小井眼長井段射孔槍打撈技術(shù)探索與實踐

鄧鵬，韓興杰，陳兵，劉汗卿，田鳴

中國石油塔里木油田分公司 安全環(huán)保與工程監(jiān)督中心（新疆 庫爾勒 841000）

塔里木油田庫車山前油氣井井控風(fēng)險高，有些油氣井在完井時采用了射孔測試聯(lián)作工藝，完井管柱帶有射孔槍。近年來，隨著生產(chǎn)周期的延長，地層出砂、管柱腐蝕等現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致井筒堵塞，生產(chǎn)壓力降低，處理井筒堵塞需要將井內(nèi)射孔管柱起出[1]。地層出砂使射孔槍砂埋嚴(yán)重，在127 mm（5"）或139.7 mm（5?″）小井眼內(nèi)處理大尺寸射孔槍落魚工具選型難度大，成熟工具較少，作業(yè)參數(shù)受限，給打撈帶來諸多困難[2]。

1 DNX 井基本情況及射孔槍上部管柱處理過程

1.1 DNX 井基本情況

DNX 井位于塔里木盆地東秋里塔格構(gòu)造帶迪那2號構(gòu)造的東端，是一口開發(fā)井，該井于2007年4月16 日 開 鉆，2007 年9 月30 日完鉆，完鉆井深5 071.0 m，完井方式為套管射孔完井。2009 年7 月17 日開始投產(chǎn)，投產(chǎn)初期油壓74.26 MPa，日產(chǎn)氣99.55×104m3。A環(huán)空壓力在投產(chǎn)前存在異常上升的現(xiàn)象；B 環(huán)空壓力2013 年4 月26 日出現(xiàn)異常上升。在2017年4月靜溫靜壓梯度測試45 mm外徑通井規(guī)至4 467.923 m 遇阻，懷疑管柱有堵塞[3]。作業(yè)前油壓18.83 MPa，日產(chǎn)氣91.00×104m3，A 套壓力27.08 MPa，B 套壓力29.10 MPa，C 套壓力23.13 MPa，從A套壓力27.08 MPa 可以看出封隔器以上的生產(chǎn)管柱有漏點，因此作業(yè)目的是疏通井筒，更換管柱，消除井筒隱患[4]。作業(yè)前井身結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 DNX井井身結(jié)構(gòu)圖

1.2 射孔槍上部管柱處理過程

1.2.1 封隔器上部油管處理

下入Φ59.6 mm 通井規(guī)至封隔器，通徑完成后下入進(jìn)口73.02 mm（2?"）切割彈進(jìn)行作業(yè)，在深度4 437.30 m處切割成功，起出油管切口為喇叭口狀。

1.2.2 THT封隔器處理

由于起出油管切口為喇叭口狀，所以先下入Φ146 mm進(jìn)口合金套子磨鞋修魚管柱修整魚頭，修魚成功后再下入Φ146 mm 進(jìn)口合金專用波浪式套銑鞋套銑封隔器，最后用Φ143 mm卡瓦打撈筒倒扣打撈出封隔器，并撈獲安全槍×1根×3.5 m+射孔槍5根×24.11 m。目前落魚結(jié)構(gòu)自上而下為：射孔槍×67根×332.39 m+下延時起爆器×0.81 m+槍尾×0.13 m，落魚總長333.33 m，魚頂為Φ89 mm 射孔槍上接頭母扣，預(yù)計魚頂深度4 710.74 m。

2 打撈處理難點及總體方案

2.1 打撈處理難點

1）射孔 槍 落魚 在127 mm（5"）或139.7 mm（5?″）套管內(nèi)，槍體外徑一般為88.9 mm，套管內(nèi)徑為108 mm 或115.52 mm，與射孔槍之間形成的環(huán)空間隙較小，工具選擇較少且強(qiáng)度較低。

2）射孔槍在射孔井段內(nèi)，長時間生產(chǎn)地層出砂、管柱腐蝕結(jié)垢等導(dǎo)致射孔槍卡埋嚴(yán)重[5]。

3）射孔槍一般由一個雙公接頭和一個變扣連接，每根射孔槍長度為4~5.5 m，在射孔井段長的情況下，射孔槍根數(shù)較多，在倒扣打撈過程中若魚頂為射孔槍接頭則可能只撈獲射孔槍接頭，會增加打撈趟數(shù)。

4）小套管內(nèi)只能使用88.9 mm（3?″）鉆鋌和73.02 mm（2?"）非標(biāo)鉆桿處理落魚，鉆具抗扭抗拉強(qiáng)度較低，長時間活動解卡也會造成鉆具疲勞損傷，在倒扣活動解卡過程中存在二次復(fù)雜的風(fēng)險。

5）環(huán)空間隙較小，環(huán)空雜物較多不易清除。

6）在打撈過程中撈出落魚，射孔井段露出，井筒存在漏失情況，不僅環(huán)空埋卡物循環(huán)帶出困難，井控風(fēng)險也會增加[6]。

2.2 打撈總體方案

1）打撈采取“可進(jìn)可退”較為保守的打撈處理方案，確保打撈過程中不發(fā)生次生事故。

2）先使用進(jìn)口合金套銑鞋高強(qiáng)度母錐組合工具打撈，根據(jù)每趟打撈施工過程及出井工具情況綜合判斷井下情況，再制訂下步打撈方案[7]。

3）自制工具嚴(yán)格把控加工過程，打撈工具本體采用42CrMo超高強(qiáng)度鋼，磨銑工具切削齒采用進(jìn)口合金齒，保證最大程度滿足施工條件。

3 打撈概況

DNX 井由于射孔槍埋卡嚴(yán)重，套管壁結(jié)垢嚴(yán)重，井下情況復(fù)雜多變，一共經(jīng)過了48 趟打撈，主要使用的工具有Φ102 mm 反扣進(jìn)口合金球形銑頭高強(qiáng)公錐組合工具、Φ104 mm反扣進(jìn)口合金特制凹底磨鞋、Φ102 mm反扣進(jìn)口合金球形銑頭高強(qiáng)公錐組合工具、Φ104 mm進(jìn)口合金錐形磨鞋銑柱組合工具、177.8 mm（7"）反扣刮壁器、Φ104 mm 雙引鞋高強(qiáng)度母錐組合工具[8]。打撈過程中使用高強(qiáng)度母錐倒扣打撈34次，其中6次未撈獲落魚，母錐1次未帶出，共計撈獲射孔槍36根，長度182.52 m，撈獲雙公接頭、變扣接頭、上接頭共10只，共計183.3 m；使用Φ104 mm 雙引鞋高強(qiáng)度母錐組合工具2 次，撈獲雙公接頭、變扣接頭共3 只，長度0.25 m；使用Φ88.9 mm 反扣H 型安全接頭外筒1 次，帶出母錐，母錐撈獲射孔槍1根，帶出射孔槍下接頭共計5.26 m；使用Φ104 mm 反扣進(jìn)口合金凹底磨鞋清理魚頂雜物2次；使用Φ104 mm進(jìn)口合金錐形磨鞋銑柱組合工具處理井筒至魚頂上部6 次；使用Φ102 mm 反扣進(jìn)口合金球形銑頭高強(qiáng)公錐組合工具2 次，撈獲射孔槍12 根，帶出雙公接頭及變扣接頭，共計59.65 m；使用177.8 mm（7"）反扣刮壁器刮削177.8 mm（7"）套管1 次?？偣矒偏@射孔槍49 根，撈獲落魚長度254.37 m。

3.1 主要工具簡介

1）反扣進(jìn)口合金套銑鞋高強(qiáng)度母錐組合工具（圖2），外徑104 mm，打撈范圍Φ62~92 mm,采用42CrMo 超高強(qiáng)度鋼，本體壁厚較薄，專為小井眼打撈設(shè)計，是本次施工使用次數(shù)最多的打撈工具[9]。

圖2 反扣進(jìn)口合金套銑鞋高強(qiáng)度母錐組合工具

2）反扣進(jìn)口合金球形銑頭高強(qiáng)公錐組合工具（圖3），外徑102 mm，打撈范圍Φ52~90 mm，前端帶有銑頭，可清理魚頂雜物，提高入魚和造扣的成功率。本次施工主要在母錐打撈入魚后脫扣，判斷射孔槍魚頂損壞時打撈[10]。

圖3 反扣進(jìn)口合金球形銑頭高強(qiáng)公錐組合工具

3）進(jìn)口合金錐形磨鞋銑柱組合工具（圖4），外徑104 mm，主要用于清理魚頂上部井筒套管壁結(jié)垢，在打撈工具本體表面磨損嚴(yán)重，鉆具無法下入魚頂位置時使用[11]。

圖4 進(jìn)口合金錐形磨鞋銑柱組合工具

4）進(jìn)口合金凹底磨鞋（圖5），外徑104 mm，主要在打撈工具底端磨損嚴(yán)重?zé)o法入魚時用于清理魚頂雜物。

圖5 進(jìn)口合金凹底磨鞋

3.2 打撈操作及分析

因篇幅原因，文中未將每一趟打撈工具鉆具組合及操作情況全部列出，只將最典型的幾趟鉆列出，并進(jìn)行了效果分析，具體如下。

3.2.1 第4趟鉆

工具選擇：Φ102 mm反扣進(jìn)口合金球形銑頭高強(qiáng)公錐組合工具。

鉆具結(jié)構(gòu):Φ102 mm反扣進(jìn)口合金球形銑頭高強(qiáng)公錐組合工具210 反（打撈范圍Φ52~90 mm）+變扣接頭(211 反×2A10 反)+Φ102 mm 反扣隨鉆撈杯(2A11 反×2A10 反)+ 88.9 mm（3?"）反扣鉆鋌×12根+73.02 mm（2?"）反扣非標(biāo)鉆桿×18根+變扣接頭(2A11 反×310 反)+Φ142 mm 反扣隨鉆撈杯(311 反×310反)+88.9 mm（3?"）反扣鉆桿至井口。

泥漿參數(shù)：油基體系，ρ為1.72 g/cm3，F(xiàn)V為84 s，PV為59 mPa·s，YP為9 Pa，Gel為3.5/5.5 Pa，油水比為77∶23，ES為821 V。

下入公錐打撈管柱至井深4 706.5 m；下探至井深4 711.1 m 遇阻，復(fù)探3 次位置不變；循環(huán)沖洗魚頂H為4 711 m，Q為8 L/s，P為20 MPa，ρ為1.72 g/cm3，無后效；磨銑至井深4 711.6 m，泵壓13 MPa上升至19 MPa停泵，磨銑井段4 711.1~4 711.6 m，磨銑進(jìn)尺0.5 m，W為5~10 kN，N為30~40 r/min，Q為5~6 L/s，P為13~19 MPa，出口返出少量鐵屑及雜垢。打撈：①逐漸加壓至20 kN,反轉(zhuǎn)12 轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)7轉(zhuǎn)；②逐漸加壓至40 kN,反轉(zhuǎn)12 轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)12 轉(zhuǎn)；③逐漸加壓至50 kN,反轉(zhuǎn)15轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)14 轉(zhuǎn)，上提懸重至95 t（停泵原懸重90 t）；④上提至95 t反轉(zhuǎn)倒扣20轉(zhuǎn)扭矩突然釋放，上提懸重?zé)o明顯變化，繼續(xù)上提掛卡20~30 kN。

前3 趟鉆分別是：第1 趟先用Φ102 mm 進(jìn)口合金套銑鞋高強(qiáng)度母錐組合工具倒扣打撈射孔槍落魚管串，起出管柱未撈獲射孔槍，分析母錐未入魚，母錐磨損嚴(yán)重，判斷魚頂上部封隔器殘片等雜物較多；第2 趟用Φ104 mm 反扣進(jìn)口合金特制凹底磨鞋磨銑清理魚頂，起出管柱檢查磨鞋磨損嚴(yán)重，撈杯內(nèi)帶出鐵屑、射孔槍殘皮、射孔槍傳爆隔板；第3 趟用Φ102 mm 進(jìn)口合金套銑鞋高強(qiáng)度母錐組合工具繼續(xù)倒扣打撈，未撈獲，檢查發(fā)現(xiàn)套銑母錐外表面有較多橫向劃痕。雖然前2 趟鉆均未撈獲落魚，但為第4 趟鉆的成功打撈作出很好的鋪墊，前3 趟鉆較清楚地摸清井下落魚情況并清理了魚頂雜物。第4趟鉆撈獲射孔槍殘體1根3.65 m，帶出射孔槍公接頭。

3.2.2 第17趟鉆

工具選擇：Φ102 mm反扣進(jìn)口合金球形銑頭高強(qiáng)公錐組合工具。

鉆具結(jié)構(gòu)：Φ102 mm反扣進(jìn)口合金球形銑頭高強(qiáng)公錐組合工具210 反（打撈范圍Φ52~90 mm）+變扣接頭(211反×2A10反)+88.9 mm（3?"）反扣鉆鋌×1 根+Φ102 mm 反扣隨鉆撈杯(2A11 反×2A10 反)+88.9 mm（3?"）反扣鉆鋌×11根+73.02 mm（2?"）反扣非標(biāo)鉆桿×20 根+變扣接頭(2A11 反×310 反)+88.9 mm（3?"）反扣鉆桿至井口。

泥漿參數(shù)：油基體系，ρ為1.72 g/cm3，F(xiàn)V為92 s，PV為60 mPa·s，YP為9.5 Pa，Gel為4/6 Pa，油水比為78∶22，ES為857 V。

下公錐打撈管柱至井深4 737.00 m 遇阻（預(yù)計魚頂位置4 737.08 m）；循環(huán)沖洗魚頂，H為4 736.80 m，Q為8 L/s，P為20 MPa，出口返出少量鐵屑及雜垢。旋轉(zhuǎn)下放引魚打撈：①加壓20 kN,反轉(zhuǎn)12 轉(zhuǎn)，泵壓13 MPa 上升至22 MPa 降泵沖至10 MPa，釋放扭矩回轉(zhuǎn)10 轉(zhuǎn)；②逐漸加壓至40 kN,反轉(zhuǎn)15 轉(zhuǎn)，釋放扭矩回轉(zhuǎn)15 轉(zhuǎn)，繼續(xù)反轉(zhuǎn)造扣20 轉(zhuǎn)，釋放扭矩回轉(zhuǎn)20 轉(zhuǎn)，試提懸重至1 000 kN（停泵原懸重870 kN）；③在870~1 000 kN 反復(fù)活動懸吊；④上提懸重至1 000 kN 反轉(zhuǎn)倒扣24 轉(zhuǎn)，釋放扭矩回轉(zhuǎn)24 轉(zhuǎn)；⑤在870~1 400 kN 反復(fù)活動懸吊；⑥上提懸重至1 000 kN 反轉(zhuǎn)倒扣22 轉(zhuǎn)，扭矩突然釋放，上提無掛卡，懸重?zé)o明顯變化，上提開泵驗證泵壓持續(xù)上升至13 MPa，停泵壓降緩慢，下放復(fù)探提前0.2 m 遇阻。

本趟鉆之前的情況是用套銑母錐打撈時不能到達(dá)魚頂，判斷套管壁結(jié)垢嚴(yán)重，然后用Φ104 mm進(jìn)口合金錐形磨鞋銑柱組合工具處理井筒至魚頂上部，再用套銑母錐打撈未撈獲，分析魚頂被破壞，魚頂上部雜物較多導(dǎo)致母錐無法入魚，不能有效抓獲落魚。第17趟打撈效果較好，在造扣緊扣過程中未將上部射孔槍倒開，造緊扣以后大范圍活動懸吊，使下部落魚環(huán)空松動，在上提倒扣過程中扭矩下傳，一次倒扣撈獲射孔槍11 根，帶出雙公接頭及變扣接頭，共計59.65 m。

3.2.3 第35趟鉆

工具選擇：Φ104 mm反扣進(jìn)口合金套銑鞋高強(qiáng)度母錐組合工具。

鉆具結(jié)構(gòu)：Φ104 mm進(jìn)口合金套銑鞋高強(qiáng)度母錐組合工具×210 反（打撈范圍:Φ62~92 mm）+變扣接頭(211反×2A10反)+88.9 mm（3?"）反扣鉆鋌×18根+73.02 mm（2?"）反扣非標(biāo)鉆桿×31根+變扣接頭(2A11 反×310 反)+ 88.9 mm（3?"）反扣鉆桿至井口。

泥漿參數(shù)：油基體系，ρ為1.72 g/cm3，F(xiàn)V為127 s，Φ600/Φ300 為165/95，Φ200/Φ100 為71/40，Φ6/Φ3為10/9，PV為70 mPa·s，YP為12.5 Pa，Gel為4.5/7.5 Pa，堿度為2.7，Cl-為26 000 mg/L，油水比為80∶20，ES為841 V，測試溫度為50 ℃。

下入母錐打撈管柱至井深4 899.64 m；循環(huán)沖洗魚頂（H為4 899.64 m，P為12 MPa，Q為4 L/s）；旋轉(zhuǎn)下放至井深4 899.75 m 引魚打撈：①逐漸加壓40 kN,反轉(zhuǎn)12 轉(zhuǎn)，泵壓13 MPa上升至9 MPa，釋放扭矩回轉(zhuǎn)8轉(zhuǎn)；②停泵逐漸加壓至60 kN,反轉(zhuǎn)15 轉(zhuǎn)，扭矩突然釋放；③上提開泵驗證憋壓,下放復(fù)探提前0.15 m遇阻。

本趟鉆之前用Φ104 mm 進(jìn)口合金錐形磨鞋銑柱組合工具通銑處理井筒，再用177.8 mm（7"）反扣刮壁器刮削177.8 mm（7"）套管，徹底清理了落魚上部井筒，為本趟鉆的成功打撈創(chuàng)造了有利條件。本趟鉆撈獲射孔槍6根,共計29.62 m。

4 結(jié)論與建議

1）DNX 井打撈屬于高溫高壓小井眼（Φ127 mm 套管長606 m，且內(nèi)徑只有108 mm）打撈，打撈難度極大。本次作業(yè)累計撈獲射孔槍55 根，合計281.98 m，露出80%的射孔井段，創(chuàng)油田打撈射孔槍最長記錄。本井的成功打撈也為類似井的后續(xù)打撈作業(yè)積累了經(jīng)驗。

2）DNX井打撈工具由于尺寸限制，本體基本采用42CrMo超高強(qiáng)度鋼，磨銑工具切削齒采用進(jìn)口合金齒，保證工具的尺寸和強(qiáng)度，且自制工具嚴(yán)格把控加工過程，確保該井成功打撈。

3）對于此類高難度打撈井，打撈施工過程中的每一個參數(shù)都需要認(rèn)真分析，對每趟工具出井時的損傷情況認(rèn)真“會診”，再對井下情況綜合判斷，制訂針對性措施，才能保證打撈成功。

4）在清理射孔槍魚頂上部雜物時，造成魚頂偏磨破壞使用母錐打撈無法入魚，及時調(diào)整打撈工具，使用銑頭加公錐組合工具，先將其射孔槍內(nèi)打通再用公錐打撈。更換魚頂后，在后期處理井筒時，只處理魚頂上部井筒，避免破壞魚頂，為后期打撈成功提供保障。

5）套管壁存在分段結(jié)垢嚴(yán)重的情況，遇到起出工具外表面磨損嚴(yán)重情況，及時選擇下入錐形磨鞋銑柱等工具清理魚頂，避免打撈工具無法入魚。

6）在倒扣打撈時母錐或公錐抓獲落魚時，先充分上提活動管柱，使射孔槍環(huán)空卡埋或結(jié)垢雜物松動后再上提至合適懸重倒扣，確保盡可能多地帶出射孔槍落魚。