川渝高压含硫气井试井钢丝附着物阻卡的防治措施

2020-06-04曾小军

钻采工艺 2020年2期

雷波, 曾小军, 许峰

(川庆钻探工程有限公司试修公司)

钢丝试井主要是通过钢丝携带电子压力计入井测取压力、温度参数。近年来，随着钢丝试井广泛应用于川渝地区气井动态监测中，因附着物阻卡事故时有发生，附着物易随钢丝上起粘附堆积在防喷设备和工具与管壁的狭小空间中，随着堆积量增大，对钢丝及工具产生的摩阻增大，从而形成阻卡，严重可导致钢丝卡死造成井控事故。

一、工艺难点

川渝地区气井普遍高压(关井油压>35 MPa)、含硫(>150 mg/m3)，地层能量活跃，产量高，井内流体流速快。防喷装置需要设计多级流管和防喷盒，防喷盒与流管共同组成两级井控屏障，同时也为附着物提供了堆积场所，给试井作业带来诸多难题。

1. 易形成附着物

钢丝试井作业中，尤其在开井生产作流温流压梯度测试或产能测试时，地层岩石、流体与气井添加剂等在一定温度、压力条件下共同作用形成的垢物及井下部分管柱抗腐蚀性能弱形成铁的硫化物易粘附于钢丝或工具串上。据取样分析统计，川渝高压含硫气井附着物成分如表1，其外观通常表现为暗黄色、黑色柔软块状物并伴有矿物油臭味，同时，由于钢丝经过流管粘附密封脂，地面钢丝附着物上常含有密封脂中的油脂及无机填料(锌盐等)成分。

表1 钢丝附着物主要成分表

2. 阻卡位置难判断

附着物可能随钢丝上起在井口装置及防喷设备内狭小空间中堆积，也可能粘附于工具串，其表象均为钢丝张力增大波动等，但仅从绞车张力、深度及地面钢丝抖动情况不能准确判断阻卡位置。

3. 井控风险大

当阻卡未能及时处理进一步造成钢丝卡死不能上下活动时，由于钢丝及工具尚在井内，不能上起至防喷管内泄压安全排查更换阻卡位置部件，拆卸解卡将长时间占用井口，高压状态下防喷设备存在泄漏风险。

二、阻卡位置分析

1. 流管阻卡

高压含硫气井钢丝试井作业注脂头示意图如图1。

图1 注脂头示意图

流管是一种内壁光滑的铜管，其内径与钢丝外径间隙宜在0.1～0.15 mm之间, 作业时，从注脂管线注入的密封脂沿钢丝与流管之间的间隙挤入，将钢丝与一个多级密封筒之间密封起来以防止油气外泄实现动态密封[1]。目前川渝地区高压气井常用的钢丝直径规格有2.74 mm、3.175 mm，3.175 mm钢丝配套的流管内径为3.302 mm，钢丝与流管之间间隙非常小，且狭小空间长度大(表2)，附着物易随钢丝上起在间隙中堆积。

表2 流管与注入通道数量选择表

2. 防喷盒阻卡

高压气井钢丝试井作业液压防喷盒内部示意图如图2所示，防喷盒中活塞杆、上下格兰、防喷塞与钢丝间隙较小，盘根紧密贴合钢丝形成密封，钢丝附着物可能会在这些狭小空间中堆积。

图2 液压钢丝防喷盒内部结构图

3. 工具串井壁阻卡

高压气井试井作业通井规最大外径大于测压工具最大外径，小于施工井最深停点深度以上管柱最小内径(小于6～8 mm)。工具入井后，由于油管壁上有许多稠状物体(如缓蚀剂)，在上提或下放的作业过程中发现遇阻[2]，表现为下放工具张力减小，上提垢物在工具串表面堆积张力随上行持续增大。

三、防治措施

1. 预防措施

预防钢丝附着物造成阻卡的措施如下：①改善井筒环境：作业前清洁净化井筒，可采取有机溶剂+CT常规酸洗井或机械刮削工具上下运动清刮井筒内垢物;②产能试井、流温流压测试期间控制生产最大流量不超过前期最大流量，避免垢物被大排量流体带出过多附着钢丝;③作业时控制上提速度≤50 m/min，密切观察张力变化，上提张力大于理论张力20%视为遇阻，避免速度过快致附着物快速堆积;④下放钢丝时涂抹机油和液压油润滑盘根和钢丝可在一定程度上减少附着物在钢丝上的粘附，从而减少上提遇阻卡的概率。当出现钢丝抖动时，可以尝试钢丝下放，并在钢丝上抹机油和液压油润滑以减少防喷设备内附着物的积聚[3-4];⑤安排专人巡查钢丝表面状况及张力波动变化，发现附着物或钢丝抖动现象立即停止上提分析原因;⑥选用大冲程(762 mm)的链式震击器、链式+弹簧震击器、链式+液压震击器组合工具串，上下震击均可获得较大冲击力，工具串井下遇阻卡时可尝试震击解卡;⑦在可能发生附着物阻卡的试井作业中，下放工具时应加密测试记录上提拉力和静止悬重，起下仪器时要时刻注意绞车张力的变化[5]，对比理论悬重及时判断有无附着物粘附;⑧井筒腐蚀可能造成附着物中铁质含量升高，且随生产时间延长进一步增加，试井作业前应参考前期垢物取样分析结果做好配置溶解剂等预防措施。

2. 阻卡位置判断

附着物造成阻卡表现为钢丝抖动、张力波动，据近年作业阻卡情况统计，附着物随钢丝上行通常优先堆积于位置低、间隙小且通道较长的流管内，占阻卡井次80%以上。防喷盒内可能会有少量堆积，现场可采用如下方法验证：①流管。关闭防喷器泄压后打开注脂出口，经化学剂注入短接注入流体观察注脂出口流体排出情况判断流管是否堵塞，亦可切换流体出入口组合(化学剂注入口、1、2号注脂口、出脂口)判断流管具体堵塞部位；②防喷盒。泄压后打开防喷盒由壬检查内部垢物并试验可否上提防喷盒判断该处有无阻卡；③井下工具串。钢丝实际张力偏离理论张力或张力波动，排除流管、防喷盒阻卡且钢丝上无明显附着物，则工具串可能因垢物粘附形成井下阻卡。

3. 处理对策

活动钢丝、注入化学剂法是常用的解卡方法，各位置阻卡均可尝试该组合法解卡，具有效率高、风险小的特点，但钢丝卡死、活动受阻等复杂情况应根据具体阻卡状态及井况选择合理解卡对策(表3)。

表3 解卡对策选择表

3.1 活动钢丝

上下活动钢丝：下放钢丝50～100 m，尝试将防喷设备内或工具串表面附着物带出，对比理论悬重观察张力变化及钢丝波动情况上下拉滑活动钢丝。应注意控制起下速度≤50 m/min，上提张力≤钢丝破断拉力50%，密切关注钢丝张力，避免突然遇阻造成钢丝放空。作业中发现钢丝上垢物附着或张力波动时及时下放将垢物带出，与注入化学剂法组合可有效解卡。

反复上提活动钢丝：若不能有效地起下活动钢丝，可控制张力≤钢丝破断拉力50%，通过反复上提钢丝的方式达到使遇卡部位活动的目的，采用此方法的技术要求是：为了避免频繁上提钢丝引起其弹性疲劳而绷断，提钢丝的频率为每小时上提钢丝1～2次，这种上提频率可以使钢丝有恢复弹性的时间[3]。应注意，工具串井下遇阻时可尝试该方法解卡，但当垢物附着钢丝时不可采用因其可能导致附着物在防喷设备中进一步堆积。

3.2 注入化学剂

对附着物取样分析，现场初步判断垢物物性并立即送样配置相应的溶解剂，通过化学剂注入短接向井筒内注入溶解剂对垢物产生溶解分散作用，化学剂会随钢丝进入井筒并粘附于钢丝起到清洁、解堵、润滑的作用。注液后上起钢丝观察张力及附着物情况，若无变化则停止上起，通过大排量注入井口至工具串位置油管容积的化学剂观察溶解情况再进行下步操作。

取样分析附着物成分并实验选用最优溶解剂对解卡十分关键，应根据垢物成分比例及溶解实验结果选择适当的有机、无机或混合、复配溶解剂。近年来，针对川渝高压含硫气井附着物普遍性成分，当附着物中有机物密度较高，溶解剂通常选配由芳香族烷烃为原料，辅以醚类渗透剂等助剂调配制成的油气井解堵用有机溶解剂烷烃CT4-12A，也可选择120#溶剂油、UT3-2、三氯甲烷和含有三氯甲烷的复配溶剂等有机溶解剂，其溶解效果为：120#溶剂油>CT4-12A> UT3-2>三氯甲烷。现场亦可使用清水、柴油、乙二醇溶液等常备液体对附着物做溶解试验从而为实验提供参考、提高解卡时效，如表4。

表4 化学剂溶解实验表

3.3 震击、放喷

向上或向下震击，利用加速后工具串自重带来的冲击力尝试解卡，控制钢丝张力在其破断拉力50%以内，应注意震击5～6次后停顿10 min以上避免钢丝弹性疲劳。

若震击不能解卡，可采取保持一定钢丝上提拉力(通常保持在钢丝破断张力40%～50%)尝试开井,利用井筒流体上顶冲刷工具串，一方面与上提张力合力增大对工具串的上提力，同时通过流体向上运动冲刷清洗工具串上垢物，达到解卡目的。采用此方法的技术要求是：放喷时应有控制地缓慢手动开井，必须控制井内压力平稳过渡，确保工具串受冲击力最小化，避免过大压差导致仪器上冲、钢丝打扭断裂等造成井下复杂的问题。

3.4 拆卸重装防喷设备

关闭防喷器泄压后自上而下拆开防喷盒、注脂头检查阻卡位置，逐级使用夹板+托盘锁定钢丝后剪断钢丝，拆卸防喷盒、注脂头，清洁保养重装防喷盒、注脂头，重新连接钢丝至绞车。

钢丝卡死在防喷设备中无法上下活动时可采取该方法，但其存在长期占用井口防喷设备泄露的风险，因此，作业前应封隔防喷器上下压力，通过采油树翼阀压井至低油压且压力平稳状态。

附着物解卡对策在多口井成功应用,见表5。