套管井永久式封隔器套铣风险分析与优化措施

董建安　谭章龙

摘要：在套管井大修作业中，通常采取套铣的方式处理永久式封隔器，将永久式封隔器卡瓦及密封套铣掉之后，再进行打捞回收或下推至人工井底，达到顺利进行下步作业的目的。文章总结归纳出了针对性较强的永久式封隔器的套铣方法及经验，对套铣管柱的钻具组合与套铣参数进行了选择和优化，提出了套铣结果的判断依据。

关键词：套管井大修作业；套铣；永久式封隔器；密封套；套铣管柱；套铣参数 文献标识码：A

中图分类号：TE358 文章编号：1009-2374（2015）15-0030-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.015

本文例举XX井套铣、打捞永久式封隔器的比较经典的案例，在XX井成功套铣、打捞永久式封隔器后，对整个套铣、打捞作业过程进行了详尽总结，并为今后类似作业提供了指导性建议。

1 工程背景

XX井生产层位为东营组主力油层，采用直径Φ177.8mm生产套管射孔完井，最大井斜41°，先后打捞出东营顶全部防砂管柱，处理至永久式封隔器。此时井下剩余防砂管柱组合：永久式封隔器（深度1745.00m）+可回收式顶部封隔器（深度1749.41m）+防砂管柱+永久式封隔器（深度1819.00m），人工井底（深度1823.50m）：XX井采用Φ88.9mm钻杆套铣钻具组合，钻杆上扣扭矩13kN·m，ZP275型号转盘额定扭矩27.5kN·m（实际套铣钻压控制10～50kN，最大套铣扭矩12kN·m。

2 套铣风险分析

永久式封隔器套铣作业风险主要取决于作业井本身固有的特性与地层因素，如井身结构与井眼轨迹形状，另外封隔器本身的结构、尺寸、材质等也是必须考虑在内的因素，需要综合考虑以上因素后选择相应尺寸、种类的套铣鞋。

在地面可以直接监测套铣的扭矩、进尺、泵压，通过改变转盘（或顶驱）转速、钻压及排量来调整套铣参数，提高套铣效率。

第一，套铣液除了循环冷却铣鞋外，还有携带套铣产生的金属碎屑返出至地面的任务，此井计算要求返出速度大于0.78m/s。如果在套铣过程中进尺快，地层漏失大，循环排量跟不上达不到返速要求，会引起金属碎屑下沉堆积，降低套铣效率，甚至卡钻。

第二，通过地面驱动钻具进行套铣作业，全部钻具都在套管内转动，随着深度增加钻具所承受扭矩不断增加，在造斜点扭矩增大尤其明显。长时间套铣时，钻具在大钻压、高扭矩情况下容易疲劳、扭断脱落，造成井下事故。

第三，随着套铣参数调整，在增大钻压、转速的情况下，容易产生憋钻现象，造成铣鞋大块铣齿掰断脱落。大块铣齿会掉落在落鱼鱼顶，重复套铣坚硬的铣齿，增大了现场工作量，降低了套铣的效率。

第四，钻具组合在套铣过程中会产生不规则摆动，尤其在井底铣鞋憋钻情况下，突然的释放扭矩或者钻具扭矩憋高到一定程度超过钻具扣型扭矩安全范围，会发生钻具断裂落井。

第五，可能在套铣前封隔器上堆有小件硬物，或者在套铣过程中被套碎的一定尺寸的金属块，会在循环液作用下，在铣鞋与套管环空间不断运动，不但造成很大扭矩波动，而且可能会损坏套铣工具丝扣，造成钻具断裂，或者堆积在环空造成卡钻事故。

第六，由于套铣参数调整不当，造成管柱长时间憋钻、跳钻、钻具共振等现象，使得铣鞋、套铣筒等大外径套铣工具磨损加剧，最终导致断裂或者丝扣胀扣、拧断的事故发生。

3 套铣钻具组合及套铣参数的优化

套铣钻具组合优化。根据生产套管尺寸及封隔器型号，选择合适的铣鞋尺寸，不得有外齿。为减小环空金属碎屑对套铣作业的不良影响，可以在套铣钻具组合中添加捞杯。根据需套铣目标长度、外径来配长铣鞋长度。优化后的钻具组合：SharkTooth铣鞋+Φ146.0mm铣鞋加长筒+顶部接头+Φ88.9mm钻杆短节+Φ146.0mm安全接头+变扣+Φ139.7mm捞杯2只+变扣+Φ88.9mm钻杆短节+Φ120.6mm震击器+Φ120.6mm钻铤6根+Φ88.9mm钻杆。

实际套铣参数见表1：

表1 各次套铣套铣参数

下钻次数 钻压（kN） 扭矩（kN·m） 排量（m3/hr） 泵压（MPa） 套铣驱动方式 耗时（hr） 进尺（cm） 累计进尺（cm）

1 10～70 5～11 40～55 4～9 地面转盘 8 12 12

2 10～50 5～12 40～55 4～9 地面转盘 8 20 32

3 10～50 5～12 40～55 4～9 地面转盘 6 12 44

4 套铣结果判断依据

套铣结果的准确判断直接影响到能否一次性打捞回收封隔器，一旦不能打捞成功，会增加很多不必要的后续作业，费时费力的同时增加了作业成本，提高了作业风险。

4.1 套铣进尺

需在相同参数下比较套铣前后钻具进尺，钻具进尺增量即为套铣进尺，即套铣前记录钻具进尺K1，套铣后记录钻具进尺K2，套铣进尺：H=K2-K1。

4.2 套铣磨损程度

套铣永久式封隔器，主要是铣掉上卡瓦及密封胶皮，使得下入打捞工具后，上提不遇卡，实现正常打捞。从套铣封隔器顶部接头、上卡瓦控制环、上卡瓦直至封隔器胶皮，铣鞋底齿及内齿一直处于切削状态。因此检查铣鞋铣齿的磨损程度与深度，可以定性判断封隔器的套铣程度。

4.3 捞杯内容物

下钻前必须清理干净捞杯，这样才能最真实地反映井下套铣情况，对井下套铣情况做出最正确的判断。

如图1所示XX井套铣过程中从捞杯里检查出的碎卡瓦片图片，对套铣至封隔器哪个部位最有说服力。

图1 捞杯中部分封隔器上卡瓦碎片

5 结论与建议

第一，第一趟套铣过程中，套铣永久式封隔器顶部接头部分10cm后，继续套铣6小时仍无进尺，调整钻压、转速多次，扭矩基本无变化，起钻检查发现铣鞋内径偏小，在套铣过程中，铣鞋需套铣大量的永久式封隔器芯轴，严重影响了套铣效果。

第二，更换铣鞋后进行第二趟套铣，加大了铣鞋本体内径，进尺明显加快，封隔器被套铣活动后，继续加压套铣，憋扭矩现象严重。下钻打捞，上提管柱3m后管柱遇卡，最大过提50T不能顺利解卡，现场判断两趟套铣产生的碎片散落在封隔器与套管环空之间，造成打捞管柱上提遇卡。

第三，下入第三趟套铣管柱，套铣3小时后，进尺14cm，观察扭矩平稳，现场分析之前影响打捞的碎片已经清理干净，起钻后检查捞杯内有大量碎卡瓦及小块碎胶皮，下钻打捞，顺利捞出永久式封隔器，如图2所示：

图2 打捞出的永久式封隔器芯轴及定位变径

测量打捞出的永久式封隔器：芯轴本体外径124mm，总长52cm，被套铣过的部分长度32cm，第一次套铣部分的芯轴外径114.3mm，第二次套铣部分的芯轴外径117.5mm，20cm没有被套铣的部分外径124mm（有多处碎卡瓦印痕），底部变径接头外径152.4mm，长度10cm。

捞出的永久式封隔器真实反映了几次套铣进程：第一次套铣长时间无进尺是由于所选铣鞋内径偏小114.3mm，需套铣芯轴本体外径124mm，造成进尺缓慢；第二次套铣后打捞未成功是由于在封隔器芯轴本体及底部大外径接头处堆积了大量大块碎片（如图有明显硬物挂卡印痕）。

总结XX井整个套铣、打捞永久式封隔器过程，首先要保证套铣钻具组合的合理性及安全性，严格把关套铣参数；其次确认套铣进尺到位，保证影响下步打捞的碎卡瓦等小件硬物被套铣干净后，再停止套铣。如套铣过程中封隔器被套铣活动后有下移迹象，应继续套铣至扭矩反映趋于平稳后起钻，进行下步打捞。

参考文献

[1] 《海上油气田完井手册》编委会.海上油气田完井手册[M].北京：石油工业出版社，1998.

作者简介：董建安（1982-），男，河北人，中国海油国际公司中级工程师，研究方向：完井、大修井一线作业。

（责任编辑：周 琼）endprint