海上油田同心双管分层注入管柱打捞技术应用

2021-04-06郭彪

天津科技 2021年3期

郭彪

(中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300459)

0 引言

海上Q 油田位于渤海辽东湾海域，投产初期采出的伴生天然气除用于采油平台透平发电外，其余部分排放至火炬臂燃放[1]。为减少采出天然气的燃放，通过回注剩余伴生气，补充储层能量，提高伴生天然气的利用率，同时实现节能减排。2009 年，该油田已有11 口注入井成功应用了水聚分注工艺，在同一口井通过分层，根据不同的地层物性选择注水、注聚合物或水、聚合物分时交替注入[2]。在水聚分注工艺管柱的基础上，研发并在渤25 井中应用了水气交注工艺管柱，该管柱采用由大油管、小油管组成的同心双管分层注入管柱，第一层油组和第二层油组实施水气交替，第三层油组一直保持注水，实现了回注天然气[1]。后由于油田用电量持续增加，伴生天然气基本用于透平发电，渤25 井第一层和第二层不再注气、改为注水。2018 年，渤25 井更换管柱时无法提活外层管柱，需要进行修井打捞作业，开展了同心双管分层注入管柱打捞技术攻关。

1 作业井主要难点

渤25 井是φ 245 mm 套管射孔砾石充填防砂完井，防砂层段分5 层，射开油层有效厚度61.9 m，最大井斜44.62°，对应斜深604 m。防砂段井斜36.8°～38.7°，分层注入管柱(图1)[3]入井时间已超9 年，管柱正常上提悬重39 t。2018 年，试提外层管柱悬重至70 t 时无法提活外层管柱。在40～70 t 活动管柱10 次未解卡，保持70 t 悬吊1 h 管柱无上移，下放管柱可回座油管挂到位，判断外层管柱(图2)垢卡，转入大修作业。

图1 渤25井同心双管分层注入管柱示意图Fig.1 Schematic diagram of Well Bo25 concentric double-pipe layered injection string

图2 渤25井落鱼管柱示意图1Fig.2 Schematic diagram of Well Bo25 fish string No.1

本井外层管柱打捞作业存在诸多难点，主要包括：

①注入管柱中有3 种类型油套管(φ 139.7 mm 套管、φ 88.9 mmFOX 扣油管、φ 48.26 mmNU 油管)，管柱结构较为复杂，同时管柱存在不同程度的结垢和腐蚀，上提吨位过大可能导致油管或井下工具断裂、脱扣或井下工具脱扣，造成井况恶化；分注工具结构复杂，切割工具串无法从中通过、实施对防砂段内中心管的切割。

②防砂管柱最小通径φ 120.65 mm，可适用的套铣管为φ 114.3 mm(表1)，外层φ 88.9 mmFOX 扣油管接箍外径φ 97 mm，套铣管与其环空间隙比较小，容易出现蹩扭矩、卡钻等复杂情况风险而无法实施套铣作业，只能采用震击、倒扣打捞，增大了打捞时间及难度。

③φ 88.9 mm 油管入井时上扣扭矩3.9 kN·m，管材长期承受高压注水，卸扣困难，根据经验，利用φ 88.9 mm 和φ 73 mm 正扣钻杆实施倒扣作业时存在钻杆脱扣的可能性。

④由于防砂段内中心管是由外层φ 88.9 mm 油管和内层φ 48.26 mm 油管组成的双层管柱，打捞过程中，井下鱼顶可能存在多种情况，增加打捞难度和施工周期。

表1 套铣管及铣鞋技术规格表[4]Tab.1 Technical specifications of washover pipe and washover shoe

2 打捞作业方案设计

鉴于以上复杂情况，采取积木式打捞思路，设计了打捞作业方案：

①先进行水力切割，割点位置选择在分注工具以上第一根φ 139.7 mm 套管中部；起出割点以上管柱后，再用钻杆打捞割点以下注入管柱。

②打捞割点以下分注管柱，采用先震击解卡打捞，若震击打捞无效，则逐段倒扣，如果倒扣仍无法解卡则说明已经到达卡点处，根据情况使用套铣、震击器上击、活动解卡作业。

③在顶部封隔器以上套管内选用抗扭较高、上扣扭矩25 kN·m 的φ 127 mm 正扣钻杆和在防砂段内选用φ 73 mm 反扣钻杆的钻具组合，对油管进行倒扣，提高打捞成功率。

④根据井况来优选工具[5]，结合工具的打捞范围和使用效果，备用打捞工具，如多功能打捞筒、卡瓦打捞筒、倒扣捞矛、反扣反螺纹公锥等，交替打捞内外中心管柱。打捞出双管分层注水管柱后，再对防砂段进行大排量冲洗，下入新的注水管柱，满足配注量和精细注水的要求。

3 现场应用

3.1 水力内割刀切割套管

本井外层注水管柱上段为φ 139.7 mm 套管，国内海上油田常用的镁粉切割工具、化学切割工具具有工期短、切割成功率高等优点，但其推荐的切割管材最大外径一般为φ 114.3 mm，无法切割φ 139.7 mm 套管，因此采用水力内割刀切割套管。在切割前先下入通井、冲洗管柱，通井目的是确认管柱无变形、内腔无固体异物，冲洗可将套管内腔的固体杂质冲洗至地面，便于水力切割管柱的正常下入、提高切割的成功率。连接φ 114.3 mm 水力内割刀，地面功能试验作用为：计量排量和对应的泵压。泵压2 MPa 时刀片完全张开，测量刀片张开时的长度为 20 mm/19 mm/20 mm，计算最大切割外径φ 154 mm，满足切割套管要求。

下入切割管柱：φ 114.3 mm 水力内割刀(图3)+φ 73 mm 钻杆；下钻到位，测正空转扭矩，缓慢下放割刀至割点深度，启动泥浆泵和转盘进行切割，累计切割120 min，切割参数如表2 所示。切割后成功起出割点以上管柱，检查割刀刀片有明显割痕(图4)，割口平整(图5)。

表2 水力内割刀试验及切割参数Tab.2 Hydraulic internal cutter test and cutting parameters

3.2 倒扣打捞双管技术

组下捞筒震击、倒扣打捞管柱：φ 206.4 mm 可退式卡瓦打捞筒(配139.7 mm 篮瓦)+φ 127 mm 短钻杆1 根+φ 165.1 mm 机械震击器+φ 127 mm 钻杆，打捞分注工具、外层管柱和内层管柱。测上提/下放悬重：49 t/35 t，抓住落鱼后在20～140 t 大范围活动震击并间歇80 t 悬吊，管柱无解卡迹象，决定反转倒扣，过提 3 t 反转倒扣，累计反转 10 r，扭矩 6.8 ～7.4 kN·m，上提至80 t 时悬重缓慢下降至58 t，在防砂段内有阻卡现象，继续上提，悬重稳定在53 t。成功捞获内层管柱(φ 48.26 mm 油管)264.41 m，下部的油管接箍与本体连接处断裂，φ 48.26 mm 油管内部有大量的垢，内管鱼顶深1 880.75 m；捞获外层管柱(切割后的φ 139.7 mm 套管 6.63 m 、分流接头、φ 152.4 mm 定位密封、φ 88.9 mm 油管和φ 120.7 mm插入密封部分)150.15 m。外管鱼顶为φ 120.7 mm 插入密封，外管鱼顶深1 745.71 m，此时外管鱼顶高于内管，转入交替打捞内外中心管柱。

图3 水力内割刀结构示意图Fig.3 Structure diagram of hydraulic internal cutter

图4 水力内割刀刀片切割前后对比(左3为切割后)Fig.4 Comparison of blade before and after cutting(left 3 is after cutting)

图5 φ 139.7 mm套管割口上端面Fig.5 Cutting side of φ 139.7mm casing

3.3 交替打捞内外中心管柱技术

3.3.1 倒扣打捞外层管柱

根据落鱼情况，先打捞外管，外管由φ 88.9 mm油管和φ 120.7 mm 插入密封组成，其内径均为76 mm，选用φ 76 mm 倒扣捞矛进行打捞。组下倒扣打捞管柱组合：φ 76 mm 倒扣捞矛+φ 73 mm 反扣安全接头+φ 73 mm 反扣钻杆+变扣+φ 127 mm 钻杆，分两次打捞出φ 120.7 mm 插入密封和φ 88.9 mm 油管后，内管鱼顶高于外管。

3.3.2 打捞内层管柱

组下φ 108 mm 多功能打捞筒(配47.5 mm 瓦)(图6)打捞内层管柱(φ 48.26 mm 油管)。开泵反循环洗井，返出干净后，倒正循环冲洗打捞，排量为18 m³/h，泵压1 MPa，下放管柱至鱼顶后下压1 t 打捞，泵压涨至3 MPa，上提过提2 t 后降至原悬重。捞获φ 48.26 mm 油管3 根和φ 60 mm 插入密封。

图6 多功能打捞筒示意图Fig.6 Structure diagram of multi-function overshot

3.3.3 解卡打捞外层管柱

通过交替打捞出井内φ 48.26 mm 油管后，落鱼管柱剩下定位筒和插入密封(图7)。下入反扣反螺纹公锥(打捞范围45～105 mm)打捞钻具进行定位筒(内径60 mm)，测上提/下放悬重49 t/40 t，反转空转扭矩转速17 r/min，扭矩4.7～5.0 kN·m；开泵正循环，排量13 m³/h，泵压0.5 MPa。下放管柱，碰鱼顶后下压1 t，泵压涨至2.5 MPa，缓慢下放管柱，下压2 t，反转造扣，转速12 r/min，扭矩8.5～10.2 kN·m，根据扭矩判断造扣成功。在悬重0～50 t 范围下击活动解卡成功，捞出定位筒和插入密封。至此，井内落鱼全部打捞出井。