D3井生產油管柱打撈工藝技術研究與實踐

魏波，陳飛，張安治，陳兵，王宏宇

中國石油塔里木油田分公司監(jiān)督中心（新疆 庫爾勒 841000）

0 引言

庫車山前超深高壓氣井生產油管柱兼具改造-投產一體化功能，主體結構為油管組合+液壓永久式完井封隔器+油管柱組合（配置壓裂滑套+球座）[1-4]。為了將射孔段油基壓井液替出，避免傷害儲層，油管柱管鞋一般會下至射孔段中下部。但隨著生產延續(xù)，高壓氣體攜帶的地層砂因油管柱的阻隔而留沉井筒與形成的垢一起堵塞井筒，造成油套壓力異常波動，使得封隔器上部油管受擠壓變形破壞，油套連通，無法持續(xù)生產，需要使用修井機更換油管柱，進行二次完井[5-6]。

常用更換油管柱的方法：①采用倒扣、切割的方法處理封隔器上部油管柱[7-8]；②采用磨銑、套銑的方法打撈完井封隔器[9]；③采用可退式撈矛、公錐等打撈封隔器殘體與剩余油管[10]。D3井就計劃按照常規(guī)打撈流程，但由于封隔器上部油管沉淀物固化、封隔器中心管抽芯、封隔器下部管柱嚴重埋卡使打撈難度增加，不得不改變原打撈方案，重新制定打撈方案，優(yōu)選打撈工藝與工具，為成功撈獲被抽芯的封隔器附件和埋卡的油管柱提供重要技術支撐。

1 D3井生產油管柱打撈工藝技術研究

1.1 D3井基本概況及前期施工情況

D3井是庫車山前克拉蘇構造帶大北氣田的一口高壓高產氣井，井深7 160 m，預測目前地層壓力系數(shù)1.57，地層壓力107 MPa，地層溫度150℃。生產時套壓由39 MPa突然落零，后生產油壓也由40 MPa降為0，且壓力無明顯恢復，判斷井筒嚴重堵塞。

連續(xù)油管疏通、打鉛印，發(fā)現(xiàn)油管在6 491 m處出現(xiàn)變形。后試提油管掛從6 487 m提脫，落魚總長492.43 m，魚頂為Φ88.9 mm油管接箍完好，其上部一根壁厚6.45 mm油管本體被擠扁，邊沿出現(xiàn)多條裂紋，公扣端呈桃心狀，油管壁堆附著沉積物，具體情況如圖1所示。

圖1 D3井井身結構與落魚魚頂情況

1.2 打撈工藝技術方案

1）打撈封隔器上部油管。考慮油套環(huán)空存在沉淀物，直接下母錐具有入魚困難、造扣不牢及脫扣的風險，采用先套銑后打撈的方案，打撈主要以母錐造扣打撈、卡瓦打撈筒倒扣打撈為主。

2）打撈封隔器。根據(jù)封隔器魚頂情況，優(yōu)先采用合金齒磨鞋磨銑、隨鉆撈杯撈封隔器殘體。若出現(xiàn)封隔器抽芯、倒散等情況，先采用專業(yè)工具打撈、后磨鞋鉆磨方法處理封隔器附件，處理掉附件后再采用筆尖式打撈矛打撈封隔器下中心管殘體。

3）打撈封隔器下部油管。因下部油管砂垢埋卡嚴重，需下套銑鞋套銑出油管與套管內的砂垢硬物，套銑一段，母錐造扣外撈一段，但對砂垢埋卡使油管不居中，厚壁套銑鞋會將油管套薄、打撈擰劈、擰斷，則采用薄壁套銑鞋，提高套銑和打撈速度。

2 打撈工藝技術應用實踐及分析

2.1 打撈封隔器上部油管

1）清理油管落魚環(huán)空沉淀物：根據(jù)起出油管攜帶沉積物，判斷魚頂可能被沉積物填埋，直接下母錐打撈很難接觸落魚或沉積物形成的軟層使母錐造扣不牢，降低撈獲成功率。為此，現(xiàn)場決定優(yōu)先采用Φ146 mm×Φ123 mm內斜式鋸齒形套銑鞋+Φ 121 mm套銑管套銑沉積物，套銑段長10.5 m，露出Φ88.9 mm油管母接箍魚頂，具備母錐打撈條件。

2）打撈油管：①下Φ148 mm高強度母錐（打撈范圍：Φ100～130 mm）造扣打撈累計造扣67圈，釋放扭矩回62圈，撈獲油管接箍，更換魚頂為油管公扣。對打撈過程進行分析，繼續(xù)下母錐造扣打撈存在將油管倒散的可能性，決定下卡瓦打撈筒。②下Φ147 mm反扣整體可退式卡瓦打撈筒（內裝Φ86 mm籃瓦+Φ105 mm控制環(huán)）過提200 kN撈出被上趟母錐造扣倒松的4根油管，剩余油管仍被沉積物固化，決定再下套銑筒套銑出上部剩余油管21.3 m。③套銑完后，下Φ147 mm卡瓦打撈管柱至魚頂遇阻60 kN，泵壓不變，上提管柱懸重增加180 kN，驗證撈獲落魚，活動鉆具1 100～1 500 kN，管柱無位移。過提10 kN，停泵倒扣27圈，扭矩5.2～7.2 kN·m，在1 100～1 700 kN范圍內活動管柱未解卡。開泵過提80 kN，累計倒扣90圈，釋放回7圈，開轉盤上提管柱劃眼解卡成功，泵壓由23 MPa降至9.6 MPa，起出發(fā)現(xiàn)177.8 mm（7″）THT封隔器芯軸抽芯，抽芯段長1.44 m，其中卡瓦、楔形塊、膠筒附件及下芯軸留置在井筒內（圖2）。

圖2 THT封隔器芯軸抽芯留置在井筒的封隔器附件

2.2 打撈封隔器

2.2.1 打撈工藝、工具組合選擇

THT封隔器通過液壓激動活塞系統(tǒng)運動使上下卡瓦撐開嵌入套管，防止封隔器隨油管柱伸縮發(fā)生位移，膠筒充分撐開實現(xiàn)油套分隔。封隔器芯軸抽芯，使其外部裝配的附件全部留置井筒，此時的魚頂為封隔器上卡瓦，深度6 548.46 m。根據(jù)打撈情況判斷，上下卡瓦部分仍支撐在套管上，決定采用先撈后磨的工藝方案。

先選用磨撈一體式外開窗銑錐，引桿前端是帶有錐度的引鞋可穿過附件落魚魚腔，引桿末端是合金齒銑錐可磨銑支撐套管上的卡瓦，外開窗舌鉤撈封隔器楔形塊、膠筒等附件，工具如圖3所示。若未撈獲，采用可退式加長撈矛直接穿過落魚魚腔，打撈封隔器下中心管并帶出放置在其上部的封隔器附件。若打撈方式未成功，則采用磨鞋+隨鉆撈杯對封隔器附件進行破碎性磨銑打撈。

圖3 磨撈一體式外開窗銑錐打撈前后對比情況

2.2.2 打撈過程

1）打撈封隔器附件。下Φ147 mm合金齒磨撈一體式外開窗銑錐（打撈范圍Φ73～120 mm）至封隔器上卡瓦魚頂遇阻20 kN，下放加壓60 kN，懸重指重表閃動，鉆壓降至40 kN，繼續(xù)加壓至240 kN，指重表再次閃動，鉆壓降至200 kN，繼續(xù)加壓至400 kN，上提管柱懸重未明顯變化，起出未撈獲落魚。根據(jù)打撈過程分析，指重表兩次彈閃，第一次是工具窗舌入魚，第二次是上卡瓦解卡。引桿末端合金齒銑錐部分有磨痕和兩處窗舌由張開Φ120 mm壓回至Φ78 mm（圖3），考慮封隔器附件內徑95 mm不會壓回窗舌，分析可能是封隔器上中心管抽芯并帶著下中心管上移所致，研究決定下可退式加長撈矛（加長桿0.58 m）打撈封隔器下中心管并帶出附件。

2）打撈封隔器下芯軸及附件。兩次下入Φ89 mm可退式加長撈矛（Φ76 mm矛瓦）未撈獲下芯軸，撈予瓦掛痕明顯，并帶出少量膠皮和鐵屑，引錐錐面存在一個寬深10 mm×1 mm三角形壓痕，引錐內腔充填白色特氟龍、少量膠皮等堵塞物，說明撈矛打撈螺紋未完全進入下芯軸內部，其上部的掛痕是卡瓦、楔形塊所致。由此判斷封隔器下芯軸內也被白色特氟龍殘存物、膠皮堵塞，若繼續(xù)打撈下芯軸則需先鉆通水眼。

3）鉆通下中心管水眼。下Φ66 mm合金齒長引桿空心磨鞋鉆通下中心管水眼，鉆磨進尺0.73 m，返出少量絲狀鐵屑，后進尺緩慢。起鉆檢查磨鞋引桿較入井前磨短0.51 m，引桿底部被磨平，Φ89 mm倒角臺階有明顯磨痕，撈杯內帶出少量膠皮和支撐塊。本趟鉆通水眼效果不明顯，主要原因是膠筒、支撐塊等密封附件收縮使通道變窄，支托直臺階面的空心磨鞋難以進入魚腔，且長時間無進尺鉆磨導致引桿發(fā)生斷裂。分析認為目前落魚水眼仍不暢通，直接下打撈工具無法獲得打撈效果。研究決定下凹底磨鞋鉆磨封隔器附件殘體。

4）鉆磨封隔器附件殘體。下Φ146 mm合金齒凹底磨鞋鉆磨，鉆壓10～50 kN，轉數(shù)60～80 r/min，泵壓14～16 MPa，扭矩5.3～6.9 kN·m，進尺0.2 m，出口見返少量膠皮和鐵屑。通過后鉆磨無扭矩變化、無進尺，判斷認為封隔器附件隨著凹底磨鞋處于同步旋轉狀態(tài)，起鉆后檢查磨鞋輕微磨損，撈杯帶出4塊上卡瓦牙，說明封隔器上卡瓦已破壞，下芯軸上的附件殘體部分已清理，具備下步打撈條件，為提升打撈成功率，決定再下長桿空心磨鞋鉆通水眼。

5）再通下中心管水眼。下Φ70 mm合金齒長引桿空心磨鞋鉆通水眼，進尺0.7 m，后1 h無進尺。起鉆檢查磨鞋重度磨損，磨鞋夾帶出上次Φ66 mm長引桿空心磨鞋斷裂部分0.51 m和上、下楔形塊殘體（圖4），撈杯帶出封隔器膠皮、支撐塊碎塊及金屬支撐網，約0.2 kg。由圖4可知：下楔形塊橫面有一個直徑Φ66 mm貫穿性圓孔，從而判斷前期撈矛打撈時已將封隔器附件撈起，但在上提過程中，卡瓦掛不住楔形塊又重新掉回井內，且下落時楔形塊發(fā)生側立，上探空心磨鞋通井將其磨穿，因傾斜鉆磨使引桿磨鞋發(fā)生斷裂。井筒具備公錐打撈條件。

圖4 長引桿帶出的封隔器殘體和空心磨鞋斷裂部分

6）打撈封隔器殘體及下部油管?？紤]鉆通落魚水眼較淺，決定下Φ110 mm高強度大頭公錐，下至魚頂位置加壓20～40 kN，累計造扣200圈，回0圈，無扭矩變化，起鉆撈獲封隔器自鎖機構和活塞外筒，共0.90 m。說明封隔器外筒絲扣在凹底磨鞋加壓鉆磨時已倒開。封隔器部分卡瓦未撈出，下筆尖式公錐內撈。

7）繼續(xù)打撈封隔器殘體和下部油管。下Φ110 mm筆尖式高強度公錐（打撈范圍Φ50～95 mm）+安全接頭+隨鉆震擊器+送入鉆具組合，其中震擊器作用是震擊輔助落魚解卡，下鉆至魚頂6 549.58 m。具體打撈過程：分級加壓至30 kN，造扣共28圈，回6圈，上提管柱懸重無變化；加壓10～50 kN，分次造扣共48圈，回47圈，扭矩5.2～5.7 kN·m，上提懸重無明顯變化；加壓10～50 kN，分次造扣共55圈，回47圈，扭矩5.2～6.1 kN·m，上提懸重增加120 kN，后降至原懸重；停泵加壓10～30 kN，分次造扣共83圈，回47圈，最后造扣20圈回0圈，扭矩5.2～6.3 kN·m，上提懸重變化不明顯，下放復探提前0.6 m遇阻2 kN，后繼續(xù)加壓造扣，無回轉，無扭矩變化。起鉆檢查撈獲落魚325.64 m，包括剩余封隔器下中心管殘留部分、壓裂滑套上部分及封隔器下卡瓦3塊，最后12根油管被堵死。

3 打撈封隔器下部油管

通過筆尖式公錐打撈的最后12根油管堵塞，判斷井內剩余油管仍被堵塞和埋卡，堵塞物主要是地層沉砂和垢。目前魚頂為壓裂滑套下部分，外徑Φ113 mm，外撈存在局限性，研究決定再下筆尖式公錐更換魚頭，探明油管埋卡位置，為后期打撈工具多樣化選擇創(chuàng)造條件。

3.1 換魚頂

下Φ110 mm筆尖式公錐撈獲壓裂滑套下部分，更換魚頂成功，現(xiàn)魚頂為壓裂滑套變油管的變扣。過提480 kN未解卡，且只撈出滑套下部分，說明井內剩余油管砂垢埋卡嚴重，需先套銑出油管再倒扣打撈。

3.2 打撈剩余油管

1）先套銑后打撈。①下壁厚16 mm的Φ148 mm×116 mm平底合金齒套銑鞋和3根套銑管至魚頂6 875.61 m套銑，套出油管23.69 m，最后1 h無進尺，起鉆發(fā)現(xiàn)套銑鞋磨損嚴重（圖5（a）），撈杯內帶出合金碎塊、鐵屑及封隔器卡瓦碎塊共1.35 kg。分析認為套銑鞋與置留在環(huán)空的封隔器殘體發(fā)生硬磨損，未達到最大設計套深，已套出2根油管接箍，具備打撈條件。下Φ147 mm整體可退式卡瓦打撈筒撈出油管11.39 m，距油管下端1.90 m被磨鞋偏磨變薄，至接箍低端32 mm處被磨穿（圖5（b）），以此判斷，井內油管被砂垢沉實埋卡嚴重，且不居中。②決定采用壁厚15 mm的合金齒套銑鞋，套銑段長17.65 m，其中接上趟套銑深度6 897.25 m，至6 899.04 m進尺緩慢，后套銑速度加快，至最大設計套深起鉆檢查套銑鞋輕微磨損，撈杯內帶出細鐵屑0.56 kg。后下卡瓦打撈筒撈獲油管本體1.73 m，整段均被偏磨變薄，距魚尾0.41 m處油管撕開約1/2（圖5（c））。換高強度母錐撈獲10.61 m，包括被上趟卡瓦打撈筒擰斷的剩余油管殘體8.02 m，距魚尾1.80 m處出現(xiàn)偏磨，距魚尾0.11 m撕開（圖5（d）），目前魚頂仍為因偏磨被擰斷的油管本體。套銑還未撈出油管15.56 m，再下母錐撈獲油管殘體0.4 m，偏磨處劈叉內卷，最薄處油管厚度2.5 mm（圖5（e））。繼續(xù)下母錐撈獲落魚16.79 m，其中油管殘體6.68 m+油管整根9.93 m+接箍1只0.18 m（圖5（f）），魚頂為油管公扣。根據(jù)套銑速度、打撈結果分析，井內油管仍存在階段不居中情況，繼續(xù)下厚壁套銑鞋會將油管套薄，倒扣打撈時易拉長擰斷落魚，決定換用薄壁套銑鞋。

圖5 厚壁套銑鞋套銑打撈出的油管殘體

2）套撈一體。①下套撈一體管柱：Φ146 mm×（Φ120 mm/Φ126 mm）波浪式合金齒套銑鞋+Φ140 mm×121 mm短套銑管+Φ140 mm×121 mm長套銑管+Φ110 mm反扣筆尖式高強度公錐（范圍Φ50～95 mm）+復合接頭+隨鉆加長撈杯+四棱扶正器+反扣鉆具組合。先用波浪式套銑鞋套銑，套磨進尺23.61 m，鉆壓10～40 kN，轉數(shù)30～50 r/min，扭矩5.2～5.9 kN·m，排量3～4 L/s，泵壓22 MPa。套銑到設計套深位置，公錐反轉造扣，打撈出油管柱。

波浪式套銑鞋端部堆焊的合金齒壁厚逐漸變薄，壁厚從13 mm變?yōu)?0 mm，通過端部的壁厚變化保護油管不被套損。實踐證明：起出的油管檢查未發(fā)現(xiàn)被套劈、套薄的痕跡。通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，變壁厚的波浪式套銑鞋在套銑速度上明顯占優(yōu)，其平均進尺5.25 m/h，相比厚壁16 mm套銑鞋平均進尺2.96 m/h，套銑速度增長75%以上，相比壁厚15 mm套銑鞋平均進尺3.53 m/h，套銑速度增長48%。

4 結論

1）根據(jù)實際工況，合理建立打撈方案，分析每趟打撈結果，總結經驗，判斷魚頂請況，優(yōu)選工藝措施和工具組合有助于D3井生產油管的打撈成功。

2）封隔器上芯軸抽芯，使膠筒、特氟龍輔助密封件失去芯軸支撐而發(fā)生變形，在外開窗撈銑工具未果后，再下?lián)泼┻^受壓變形的密封附件打撈下芯軸效果不明顯，考慮直接用磨鞋鉆磨，利用隨鉆撈杯、循環(huán)洗井相結合的方式打撈封隔器附件殘體。

3）實踐證明：波浪式合金齒變壁厚薄壁套銑鞋因其特殊的設計在套銑砂垢堵塞油管時明顯優(yōu)于平底合金齒套銑鞋。

4）需對易出砂井的完井油管配置進行創(chuàng)新，為滿足替出產層段高密度壓井液的作業(yè)要求，將遇酸快速溶解的篩管下至產層段，完井時當油管使用替出產層段的高密度工作液，降低井筒污染，生產時經過酸溶鎂鋁合金孔后當篩管使用，因溶孔數(shù)量多、過流面積大，可降低油氣流動阻力。