双管生产管柱切割回收技术及其应用

曹海洋，杨博钦，翁天福，杨志仁，谭 燕

（中海油能源发展股份有限公司工程技术湛江分公司，广东 湛江 524000）

引言

涠洲某油田是一个4腿导管架无人井口平台，是我国南海北部海域第一个投入开发的油田平台，于1986年投产。原为四桩腿固定式无人居住平台，桩深37.5 m，平台水面部分高37 m。设计使用寿命20年，已经延期服役12年。由于目前平台上15口，其中油井9口，气井2口，注水井4口。其中2口井已临时弃置，其余井也均无生产价值，设备长时间处于闲置状态，导致设备及管道腐蚀严重，现计划对该平台进行废弃处置。该油田井的生产方式采用多管分采生产技术[1]。随着油田技术的发展，该类管柱已经相应退出市场。在该类井弃置过程中封隔器很难取出，常常使用切割和震击打捞的方式进行回收。为了达到降本增效的目的，海上常选用镁粉切割。

1 切割技术介绍

海上石油经常使用的切割技术主要有化学切割、机械切割、爆炸切割、镁粉切割、切割弹切割、水力内切割。现场作业时，要按照作业实际状况选用最佳的技术方法进行切割，以实现经济高效的目的。

化学切割技术是当工具内的化学药剂经过催化剂时，使催化剂上的油燃烧，产生高温。激发的化学药剂，以高温、高压的反应物以气体形式，通过切割头的小孔眼喷出，与管柱内壁快速反应，达到切割的目的[2]。该技术是一种从管柱内部进行作业切割技术，它可在任意部位切割管柱，切割割口平整，无需套铣，方便下一步打捞作业。

机械切割技术是适用于结构复杂，内径较小的管柱，下入切割工具串时常常不能精准就位，但该类技术不需要化学药剂和爆炸火药物品，相对安全[3]。

爆炸切割技术主要是通过使用专用的切割组和药饼，向地面供电并引爆的雷管、导爆索和药饼、切割组件，对井下管柱进行切割[4]。该技术的切割费用相对低廉，因切削处有呈大喇叭口，在打捞管柱前必须下套铣筒以进行磨铣。

镁粉切割技术是在地面装配好RCT切割工具，用电缆送达管内预定位置，通过电缆传输额定电流到热发生器，热发生器内电阻被加热达到燃烧温度，点燃粉混合末状，产生巨能，形成高熔化能等离子，并导致切割工具内压增加[5]。高能等离子体通过喷嘴喷射离子，就像富含高温和腐蚀物的原子微粒一样射向切割区，对切割管柱实施切割。该技术操作简捷，安全性能高，不受作业井深度限制，作业压力大，温度高，是深井、超深井作业管柱最理想的内切割工具之一。切口完整不需修整，有效的减少作业时间。

切割弹切割技术是指通过电缆将切割弹下放到预定深度后，在地面通电时，将切割弹专用组件点火，输出的高爆轰波引爆切割弹组件，形成巨大的金属喷流，从而切割油管管柱[6]。该方法成本低、组装简单、可靠性较高、破坏性大、割口多成喇叭形或不规则地裂开，因此很不方便进行打捞。

水力内切割技术是通过下入水力割刀通过割刀本体活塞在压差的作用下伸出刀片进行切割[7]，切割前还需进行功能试验，割刀刀片也要进行检查，该技术切割时间较长，无法直观观察切割是否完成，只能通过相应参数进行观察。

2 切割技术对比

通过以上切割技术介绍进行对比可知，切割技术主要分为化学切割和机械切割技术两种。目前南海油田常用化学切割中的镁粉切割技术，因为镁粉切割技术相对爆炸切割与化学切割技术的优点为非爆炸品、化学品切割，危险系数低，对环境没有污染。对比机械切割镁粉切割时效快，较少切割时间。切割弹切割后割口参差不齐，镁粉切割割口整齐，便于下一步打捞作业，无需磨铣。

3 施工背景

涠洲某油田平台平均井斜深在2 000～2 500 m，气井、注水井为单管完井，油井为双管完井，管柱为双管井下管柱。压力系数偏低为0.4～0.7，甚至更低。该平台共有15口井，开采至今服役30多年，无正常产出，现对其进行弃置作业。以其中涠洲某油田某井为例。该井为双生产管柱油井，此井井下管柱入井时间久远，井下封隔器解封失效，井下管柱无法正常取出，现对该井封隔器以上油管回收方式为切割打捞回收，该井井下管柱结构，如图1所示。

图1 井下管柱结构图

4 施工应用

该井井下管柱无法直接同时起出长短管，因此采用长管管柱镁粉切割，短管管柱切割弹切割，先切割短管管柱打捞回收后，在回收长管管柱。长管管柱采用镁粉切割，短管采用切割弹切割。

井下管柱长管切割，就位电缆切割设备，割点位置为2 430.5 m，下入镁粉切割工具串（打捞帽+加重杆+马龙头+CCL+锚爪+扶正器+镁粉切割热发生器+镁粉筒+扶正器+压力平衡筒+扶正器），连接电缆接头；导通正循环流程，启泵，输送切割工具串，排量12～20 m3/h，泵压0.4～1.3 MPa，下至2 450 m。通过受电引发点火装置，电流电压出现大幅度变化，钻台、电缆产生剧烈震感，取回电缆切割工具串，检查工具串是否损坏。起出长管管柱观察割口平整，见图2。

图2 镁粉切割长管割口

井下管柱短管切割，就位电缆切割设备，割点位置为2 434 m，下入切割弹工具串（打捞帽+加重杆+马龙头+CCL+点火头+切割连杆+转接头+切割弹）。通过受电引发点火装置，电流电压出现大幅度变化，钻台、电缆产生剧烈震感。取回电缆切割工具串，查看切割弹是否激发，查看切割工具串是否破损。起出短管管柱观察割口向外呈喇叭状，见图3。

图3 切割弹切割短管割口

5 难点分析

1）井史资料缺失，该油田井服役时间过长，无生产价值，且部分井史资料丢失，为井打捞作业添加难度。

2）该管柱结构设计于海上油田发展初期，该技术现已取消，井下双封隔器解封和小型修井作业处理复杂，不易修井。

3）双管井下管柱由于服役时间长，超过服役期，井下管柱相应程度存在结垢和腐蚀，并且井下大部分工具失去功能，为作业带来一定难度。

4）双管井下管柱井口，由于弃置平台无人看管，导致井口螺栓腐蚀严重。

5）双管井下管柱结构复杂，同时起双管管柱十分困难，无法管控。

6）井下封隔器解封失效，套铣和磨铣难度较大，并且会产生随渣或损坏油管形成小型落鱼。

7）双管井下管柱复杂，现场无起双管井下管柱工具及经验，起双管非常困难。

6 结语

针对海上平台弃置井特别是双管管柱的井，面对此情况可首选镁粉切割或切割弹切割，这样可以避免水力切割的消耗时间长，且镁粉切割或切割弹切割可以在下到任意位置进行切割，不会损失其他层套管，安全性较高。该技术以成功应用于南海油田十多井次，为后续该类双管管柱回收提供了宝贵经验。