撈器清理碎屑。

2.3修井液工藝研究

為了保護儲層，不對地層產(chǎn)生傷害，影響注采氣效果，提高研磨和攜帶能力，改進了修井液體性能，修井作業(yè)中采用油氣層保護液進行壓井及磨銑循環(huán)，施工中采用清水+0.5-1%活性劑+0.6-2%降濾失劑+2-3%緩釋劑+1-2%粘土穩(wěn)定劑的修井液，套磨銑過程中根據(jù)情況液體中添加研磨成分，適當(dāng)提高動切力至20-30pa.s，增加攜屑能力且提高了磨銑效率。

3現(xiàn)場應(yīng)用

文23儲4-9井和文23儲5-7井在投產(chǎn)施工過程中，發(fā)現(xiàn)永久式封隔器分別1057.94m、1167.41m中途座封，導(dǎo)致兩口新鉆井無法正常投產(chǎn)進行注采氣，管柱結(jié)構(gòu)未能達到設(shè)計要求，為后期生產(chǎn)留下隱患。為了恢復(fù)注采氣能力，需要打撈處理貝克休斯SAB-3永久式液壓封隔器，重新下入投產(chǎn)管柱進行投產(chǎn)。2020年4月份兩口井分別通過Φ80mm×0.23m星型高效磨鞋正循環(huán)磨銑處理永久式封隔器內(nèi)通道、Φ148mm×1.24m碳化硼高效領(lǐng)桿套銑筒套銑永久式封隔器、Φ148mm×0.79m碳化硼五邊扇形領(lǐng)桿高效磨鞋套磨銑永久式封隔器、Φ70mm×3.5m長桿雙滑塊撈矛打撈永久式封隔器，修井液采用動切力22-25pa.s的油氣層保護液，應(yīng)用此工藝技術(shù)成功處理出兩口永久式封隔器中途坐封井，撈出SAB-3永久式封隔器及全部落物。

四、結(jié)論

通過套銑、磨銑工具研究、專用打撈工具研究及套磨銑工藝改進，在施工中，提高了磨銑效率及研磨和攜帶能力，解決了永久式封隔器井在打撈技術(shù)難題，提高了作業(yè)施工效率，保證安全，縮短了施工周期，對以后儲氣庫的類似施工井具有指導(dǎo)意義，也為處理井下永久式封隔器提供了一套行之有效的修井工藝技術(shù)。

參考文獻：

[1]? 吳奇.井下作業(yè)工程師手冊[M]。北京：石油工業(yè)出版社，2002

[2]? 杜曉瑞、李華泰.鉆井工具手冊[M]。北京：中國石化出版社，2012

作者簡介：張其松，男，高級工程師，1990年7月畢業(yè)，現(xiàn)從事修井、側(cè)鉆及儲氣庫建設(shè)工藝技術(shù)研究工作。