海上油田断裂过电缆封隔器打捞技术探索与实践

2023-11-14李凯

石化技术 2023年11期

李凯

中海石油（中国）有限公司湛江分公司广东湛江 524057

南海西部油田采油井多采用潜油电泵生产管柱，为了满足生产及井筒安全要求，需要下入过电缆封隔器。近年来，在检泵和措施修井作业过程中，发生了多起过电缆封隔器落井的情况，可能的原因主要有2个方面：①是过电缆封隔器本体存在质量缺陷，导致封隔器在上提解封过程中从本体断裂，断裂点以下管柱落井，比如惟其信的693W系列过电缆封隔器，同一批次产品多井次出现本体断裂导致管柱落井事故；②是过电缆封隔器设计或加工存在缺陷，封隔器能正常解封，但是解封后封隔器卡瓦回收不完全，导致起管柱过程中封隔器频繁挂卡。以上2个原因导致管柱落井的情况比较类似，鱼顶一般比较完整和干净，电缆会从封隔器上部对接位置拉开，难点在于落鱼打捞腔偏心，如果打捞腔位于井眼高边位置，下入常规打捞钻具引入鱼腔的可能性很小，而且尝试抓捞过程可能会破坏鱼顶，所以需要对打捞工具进行设计和优化，以便将打捞工具顺利引入鱼腔，实现对落鱼的有效打捞。

1 断裂过电缆封隔器打捞技术探索

1.1 过电缆封隔器结构介绍

电缆穿越液压式封隔器用于电泵生产管柱，须穿越动力电缆，故又称为过电缆封隔器，其随油管下入，封隔油管与套管环空，与井下安全阀配合使用，作为海上井筒安全屏障之一。该类封隔器主要由心轴（长管和短管）、水力锚、密封机构、锚定机构、坐封机构、锁紧机构、解封机构等组成（如图1所示）。主通道连接生产管串，其他通道连接电缆密封装置和环空放气阀并穿越电缆，有些封隔器还有化学药剂注入或压力计电缆通道等，可根据需要选用。解封时，通过上提管柱带动中心管向上移动，剪切销钉或剪切环，解除锁紧机构，使卡瓦和胶筒收回，完成解封[1]。

图1 惟其信693W系列可回收过电缆封隔器

当过电缆封隔器从本体断裂时，鱼顶通常会有3～4个通道（如图2所示），包括封隔器芯轴腔、电缆穿越通道、放气阀通道等，其主要特点是打捞腔不在封隔器正中，处于偏心位置，在对断裂落井过电缆封隔器进行打捞时，难点就在于将打捞工具引入落鱼打捞腔。

图2 惟其信693W系列可回收过电缆封隔器截面图

1.2 断裂过电缆封隔器打捞分析

过电缆封隔器在井下发生断裂之后，由于封隔器外径非常接近套管内径，封隔器很可能会有一面贴套管内壁，尤其是封隔器位置井斜较大时，封隔器会躺在井眼低边，同时，下入打捞钻具时，钻具也会沿着井眼低边下行，当封隔器打捞腔正好处于最靠近井眼低边位置时（如图3所示），下入打捞钻具，在引鞋和短钻杆接箍的辅助下，打捞矛比较容易进入落鱼打捞腔，实现对落鱼的打捞。当然，这是最理想的情况，实际很多时候，过电缆封隔器断裂后，打捞腔会处于井眼侧边，甚至高边位置（如图4所示），这时，要实现落鱼打捞就变得很困难。为了解决这个问题，可以在打捞工具上部短节接箍位置加焊一定高度的凸轮块，在改变钻具方位时，打捞工具轴心可以沿着套管截面周向运动，当打捞工具轴心旋转至落鱼打捞腔位置时，即可实现对断裂封隔器的偏心打捞。

图3 落鱼打捞腔位于井眼低边时打捞

图4 落鱼打捞腔位于井眼高边时打捞

1.3 偏心短钻杆的设计与操作

当落鱼打捞腔不在井眼最低边时，打捞工具很难引入鱼腔，而最难引入的位置即是打捞腔位于井眼最高边，所以，在设计加工凸轮块尺寸时，也以此种情况来进行，这样可以确保落鱼打捞腔在任何位置，都可以通过旋转管柱方向，将打捞工具引入鱼腔，实现抓捞。

当过电缆封隔器打捞腔位于井眼最高边时，假设打捞腔正中到井眼最低边的距离为L，打捞工具上部接头或短钻杆接头外径为D，则需加工凸轮块的高度为H=L-D/2（如图5所示）。在现场加工时，凸轮块最好焊接在打捞工具上部钻杆短节接箍上，并且要焊得尽可能牢实，以免在旋转管柱时凸轮块掉落，使打捞作业复杂化；同时，凸轮块表面要尽可能打磨光滑，以减小管柱旋转时的摩阻，便于调整打捞工具方向抓捞落鱼。具体打捞操作如下：

图5 偏心打捞示意图

连接下入打捞钻具，到位前测管柱上提/下放悬重，开泵测试不同排量下泵压，做好记录；

下放管柱至鱼顶以上1～2m，开泵大排量冲洗鱼顶15min，降低泥浆泵排量；

将井口钻盘面圆周划分为八等分，分别朝向八个不同方位，并编号1～8，同时，在井口钻具表面划一道竖线；

调整管柱方向，使钻具表面竖线对准1号方位，缓慢下放管柱，直至遇阻1～2t，密切观察管柱深度、泵压，上提管柱；依次类推，使钻具表面竖线分别对准2～8方位，当钻具在某个方位时出现遇阻点变深，泵压增大的现象，说明打捞工具进入了落鱼鱼腔，按照打捞工具操作程序进行打捞即可。

2 案例分析

2.1 作业背景

2020年6月7日，WZ6-10-A4H井检泵，起管柱发现管柱从封隔器本体断裂；封隔器上部分出井（如图6所示），封隔器下接头及以下电泵管柱落井，电缆从封隔器上部对接位置脱开，鱼顶为过电缆封隔器下接头，鱼顶打捞腔内径76mm，处于偏心位置。

图6 加工完成的偏心短钻杆

2.2 打捞过程

本井过电缆封隔器断裂后，封隔器卡瓦和水力锚均已出井，没有液控管线、电缆保护器等落物，管柱落井后卡死的可能性很小，主要难点在于抓住落鱼，现场打捞过程如下：

（1）方案确定

A4H井原计划进行检泵+刮管作业，现场有3-1/2”钻杆，并且从周边平台协调了可退式打捞矛，满足打捞条件，钻具组合：3-1/2”可退式打捞矛（配76mm瓦）+3-1/2”短钻杆（或3-1/2”偏心短钻杆）+3-1/2”钻杆。

（2）工具加工

查阅井下封隔器图纸，落鱼打捞腔正中到井眼最低边的距离L=151mm，打捞工具上部短钻杆接头半径D=127mm，计算凸轮块的高度为H=LD/2=151-127/2=87.5mm。为保证凸轮块的焊接及本体强度，选择10mm厚的钢板为加工材料，设计尺寸为：长20cm、宽10cm、高8.75cm，形状为近似等腰梯形（如图6所示）。

（3）打捞过程

①组合下入打捞钻具：可退式捞矛（矛瓦76mm）+3-1/2"改造偏心短钻杆+3-1/2"钻杆，下至703m，测上提下放悬重↑18t↓17t，缓慢下放管柱，下压2t，上提管柱，无过提显示；在3～5t范围内尝试不同吨位下压，捞矛均无法进入落鱼；管柱每反转45°角后重新下放管柱，累计反转5次后，下放管柱，下压2t，管柱向下位移（进瓦显示），继续下压至8t，上提管柱，悬重在52～54t之间波动，判断捞住落鱼。

②起出打捞管柱，检查成功捞出落井管柱。

（4）小结

本次打捞作业，由于现场没有焊工，无法及时加工凸轮块，所以第一趟钻采用压弯钻杆来实现偏心打捞，实际打捞效果不佳，主要原因是压弯钻杆可操作性不强，弯曲度难以控制，最终采用加工后的偏心短钻杆+可退式打捞矛，成功捞出落井封隔器，操作简单有效。近年来，在南海西部油田出现多井次封隔器从本体断裂情况，如：WZ6-13-A1井、WZ11-4N-A5井、WZ11-1-A11S1井、文昌13-2-B15H井等，最终均采用偏心短钻杆辅助打捞成功（如图7所示），证明了偏心打捞技术的有效性。