分段切割打撈落井鋼絲技術(shù)的應(yīng)用研究

張帥，蔡萬杰，朱鵬飛，于游洋，楊子

1.中海石油（中國）有限公司 天津分公司（天津 300459）2.中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司（天津 300452）

鋼絲打撈是在油水井作業(yè)中經(jīng)常會(huì)遇到的一項(xiàng)作業(yè)，常規(guī)鋼絲打撈工藝技術(shù)是使用盲錘直接下到落魚繩帽處，將繩帽與鋼絲砸斷。下入鋼絲捕捉器探鋼絲魚頂造彎，再使用內(nèi)鉤、外鉤等鋼絲打撈工具打撈[1]。此方法適用于處理情況較簡(jiǎn)單的鋼絲落井，在大修井作業(yè)時(shí)，通常會(huì)遇到井筒變形、腐蝕結(jié)垢、油管錯(cuò)斷、井下安全閥故障等復(fù)雜情況，采用常規(guī)鋼絲打撈工藝技術(shù)處理難度大，打撈效率低，為滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的實(shí)際需要，提高打撈的成功率，需對(duì)常規(guī)鋼絲打撈工藝技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

1 技術(shù)概況

分段切割打撈落井鋼絲技術(shù)是將電纜MPC 機(jī)械切割和常規(guī)鋼絲打撈工藝技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，通過卡瓦打撈筒回接油管，利用電纜設(shè)備穿過落井鋼絲到井筒深處進(jìn)行機(jī)械切割，實(shí)現(xiàn)分段打撈落井油管及鋼絲的目的。

1.1 特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

在遇到油管腐蝕變形時(shí)，由于無法使用鋼絲作業(yè)正常打撈落井鋼絲，只能先倒扣打撈處理油管，待鋼絲露出落到套管環(huán)空后，再使用鉆桿攜帶外鉤或者內(nèi)鉤等工具進(jìn)行打撈。但由于油管受到腐蝕，其強(qiáng)度已大大降低，采用倒扣打撈很有可能會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則魚頭。用鉆桿打撈鋼絲也容易出現(xiàn)結(jié)團(tuán)，從而導(dǎo)致一系列復(fù)雜情況，造成作業(yè)工期變長，甚至井筒報(bào)廢。

分段切割打撈落井鋼絲技術(shù)在大修作業(yè)中具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）降低作業(yè)難度：利用MPC 機(jī)械切割，巧妙避開了油管倒扣和鉆桿打撈鋼絲環(huán)節(jié)，避免出現(xiàn)油管不規(guī)則魚頭、鋼絲結(jié)團(tuán)等復(fù)雜情況。

2）提高作業(yè)效率：大量使用電纜和鋼絲作業(yè)，比單純使用鉆具作業(yè)可節(jié)省大量工期。

1.2 可行性分析

鋼絲落井后，會(huì)由原來伸直狀態(tài)變成彎曲狀態(tài)。鋼絲收縮長度與鋼絲的尺寸和使用年限、油管內(nèi)徑、井液類型（油、水或氣等）、鋼絲破斷時(shí)的拉力等因素有關(guān)[2]。一般情況下，鋼絲在油管里會(huì)縮短1%～1.5%，工程中可利用斷裂鋼絲千米收縮率經(jīng)驗(yàn)值（表1）來估算鋼絲魚頂大概位置。

表1 斷裂鋼絲千米收縮率經(jīng)驗(yàn)值

通過狀態(tài)模擬和查閱文獻(xiàn)資料證實(shí)，一般情況下，斷裂落井鋼絲在卡點(diǎn)以上范圍內(nèi)，鋼絲呈現(xiàn)盤旋環(huán)繞貼油管壁狀態(tài)[3]，如圖1 所示。在卡點(diǎn)以下，如工具串未卡或未被擋住，鋼絲仍然會(huì)呈現(xiàn)拉伸狀態(tài)[4]。以常用的88.9 mm（3?″）油管為例，油水井作業(yè)中常用鋼絲直徑最粗的為3.175 mm（?″），所以卡點(diǎn)以上油管內(nèi)壁內(nèi)通徑理論值變?yōu)?9.647 mm（2.742″）（大于電纜MPC 機(jī)械切割工具外徑53.975 mm（2?″）。

圖1 斷裂鋼絲在油管內(nèi)部狀態(tài)模擬

綜上所述，利用外徑較小的電纜MPC機(jī)械切割工具穿過落井鋼絲進(jìn)行機(jī)械切割，從而實(shí)現(xiàn)分段切割打撈是可行的。

1.3 關(guān)鍵設(shè)備及工具

1.3.1 卡瓦打撈筒

卡瓦打撈筒是鉆、修井工程中打撈管狀落魚的一種常用打撈工具[5]。穿越鋼絲進(jìn)行分段切割打撈時(shí)，需要采用卡瓦打撈筒回接油管。在244.275 mm（9?″）套管井中，使用常規(guī)206.375 mm（8?″）卡瓦打撈筒即可，但在177.8 mm（7″）套管井中88.9 mm（3?″）油管內(nèi)打撈鋼絲時(shí)，由于常規(guī)146.05 mm（5?″）卡瓦打撈筒最小內(nèi)徑（上接頭處）為62 mm，小于鋼絲尋線器外徑（70 mm 左右），所以需專門特制內(nèi)徑為76 mm 的上接頭，組裝成大內(nèi)徑卡瓦打撈筒，從而能夠通過鋼絲打撈工具。

1.3.2 MPC電纜機(jī)械切割

MPC 電纜機(jī)械切割技術(shù)是利用電纜下入機(jī)械切割工具，在套管或者油管定點(diǎn)位置進(jìn)行準(zhǔn)確切割的工藝。該工藝和化學(xué)切割相比不需要?jiǎng)佑谜ㄋ幍然鸸て泛臀；?，可切割常?guī)和特殊結(jié)構(gòu)的各種金屬管材，目前已在渤海油田得到廣泛應(yīng)用[6]。

1.3.3 高強(qiáng)度鋼絲設(shè)備

鋼絲材質(zhì)鋼級(jí)不同，抗拉強(qiáng)度也會(huì)不同，渤海油田常用鋼絲尺寸為2.743 mm（0.108″）、3.375 mm（?″），采用碳鋼或不銹鋼材質(zhì)。以碳鋼材質(zhì)鋼絲為例，2.743 mm（0.108″）、3.375 mm（?″）鋼絲最小破斷拉力分別為1129.45 kg（2490 lbs）、1496.85 mm（3300 lbs），在打撈落井鋼絲時(shí)，為增加成功率同時(shí)保證工程安全，盡量采用比落井鋼絲強(qiáng)度高的鋼絲絞車，本文推薦使用4.064 mm（0.160″）高強(qiáng)度鋼絲，其最小破斷拉力可以達(dá)到2494.76 kg（5500 lbs）。

1.3.4 鋼絲打撈工具

1）鋼絲尋線器。鋼絲尋線器（圖2）用于確定鋼絲斷頭的位置并將魚頂鋼絲造彎，便于下入撈矛打撈。它是一種片型工具，由標(biāo)準(zhǔn)的打撈頸、絲扣及刻槽爪筒組成[7]。在作業(yè)時(shí)選擇適用于作業(yè)油管內(nèi)徑的鋼絲尋線器工具，將其底部內(nèi)外修整，測(cè)量其底端外徑同圓，并調(diào)整該工具底端外徑達(dá)到小于作業(yè)井油管內(nèi)徑，等于減去鋼絲直徑的鋼絲探測(cè)器工具[8]。

圖2 鋼絲尋線器結(jié)構(gòu)

2）鋼絲內(nèi)撈矛。鋼絲內(nèi)撈矛（圖3）用于打撈斷在油管內(nèi)的鋼絲，內(nèi)撈矛是由打撈頸、打撈片、矛尖焊接而成[9]。

圖3 鋼絲內(nèi)撈矛結(jié)構(gòu)

1.4 操作步驟

1）針對(duì)無法使用常規(guī)方式打撈鋼絲的復(fù)雜井，根據(jù)井況進(jìn)行分段切割，原則為優(yōu)先取出井下工具部分。首先下入鋼絲通井規(guī)對(duì)井筒油管進(jìn)行通井，確認(rèn)通道暢通。再進(jìn)行電纜模擬通井，工具串組合：電纜+馬龍頭+校深接頭+加重桿+通井規(guī)。

2）下入電纜機(jī)械切割工具串，電纜機(jī)械切割工具串組合：電纜頭+電子線路+MPC；在設(shè)計(jì)位置進(jìn)行電纜機(jī)械切割（避開管柱節(jié)箍位置），切割過程中觀察電流、進(jìn)刀參數(shù)顯示數(shù)據(jù)是否正常，起出工具串，檢查刀片是否有磨損，判斷切割效果。

3）利用高強(qiáng)度鋼絲設(shè)備下入鋼絲尋線器，探鋼絲魚頂位置，成功探到后向下震擊進(jìn)行造彎，鋼絲尋線器工具串組合：繩帽+變扣+加重桿+萬向節(jié)+加重桿+萬向節(jié)+震擊器+變扣+GS+鋼絲尋線器。

4）利用高強(qiáng)度鋼絲設(shè)備下入內(nèi)鉤打撈至鋼絲魚頂位置，通過有無過提判斷是否確認(rèn)抓住鋼絲，確認(rèn)抓住后起出鋼絲內(nèi)鉤，檢查是否撈獲落井鋼絲，內(nèi)鉤打撈矛工具串組合：繩帽+變扣+加重桿+萬向節(jié)+加重桿+萬向節(jié)+震擊器+變扣+ GS+內(nèi)鉤打撈矛。

5）起出切割點(diǎn)以上管柱。

6）油管攜帶可退式卡瓦打撈筒回接切割后油管。

7）再次下入電纜機(jī)械切割工具串至預(yù)定切割位置進(jìn)行切割。

8）再次利用高強(qiáng)度鋼絲設(shè)備下入鋼絲尋線器及內(nèi)鉤打撈鋼絲。

9）根據(jù)回收鋼絲長度對(duì)比落井鋼絲長度，重復(fù)以上步驟直至撈獲全部落井鋼絲及油管，實(shí)現(xiàn)全部落井鋼絲的分段打撈。

2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用

6D井是位于渤海某無人平臺(tái)一口高產(chǎn)氣井，已投產(chǎn)20 多年，管柱結(jié)構(gòu)如圖4 所示，在2018 年9 月進(jìn)行鋼絲靜壓測(cè)試作業(yè)時(shí)，因井下安全閥突然失效關(guān)閉，導(dǎo)致1968.7 m 的鋼絲及5.87 m 的工具串被卡，經(jīng)過一系列手段無法處理后，通過井口采油樹閥門將鋼絲剪斷落井，關(guān)井停產(chǎn)。

圖4 作業(yè)井管柱結(jié)構(gòu)

由于6D井井筒腐蝕較為嚴(yán)重，油管從井口以下4 m 發(fā)生錯(cuò)斷，鋼絲作業(yè)無法通過。所以常規(guī)作業(yè)手段處理難度很大。采用分段切割打撈落井鋼絲技術(shù)，首先利用斷裂鋼絲千米收縮率經(jīng)驗(yàn)值估算鋼絲魚頂。

從表1 斷裂鋼絲千米收縮率經(jīng)驗(yàn)值查數(shù)據(jù)得知：3.375 mm（?″）鋼絲在88.9 mm（3?″）油管中千米收縮率為17 m，在177.8 mm（7″）套管中千米收縮率為93 m，自動(dòng)釋放點(diǎn)火頭深度（引斜深度）為2217.45 m，射孔槍頂部深度為2467.79 m，落井工具串長度5.87 mm 假設(shè)鋼絲魚頂深度為Xm，177.8 mm（7″）套管段鋼絲長度為Y(m)，88.9 mm（3?″）油管內(nèi)鋼絲長度為Zm。

備注：由于落井鋼絲整體仍然呈現(xiàn)拉伸的狀態(tài)，進(jìn)行切割后，鋼絲會(huì)出現(xiàn)部分下落的狀態(tài)，所以鋼絲切割后魚頂實(shí)際深度應(yīng)偏大于理論深度[10]。

根據(jù)深度計(jì)算，結(jié)合管柱結(jié)構(gòu)，為優(yōu)先處理液控管線，防止出現(xiàn)復(fù)雜情況，首先通過電纜切割作業(yè)，將510 m以上管柱切割打撈出井。

采用大內(nèi)徑卡瓦打撈筒回接魚頂，鋼絲通井規(guī)及電纜模擬工具串均順利通井后，采用53.975 mm（?″）的機(jī)械切割工具在1621 m 進(jìn)行機(jī)械切割，將油管及管內(nèi)鋼絲同時(shí)成功切斷。

隨后利用4.064 mm（0.160″）鋼絲下入71mm 鋼絲尋線器，在633 m位置探到鋼絲魚頂（比理論值偏大）。下?lián)暨M(jìn)行造彎后，鋼絲作業(yè)再次下入內(nèi)鉤，成功將切斷鋼絲打撈出井，對(duì)鋼絲進(jìn)行稱重測(cè)算撈獲鋼絲約1100 m，觀察切斷鋼絲斷面較為平整。

起出切割后油管，再次采用大內(nèi)徑卡瓦打撈筒回接88.9 mm（3?″）油管魚頂，利用4.064 mm（0.160″）鋼絲下入71 mm 鋼絲尋線器及內(nèi)鉤，將剩余鋼絲及工具串成功打撈出井。

通過兩次切割作業(yè)，分段打撈出1975 m 的落井鋼絲及工具串和1600 m 腐蝕嚴(yán)重的油管，未出現(xiàn)任何復(fù)雜情況，原打撈方案設(shè)計(jì)打撈工期9.17 d，利用分段切割打撈技術(shù)，實(shí)際僅用2.92 d 就完成了打撈作業(yè)，節(jié)省了大量的工期。

3 結(jié)論

1）隨著油田的開發(fā)，油水井面臨越來越多的復(fù)雜情況，分段切割打撈鋼絲技術(shù)，從作業(yè)思路上進(jìn)行創(chuàng)新，巧妙利用各類型工具特點(diǎn)，為油水井處理落井鋼絲開發(fā)出一種新的方法。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，該技術(shù)方案可行。

2）利用分段切割打撈落井鋼絲技術(shù)，可避開常規(guī)打撈手段可能造成的復(fù)雜情況，簡(jiǎn)化大修井作業(yè)程序，避免工期滯后，作業(yè)超期，根據(jù)保守估算，可使有落井鋼絲的復(fù)雜井大修作業(yè)提效20%～30%，也為常規(guī)測(cè)井作業(yè)處理復(fù)雜情況提供了一種新的思路。

3）在應(yīng)用分段切割打撈落井鋼絲技術(shù)時(shí)，要詳細(xì)分析井況，根據(jù)實(shí)際情況選擇切割點(diǎn)，并對(duì)入井工具進(jìn)行仔細(xì)檢查，防止出現(xiàn)卡鉆等復(fù)雜情況。