分段切割打捞落井钢丝技术的应用研究

张帅，蔡万杰，朱鹏飞，于游洋，杨子

1.中海石油（中国）有限公司 天津分公司（天津 300459）

2.中海油能源发展股份有限公司 工程技术分公司（天津 300452）

钢丝打捞是在油水井作业中经常会遇到的一项作业，常规钢丝打捞工艺技术是使用盲锤直接下到落鱼绳帽处，将绳帽与钢丝砸断。下入钢丝捕捉器探钢丝鱼顶造弯，再使用内钩、外钩等钢丝打捞工具打捞[1]。此方法适用于处理情况较简单的钢丝落井，在大修井作业时，通常会遇到井筒变形、腐蚀结垢、油管错断、井下安全阀故障等复杂情况，采用常规钢丝打捞工艺技术处理难度大，打捞效率低，为满足现场生产的实际需要，提高打捞的成功率，需对常规钢丝打捞工艺技术进行改进。

1 技术概况

分段切割打捞落井钢丝技术是将电缆MPC 机械切割和常规钢丝打捞工艺技术进行有效结合，通过卡瓦打捞筒回接油管，利用电缆设备穿过落井钢丝到井筒深处进行机械切割，实现分段打捞落井油管及钢丝的目的。

1.1 特点及优势

在遇到油管腐蚀变形时，由于无法使用钢丝作业正常打捞落井钢丝，只能先倒扣打捞处理油管，待钢丝露出落到套管环空后，再使用钻杆携带外钩或者内钩等工具进行打捞。但由于油管受到腐蚀，其强度已大大降低，采用倒扣打捞很有可能会出现不规则鱼头。用钻杆打捞钢丝也容易出现结团，从而导致一系列复杂情况，造成作业工期变长，甚至井筒报废。

分段切割打捞落井钢丝技术在大修作业中具有如下优点：

1）降低作业难度：利用MPC 机械切割，巧妙避开了油管倒扣和钻杆打捞钢丝环节，避免出现油管不规则鱼头、钢丝结团等复杂情况。

2）提高作业效率：大量使用电缆和钢丝作业，比单纯使用钻具作业可节省大量工期。

1.2 可行性分析

钢丝落井后，会由原来伸直状态变成弯曲状态。钢丝收缩长度与钢丝的尺寸和使用年限、油管内径、井液类型（油、水或气等）、钢丝破断时的拉力等因素有关[2]。一般情况下，钢丝在油管里会缩短1%~1.5%，工程中可利用断裂钢丝千米收缩率经验值（表1）来估算钢丝鱼顶大概位置。

表1 断裂钢丝千米收缩率经验值

通过状态模拟和查阅文献资料证实，一般情况下，断裂落井钢丝在卡点以上范围内，钢丝呈现盘旋环绕贴油管壁状态[3]，如图1 所示。在卡点以下，如工具串未卡或未被挡住，钢丝仍然会呈现拉伸状态[4]。以常用的88.9 mm（3½"）油管为例，油水井作业中常用钢丝直径最粗的为3.175 mm（⅛"），所以卡点以上油管内壁内通径理论值变为69.647 mm（2.742″）（大于电缆MPC 机械切割工具外径53.975 mm（2⅛"）。

图1 断裂钢丝在油管内部状态模拟

综上所述，利用外径较小的电缆MPC机械切割工具穿过落井钢丝进行机械切割，从而实现分段切割打捞是可行的。

1.3 关键设备及工具

1.3.1 卡瓦打捞筒

卡瓦打捞筒是钻、修井工程中打捞管状落鱼的一种常用打捞工具[5]。穿越钢丝进行分段切割打捞时，需要采用卡瓦打捞筒回接油管。在244.275 mm（9⅝"）套管井中，使用常规206.375 mm（8⅛"）卡瓦打捞筒即可，但在177.8 mm（7"）套管井中88.9 mm（3½"）油管内打捞钢丝时，由于常规146.05 mm（5¾"）卡瓦打捞筒最小内径（上接头处）为62 mm，小于钢丝寻线器外径（70 mm 左右），所以需专门特制内径为76 mm 的上接头，组装成大内径卡瓦打捞筒，从而能够通过钢丝打捞工具。

1.3.2 MPC电缆机械切割

MPC 电缆机械切割技术是利用电缆下入机械切割工具，在套管或者油管定点位置进行准确切割的工艺。该工艺和化学切割相比不需要动用炸药等火工品和危化品，可切割常规和特殊结构的各种金属管材，目前已在渤海油田得到广泛应用[6]。

1.3.3 高强度钢丝设备

钢丝材质钢级不同，抗拉强度也会不同，渤海油田常用钢丝尺寸为2.743 mm（0.108"）、3.375 mm（⅛"），采用碳钢或不锈钢材质。以碳钢材质钢丝为例，2.743 mm（0.108"）、3.375 mm（⅛"）钢丝最小破断拉力分别为1 129.45 kg（2 490 lbs）、1 496.85 mm（3 300 lbs），在打捞落井钢丝时，为增加成功率同时保证工程安全，尽量采用比落井钢丝强度高的钢丝绞车，本文推荐使用4.064 mm（0.160"）高强度钢丝，其最小破断拉力可以达到2494.76 kg（5 500 lbs）。

1.3.4 钢丝打捞工具

1）钢丝寻线器。钢丝寻线器（图2）用于确定钢丝断头的位置并将鱼顶钢丝造弯，便于下入捞矛打捞。它是一种片型工具，由标准的打捞颈、丝扣及刻槽爪筒组成[7]。在作业时选择适用于作业油管内径的钢丝寻线器工具，将其底部内外修整，测量其底端外径同圆，并调整该工具底端外径达到小于作业井油管内径，等于减去钢丝直径的钢丝探测器工具[8]。

图2 钢丝寻线器结构

2）钢丝内捞矛。钢丝内捞矛（图3）用于打捞断在油管内的钢丝，内捞矛是由打捞颈、打捞片、矛尖焊接而成[9]。

图3 钢丝内捞矛结构

1.4 操作步骤

1）针对无法使用常规方式打捞钢丝的复杂井，根据井况进行分段切割，原则为优先取出井下工具部分。首先下入钢丝通井规对井筒油管进行通井，确认通道畅通。再进行电缆模拟通井，工具串组合：电缆+马龙头+校深接头+加重杆+通井规。

2）下入电缆机械切割工具串，电缆机械切割工具串组合：电缆头+电子线路+MPC；在设计位置进行电缆机械切割（避开管柱节箍位置），切割过程中观察电流、进刀参数显示数据是否正常，起出工具串，检查刀片是否有磨损，判断切割效果。

3）利用高强度钢丝设备下入钢丝寻线器，探钢丝鱼顶位置，成功探到后向下震击进行造弯，钢丝寻线器工具串组合：绳帽+变扣+加重杆+万向节+加重杆+万向节+震击器+变扣+GS+钢丝寻线器。

4）利用高强度钢丝设备下入内钩打捞至钢丝鱼顶位置，通过有无过提判断是否确认抓住钢丝，确认抓住后起出钢丝内钩，检查是否捞获落井钢丝，内钩打捞矛工具串组合：绳帽+变扣+加重杆+万向节+加重杆+万向节+震击器+变扣+ GS+内钩打捞矛。

5）起出切割点以上管柱。

6）油管携带可退式卡瓦打捞筒回接切割后油管。

7）再次下入电缆机械切割工具串至预定切割位置进行切割。

8）再次利用高强度钢丝设备下入钢丝寻线器及内钩打捞钢丝。

9）根据回收钢丝长度对比落井钢丝长度，重复以上步骤直至捞获全部落井钢丝及油管，实现全部落井钢丝的分段打捞。

2 现场实际应用

6D井是位于渤海某无人平台一口高产气井，已投产 20 多年，管柱结构如图 4 所示，在 2018 年 9 月进行钢丝静压测试作业时，因井下安全阀突然失效关闭，导致1 968.7 m 的钢丝及5.87 m 的工具串被卡，经过一系列手段无法处理后，通过井口采油树阀门将钢丝剪断落井，关井停产。

图4 作业井管柱结构

由于6D井井筒腐蚀较为严重，油管从井口以下4 m 发生错断，钢丝作业无法通过。所以常规作业手段处理难度很大。采用分段切割打捞落井钢丝技术，首先利用断裂钢丝千米收缩率经验值估算钢丝鱼顶。

从表1 断裂钢丝千米收缩率经验值查数据得知：3.375 mm（⅛"）钢丝在88.9 mm（3½"）油管中千米收缩率为17 m，在177.8 mm（7"）套管中千米收缩率为93 m，自动释放点火头深度（引斜深度）为2 217.45 m，射孔枪顶部深度为2 467.79 m，落井工具串长度5.87 mm 假设钢丝鱼顶深度为Xm，177.8 mm（7"）套管段钢丝长度为Y(m)，88.9 mm（3½"）油管内钢丝长度为Zm。

根据深度计算，结合管柱结构，为优先处理液控管线，防止出现复杂情况，首先通过电缆切割作业，将510 m以上管柱切割打捞出井。

采用大内径卡瓦打捞筒回接鱼顶，钢丝通井规及电缆模拟工具串均顺利通井后，采用53.975 mm（⅛"）的机械切割工具在1 621 m 进行机械切割，将油管及管内钢丝同时成功切断。

随后利用4.064 mm（0.160"）钢丝下入71mm 钢丝寻线器，在633 m位置探到钢丝鱼顶（比理论值偏大）。下击进行造弯后，钢丝作业再次下入内钩，成功将切断钢丝打捞出井，对钢丝进行称重测算捞获钢丝约1 100 m，观察切断钢丝断面较为平整。

起出切割后油管，再次采用大内径卡瓦打捞筒回接88.9 mm（3½"）油管鱼顶，利用4.064 mm（0.160"）钢丝下入71 mm 钢丝寻线器及内钩，将剩余钢丝及工具串成功打捞出井。

通过两次切割作业，分段打捞出1 975 m 的落井钢丝及工具串和1 600 m 腐蚀严重的油管，未出现任何复杂情况，原打捞方案设计打捞工期9.17 d，利用分段切割打捞技术，实际仅用2.92 d 就完成了打捞作业，节省了大量的工期。

3 结论

1）随着油田的开发，油水井面临越来越多的复杂情况，分段切割打捞钢丝技术，从作业思路上进行创新，巧妙利用各类型工具特点，为油水井处理落井钢丝开发出一种新的方法。通过现场实际应用，该技术方案可行。

2）利用分段切割打捞落井钢丝技术，可避开常规打捞手段可能造成的复杂情况，简化大修井作业程序，避免工期滞后，作业超期，根据保守估算，可使有落井钢丝的复杂井大修作业提效20%~30%，也为常规测井作业处理复杂情况提供了一种新的思路。

3）在应用分段切割打捞落井钢丝技术时，要详细分析井况，根据实际情况选择切割点，并对入井工具进行仔细检查，防止出现卡钻等复杂情况。