鋼纜軟通井技術(shù)研究與應(yīng)用

焦士杰 王忠文 張紅運 鐘 敏 朱 濤

（1.青海油田公司井下壓裂技術(shù)服務(wù)大隊，青海海西州 816400； 2.青海油田公司井下維修站，青海海西州 816400；3.青海油田公司井下工程技術(shù)科，青海海西州 816400）

通井的目的主要是為了清除套管內(nèi)壁上的雜物或毛刺，使套管暢通無阻，并核實人工井底深度。例如新井投產(chǎn)、水井換封以及試油測試前期的準(zhǔn)備工作等都需要進(jìn)行通井作業(yè)。常規(guī)的通井方式是利用油管輸送通井規(guī)入井進(jìn)行作業(yè)，這種方式勞動強(qiáng)度非常大，施工周期也受到了限制。以一口井深為2 000 m 的井為例，完成一次通井工序需要起下油管420 根左右，而且需要井口操作人員反復(fù)的摘、掛、搬抬吊卡，工作量極其繁重［1］。因此，在通井作業(yè)中如何提高作業(yè)速度、減輕勞動強(qiáng)度需要迫切解決。針對這一問題，實施了鋼纜軟通井工藝，該工藝通過對現(xiàn)有的XJ-150 修井機(jī)進(jìn)行改造，配合使用高強(qiáng)度鋼纜進(jìn)行通井作業(yè)，解決了傳統(tǒng)通井工藝存在的諸多問題。該技術(shù)設(shè)計合理、施工周期短、作業(yè)成本低，經(jīng)過60 多口井的現(xiàn)場試驗及應(yīng)用，取得了顯著的效果，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

1 鋼纜軟通井管柱結(jié)構(gòu)

該工藝管柱結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 鋼纜軟通井管柱結(jié)構(gòu)

1.1 滑塊式防卡通井規(guī)

滑塊式防卡通井規(guī)主要由上接頭、本體、銷釘、定位螺栓、鍵槽、滑鍵、滑塊1、滑塊2 及排液孔組成。上接頭處有螺紋扣，可以和加重桿相互連接。在通井規(guī)中心及側(cè)面有排液孔，在起、下工具時起到排液、泄壓的作用。在本體及滑塊2 上均有楔形滑鍵，可以在滑塊1 的楔形鍵槽內(nèi)進(jìn)行滑動。當(dāng)遇到套管縮徑或者變形出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象時，通過上提鋼纜剪斷銷釘，滑塊1 相對于本體向下移動，滑塊2相對于滑塊1 向下移動，滑塊在做向下相對滑動時也在做徑向滑動，從而使通井規(guī)整體縮徑，解除卡鉆。見圖2。

圖2 滑塊式防卡通井規(guī)

1.2 剪切接頭

套管發(fā)生了變形、縮徑、錯斷，在不知井況的情況下進(jìn)行通井，易造成卡鉆事故。如果在上提解卡過程中拔斷鋼纜，給打撈工作造成極大麻煩。為此，設(shè)計加工了剪切接頭，連接在鋼絲繩帽與防脫器之間，其剪切力小于井口鋼絲繩的最大拉力，從而避免因上提拉力過大發(fā)生鋼纜斷脫事故。見圖3。

圖3 剪切接頭

2 XJ-150 修井設(shè)備

對現(xiàn)有的XJ-150 修井機(jī)進(jìn)行了改造：

（1）拆除原車的井架。通井車到達(dá)井場后擺放方位不受局限，可以快速進(jìn)行施工。

（2）安裝指重測深儀器。在井口地滑輪上安裝有指重測深儀，操作室內(nèi)安裝顯示器，以便于準(zhǔn)確計量鋼絲繩的下井深度以及測定其井下負(fù)荷。

（3）增加滾筒容量。為增加作業(yè)井深，擴(kuò)大了滾筒輪徑、墊高了滾筒底座，使其能夠盤繞?14 mm 鋼纜3 500 m。

（4）安裝攝像頭及顯示器。由于該設(shè)備的滾筒在操作室后面，司鉆觀察滾筒不便，在滾筒部位安裝高清攝像頭，操作室內(nèi)安裝有液晶顯示器，便于司鉆觀察滾筒。

（5）安裝排繩裝置。在車尾及滾筒部位分別安裝有導(dǎo)向輪，通過導(dǎo)向輪在導(dǎo)向軸上自由滑動，解決了排繩問題。見圖4。該裝置加工方便、成本低，經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用證實，排繩效果良好。

圖4 排繩裝置

3 主要技術(shù)參數(shù)

車型：XJ-150 修井機(jī)，修井機(jī)滾筒：?331 mm×590 mm，剎車鼓輪徑700 mm，排繩容量為?14 mm 鋼纜×3 500 m；鋼纜型號：1×19 右交D14×4 000，鋼纜抗拉強(qiáng)度170 kN；剪切接頭：裝有4 只剪切銷釘，剪切力總計為150 kN；防脫器：外徑95 mm，?40 mm 水眼；加重桿：外徑73 mm，質(zhì)量2 000 kg；花管：外徑73 mm，長度2.00 m。

4 工藝特點

（1）設(shè)備擺放方位不受限制，到達(dá)井場后可以實現(xiàn)快速施工。

（2）施工人員少。在正常起下鋼纜期間，只需要司鉆一人就可以完成相關(guān)工作。

（3）勞動強(qiáng)度低。不需起下油管、反復(fù)搬臺吊卡，大幅度降低了工人的勞動強(qiáng)度。

（4）作業(yè)范圍廣?？梢赃M(jìn)行通井、探砂面、探魚頂、強(qiáng)磁打撈等多項作業(yè)。

（5）施工周期短、作業(yè)成本低。與傳統(tǒng)的油管施工工藝相比較，縮短施工周期4/5 以上。

（6）使用防卡通井規(guī)、剪切接頭，最大程度降低了工程事故的發(fā)生。

（7）同常規(guī)油管作業(yè)方式相比較，減小了施工期間的環(huán)境污染。

5 抗拉強(qiáng)度試驗

2012 年4 月，先后對鋼纜、剪切接頭進(jìn)行了地面抗拉強(qiáng)度及剪切力試驗，試驗結(jié)果：?14 mm 鋼纜的鋼纜抗拉強(qiáng)度為170 kN；安裝4 只銷釘后剪切接頭的剪切力為150 kN。剪切接頭的剪切力小于鋼纜的抗拉強(qiáng)度，確保了在突發(fā)情況下管柱遇卡時鋼纜不被拔斷，滿足了施工要求。

6 現(xiàn)場應(yīng)用

鋼纜軟通井工藝過程主要分為以下幾個步驟：擺放設(shè)備，檢查儀器，連接工具，下放鋼纜工具入井，上提鋼纜起出工具。該工藝于2012 年3 月29 日在青海油田躍734（向）井首次試驗成功，從安裝設(shè)備至施工結(jié)束，歷時3 h，相比于常規(guī)作業(yè)方式大大縮短了施工周期。至2012 年11 月，相繼在尕斯庫勒、七個泉、躍進(jìn)二號、烏南油區(qū)完成了62 口井的通井、探砂面、強(qiáng)磁打撈等作業(yè)，平均每口井作業(yè)時間為2.5 h，大大縮短了施工周期，降低了勞動強(qiáng)度。部分井施工數(shù)據(jù)見表1。

表1 鋼纜軟通井部分施工數(shù)據(jù)對比

通過現(xiàn)場應(yīng)用可以看出，利用鋼纜代替油管作業(yè)，施工周期明顯縮短；同時，鋼纜軟通井工藝減少了現(xiàn)場操作人員：正常起下鋼纜施工期間，只需1人即可完成相關(guān)工作，而起下油管至少需要4 人。

7 結(jié)論

（1）鋼纜軟通井工藝完全能夠滿足施工要求，同傳統(tǒng)的作業(yè)模式相比較，具有諸多的優(yōu)越性。

（2）鋼纜軟通井工藝為油田井下通井作業(yè)提供了一種新的技術(shù)手段，實現(xiàn)了高效率、低成本、低污染作業(yè)。

（3）建議逐步拓展通井車的使用范圍，增加設(shè)備的利用率，使之更加有效地為油田發(fā)展服務(wù)。

［1］ 楊玉生.單吊卡起下油管作業(yè)工藝探討［J］.石油礦場機(jī)械，2008，37（1）：90-91.

［2］ 劉揚，鄭剛，朱國亮，等.漏失井沖砂工藝管柱研究與現(xiàn)場試驗［J］.石油機(jī)械，2008，36（10）：67-68.

［3］ 徐宏權(quán)，劉輝，師海濤，等.新型撈油及撈砂懸繩器的研制［J］.石油機(jī)械，2009，37（9）：171-172.

［4］ 畢宗岳.連續(xù)油管及其應(yīng)用技術(shù)進(jìn)展［J］.焊管，2012，35（9）：5-12.

［5］ 張川，蘇樹林.組合式多功能采油工藝管柱的研制［J］.石油鉆采工藝，2000，22（6）∶60-62.