水平裸眼井打捞钻柱优化研究与应用

黄华祥 胡春勤 章桂庭 郭 炜 宋 涛 刘丹丹

（1.中海石油（中国）有限天津分公司，天津 300452；2.中国海油能源发展监督监理分公司，天津 300452；3.中国石油华北分油田公司，河北任丘 062552）

水平裸眼井打捞钻柱优化研究与应用

黄华祥1胡春勤2章桂庭1郭 炜3宋 涛3刘丹丹3

（1.中海石油（中国）有限天津分公司，天津 300452；2.中国海油能源发展监督监理分公司，天津 300452；3.中国石油华北分油田公司，河北任丘 062552）

打捞水平井裸眼段落鱼管柱是一项高难度高风险作业。水平段摩阻大，扭矩传递困难，震击、倒扣、套铣等常规打捞钻柱组合难以实现预期效果。针对以上问题，结合裸眼段地层岩性，在增加有效钻压、降低井筒摩阻、倒置震击器组合、优选打捞及套铣工具等多方面进行了研究，对常规打捞钻柱进行了优化。NB35-2-B29hst1井打捞实践证实，优化后的钻柱组合大大提高了水平裸眼井打捞实效，降低了作业风险，可为同类井打捞作业提供有益的借鉴。

水平井；裸眼；打捞作业；钻柱优化

随着水平井钻井技术的不断进步，大位移水平井、多分支水平井在油气田开发中的应用越来越广泛。为了扩大油气层泄露面积，采用裸眼完井的水平井逐年增多。由于水平井自身特点的限制，打捞解卡工作成为其井下作业的难点。

水平井工作钻柱或井下工具遇卡原因、类型不同，采用的打捞解卡的工艺也不尽相同。卡点以上自由段通常采用爆炸松扣或切割等方式处理，卡点以下则根据各自情况进行震击、倒扣、切割、套铣（磨铣）等方式处理，这就需要不同的打捞钻柱组合［1-4］。在缺乏配套打捞工具的情况下，常规打捞工具应用在水平井中不能充分发挥其功效［5］，尤其是难以实现工具的安全性。这也促使一些打捞工程师结合现场实际，设计加工出若干特制的水平井打捞工具，在一些井况特殊的水平井中尝试应用成功［6］，但这些特制工具并没有在国内各油田普及。

1 常规打捞钻柱的局限性

常规打捞钻柱之所以在水平井中应用受限，最主要的原因是无法克服钻柱与水平井井筒接触而产生的迭加摩阻。轴向的摩阻降低了施加钻压的有效性，钻柱径向对管壁的压力（也称“钟摆力”）导致了钻柱旋转的高扭矩，降低了扭矩自上而下传递的效率，同时直接考验着钻柱本身的抗扭强度、转盘或顶驱的设备能力。

常规水平井井型一般为“J”型，自上而下为直井段、造斜段、稳斜段、增斜段、水平段5部分组成，以确保井眼轨迹的圆滑性。随着斜深增加，井斜增大，同一钻柱的“钟摆力”增大，进入水平段内的钻柱与管壁低边完全接触［7］。下钻过程中推动水平段钻柱前进的动力，完全依靠中和点之下、水平段以上钻柱的轴向压力，当轴向压力增大时，中和点将上移（变浅），其下部钻柱相应变长，以此方式调整钻压的增加。

2 打捞钻柱组合优化研究

2.1 倒装钻柱

由于钻铤在钻柱中起到增加钻压的作用，在常规钻进时放于加重钻杆以下，测试仪器或钻头以上，使下部钻具组合有较大的刚度，保持钻头工作稳定，有利于克服井斜问题。但在水平井打捞钻柱组合中，若钻铤安置于水平段则其重量失去了增加钻压的作用，所以将钻铤上移放置至稳斜段，井斜在65°左右，钻柱设计时确保中和点位于钻铤长度范围内，其下接加重钻杆或普通钻杆至水平段，减少了与井眼内壁的接触面积，底部接打捞或套铣工具。倒装钻柱充分利用稳斜段钻具尤其是钻铤重量来增加轴向压力，相应地减小了水平段的轴向摩阻［8］。

2.2 安装不同尺寸减扭接头

FM系列钻柱式防磨减扭接头由高强度合金结构钢加工制造，采用硬质合金摩擦副，井液开式润滑，上下接头留有充足的位置打钳，安装拆卸方便。选择适当个数和适宜位置连接在钻柱之中，钻柱和不旋转防磨外套相互转动，且摩擦副的摩擦系数非常低，大幅度地降低了钻柱扭矩；而不旋转防磨外套和套管内壁不产生高速的相对转动，从而避免了钻柱旋转对套管的磨损，延长了彼此的使用寿命。

2.3 倒置震击器组合

在常规打捞钻柱组合中，震击器组合一般为上击器+下击器，且尽量离打捞工具较近，便于有效地传递上击力实现解卡。而在水平井打捞作业中，因震击器置于水平段难以复位，即使加上顶驱的重量也不能复位，从而不得不将其放置距落鱼较远，这就减弱了对落鱼的震击效果。在现场实践中，首次尝试了倒置震击器组合，即将下击器置于上击器以上，通过下击器的下击力使上击器复位，从而圆满地解决了水平段内上击器复位的难题，使打捞上击器对落鱼近距离的上击效果得以完全发挥。

2.4 优选打捞与套铣工具

优选打捞与套铣工具主要是为了规避一些安全风险，例如打捞工具无法脱手、铣鞋憋扭断脱、套铣管钻柱发生二次卡钻等。在水平段打捞设计中考虑了水平套管段和水平裸眼段的差异，裸眼段较水平套管段选择工具尺寸宜小一些，只要满足要求即可，避免机械破坏裸眼井壁的稳定性而发生黏卡或沉砂卡钻。

2.5 利用裸眼段岩性差异优化钻具

水平井打捞钻具出套管鞋进入裸眼段后，若有测井岩性解释资料，则应充分利用岩性差异优化底部打捞钻具组合。裸眼段砂岩其孔隙度和渗透率较裸眼段泥岩要高，修井液漏失量增大，易发生压差卡钻，易使用小尺寸工具；采用防水敏修井液的裸眼段致密泥岩井壁相对稳定，可以连接较大尺寸的打捞工具。

3 现场应用实例

NB35-2-B29hst1是一口裸眼双分支水平井，主井眼Ø215.9 mm，采用Ø139.7 mm MeshRite优质筛管（140 μm）砾石充填（16/30目）防砂完井。裸眼段斜深 1 665.0～1 938.0 m，垂深 941.32～943.44 m，Ø244.5 mm套管鞋深1 663.43 m，防砂封隔器顶深1 614.43 m，最大井斜92.6°，对应斜深 1 898.54 m，最大狗腿度6.48 （°）/30 m，对应斜深1 646.06 m。该井经过第一轮次250 ℃多元热流体吞吐，下泵生产约3个月开始大量出砂导致停产。

为了找出热采井出砂原因，对该井进行了为期一个月的大修作业。这也是首次尝试在水平裸眼热采井打捞砾石充填的优质筛管，相比胜利油田水平井防砂管柱的打捞［12］，井况更复杂，风险更高，难度更大。

通过精心分析研究，先冲砂，后切割盲管、回收防砂封隔器，再分段切割筛管［13］，分段套铣筛管、分段震击打捞筛管。在现场实施中，累计切割6趟8个切割点，成功率87.5%，安全套铣6趟，震击打捞9趟，成功率70%。最后鱼顶深度1 740.1 m。成功回收防砂封隔器，打捞出防砂管柱123.87 m，其中优质筛管88.92 m，进入裸眼段76.67 m。

其中，在水平套管段内打捞顶部封隔器BHA（自下而上）：专用回收工具+Ø88.9 mm G105钻杆短节+打捞上击器+下击器+（Ø88.9 mm G105钻杆3根+Ø146 mm减扭接头）×2组+Ø88.9 mm G105钻杆（配长）+Ø165.1 mm G105钻铤（设置于65°上下稳斜段）+Ø88.9 mm G105钻杆；水平套管段内套铣BHA（自下而上）：Ø206 mm平底套铣鞋+Ø206 mm套铣管×30～50 m+顶部接头+Ø88.9 mm G105钻杆短节+Ø165.1 mm上击器+Ø165.1 mm下击器+Ø168 mm 打捞杯 ×2+Ø88.9 mm G105 钻杆短节+（Ø88.9 mm G105钻杆×3根+Ø197 mm减扭接头）×5～6组+Ø88.9 mm G105钻杆（配长）+Ø165.1 mm G105钻 铤+Ø88.9 mm G105钻 杆；水平裸眼段内套铣BHA（自下而上）：Ø193.7 mm平底套铣鞋+Ø193.7 mm套铣管×20～30 m+顶部接头+Ø88.9 mm G105钻杆+Ø120.6 mm上击器+Ø120.6 mm下击器+Ø158.7 mm 打捞杯×2+Ø88.9 mm G105钻杆短节+（Ø88.9 mm G105钻杆×3根+Ø146 mm 减扭接头）×8～10组+Ø88.9 mm G105钻 杆（配 长）+Ø165.1 mm G105钻 铤+Ø88.9 mm G105钻杆（裸眼段依次为45.6 m泥岩，7.7 m砂岩油层，9.2 m泥岩，3.4 m砂岩油层，9.6 m泥岩，177.5 m砂岩油层）。

因受原未回填水平分支影响，在裸眼段套铣打捞找不到鱼头——切割后的筛管，总是进入第二分支井眼，决定终止该井后续打捞作业，转为侧钻。

4 结论与建议

（1）水平井打捞钻柱采用倒装钻具，结合减扭器起到了良好的减摩阻降扭矩的效果。

（2）倒置震击器组合既可以提高震击解卡的效果，又保障了震击器的连续工作。

（3）根据裸眼地层岩性，有理有利地选择适宜尺寸的打捞与套铣工具，能够大大地降低裸眼段作业的安全风险。

［1］ 苏庆民.洼60-H26水平井套铣打捞技术［J］.石油钻探技术，2006，34（6）：80-82.

［2］ 靳树忠，陈文奎，郭安风.小井眼水平井磨铣与MWD仪器打捞技术［J］.钻采工艺，2007，30（5）：151-152.

［3］ 钟家维，高运宗，黄旭东，等.超深水平井复杂事故处理技术［J］.油气井测试，2007，16（3）：48-52.

［4］ 付建华.磨溪气田水平井射孔枪卡钻解卡工艺技术［J］.油气井测试，2008，17（2）：49-50，53.

［5］ 刘伟，王强，李丽，等.常规打捞工具在水平井中的应用［J］.油气井测试，2008，17（2）：54-55.

［6］ 王龙.水平井磨铣打捞工具的研制与应用［J］.钻采工艺，2008，31（S0）：77-79.

［7］ 陈现义，乔廷立，陈庆民，等.水平井大修技术简论［J］.石油矿场机械，2006，35（3）：104-106.

［8］ 曾祥山，李军，王义国.水平井打捞技术［J］.油气井测试，2008，17（6）：52-53.

［9］ 马善洲，韩志勇.水平井钻柱摩阻力与摩阻力矩的计算［J］.石油大学学报：自然科学版，1996，20（6）：105-109.

［10］ 张学鸿，董振刚，张雄，等.探井水平井整体钻柱摩阻力分析的间隙元法［J］.石油学报，2002，23（5）：105-109.

［11］ 韩秀明，樊建春.钻杆防磨技术的现状和发展［J］.石油矿场机械，2007，36（3）：17-22.

［12］ 叶金胜，郝金克，贾庆升，等.胜利油田水平井防砂管柱打捞技术［J］.石油机械，2002，30（9）：40-42.

［13］ 李贵川，章桂庭，寇联星，等.水平井裸眼段防砂管柱水力内切割技术探讨［J］.石油矿场机械，2011，40（8）：68-71.

（修改稿收到日期 2013-06-28）

Fishing string optimization study and application for openhole horizontal wells

HUANG Huaxiang1, HU Chunqin2, ZHANG Guiting1, GUO Wei3, SONG Tao3, LIU Dandan3
（1. CNOOC Tianjin Branch, Tianjin300452,China; 2. Energy Development Supervision&Technology Company,CNOOC,Tianjin300452, China;3. Huabei Oilfield Company,PetroChina,Renqiu062552,China）

Fishing work in horizontal wells is a high difficult and high risky operation. The horizontal section has large friction resistance and difficult torque transmission, so the conventional fishing string assembly of jarring, back off, and casing milling is hard to obtain expected results. According the problem above, combined with the lithology of openhole section, some aspects are studied, such as increasing effective drilling pressure, decreasing wellbore friction resistance, revering jarring assembly, and operimizing fishing and milling tools, resulting in optimization of the conventional fishing string. The fishing operation on Well NB35-2-B29hst1 proved that the optimized fishing string increased sharply the fishing efficiency of openhole horizontal wells and decreased operation risk, which could be a reference for fishing operations on similar wells.

horizontal well; openhole; fishing operation; string optimization

黄华祥，胡春勤，章桂庭，等. 水平裸眼井打捞钻柱优化研究与应用［J］. 石油钻采工艺，2013，35（5）：126-128.

TE358

：B

1000–7393（2013） 05–0126–03

黄华祥，1979年出生。2001年毕业于中国地质大学（武汉），现主要从事油气井大修再完井、增产措施作业等方面的研究，工程师。E-mail：huanghx@cnooc.com.cn。

〔编辑 朱 伟〕