气井落物钢丝打捞作业实践

刘 磊，赵忠军，段明霞，杨 萍

1中国石油长庆油田分公司长北作业分公司 2中国石油长庆油田公司培训中心

0 引言

气井在生产过程中，为了获取井筒压力、温度等数据，需进行流压、静压测试、压力恢复等井筒钢丝类作业，或者积液气井在柱塞措施前进行钢丝作业通井，确保后期柱塞在井筒内运行通畅。作业过程中，由于工具遇卡、钢丝质量或者操作不当等原因，常会导致钢丝和井下工具串落井，严重影响气井生产和后期其他作业[1- 2]。但由于气井压力一般较高，打捞作业风险大[3]、难度大、耗时长、费用高，一次成功率也较低，因此需要安全、经济、科学的钢丝打捞技术与方案。

本文以SX气井钢丝落物打捞为例，详细介绍了如何打捞不明钢丝落物的打捞技术。

1 SX井井况分析

SX井原始地层压27.7 MPa，射孔层位有盒8、山2和马5，该井对马51和山西组进行了酸化、压裂、试气等工作，试气后在深度2 980 m处下入电缆桥塞，对马5层进行了隔离；后采用Ø73 mm油管完井，水力锚深度2 833 m、内径60 mm，封隔器深度2 835 m、内径50 mm，滑套节流器已打掉，喇叭口深度2 864 m、内径93 mm。

SX井柱塞前通井作业。工具串组合为：绳帽(Ø47.6 mm)+加重杆(Ø47.6 mm×1.5 m)+弹簧震击器(Ø47.6 mm)+链式震击器(Ø47.6 mm)+变扣+刮管规(Ø59 mm)，总长6.64 m。

工具串通井至2 673 m处遇阻，尝试上提失败，判断工具串遇卡，上提尝试解卡，钢丝张力持续上涨至300 kg，继续上提，张力上涨至450 kg弹簧震击器拉开，张力下降，成功解卡。解卡后继续上提钢丝工具串，起至2 550 m处时，再次出现遇卡情况，下放至弹簧震击器闭合，尝试上提，上提至弹簧震击器拉开，张力下降，顺利解卡；上提钢丝工具串出井口，关闭下主阀，能明显听见钢丝切断的声音；拆开防喷管，发现刮管器上带出2.4 m长度的断钢丝，切口新鲜，显示为关闭下主阀时切断，初步判断井筒内有不明的早期钢丝落物，且钢丝落鱼应该随通井工具串带至井口附近。

更换探绳器工具串组合，连接防喷管，进行探鱼头作业，工具串组合为：绳帽(Ø47.6mm)+加重杆(Ø47.6 mm×1.5 m)+弹簧震击器(Ø47.6 mm)+链式震击器(Ø47.6 mm)+变扣+探绳器(Ø61 mm)，总长6.61 m；下放钢丝至井口以下2 m遇阻，静悬重由70 kg降至50 kg，新鱼头在井口四通以下2 m的位置，与初步判断结果一致。

2 落鱼分析

钢丝绳硬度高、韧性强[4]，具有柔软、细长、易收缩变形的特点[5]。钢丝作业时，钢丝在井筒内为伸直状态，一旦发生意外断裂落井，由于拉力等因素将会变成弯曲状态，钢丝在油管内的长度将发生变化，增加打捞难度；一般情况下，钢丝在油管里会缩短，拉力越大，收缩越长；钢丝外径越大，油管内径越小，钢丝在井下收缩长度越小。

根据SX井通井作业情况可判断井筒内有钢丝落物，已经捞出Ø2.34 mm镀锌试井钢丝2.4 m，但落井钢丝长度不明，说明早期施工落鱼后未进行过打捞作业或打捞失败，工具串应该还在井内。

通井时从井深2 673 m遇阻开始上提钢丝至井深2 550 m共上提123 m，井内电缆桥塞位置在井深2 980 m，至井内管具喇叭口位置2 864.19 m，距离差为115.8 m，可判断井内钢丝工具串掉落后已经掉落出井内油管管串，应跌落至井内电缆桥塞的位置；根据通井作业遇阻位置2 673 m，可判断最初鱼头在2 673 m的位置。

根据奥斯蒂推荐的落井钢丝收缩长度数据[6]，结合工具串和钢丝鱼头的位置，采用钢丝头在井下深度的理论计算公式(1)，可大致算出落井钢丝的长度为319 m左右。

H钢丝头=H工具串-(L钢丝-ΔL油管-ΔL拉力)

(1)

式中：H钢丝头—钢丝头在井下的深度，m；H工具串—工具串在井下的深度，m；L钢丝—断在井内的钢丝长度，m；ΔL油管—受钢丝和油管尺寸影响的钢丝收缩长度，m，奥蒂斯推荐落井钢丝收缩长度试验数据[7]；ΔL拉力—受拉力影响的钢丝收缩长度，m。

3 钢丝打捞作业方案

为了成功打捞，在制定打捞方案前[8]，应详细分析井内状况，做好各类状况应对措施，严防再次发生工具掉落事故，让事故处理复杂化，为事故处理增加难度[9]。

3.1 工具选择

3.1.1 打捞钢丝的选择

打捞过程中，为了杜绝发生新的钢丝落鱼事故，需选择抗拉强度较大的钢丝，以确保打捞作业安全。SX井不含硫化氢，落井钢丝为Ø2.34 mm试井钢丝，所以综合考虑钢丝抗拉强度及井筒环境条件，采用比常规Ø2.74 mm直径大的Ø3.18 mm普通碳钢钢丝其性能见表1。

表1 钢丝性能参数

根据推荐的钢丝安全荷载系数0.75，由于Ø3.18 mm的普通碳钢钢丝在考虑0.75的安全荷载系数下，其最小断裂负载仍旧大于Ø2.34 mm的试井钢丝，可保证在拉断后者的情况下，确保自身安全。另外考虑极端情况，Ø3.18 mm的钢丝也会在绳帽处的弱点拉断，确保作业的安全。

3.1.2 打捞工具的选择

打捞落井钢丝通常采用传统的内钩、外钩打捞矛进行打捞[9]。一般外钩有带压盘和不带压盘两种类型，但感知鱼头较差，下入较浅，容易穿心，下入较深，极有可能缠绕，导致一次捞出多股钢丝，形成钢丝活塞、鸟窝状钢丝，容易造成二次事故[10]。而外钩容易感知鱼头位置，可根据油管直径尺寸选择，一般只允许通过一根钢丝直径的尺寸，如捞取钢丝后出现遇阻的情况，可配合弹簧振击器切断钢丝脱手，不易造成二次事故。根据各类打捞工具特点，结合鱼顶情况[11]，选择传统的三爪内钩进行打捞，打捞内钩工具串组合见表2。

表2 钢丝打捞内钩工具组合

3.2 钢丝打捞作业技术分析

(1)探鱼头。组装探鱼头钢丝工具串见图1，待试压合格后，选用Ø3.18 mm的钢丝下入Ø61 mm探绳器探鱼头，严格控制下放速度，保持速度平稳，注意悬重变化，重复3～5次观察悬重变化，确定鱼头具体位置，下放至鱼头位置时，严禁猛砸导致钢丝抱团，探得鱼头实际位置后再进行下步操作。

图1 探鱼头工具串示意图

(2)抓鱼头。组装打捞工具串见图2，待试压合格后，下入打捞工具串，在井口测悬重，过井口闸板阀时降低速度，避免撞击阀门；控制钢丝下放速度不超过50 m/min，井筒内每500 m测试静悬重和上提悬重并记录，下入到鱼头位置，立即停止下放工具串，测试静悬重和上提悬重；尝试抓取钢丝，上提查看悬重变化，若未抓住鱼头，缓慢下放，再次尝试；继续下入深度不能超过鱼头位置以下2 m，如果尝试多次仍未成功抓住鱼头，上提起出钢丝和工具串检查工具。若抓住鱼头，缓慢上提钢丝，最高上提速度不超过 50 m/min；密切关注张力变化，若张力超过安全警戒值700 kg，立即停车，尝试下放，待张力下降至 700 kg以下，再继续上提。

图2 三爪内钩打捞工具串示意图

(3)反穿钢丝，导出鱼头。上提钢丝将三爪内勾上提至防喷管内，关闭防喷器，将防喷管从防喷器处泄压拆开。使用铜夹板夹住钢丝，把三爪内钩上的钢丝取下，反穿防喷管、防喷盒。使用双公接头将钢丝连接好后，把井下剩余钢丝起出。若三爪内勾抓起的钢丝不够反穿防喷管，则减少防喷管或者直接将防喷盒直接安装在防喷器上，待起出足够多的钢丝后，重新再进行反穿防喷管、防喷等操作。

(4)捞出落鱼。反穿钢丝成功后，打开液控双闸板防喷器，上起钢丝至井口，关闭液控双闸板防喷器，防喷管压力泄至零，拆卸防喷管，检查落鱼情况。

4 钢丝打捞作业施工

(1)组装打捞工具串，拆卸井口法兰，安装转换法兰、液控双闸板防喷器和防喷管。工具串结构：采用Ø38.1 mm绳帽+Ø38.1 mm×1.5 m加重杆+Ø38.1 mm×0.9 m加重杆+Ø38.1 mm机械震击器+Ø38.1 mm管式震击器+Ø60 mm探绳器。缓慢打开采气树1#阀和7#阀，防喷设备进行压力测试，测试合格后油管四通校零，开始下放钢丝，工具串至井下2 m遇阻，悬重从25 kg落至0 kg，变化明显；上起钢丝至井口，关闭液控双闸板防喷器，防喷管压力泄零后拆卸防喷管。

(2)组装落鱼打捞工具串，安装防喷管。工具串结构：Ø38.1 mm绳帽+Ø38.1 mm ×1.5 m加重杆+Ø38.1 mm×0.9 m加重杆+Ø38.1 mm机械震击器+Ø38.1 mm管式震击器+Ø63 mm三爪钩。打开液控双闸板防喷器，防喷设备进行压力测试，合格后油管四通校零，开始下放钢丝，工具串至2 m遇阻，上提钢丝，悬重从50 kg迅速上升至125 kg，后迅速悬重下降，与之前探鱼头情况一致；上起钢丝至井口，关闭液控双闸板防喷器，防喷管压力泄零后拆卸防喷管，三爪内钩上未见落鱼，打捞失败。

(3)更换新的三爪内钩，安装防喷管。工具串结构：Ø38.1 mm绳帽+Ø38.1 mm×1.5 m加重杆+Ø38.1 mm×0.9 m加重杆+Ø38.1 mm机械震击器+Ø38.1 mm管式震击器+Ø56 mm三爪钩。打开液控双闸板防喷器，对防喷设备进行压力测试，测试合格后油管四通校零，开始下放钢丝，下入工具串至2 m遇阻，上提钢丝，悬重从50 kg迅速上升至150 kg。上起钢丝至井口，关闭液控双闸板防喷器，防喷管压力泄零后拆卸防喷管，三爪内钩上有落鱼钢丝，打捞成功。

(4)反穿钢丝。打开液控双闸板防喷器，上起钢丝至井口，关闭液控双闸板防喷器，防喷管压力泄零后拆卸防喷管，反穿钢丝成功后上起工具串，捞出落鱼钢丝295 m，无工具串，关闭上主阀。

(5)组装落鱼打捞工具串，安装防喷管。Ø38.1 mm绳帽，Ø38.1 mm×1.5 m加重杆，Ø38.1 mm×0.9 m加重杆，Ø38.1 mm机械震击器，Ø38.1 mm管式震击器，Ø56 mm三爪钩。缓慢打开上主阀和液控双闸板防喷器，对防喷设备进行压力测试。测试合格后油管四通校零，开始下放钢丝，下入工具串至2 832 m，井筒通畅，无遇阻情况，满足柱塞投放要求。由于出油管打捞风险较大，且井筒条件已满足柱塞要求，结束打捞作业。

5 结论

(1)钢丝落鱼打捞，尤其是不明落鱼的打捞，应根据探鱼头作业的情况结合井身结构，认真分析落鱼在井下的情况，并制定针对性强的、科学、安全的打捞方案，并严格执行。

(2)选择合理的打捞工具、钢丝和性能良好的防喷器等井控设备，能有效提升打捞作业的成功率和安全性。

(3)本次打捞作业捞出的钢丝长度与理论计算的长度基本相符，说明理论分析对钢丝打捞作业的重要性。