深水套管补贴技术在海洋半潜式平台中的应用

周仁斌(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 524057)

0 引言

下套管作业在石油勘探钻井中属于必不可少的一道作业工序，而受限于钻井工艺技术、现场施工作业及井下地质油藏构造等诸多因素，下套管过程中发生阻卡导致套管无法正常下到设计井深位置的井下复杂情况是比较常见的一种。但是在海洋石油半潜式平台钻井作业时常使用水下井口，特别是一些生产井普遍以水平井为主，钻井作业难度大，一旦遇到上述情况导致套管未正常下到位的情况下，水下井口无法座封密封总成，最终会导致井筒完整性无法满足钻完井后续作业要求。而半潜式平台套管阻卡后无法正常取出的情况下，传统处理手段耗时时间长，成本高，严重时可能导致井眼报废。文章重点介绍适用于海洋半潜式平台的深水井口套管补贴技术，为今后处理类似井下事故提供案例和经验借鉴。

1 深水外补贴技术

深水套管补贴是一种套管外补贴，主要用于对现场施工或生产中出现故障的管串进行回接补贴的有效的补救关键工具，是在半潜式平台作业中处理套管阻卡复杂情况的一种有效手段。传统的套管补贴工具主要是膨胀管或者波纹管进行常规破损套管修复，而深水补贴工具有别于传统的套管补贴，主要适应海上半潜式钻井平台。该补贴工艺可以满足从4-1/2″至13-5/8″ 不同尺寸和压力等级的补贴，且补贴后套管串内径不变，可以满足各类井身结构设计需求，不影响后续钻井施工作业，是处理深水井口故障问题的一种有效的技术方法。

1.1 深水补贴工具原理

深水套管补贴是通过外补贴的方式修复或者重新建立适应井筒完整性屏障的一种补救修复技术。深水补贴管串组合上部为半潜式平台水下井口配套的套管挂，中部为根据补贴位置配长的套管串，底部为深水补贴工具。深水补贴工具主要由延长筒、密封圈、卡瓦、控制环和引鞋等几部分构成，其中延长筒是保证原套管进入套管补贴回接筒的有效进入长度，通过密封盘根实现套管整体承压满足相应密封要求，卡瓦主要是通过下放抓牢下部管串后，通过过提的方式实现补贴管串和原管串连接贴合成为一体[1]。

1.2 深水补贴工具的优点

深水套管补贴工具相较于传统套管补贴工具，优点较明显。可实现一趟式完成水下井口套管补贴和下入密封总成操作，补贴长度可以自行调整。套管补贴工具补贴后管串内径不缩小，补贴配套工艺成熟，简单易于操作。套管外补贴工具安装的密封件可以选择橡胶或者金属密封，可根据作业需要进行调整，较灵活，密封能力可根据不同过拉能力实现不同级别的密封。

1.3 深水补贴工具应用背景

深水外补贴工具主要应用于海洋半潜式钻井平台，主要应用于以下几个方向：一是处理半潜式平台钻完井作业中套管未下到位的复杂情况；二是处理套管连接位置，如螺纹连接、套管挂密封等连接位置失效等井下器具故障问题；三是处理海洋水下生产系统中因腐蚀导致套管破损等井筒故障问题。针对以上几种情况，深水补贴技术及工具的应用，可以实现故障/事故处理和井筒完整性恢复，从而满足后续施工及生产需求。

2 深水套管补贴作业程序及注意事项

深水套管外补贴作业工序主要分为4个步骤，分别为切割打捞回收原套管、修整打磨割口及外壁、回接补贴套管和补贴套管整体承压测试。各作业步骤中关键的技术操作和注意事项具体如下。

2.1 切割回收原套管

(1)半潜式平台需要进行回接补贴的一般有两种情况，一种是因为井下复杂情况导致套管下不到位，另一种是因为套管挂或者套管自身的质量原因导致无法实现密封。无论何种情况，套管切割点的选择都应该综合固井水泥返高、套管重量及补贴配长等因素。(2)考虑到套管下不到位的情况下，上部套管是处于自由状态，套管挂可能存在偏斜，可能割断后无法捞住下部套管，因此割套管和回收套管分两趟进行，保证成功率。(3)切割刀片选择：切割套管时不能损坏外层套管，因此选择的刀片要求安装割刀限位套，同时选择合适长度刀片，割刀上部安装和切割套管尺寸配套的扶正器保证局中度，切割时关注切割参数和控制切割时间，避免切割套管时损坏外层套管。(4)切割过程扭矩限流控制：切割回收套管时注意控制顶驱限流低于切割点以上的所有套管的上扣扭矩(含套管挂)，防止切割过程中从上部倒开。

2.2 修整打磨割口及外壁

切割后的套管割口形状常呈现不同的状态，为了保证后续回接补贴管的密封，需要对割口进行打磨处理，对套管外壁进行修整。套管切口处理是否合适，关系到后续补贴作业是否顺利、以及是否能实现有效密封，因此处理过程中需做好以下工作[2]。(1)磨铣割口前建议下铅印至割口位置打印割口形状，以便确定使用磨鞋的类型和需要磨铣的行程。割口的处理主要通过磨鞋磨铣，磨铣的行程要保证磨铣至无损坏套管位置，套管壁的处理主要通过套管外清刮工具，处理补接处下部套管表面毛刺，确保割口平滑，干净无毛刺，且是规则的、无变形的。(2)保证割口磨铣进尺，确保套管切口修饰光滑：通过准确的深度记录确保割口磨铣进尺量；下9-5/8″套管外清刮工具处理补接处下部套管表面毛刺，确保割口平滑，干净无毛刺，且是规则的、无变形的；从而导入补贴工具时既不破坏其密封，又能起到良好密封作用；出井检查磨铣工具磨损情况辅助判断磨铣切口。(3)深度记录的准确性：井口头深度、座挂点深度、切割深度及磨铣深度等数据记录都要求精确，从而保证补贴顺利完成，可利用起下抗磨补心钻具打印、钻具长度、回收套管长度丈量等多种方式进行数据确认。

2.3 回接补贴套管

(1)加长筒的选择：补贴器中下部补贴套管需要进入密封衬套和顶部接头之间的空间，从而保证补贴效果和密封效果，补贴组合时加长筒的选择主要根据套管配长、割口位置和底部套管过提拉伸量决定，适当增加加长筒的数量，可增加套管鱼顶可移动范围。(2)底部套管引入补贴器及补贴操作：组合下入套管补贴工具，在补接套管顶部3 m左右测上提下放数据，缓慢下放引入鱼顶；若无法顺利引入，则下压453.592 kg ，反转管柱0.5圈尝试，确认引入鱼顶后继续下压管柱，确认补接器篮瓦进入鱼顶后，继续下压管柱，确认鱼顶到密封档环位置后，下压管柱2 267.96 kg剪切销钉，继续下放管柱进行补接，确认补贴工具到位后，拉潮差绳确认深度；上提至中和点，脱手送入工具。(3)补接器的预张力：套管补接器需要在工具上设置一定的预张力，以便卡住卡瓦和更好的密封性能；采用套管捞矛，过提(45 359.2 kg)下部管柱，之后释放过提悬重，张力转移到套管补接器上面。

2.4 补贴套管整体承压测试

对补贴完成后的套管整体、井口密封总成整体进行承压试压，测试套管补贴密封是否满足后续钻井作业需求。补接成功后试压时一定要按照梯度缓慢加压，防止补贴位置密封不到位，从而对外层套管进行试压[3]。测试的压力等级需结合套管抗内压能力、井口压力级别以及补贴器密封承压能力三者选取最小值的80%。

3 南海海域某半潜式平台应用实例

中国南海海域文昌某开发项目使用水下生产系统，钻井作业期间使用半潜式平台进行钻井作业。该开发项目某井12-14″井段中完深度4 342.67 m，下9-5/8″套管至井深4 319 m遇卡，套管未能下到位(口袋长度18.5 m)，导致最终套管挂距离水下井口理论座挂点位置10.66 m，常规处理手段无法实现井口密封和后续生产时井筒完整性保障；后续通过深水套管补贴技术，成功实现了事故处理和后续作业要求。主要是通过固井后脱手套管挂送入工具，下9-5/8″割刀回收套管挂及部分套管，磨铣割口后通过深水套管补贴方式成功实施套管回接，回接后套管内通径与原套管一致，套管整体承压能力满足要求，后续顺利完成8-3/8″井段及后续钻井作业。

3.1 切割回收套管

切割回收套管：组合9-5/8″套管割刀工具下钻切割9-5/8″套管。本井切割深度选择233.03 m (水下井口头以下67 m)，除了考虑套管接箍因素外，还考虑在水泥封固段以上的自由端段切割(水泥返高井口以下200 m)；同时考虑到密封总成正转脱手时连接补贴工具的套管串可能会一起转动，导致密封总成和送入工具无法脱手，因此切割深度尽量加深，从而增大摩擦力。切割刀片选择：为了确保切割9-5/8″套管时不能损坏外层13-3/8″套管，因此本井选择的刀片需要安装割刀限位套，同时选择合适长度刀片，保证割刀完全张开状态不对外层套管进行损害，同时割刀上部安装8-1/2″扶正器保证局中度，防止套管割刀偏磨，切割时关注切割参数和控制切割时间进行辅助判断。

3.2 磨铣和清刮9-5/8″套管

磨铣套管操作：首先下铅印对割口进行打印，确认割口形状后再对9-5/8″套管鱼顶磨铣修复作业，下11″磨鞋钻具对割口进行磨铣，磨铣进尺从233.1 m至233.38 m，磨铣参数：907.184～4 535.92 kg，138.255～276.510 kg·m ，累计磨铣5 h，实际磨铣进尺0.28 cm。磨铣期间通过反复拉潮差绳确认进尺深度，结束后扫15 m3稠浆清扫铁屑。清刮套管外壁操作：组合9-5/8″套管外清刮工具，清刮9-5/8″套管外壁。清刮器引鞋探到鱼顶后，缓慢下压管柱将鱼顶引入清刮器，确认引入清刮器后，缓慢下放管柱0.6 m，开始清刮鱼顶作业，清刮参数：10～20 r/min，1 m3/min，清刮5 min，停转，缓慢下放管柱，确认清刮器下放至限位，拉潮差绳确认深度后，进行上下清刮套管外壁作业，清刮结束后，扫稠浆15 m3至返出干净。

3.3 补接9-5/8″套管

如表1所示，对9-5/8″套管补接操作：组合9-5/8″套管外补贴工具，下入补接管柱到位前测上提/下放悬重72 574.72 kg，开泵450 L/min继续下至鱼顶位置遇阻，上提管柱5 m，反转管柱0.5圈，继续下放管柱，顺利通过鱼顶，泵压逐级上涨至1.38 MPa ，停泵，打开泄压阀并保持常开，继续下放管柱进行补接，确认补接到位，过提9 071.84 kg确认补接器卡瓦有效，对套管内试压2.07 MPa/5 min，压力不降，补接合格。下压11 339.8 kg，正转钻具3圈脱手送入工具，继续正转钻具6圈，座封密封总成，关上闸板防喷器，从压井管线快速打压至48.26 MPa，锁紧密封总成；对密封总成试压：2.07 MPa/5 min，48.26 MPa/15 min，合格。

表1 补贴9-5/8″套管各趟钻具组合推荐

3.4 拉伸9-5/8″套管

对9-5/8″套管拉伸操作：组合9-5/8″套管捞锚组合，拉伸管柱到位前测上提/下放悬重68 038.8 kg，下放至补接器以下套管10 m，反转管柱3圈，上提至72 574.72 kg确认捞矛抓住9-5/8″套管，逐级上提至113 398 kg (过提45 359.2 kg)，缓慢下放至68 038.8 kg，补接器以下9-5/8″套管上行0.29 m，补贴套管与下部切割套管补贴完成。正转管柱3圈，脱手9-5/8″套管可退式捞矛，回收9-5/8″套管可退式捞矛，检查捞矛正常。

3.5 补贴套管试压

套管补贴完成后，补贴完成管串整体承压能力是否满足后续作业要求，是判断套管补贴是否成功的最终结果。该井补贴工作完成后，对补贴套管整体试压操作：关剪切闸板，对9-5/8″补贴套管试压2.07 MPa/5 min，20.68 MPa/30 min，合格，套管补贴承压满足后续钻井作业需求，补贴作业成功，该井顺利完成8-3/8″井段钻井作业[4]。

4 结语

深水套管补贴技术在南海海域的成功应用，有效解决了使用水下井口的半潜式平台生产井的下套管阻卡复杂情况，该案例的成功应用，为后续类似问题处理提供了良好的经验借鉴。(1) 深水套管外补贴工具适用于海洋半潜式平台，对水下井口类的下套管阻卡事故提供了应对方案和解决措施，可有效解决深水半潜式平台的井口故障问题。(2) 深水套管外补贴技术可满足不同尺寸和压力等级的套管或者井口故障处理，且补贴后套管内径不变，适应性广，满足各类井身结构设计需求。(3) 深水套管补贴技术可以实现一趟式完成套管补贴和下入密封总成作业，补贴长度可以根据需求进行调整，不受工具本身的影响，应用范围较广泛。(4) 套管补贴技术整套工序成熟可靠，较传统半潜式平台下套管阻卡事故处理方案相比，属于可行、高效的处理方式。