小直径切割工艺在西北油田的改进和应用

李晶辉

摘 要：在西北油田生产井修井施工中，针对井下高温高压、H2S腐蚀、物质沉淀、封隔器无法解封等一系列问题，如何安全高效地起出井内问题管柱，成为油田及工程公司研究的一个重要方向，我们不断探索改进现有的切割工艺，做到了对完井管柱的精准定位、全系列切割，大大降低了修井周期及井控风险。

关键词：切割；小直径切割；高压气井

中图分类号：TE37 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）13-0104-03

Abstract： In the workover operation of production wells in Northwest Oilfield， in view of a series of problems， such as downhole high temperature and high pressure， H2S corrosion， material precipitation and packer can not be unsealed， how to safely and efficiently raise the pipe string in the production well has become an important research direction of oil field and engineering companies. We constantly explore and improve the existing cutting technology， achieve the completion string accurate positioning， complete series cutting， and greatly reduce the workover period and well control risk.

Keywords： cutting； small diameter cutting； high pressure gas well

1 概述

在西北油田油气开采过程中，其储层的复杂性决定了其完井方式的多样化。考虑到常见的高压油、气井生产以及碳酸盐岩储层生产等多种工况，采用筛管完井、裸眼段酸压完井、正负压射孔完井等几种方式较为常见。而此类的完井方式中由于含有安全阀、油管锚、封隔器等井下工具较多，给后期修井转抽、补孔改层带来了诸多困难。常见问题表现为：油管锚、封隔器无法解封、完井管柱埋卡、油套无法循环等。针对这些问题我们一般采用管柱切割工艺来准确切断卡点以上部分，从而迅速起出原井管柱。不仅为油田修井施工大大降低了井控风险，还直接缩短了施工周期，减少了原油开采成本。

2 技术背景

射孔队利用测井车电缆，将切割弹输送至管柱内部指定位置。然后由工程师地面连接供电面板大电流引爆，切割弹引爆后发出的高速高温的环形金属射流，击穿油管，达到切断油管的效果，在完井管柱阻卡的事故井中，能够快速解决阻卡问题，顺利起出原井管柱。但随着遇到的工况越来越复杂，常规管柱切割在实际应用中逐渐遇到不少问题：

（1）长期生产导致管柱内壁结蜡或者H2S、CO腐蚀变形等，导致切割弹难以正常下至指定位置，不能正常进行施工。

（2）井下工具对管柱通径产生了限制，常规切割弹无法通过。

（3）为提升油管使用寿命，在油管的材质和壁厚上均进行了加强。例如：加厚油管或镍基合金油管等。随着油管本體强度的增加，无疑对切割弹射流的能量提出了更高要求。

（4）目的层高温高压的井况，对现有切割弹的耐温耐压性能的限制。

由上表看出常规的2 3/8″、2 7/8″、3 1/2″三类油管切割弹，如果应用于高温高压区块，其外径、耐高温、耐高压能力均无法满足施工要求。未下到指定位置就可能会出现工具刺漏、火工品失效等情况。

为了能给油田企业提供一种作业成本低、效率高、可靠性好的管柱切割方案，研制一种小直径且威力大的切割弹成为了摆在油田及工程单位面前的主要难题。

3 切割弹的研制及性能

面对油田目前井下各类复杂工况的限制，常规切割弹完全无法适用此类施工任务。我们必须在充分调研和总结实践的基础上，对切割弹的外径、装药量、耐温、耐压等基本性能参数进行改进。

切割弹改进：

（1）切割弹承压。增加切割弹壳体厚度，进一步提高其承压能力，由80MPa上升至105MPa级别。

（2）切割弹直径。切割弹直径缩小，必须设计一种新型的药型罩结构。相比常规的φ68mm 3 1/2″切割弹，通过增加了药型罩开口直径，大大缩小了药型罩的径深。从而使切割弹外径由常规的68mm减小至60mm。

（3）切割弹威力。由于药型罩的变小，其装药量由36.6g减小到了31.5g。为了不减少切割弹金属射流的威力，参考测井仪器在井筒内居中的办法。我们在切割弹底部设计安装了一对扶正弹簧片，使切割弹引爆前，处在管柱内部中心位置，从而最大限度地减少能量在传递过程中的削弱。

（4）性能参数。小直径切割弹最大外径缩小至60mm，大大提高了其管柱通过性，适用于西北油田目前绝大多数油管。其承压性能也由80MPa提升至105MPa，针对高温高压的顺南、顺北等区块也能圆满胜任。

4 应用效果

UQ-60型小直径切割弹首先应用在西北油田采油一厂顺南区块的多口井切割施工中，均成功切开井下问题管柱。

（1）XX井封隔器失封且油管生产通道不畅严重影响生产，需进行管柱检修。目的层管柱为壁厚9.52mm3 1/2″油管，井下安全阀内径65mm。

使用电缆组下小直径切割弹至目的位置点火起爆，起爆瞬间井口张力变化明显，电缆出现跳动。井队上提管柱恢复正常悬重管柱解卡成功。

切断油管起出后进行丈量末端为喇叭状，最大外径102mm。

（2）XX井为高含CO2气井，产量起伏波动较大需人员长期值守，决定对其进行水泥封井作业。切割目的油管为常规3 1/2″油管。

使用电缆组下小直径切割弹至指定位置点火起爆，起爆瞬间井口张力变化明显，电缆出现跳动。井队上提管柱悬重增加，接方钻杆反转5圈后悬重恢复正常解卡成功。

油管起出后对其进行丈量末端为喇叭状，最大外径106mm。

（3）XX井为高压气井，该井油套不通，怀疑油管内部或地层生产通道堵塞，井口长期关井，需起出井内完井管柱进行水泥封井作业。切割管柱为壁厚9.52mm3 1/2″油管。

该井采用电缆密闭装置施工，井口油压0、套压4MPa，井内压井液一直处于漏失状态。为确保切割工具顺利起出，点火前对油管内补满压井液后才进行点火施工。油管起压后地面进行大电流点火，电缆张力变化明显，油管压力突降至零。试提管柱，原悬重正常提出管柱。

（4）常規区块切割

5 认识与结论

2017年度西北油田采油一厂合计完成管柱切割施工11井次，其中6井次因管柱通径问题选用UQ60小直径切割弹，均下井一次成功。为采油一厂修井施工缩短了大量工期，产生了良好的经济效益。

（1）由此可见小直径切割弹对于西北油田高温高压区块完井管柱复杂，井内工具内径不一，管柱全通径受限制的情况下，依然可以对管柱进行有效切割。

（2）对于常规区块油、气井，油管内部因地层产物析出结蜡、有毒气体腐蚀等导致管柱弯曲内通径变小。依靠小直径切割弹的高通过率，依然能够顺利进行管柱切割。

小直径切割弹的研制与应用：在药型罩径深与装药量上实现了最优化配置，提升了常规切割弹的可通过性以及耐温耐压性能，大大提高了油管切割工艺的施工范围。相比修井队采取随机一段一段管柱反转倒扣的解决办法，不仅大大减少了材料消耗、降低了井控风险，而且至少加快修井周期一周以上。

参考文献：

[1]环形聚能切割装药的试验研究于丹破甲文集[Z].

[2]中国兵器工业总公司民爆局译.套管切割弹见：美国油气井用爆破器材产品样本译文集之一：美国欧文公司爆破器材产品样本[Z].