一趟多层压裂充填防砂工具卡钻打捞处理方法

冯 彬，卫 骏，陈玉山，桂 鹏，陈 辉，许广强

(中海油能源发展股份有限公司 工程技术分公司，天津 300452 )

一趟多层压裂充填防砂工具卡钻打捞处理方法

冯 彬，卫 骏，陈玉山，桂 鹏，陈 辉，许广强

(中海油能源发展股份有限公司 工程技术分公司，天津 300452 )

在对海上油田某大斜度井进行压裂充填完井作业时，整套多层充填服务工具卡钻、落井。针对落鱼的高硬度特性，特制了高强度打捞公锥。现场对公锥、可退式卡瓦打捞筒等工具进行特殊改造，以匹配打捞要求。针对内外层相互卡钻限位的特性，将处理对象由高硬复杂的服务工具变更为结构相对简单的外层防砂管柱，通过打捞外层管柱而带出最为复杂的内层工具，优化了打捞工艺，节约打捞工期8%。实践证明，该方法有效解决了大斜度井内非常规、高硬度、多层同心管柱并存的服务工具卡钻问题，避免了卡钻事故复杂化，为今后解决类似工具卡钻落井问题提供处理思路。

防砂；工具；打捞；方法

一趟多层压裂充填防砂服务工具由一系列硬度高、结构复杂的功能性部件组成，与外层防砂管柱全尺寸满眼配合[1]，卡钻时很难处理。海上油田某井进行一趟三层压裂充填防砂作业，第2层充填结束，倒反循环时管柱遇卡，井口无返出，循环无法建立。实施憋压、挤注、旋转、大力提拉等解卡方式活动48 h，管柱无位移。尝试逐渐增加拉力，达到900 kN，拔断服务工具上部ø101.6 mm冲管，全套充填服务工具89.265 m落井，卡在防砂管柱内。查阅相关数据，先前曾经存在完井卡钻打捞案例，但落井工具相对简单，全套多层充填服务工具卡钻落井尚属首次，需研究新的打捞工具和工艺。

1 井下落鱼特点及打捞难点分析

井下落鱼为ø120.65 mm的加强型一趟多层压裂充填防砂服务工具，其特点如下：

1) 结构复杂，尺寸及形状不规则，工具选择受限。GP工具(如图1)由14段密封节通过ACME方扣连接，拧紧力矩低，易松扣；MARS循环短节(如图2)内部存在单向球阀，本体上、下部分可相对自由旋转；Weight-down定位工具(如图3)未回位，处于定位状态，限制内层工具相对外层的下移。

图1 GP 充填工具

图2 MARS循环短节

图3 Weight-down定位工具

2) 落井压裂充填工具硬度高，需特制打捞工具。国外进口落井工具工作压力68.94 MPa，钢级P110，硬度40 HRC，打捞公锥、母锥等常规级别造扣类工具无法对落鱼本体实施有效造扣；而通用型可退式卡瓦打捞筒、可退式卡瓦打捞矛打捞距离不匹配[2]。

3) GP工具与MARS工具内部无通径，无法实施内部切割分离解卡。

4) 三层同心管柱重叠。ø120.65 mm的GP工具充填孔以上内部连接外径ø76.2 mm内管，内径ø48.26 mm。值得注意的是，如果打捞至GP工具的充填转换单元时，内外捞均无打捞距离及合适工具。

5) 服务工具与外层防砂管柱全尺寸满眼配合，多段满眼接触，卡点不明。

6) 综合分析考虑落井工具硬度和结构尺寸因素，内捞服务工具时，存在多个节点无法逾越。

2 技术手段及路线

2.1 技术手段

由图4所示，解决问题的关键是处理第2层防砂封隔器总成部位，该位置覆盖了结构复杂、最难处理的GP工具、MARS循环短节、Weight-down定位工具，整个处理过程采用技术方案如下：

图4 落井工具与外层管柱相对位置

1) 特制高强度公锥正扣反螺纹公锥倒扣[3]打捞GP工具。

2) 水力切割、精确倒扣打捞[4]顶层防砂管柱，露出GP工具鱼顶。

3) 可退式卡瓦打捞筒外捞高硬度GP工具。

4) GP工具、内管及隔离封隔器总成3层同心管柱共存时，交替打捞，优先考虑外捞GP工具内管或者防砂外管柱，实施震击、倒扣解卡。

5) 内、外层管柱鱼顶平齐时，抓住内外管柱相互约束限位的特点，套铣外层防砂管柱[5]，解卡外层，通过打捞外层带出内层，实现内层解卡。

2.2 打捞技术路线

如图5所示，当公锥打捞GP工具受阻后，及时转变思路，转入外层打捞，将处理焦点由结构复杂、高硬度的服务工具转移至相对结构简单且材质较软的外层管柱，避免问题复杂化。

图5 打捞作业流程

3 现场实施关键节点分析

3.1 打捞公锥内捞GP工具

选用ø83～ø108 mm特制正扣反螺纹高强度打捞公锥在鱼腔内部进行造扣打捞2趟，检查发现公锥打捞螺纹磨损失效。分析认为：落鱼硬度超出预期，公锥难以在鱼腔内壁进行深度造扣，后续打捞的关键是避开造扣类工具的使用。

3.2 打捞顶层复合筛管，露出GP工具鱼顶

转入外层打捞，水力切割、回收顶部防砂封隔器，选用ø90～ø145 mm正扣反螺纹公锥倒扣打捞出顶层筛管，露出GP工具鱼顶，创造出外捞GP工具打捞距离，观察倒扣时存在多点倒开迹象。

3.3 打捞卡点以上3层同心管柱

选用ø206 mm卡瓦打捞筒分别打捞出倒开点以上部分GP工具及隔离封隔器。打捞隔离封隔器时，为了创造打捞距离，将ø127 mm钻杆短节扩孔2 mm，扩孔后的钻杆短节带出ø76.2 mm内管上节。

选用ø146 mm可退式卡瓦打捞筒打捞出GP工具内剩余内管，3层变2层，内外层平齐。

隔离底部接头满眼且无打捞距离，不具备打捞条件，综合分析选择内捞GP工具。根据GP工具内部有限的7 cm打捞距离，精确切割ø90～ø145 mm高强度公锥，实现了部分GP工具的倒扣打捞。

3.4 套铣防砂管柱，增加外层自由段长度

经过交替打捞，内层GP工具鱼顶为单溜阀，低于外层充填滑套密封筒0.24 m，GP工具无打捞距离，转入外层套铣。

套铣外层形成自由段18.15 m，覆盖2根盲管及1根筛管，增加了Weight-down定位工具对应的外层管柱以下倒扣分离成功率。由于Weight-down工具与外层管柱互相限位，外层分离解卡后，可以带出GP、MARS、Weight-down等结构复杂且处理难度最大的充填服务工具。

3.5 打捞充填滑套密封筒，实现最复杂工具的解卡

第1次套铣后，选用ø206 mm可退式卡瓦捞筒打捞外层，数据显示外层倒开，经过震击未解卡，脱手捞筒。分析认为：外层分离点在weight-down定位对应位置以下，而内层工具未倒开，筛管部位对应的内层服务工具仍卡钻。

第2次套铣后再次打捞，直接捞获1.58 m外层管柱，内部带出GP工具剩余部分、MARS循环短节及Weight-down定位工具，取得突破性进展。观察Weight-down位置对应的外层盲管受挤压变形并套铣破损(如图6)，公扣端套铣痕迹明显，证明第1次倒扣外层成功；Weight-down心轴与底部接头连接处在高扭矩及高转速套铣时扭断，内层分离解卡。

3.6 震击、倒扣打捞剩余全部服务工具

选用ø206 mm卡瓦打捞筒外捞内管柱，尝试震击解卡并实施倒扣，捞出剩余全部落井工具，带出外层2根筛管，观察发现外层筛管与内层冲管环空及内层中部隔离密封以上内部充满陶粒(如图7)，证明充填工具存在砂卡。

图6 出井盲管严重挤压变形

图7 中层隔离密封内部及环空均充满陶粒

4 现场工具及工艺选用分析

4.1 现场工具的改进及分析

1) 特殊加工及现场改造高强度正扣反螺纹公锥。针对落井工具高硬特性，特殊设计加工正扣反螺纹高强度公锥，硬度提高至63 HRC，螺纹间距5扣/25.4 mm，牙尖角89°30′。现场根据打捞距离差异性要求，准确测量切割改造，并收到了良好的效果。

2) 现场加工可退式卡瓦打捞筒内部限位筒并强化捞筒本体连接螺纹。由于双层管柱存在高度差，捞筒尺寸难以匹配打捞距离，需增加延伸筒，同时限位外层，通过测量及试验，特殊加工限位筒装入捞筒延伸筒内，同时满足了内层的引入及外层的限位。在捞筒本体螺纹内均匀涂抹Tube-Lok丝扣胶，将延伸筒连接处均匀点焊并打磨，实现了高转矩倒扣。但点焊连接螺纹属于破坏性加工，影响工具以后的使用，有待进一步改进。

3) ø127 mm钻杆接头扩径。GP工具内管扶正爪距离隔离封隔器长度大于捞筒打捞距离，ø82.6 mm扶正爪外径小于ø127 mm钻杆接头内径2 mm，现场对钻杆短节扩径，同时保证了捞筒对封隔器及钻杆对内管扶正爪的双重引入。

4.2 打捞工艺的优化改进

将处理焦点由结构复杂、硬度高的加强型充填工具转移到结构相对简单的外层防砂管柱，尽量避开内捞复杂的GP工具等部件。抓住内、外层相互制约限位的特性，通过打捞外层带出内层，实现内层解卡。突破了服务工具的非常规特性对打捞工具尺寸及材质的约束，避免了服务工具倒散、解体、形成不规则井下落物等复杂问题的发生。

5 结论

1) 压裂充填防砂完井服务工具存在两种卡钻形式：一是盲管在压裂充填时受高压变形，盲管抗外挤强度不足，形成变形卡；二是防砂筛管冲蚀破损，充填砾石进入冲管与筛管环空，形成砂卡。

2) 偏磨套铣能使变形卡与砂卡两部分成功分离，促进最复杂的落井工具解卡；然而，偏磨套铣损坏了复合筛管，降低了筛管强度，并产生井下落物，降低了井筒清洁度，对底层防砂管柱打捞造成了一定干扰。

3) 倒扣是该井重要的打捞技术手段，抓住落鱼结构、强度、硬度及拧紧力矩不同点，分析倒扣参数，实施差异化倒扣。

4) 针对结构复杂的内层服务工具卡外层防砂管柱、且外层砂埋的卡钻事故，优先考虑处理外层，从而带出内层，遵循事故处理原则，规避服务工具倒散、解体及多趟打捞，避免问题复杂化。

5) 防砂封隔器系统的工具扣相对防砂筛盲管的拧紧力矩低(封隔器本体、充填滑套密封筒等)，倒扣分离成功率高。

[1] 张钧，余克让，陈壁，等.海上油气田完井手册[M].北京：石油工业出版社，1998.

[2] 郭伯华，孙祖秋，高兴光.井下打捞技术与打捞工具[M].北京：石油工业出版社，2000.

[3] 于小龙，郭树彬，刘禹铭，等.正扣钻具倒扣技术探讨[J]．石油机械，2011(4)：88-89.

[4] 冉津津.大修精确倒扣技术研究[J].科学技术与工程，2013(10)：100.

[5] 杨进，杨立平，刘良跃，等.油气井套铣设计理论与工艺技术[M].北京：石油工业出版社，2011.

Fishing Method of Sticking of Single Trip Multi Zone Gravel Pack Service Tool

FENG Bin，WEI Jun，CHEN Yushan，GUI Peng，CHEN Hui，XU Guangqiang

(CNOOCEnerTech-Drilling&ProductionCo.，Tianjin300452，China)

A set of single trip multi zone gravel pack service tools encounter sticking and lost in the hole when performing fracture gravel pack completion on the offshore oilfield.High strength taper tap was designed and manufactured aiming at high hardness of fish，transformed taper tap and overshot based on fishing requirement.To grasp the characteristics of internal and external mutual sticking and mutual restraint，the focus was transferred by fishing the complicated gravel pack sand control service tool to fishing the relatively simple structure of the outer sand control string.A hole was fished out with complex inner string via fished out outer sand control screen to optimize fishing process，fishing construction period was saved by 8%.It proved that the method of fishing can solve the problem of non-conventional，high hardness，multilayer concentric tube column coexist service tool sticking in high inclination well and effectively avoid the sticking problem developing to complexity，provided fishing thinking for sticking of tools like this in future.

sand control；tool；fishing；method

1001-3482(2017)01-0058-04

2016-08-25

冯 彬(1984-)，男，河北秦皇岛人，2007年毕业于华中农业大学机械设计制造及其自动化专业，现从事海上油气田大修打捞技术研究，E-mail：fengbin3@cnooc.com.cn。

TE921.907

B

10.3969/j.issn.1001-3482.2017.01.014