氣井落物鋼絲打撈作業(yè)實(shí)踐

劉 磊，趙忠軍，段明霞，楊 萍

1中國石油長慶油田分公司長北作業(yè)分公司 2中國石油長慶油田公司培訓(xùn)中心

0 引言

氣井在生產(chǎn)過程中，為了獲取井筒壓力、溫度等數(shù)據(jù)，需進(jìn)行流壓、靜壓測試、壓力恢復(fù)等井筒鋼絲類作業(yè)，或者積液氣井在柱塞措施前進(jìn)行鋼絲作業(yè)通井，確保后期柱塞在井筒內(nèi)運(yùn)行通暢。作業(yè)過程中，由于工具遇卡、鋼絲質(zhì)量或者操作不當(dāng)?shù)仍?，常會?dǎo)致鋼絲和井下工具串落井，嚴(yán)重影響氣井生產(chǎn)和后期其他作業(yè)[1- 2]。但由于氣井壓力一般較高，打撈作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大[3]、難度大、耗時(shí)長、費(fèi)用高，一次成功率也較低，因此需要安全、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的鋼絲打撈技術(shù)與方案。

本文以SX氣井鋼絲落物打撈為例，詳細(xì)介紹了如何打撈不明鋼絲落物的打撈技術(shù)。

1 SX井井況分析

SX井原始地層壓27.7 MPa，射孔層位有盒8、山2和馬5，該井對馬51和山西組進(jìn)行了酸化、壓裂、試氣等工作，試氣后在深度2 980 m處下入電纜橋塞，對馬5層進(jìn)行了隔離；后采用?73 mm油管完井，水力錨深度2 833 m、內(nèi)徑60 mm，封隔器深度2 835 m、內(nèi)徑50 mm，滑套節(jié)流器已打掉，喇叭口深度2 864 m、內(nèi)徑93 mm。

SX井柱塞前通井作業(yè)。工具串組合為：繩帽(?47.6 mm)+加重桿(?47.6 mm×1.5 m)+彈簧震擊器(?47.6 mm)+鏈?zhǔn)秸饟羝??47.6 mm)+變扣+刮管規(guī)(?59 mm)，總長6.64 m。

工具串通井至2 673 m處遇阻，嘗試上提失敗，判斷工具串遇卡，上提嘗試解卡，鋼絲張力持續(xù)上漲至300 kg，繼續(xù)上提，張力上漲至450 kg彈簧震擊器拉開，張力下降，成功解卡。解卡后繼續(xù)上提鋼絲工具串，起至2 550 m處時(shí)，再次出現(xiàn)遇卡情況，下放至彈簧震擊器閉合，嘗試上提，上提至彈簧震擊器拉開，張力下降，順利解卡；上提鋼絲工具串出井口，關(guān)閉下主閥，能明顯聽見鋼絲切斷的聲音；拆開防噴管，發(fā)現(xiàn)刮管器上帶出2.4 m長度的斷鋼絲，切口新鮮，顯示為關(guān)閉下主閥時(shí)切斷，初步判斷井筒內(nèi)有不明的早期鋼絲落物，且鋼絲落魚應(yīng)該隨通井工具串帶至井口附近。

更換探繩器工具串組合，連接防噴管，進(jìn)行探魚頭作業(yè)，工具串組合為：繩帽(?47.6mm)+加重桿(?47.6 mm×1.5 m)+彈簧震擊器(?47.6 mm)+鏈?zhǔn)秸饟羝??47.6 mm)+變扣+探繩器(?61 mm)，總長6.61 m；下放鋼絲至井口以下2 m遇阻，靜懸重由70 kg降至50 kg，新魚頭在井口四通以下2 m的位置，與初步判斷結(jié)果一致。

2 落魚分析

鋼絲繩硬度高、韌性強(qiáng)[4]，具有柔軟、細(xì)長、易收縮變形的特點(diǎn)[5]。鋼絲作業(yè)時(shí)，鋼絲在井筒內(nèi)為伸直狀態(tài)，一旦發(fā)生意外斷裂落井，由于拉力等因素將會變成彎曲狀態(tài)，鋼絲在油管內(nèi)的長度將發(fā)生變化，增加打撈難度；一般情況下，鋼絲在油管里會縮短，拉力越大，收縮越長；鋼絲外徑越大，油管內(nèi)徑越小，鋼絲在井下收縮長度越小。

根據(jù)SX井通井作業(yè)情況可判斷井筒內(nèi)有鋼絲落物，已經(jīng)撈出?2.34 mm鍍鋅試井鋼絲2.4 m，但落井鋼絲長度不明，說明早期施工落魚后未進(jìn)行過打撈作業(yè)或打撈失敗，工具串應(yīng)該還在井內(nèi)。

通井時(shí)從井深2 673 m遇阻開始上提鋼絲至井深2 550 m共上提123 m，井內(nèi)電纜橋塞位置在井深2 980 m，至井內(nèi)管具喇叭口位置2 864.19 m，距離差為115.8 m，可判斷井內(nèi)鋼絲工具串掉落后已經(jīng)掉落出井內(nèi)油管管串，應(yīng)跌落至井內(nèi)電纜橋塞的位置；根據(jù)通井作業(yè)遇阻位置2 673 m，可判斷最初魚頭在2 673 m的位置。

根據(jù)奧斯蒂推薦的落井鋼絲收縮長度數(shù)據(jù)[6]，結(jié)合工具串和鋼絲魚頭的位置，采用鋼絲頭在井下深度的理論計(jì)算公式(1)，可大致算出落井鋼絲的長度為319 m左右。

H鋼絲頭=H工具串-(L鋼絲-ΔL油管-ΔL拉力)

(1)

式中：H鋼絲頭—鋼絲頭在井下的深度，m；H工具串—工具串在井下的深度，m；L鋼絲—斷在井內(nèi)的鋼絲長度，m；ΔL油管—受鋼絲和油管尺寸影響的鋼絲收縮長度，m，奧蒂斯推薦落井鋼絲收縮長度試驗(yàn)數(shù)據(jù)[7]；ΔL拉力—受拉力影響的鋼絲收縮長度，m。

3 鋼絲打撈作業(yè)方案

為了成功打撈，在制定打撈方案前[8]，應(yīng)詳細(xì)分析井內(nèi)狀況，做好各類狀況應(yīng)對措施，嚴(yán)防再次發(fā)生工具掉落事故，讓事故處理復(fù)雜化，為事故處理增加難度[9]。

3.1 工具選擇

3.1.1 打撈鋼絲的選擇

打撈過程中，為了杜絕發(fā)生新的鋼絲落魚事故，需選擇抗拉強(qiáng)度較大的鋼絲，以確保打撈作業(yè)安全。SX井不含硫化氫，落井鋼絲為?2.34 mm試井鋼絲，所以綜合考慮鋼絲抗拉強(qiáng)度及井筒環(huán)境條件，采用比常規(guī)?2.74 mm直徑大的?3.18 mm普通碳鋼鋼絲其性能見表1。

表1 鋼絲性能參數(shù)

根據(jù)推薦的鋼絲安全荷載系數(shù)0.75，由于?3.18 mm的普通碳鋼鋼絲在考慮0.75的安全荷載系數(shù)下，其最小斷裂負(fù)載仍舊大于?2.34 mm的試井鋼絲，可保證在拉斷后者的情況下，確保自身安全。另外考慮極端情況，?3.18 mm的鋼絲也會在繩帽處的弱點(diǎn)拉斷，確保作業(yè)的安全。

3.1.2 打撈工具的選擇

打撈落井鋼絲通常采用傳統(tǒng)的內(nèi)鉤、外鉤打撈矛進(jìn)行打撈[9]。一般外鉤有帶壓盤和不帶壓盤兩種類型，但感知魚頭較差，下入較淺，容易穿心，下入較深，極有可能纏繞，導(dǎo)致一次撈出多股鋼絲，形成鋼絲活塞、鳥窩狀鋼絲，容易造成二次事故[10]。而外鉤容易感知魚頭位置，可根據(jù)油管直徑尺寸選擇，一般只允許通過一根鋼絲直徑的尺寸，如撈取鋼絲后出現(xiàn)遇阻的情況，可配合彈簧振擊器切斷鋼絲脫手，不易造成二次事故。根據(jù)各類打撈工具特點(diǎn)，結(jié)合魚頂情況[11]，選擇傳統(tǒng)的三爪內(nèi)鉤進(jìn)行打撈，打撈內(nèi)鉤工具串組合見表2。

表2 鋼絲打撈內(nèi)鉤工具組合

3.2 鋼絲打撈作業(yè)技術(shù)分析

(1)探魚頭。組裝探魚頭鋼絲工具串見圖1，待試壓合格后，選用?3.18 mm的鋼絲下入?61 mm探繩器探魚頭，嚴(yán)格控制下放速度，保持速度平穩(wěn)，注意懸重變化，重復(fù)3～5次觀察懸重變化，確定魚頭具體位置，下放至魚頭位置時(shí)，嚴(yán)禁猛砸導(dǎo)致鋼絲抱團(tuán)，探得魚頭實(shí)際位置后再進(jìn)行下步操作。

圖1 探魚頭工具串示意圖

(2)抓魚頭。組裝打撈工具串見圖2，待試壓合格后，下入打撈工具串，在井口測懸重，過井口閘板閥時(shí)降低速度，避免撞擊閥門；控制鋼絲下放速度不超過50 m/min，井筒內(nèi)每500 m測試靜懸重和上提懸重并記錄，下入到魚頭位置，立即停止下放工具串，測試靜懸重和上提懸重；嘗試抓取鋼絲，上提查看懸重變化，若未抓住魚頭，緩慢下放，再次嘗試；繼續(xù)下入深度不能超過魚頭位置以下2 m，如果嘗試多次仍未成功抓住魚頭，上提起出鋼絲和工具串檢查工具。若抓住魚頭，緩慢上提鋼絲，最高上提速度不超過 50 m/min；密切關(guān)注張力變化，若張力超過安全警戒值700 kg，立即停車，嘗試下放，待張力下降至 700 kg以下，再繼續(xù)上提。

圖2 三爪內(nèi)鉤打撈工具串示意圖

(3)反穿鋼絲，導(dǎo)出魚頭。上提鋼絲將三爪內(nèi)勾上提至防噴管內(nèi)，關(guān)閉防噴器，將防噴管從防噴器處泄壓拆開。使用銅夾板夾住鋼絲，把三爪內(nèi)鉤上的鋼絲取下，反穿防噴管、防噴盒。使用雙公接頭將鋼絲連接好后，把井下剩余鋼絲起出。若三爪內(nèi)勾抓起的鋼絲不夠反穿防噴管，則減少防噴管或者直接將防噴盒直接安裝在防噴器上，待起出足夠多的鋼絲后，重新再進(jìn)行反穿防噴管、防噴等操作。

(4)撈出落魚。反穿鋼絲成功后，打開液控雙閘板防噴器，上起鋼絲至井口，關(guān)閉液控雙閘板防噴器，防噴管壓力泄至零，拆卸防噴管，檢查落魚情況。

4 鋼絲打撈作業(yè)施工

(1)組裝打撈工具串，拆卸井口法蘭，安裝轉(zhuǎn)換法蘭、液控雙閘板防噴器和防噴管。工具串結(jié)構(gòu)：采用?38.1 mm繩帽+?38.1 mm×1.5 m加重桿+?38.1 mm×0.9 m加重桿+?38.1 mm機(jī)械震擊器+?38.1 mm管式震擊器+?60 mm探繩器。緩慢打開采氣樹1#閥和7#閥，防噴設(shè)備進(jìn)行壓力測試，測試合格后油管四通校零，開始下放鋼絲，工具串至井下2 m遇阻，懸重從25 kg落至0 kg，變化明顯；上起鋼絲至井口，關(guān)閉液控雙閘板防噴器，防噴管壓力泄零后拆卸防噴管。

(2)組裝落魚打撈工具串，安裝防噴管。工具串結(jié)構(gòu)：?38.1 mm繩帽+?38.1 mm ×1.5 m加重桿+?38.1 mm×0.9 m加重桿+?38.1 mm機(jī)械震擊器+?38.1 mm管式震擊器+?63 mm三爪鉤。打開液控雙閘板防噴器，防噴設(shè)備進(jìn)行壓力測試，合格后油管四通校零，開始下放鋼絲，工具串至2 m遇阻，上提鋼絲，懸重從50 kg迅速上升至125 kg，后迅速懸重下降，與之前探魚頭情況一致；上起鋼絲至井口，關(guān)閉液控雙閘板防噴器，防噴管壓力泄零后拆卸防噴管，三爪內(nèi)鉤上未見落魚，打撈失敗。

(3)更換新的三爪內(nèi)鉤，安裝防噴管。工具串結(jié)構(gòu)：?38.1 mm繩帽+?38.1 mm×1.5 m加重桿+?38.1 mm×0.9 m加重桿+?38.1 mm機(jī)械震擊器+?38.1 mm管式震擊器+?56 mm三爪鉤。打開液控雙閘板防噴器，對防噴設(shè)備進(jìn)行壓力測試，測試合格后油管四通校零，開始下放鋼絲，下入工具串至2 m遇阻，上提鋼絲，懸重從50 kg迅速上升至150 kg。上起鋼絲至井口，關(guān)閉液控雙閘板防噴器，防噴管壓力泄零后拆卸防噴管，三爪內(nèi)鉤上有落魚鋼絲，打撈成功。

(4)反穿鋼絲。打開液控雙閘板防噴器，上起鋼絲至井口，關(guān)閉液控雙閘板防噴器，防噴管壓力泄零后拆卸防噴管，反穿鋼絲成功后上起工具串，撈出落魚鋼絲295 m，無工具串，關(guān)閉上主閥。

(5)組裝落魚打撈工具串，安裝防噴管。?38.1 mm繩帽，?38.1 mm×1.5 m加重桿，?38.1 mm×0.9 m加重桿，?38.1 mm機(jī)械震擊器，?38.1 mm管式震擊器，?56 mm三爪鉤。緩慢打開上主閥和液控雙閘板防噴器，對防噴設(shè)備進(jìn)行壓力測試。測試合格后油管四通校零，開始下放鋼絲，下入工具串至2 832 m，井筒通暢，無遇阻情況，滿足柱塞投放要求。由于出油管打撈風(fēng)險(xiǎn)較大，且井筒條件已滿足柱塞要求，結(jié)束打撈作業(yè)。

5 結(jié)論

(1)鋼絲落魚打撈，尤其是不明落魚的打撈，應(yīng)根據(jù)探魚頭作業(yè)的情況結(jié)合井身結(jié)構(gòu)，認(rèn)真分析落魚在井下的情況，并制定針對性強(qiáng)的、科學(xué)、安全的打撈方案，并嚴(yán)格執(zhí)行。

(2)選擇合理的打撈工具、鋼絲和性能良好的防噴器等井控設(shè)備，能有效提升打撈作業(yè)的成功率和安全性。

(3)本次打撈作業(yè)撈出的鋼絲長度與理論計(jì)算的長度基本相符，說明理論分析對鋼絲打撈作業(yè)的重要性。