小井眼长井段射孔枪打捞技术探索与实践

邓鹏，韩兴杰，陈兵，刘汗卿，田鸣

中国石油塔里木油田分公司 安全环保与工程监督中心（新疆 库尔勒 841000）

塔里木油田库车山前油气井井控风险高，有些油气井在完井时采用了射孔测试联作工艺，完井管柱带有射孔枪。近年来，随着生产周期的延长，地层出砂、管柱腐蚀等现象严重，导致井筒堵塞，生产压力降低，处理井筒堵塞需要将井内射孔管柱起出[1]。地层出砂使射孔枪砂埋严重，在127 mm（5"）或139.7 mm（5½″）小井眼内处理大尺寸射孔枪落鱼工具选型难度大，成熟工具较少，作业参数受限，给打捞带来诸多困难[2]。

1 DNX 井基本情况及射孔枪上部管柱处理过程

1.1 DNX 井基本情况

DNX 井位于塔里木盆地东秋里塔格构造带迪那2号构造的东端，是一口开发井，该井于2007年4月16 日 开 钻，2007 年9 月30 日完钻，完钻井深5 071.0 m，完井方式为套管射孔完井。2009 年7 月17 日开始投产，投产初期油压74.26 MPa，日产气99.55×104m3。A环空压力在投产前存在异常上升的现象；B 环空压力2013 年4 月26 日出现异常上升。在2017年4月静温静压梯度测试45 mm外径通井规至4 467.923 m 遇阻，怀疑管柱有堵塞[3]。作业前油压18.83 MPa，日产气91.00×104m3，A 套压力27.08 MPa，B 套压力29.10 MPa，C 套压力23.13 MPa，从A套压力27.08 MPa 可以看出封隔器以上的生产管柱有漏点，因此作业目的是疏通井筒，更换管柱，消除井筒隐患[4]。作业前井身结构如图1所示。

图1 DNX井井身结构图

1.2 射孔枪上部管柱处理过程

1.2.1 封隔器上部油管处理

下入Φ59.6 mm 通井规至封隔器，通径完成后下入进口73.02 mm（2⅞"）切割弹进行作业，在深度4 437.30 m处切割成功，起出油管切口为喇叭口状。

1.2.2 THT封隔器处理

由于起出油管切口为喇叭口状，所以先下入Φ146 mm进口合金套子磨鞋修鱼管柱修整鱼头，修鱼成功后再下入Φ146 mm 进口合金专用波浪式套铣鞋套铣封隔器，最后用Φ143 mm卡瓦打捞筒倒扣打捞出封隔器，并捞获安全枪×1根×3.5 m+射孔枪5根×24.11 m。目前落鱼结构自上而下为：射孔枪×67根×332.39 m+下延时起爆器×0.81 m+枪尾×0.13 m，落鱼总长333.33 m，鱼顶为Φ89 mm 射孔枪上接头母扣，预计鱼顶深度4 710.74 m。

2 打捞处理难点及总体方案

2.1 打捞处理难点

1）射孔 枪 落鱼 在127 mm（5"）或139.7 mm（5½″）套管内，枪体外径一般为88.9 mm，套管内径为108 mm 或115.52 mm，与射孔枪之间形成的环空间隙较小，工具选择较少且强度较低。

2）射孔枪在射孔井段内，长时间生产地层出砂、管柱腐蚀结垢等导致射孔枪卡埋严重[5]。

3）射孔枪一般由一个双公接头和一个变扣连接，每根射孔枪长度为4~5.5 m，在射孔井段长的情况下，射孔枪根数较多，在倒扣打捞过程中若鱼顶为射孔枪接头则可能只捞获射孔枪接头，会增加打捞趟数。

4）小套管内只能使用88.9 mm（3½″）钻铤和73.02 mm（2⅞"）非标钻杆处理落鱼，钻具抗扭抗拉强度较低，长时间活动解卡也会造成钻具疲劳损伤，在倒扣活动解卡过程中存在二次复杂的风险。

5）环空间隙较小，环空杂物较多不易清除。

6）在打捞过程中捞出落鱼，射孔井段露出，井筒存在漏失情况，不仅环空埋卡物循环带出困难，井控风险也会增加[6]。

2.2 打捞总体方案

1）打捞采取“可进可退”较为保守的打捞处理方案，确保打捞过程中不发生次生事故。

2）先使用进口合金套铣鞋高强度母锥组合工具打捞，根据每趟打捞施工过程及出井工具情况综合判断井下情况，再制订下步打捞方案[7]。

3）自制工具严格把控加工过程，打捞工具本体采用42CrMo超高强度钢，磨铣工具切削齿采用进口合金齿，保证最大程度满足施工条件。

3 打捞概况

DNX 井由于射孔枪埋卡严重，套管壁结垢严重，井下情况复杂多变，一共经过了48 趟打捞，主要使用的工具有Φ102 mm 反扣进口合金球形铣头高强公锥组合工具、Φ104 mm反扣进口合金特制凹底磨鞋、Φ102 mm反扣进口合金球形铣头高强公锥组合工具、Φ104 mm进口合金锥形磨鞋铣柱组合工具、177.8 mm（7"）反扣刮壁器、Φ104 mm 双引鞋高强度母锥组合工具[8]。打捞过程中使用高强度母锥倒扣打捞34次，其中6次未捞获落鱼，母锥1次未带出，共计捞获射孔枪36根，长度182.52 m，捞获双公接头、变扣接头、上接头共10只，共计183.3 m；使用Φ104 mm 双引鞋高强度母锥组合工具2 次，捞获双公接头、变扣接头共3 只，长度0.25 m；使用Φ88.9 mm 反扣H 型安全接头外筒1 次，带出母锥，母锥捞获射孔枪1根，带出射孔枪下接头共计5.26 m；使用Φ104 mm 反扣进口合金凹底磨鞋清理鱼顶杂物2次；使用Φ104 mm进口合金锥形磨鞋铣柱组合工具处理井筒至鱼顶上部6 次；使用Φ102 mm 反扣进口合金球形铣头高强公锥组合工具2 次，捞获射孔枪12 根，带出双公接头及变扣接头，共计59.65 m；使用177.8 mm（7"）反扣刮壁器刮削177.8 mm（7"）套管1 次。总共捞获射孔枪49 根，捞获落鱼长度254.37 m。

3.1 主要工具简介

1）反扣进口合金套铣鞋高强度母锥组合工具（图2），外径104 mm，打捞范围Φ62~92 mm,采用42CrMo 超高强度钢，本体壁厚较薄，专为小井眼打捞设计，是本次施工使用次数最多的打捞工具[9]。

图2 反扣进口合金套铣鞋高强度母锥组合工具

2）反扣进口合金球形铣头高强公锥组合工具（图3），外径102 mm，打捞范围Φ52~90 mm，前端带有铣头，可清理鱼顶杂物，提高入鱼和造扣的成功率。本次施工主要在母锥打捞入鱼后脱扣，判断射孔枪鱼顶损坏时打捞[10]。

图3 反扣进口合金球形铣头高强公锥组合工具

3）进口合金锥形磨鞋铣柱组合工具（图4），外径104 mm，主要用于清理鱼顶上部井筒套管壁结垢，在打捞工具本体表面磨损严重，钻具无法下入鱼顶位置时使用[11]。

图4 进口合金锥形磨鞋铣柱组合工具

4）进口合金凹底磨鞋（图5），外径104 mm，主要在打捞工具底端磨损严重无法入鱼时用于清理鱼顶杂物。

图5 进口合金凹底磨鞋

3.2 打捞操作及分析

因篇幅原因，文中未将每一趟打捞工具钻具组合及操作情况全部列出，只将最典型的几趟钻列出，并进行了效果分析，具体如下。

3.2.1 第4趟钻

工具选择：Φ102 mm反扣进口合金球形铣头高强公锥组合工具。

钻具结构:Φ102 mm反扣进口合金球形铣头高强公锥组合工具210 反（打捞范围Φ52~90 mm）+变扣接头(211 反×2A10 反)+Φ102 mm 反扣随钻捞杯(2A11 反×2A10 反)+ 88.9 mm（3½"）反扣钻铤×12根+73.02 mm（2⅞"）反扣非标钻杆×18根+变扣接头(2A11 反×310 反)+Φ142 mm 反扣随钻捞杯(311 反×310反)+88.9 mm（3½"）反扣钻杆至井口。

泥浆参数：油基体系，ρ为1.72 g/cm3，FV为84 s，PV为59 mPa·s，YP为9 Pa，Gel为3.5/5.5 Pa，油水比为77∶23，ES为821 V。

下入公锥打捞管柱至井深4 706.5 m；下探至井深4 711.1 m 遇阻，复探3 次位置不变；循环冲洗鱼顶H为4 711 m，Q为8 L/s，P为20 MPa，ρ为1.72 g/cm3，无后效；磨铣至井深4 711.6 m，泵压13 MPa上升至19 MPa停泵，磨铣井段4 711.1~4 711.6 m，磨铣进尺0.5 m，W为5~10 kN，N为30~40 r/min，Q为5~6 L/s，P为13~19 MPa，出口返出少量铁屑及杂垢。打捞：①逐渐加压至20 kN,反转12 转回转7转；②逐渐加压至40 kN,反转12 转，回转12 转；③逐渐加压至50 kN,反转15转，回转14 转，上提悬重至95 t（停泵原悬重90 t）；④上提至95 t反转倒扣20转扭矩突然释放，上提悬重无明显变化，继续上提挂卡20~30 kN。

前3 趟钻分别是：第1 趟先用Φ102 mm 进口合金套铣鞋高强度母锥组合工具倒扣打捞射孔枪落鱼管串，起出管柱未捞获射孔枪，分析母锥未入鱼，母锥磨损严重，判断鱼顶上部封隔器残片等杂物较多；第2 趟用Φ104 mm 反扣进口合金特制凹底磨鞋磨铣清理鱼顶，起出管柱检查磨鞋磨损严重，捞杯内带出铁屑、射孔枪残皮、射孔枪传爆隔板；第3 趟用Φ102 mm 进口合金套铣鞋高强度母锥组合工具继续倒扣打捞，未捞获，检查发现套铣母锥外表面有较多横向划痕。虽然前2 趟钻均未捞获落鱼，但为第4 趟钻的成功打捞作出很好的铺垫，前3 趟钻较清楚地摸清井下落鱼情况并清理了鱼顶杂物。第4趟钻捞获射孔枪残体1根3.65 m，带出射孔枪公接头。

3.2.2 第17趟钻

工具选择：Φ102 mm反扣进口合金球形铣头高强公锥组合工具。

钻具结构：Φ102 mm反扣进口合金球形铣头高强公锥组合工具210 反（打捞范围Φ52~90 mm）+变扣接头(211反×2A10反)+88.9 mm（3½"）反扣钻铤×1 根+Φ102 mm 反扣随钻捞杯(2A11 反×2A10 反)+88.9 mm（3½"）反扣钻铤×11根+73.02 mm（2⅞"）反扣非标钻杆×20 根+变扣接头(2A11 反×310 反)+88.9 mm（3½"）反扣钻杆至井口。

泥浆参数：油基体系，ρ为1.72 g/cm3，FV为92 s，PV为60 mPa·s，YP为9.5 Pa，Gel为4/6 Pa，油水比为78∶22，ES为857 V。

下公锥打捞管柱至井深4 737.00 m 遇阻（预计鱼顶位置4 737.08 m）；循环冲洗鱼顶，H为4 736.80 m，Q为8 L/s，P为20 MPa，出口返出少量铁屑及杂垢。旋转下放引鱼打捞：①加压20 kN,反转12 转，泵压13 MPa 上升至22 MPa 降泵冲至10 MPa，释放扭矩回转10 转；②逐渐加压至40 kN,反转15 转，释放扭矩回转15 转，继续反转造扣20 转，释放扭矩回转20 转，试提悬重至1 000 kN（停泵原悬重870 kN）；③在870~1 000 kN 反复活动悬吊；④上提悬重至1 000 kN 反转倒扣24 转，释放扭矩回转24 转；⑤在870~1 400 kN 反复活动悬吊；⑥上提悬重至1 000 kN 反转倒扣22 转，扭矩突然释放，上提无挂卡，悬重无明显变化，上提开泵验证泵压持续上升至13 MPa，停泵压降缓慢，下放复探提前0.2 m 遇阻。

本趟钻之前的情况是用套铣母锥打捞时不能到达鱼顶，判断套管壁结垢严重，然后用Φ104 mm进口合金锥形磨鞋铣柱组合工具处理井筒至鱼顶上部，再用套铣母锥打捞未捞获，分析鱼顶被破坏，鱼顶上部杂物较多导致母锥无法入鱼，不能有效抓获落鱼。第17趟打捞效果较好，在造扣紧扣过程中未将上部射孔枪倒开，造紧扣以后大范围活动悬吊，使下部落鱼环空松动，在上提倒扣过程中扭矩下传，一次倒扣捞获射孔枪11 根，带出双公接头及变扣接头，共计59.65 m。

3.2.3 第35趟钻

工具选择：Φ104 mm反扣进口合金套铣鞋高强度母锥组合工具。

钻具结构：Φ104 mm进口合金套铣鞋高强度母锥组合工具×210 反（打捞范围:Φ62~92 mm）+变扣接头(211反×2A10反)+88.9 mm（3½"）反扣钻铤×18根+73.02 mm（2⅞"）反扣非标钻杆×31根+变扣接头(2A11 反×310 反)+ 88.9 mm（3½"）反扣钻杆至井口。

泥浆参数：油基体系，ρ为1.72 g/cm3，FV为127 s，Φ600/Φ300 为165/95，Φ200/Φ100 为71/40，Φ6/Φ3为10/9，PV为70 mPa·s，YP为12.5 Pa，Gel为4.5/7.5 Pa，碱度为2.7，Cl-为26 000 mg/L，油水比为80∶20，ES为841 V，测试温度为50 ℃。

下入母锥打捞管柱至井深4 899.64 m；循环冲洗鱼顶（H为4 899.64 m，P为12 MPa，Q为4 L/s）；旋转下放至井深4 899.75 m 引鱼打捞：①逐渐加压40 kN,反转12 转，泵压13 MPa上升至9 MPa，释放扭矩回转8转；②停泵逐渐加压至60 kN,反转15 转，扭矩突然释放；③上提开泵验证憋压,下放复探提前0.15 m遇阻。

本趟钻之前用Φ104 mm 进口合金锥形磨鞋铣柱组合工具通铣处理井筒，再用177.8 mm（7"）反扣刮壁器刮削177.8 mm（7"）套管，彻底清理了落鱼上部井筒，为本趟钻的成功打捞创造了有利条件。本趟钻捞获射孔枪6根,共计29.62 m。

4 结论与建议

1）DNX 井打捞属于高温高压小井眼（Φ127 mm 套管长606 m，且内径只有108 mm）打捞，打捞难度极大。本次作业累计捞获射孔枪55 根，合计281.98 m，露出80%的射孔井段，创油田打捞射孔枪最长记录。本井的成功打捞也为类似井的后续打捞作业积累了经验。

2）DNX井打捞工具由于尺寸限制，本体基本采用42CrMo超高强度钢，磨铣工具切削齿采用进口合金齿，保证工具的尺寸和强度，且自制工具严格把控加工过程，确保该井成功打捞。

3）对于此类高难度打捞井，打捞施工过程中的每一个参数都需要认真分析，对每趟工具出井时的损伤情况认真“会诊”，再对井下情况综合判断，制订针对性措施，才能保证打捞成功。

4）在清理射孔枪鱼顶上部杂物时，造成鱼顶偏磨破坏使用母锥打捞无法入鱼，及时调整打捞工具，使用铣头加公锥组合工具，先将其射孔枪内打通再用公锥打捞。更换鱼顶后，在后期处理井筒时，只处理鱼顶上部井筒，避免破坏鱼顶，为后期打捞成功提供保障。

5）套管壁存在分段结垢严重的情况，遇到起出工具外表面磨损严重情况，及时选择下入锥形磨鞋铣柱等工具清理鱼顶，避免打捞工具无法入鱼。

6）在倒扣打捞时母锥或公锥抓获落鱼时，先充分上提活动管柱，使射孔枪环空卡埋或结垢杂物松动后再上提至合适悬重倒扣，确保尽可能多地带出射孔枪落鱼。