套管井永久式封隔器套銑風險分析與優化措施

董建安　譚章龍

摘要：在套管井大修作業中，通常采取套銑的方式處理永久式封隔器，將永久式封隔器卡瓦及密封套銑掉之后，再進行打撈回收或下推至人工井底，達到順利進行下步作業的目的。文章總結歸納出了針對性較強的永久式封隔器的套銑方法及經驗，對套銑管柱的鉆具組合與套銑參數進行了選擇和優化，提出了套銑結果的判斷依據。

關鍵詞：套管井大修作業；套銑；永久式封隔器；密封套；套銑管柱；套銑參數 文獻標識碼：A

中圖分類號：TE358 文章編號：1009-2374（2015）15-0030-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.015

本文例舉XX井套銑、打撈永久式封隔器的比較經典的案例，在XX井成功套銑、打撈永久式封隔器后，對整個套銑、打撈作業過程進行了詳盡總結，并為今后類似作業提供了指導性建議。

1 工程背景

XX井生產層位為東營組主力油層，采用直徑Φ177.8mm生產套管射孔完井，最大井斜41°，先后打撈出東營頂全部防砂管柱，處理至永久式封隔器。此時井下剩余防砂管柱組合：永久式封隔器（深度1745.00m）+可回收式頂部封隔器（深度1749.41m）+防砂管柱+永久式封隔器（深度1819.00m），人工井底（深度1823.50m）：XX井采用Φ88.9mm鉆桿套銑鉆具組合，鉆桿上扣扭矩13kN·m，ZP275型號轉盤額定扭矩27.5kN·m（實際套銑鉆壓控制10～50kN，最大套銑扭矩12kN·m。

2 套銑風險分析

永久式封隔器套銑作業風險主要取決于作業井本身固有的特性與地層因素，如井身結構與井眼軌跡形狀，另外封隔器本身的結構、尺寸、材質等也是必須考慮在內的因素，需要綜合考慮以上因素后選擇相應尺寸、種類的套銑鞋。

在地面可以直接監測套銑的扭矩、進尺、泵壓，通過改變轉盤（或頂驅）轉速、鉆壓及排量來調整套銑參數，提高套銑效率。

第一，套銑液除了循環冷卻銑鞋外，還有攜帶套銑產生的金屬碎屑返出至地面的任務，此井計算要求返出速度大于0.78m/s。如果在套銑過程中進尺快，地層漏失大，循環排量跟不上達不到返速要求，會引起金屬碎屑下沉堆積，降低套銑效率，甚至卡鉆。

第二，通過地面驅動鉆具進行套銑作業，全部鉆具都在套管內轉動，隨著深度增加鉆具所承受扭矩不斷增加，在造斜點扭矩增大尤其明顯。長時間套銑時，鉆具在大鉆壓、高扭矩情況下容易疲勞、扭斷脫落，造成井下事故。

第三，隨著套銑參數調整，在增大鉆壓、轉速的情況下，容易產生憋鉆現象，造成銑鞋大塊銑齒掰斷脫落。大塊銑齒會掉落在落魚魚頂，重復套銑堅硬的銑齒，增大了現場工作量，降低了套銑的效率。

第四，鉆具組合在套銑過程中會產生不規則擺動，尤其在井底銑鞋憋鉆情況下，突然的釋放扭矩或者鉆具扭矩憋高到一定程度超過鉆具扣型扭矩安全范圍，會發生鉆具斷裂落井。

第五，可能在套銑前封隔器上堆有小件硬物，或者在套銑過程中被套碎的一定尺寸的金屬塊，會在循環液作用下，在銑鞋與套管環空間不斷運動，不但造成很大扭矩波動，而且可能會損壞套銑工具絲扣，造成鉆具斷裂，或者堆積在環空造成卡鉆事故。

第六，由于套銑參數調整不當，造成管柱長時間憋鉆、跳鉆、鉆具共振等現象，使得銑鞋、套銑筒等大外徑套銑工具磨損加劇，最終導致斷裂或者絲扣脹扣、擰斷的事故發生。

3 套銑鉆具組合及套銑參數的優化

套銑鉆具組合優化。根據生產套管尺寸及封隔器型號，選擇合適的銑鞋尺寸，不得有外齒。為減小環空金屬碎屑對套銑作業的不良影響，可以在套銑鉆具組合中添加撈杯。根據需套銑目標長度、外徑來配長銑鞋長度。優化后的鉆具組合：SharkTooth銑鞋+Φ146.0mm銑鞋加長筒+頂部接頭+Φ88.9mm鉆桿短節+Φ146.0mm安全接頭+變扣+Φ139.7mm撈杯2只+變扣+Φ88.9mm鉆桿短節+Φ120.6mm震擊器+Φ120.6mm鉆鋌6根+Φ88.9mm鉆桿。

實際套銑參數見表1：

表1 各次套銑套銑參數

下鉆次數 鉆壓（kN） 扭矩（kN·m） 排量（m3/hr） 泵壓（MPa） 套銑驅動方式 耗時（hr） 進尺（cm） 累計進尺（cm）

1 10～70 5～11 40～55 4～9 地面轉盤 8 12 12

2 10～50 5～12 40～55 4～9 地面轉盤 8 20 32

3 10～50 5～12 40～55 4～9 地面轉盤 6 12 44

4 套銑結果判斷依據

套銑結果的準確判斷直接影響到能否一次性打撈回收封隔器，一旦不能打撈成功，會增加很多不必要的后續作業，費時費力的同時增加了作業成本，提高了作業風險。

4.1 套銑進尺

需在相同參數下比較套銑前后鉆具進尺，鉆具進尺增量即為套銑進尺，即套銑前記錄鉆具進尺K1，套銑后記錄鉆具進尺K2，套銑進尺：H=K2-K1。

4.2 套銑磨損程度

套銑永久式封隔器，主要是銑掉上卡瓦及密封膠皮，使得下入打撈工具后，上提不遇卡，實現正常打撈。從套銑封隔器頂部接頭、上卡瓦控制環、上卡瓦直至封隔器膠皮，銑鞋底齒及內齒一直處于切削狀態。因此檢查銑鞋銑齒的磨損程度與深度，可以定性判斷封隔器的套銑程度。

4.3 撈杯內容物

下鉆前必須清理干凈撈杯，這樣才能最真實地反映井下套銑情況，對井下套銑情況做出最正確的判斷。

如圖1所示XX井套銑過程中從撈杯里檢查出的碎卡瓦片圖片，對套銑至封隔器哪個部位最有說服力。

圖1 撈杯中部分封隔器上卡瓦碎片

5 結論與建議

第一，第一趟套銑過程中，套銑永久式封隔器頂部接頭部分10cm后，繼續套銑6小時仍無進尺，調整鉆壓、轉速多次，扭矩基本無變化，起鉆檢查發現銑鞋內徑偏小，在套銑過程中，銑鞋需套銑大量的永久式封隔器芯軸，嚴重影響了套銑效果。

第二，更換銑鞋后進行第二趟套銑，加大了銑鞋本體內徑，進尺明顯加快，封隔器被套銑活動后，繼續加壓套銑，憋扭矩現象嚴重。下鉆打撈，上提管柱3m后管柱遇卡，最大過提50T不能順利解卡，現場判斷兩趟套銑產生的碎片散落在封隔器與套管環空之間，造成打撈管柱上提遇卡。

第三，下入第三趟套銑管柱，套銑3小時后，進尺14cm，觀察扭矩平穩，現場分析之前影響打撈的碎片已經清理干凈，起鉆后檢查撈杯內有大量碎卡瓦及小塊碎膠皮，下鉆打撈，順利撈出永久式封隔器，如圖2所示：

圖2 打撈出的永久式封隔器芯軸及定位變徑

測量打撈出的永久式封隔器：芯軸本體外徑124mm，總長52cm，被套銑過的部分長度32cm，第一次套銑部分的芯軸外徑114.3mm，第二次套銑部分的芯軸外徑117.5mm，20cm沒有被套銑的部分外徑124mm（有多處碎卡瓦印痕），底部變徑接頭外徑152.4mm，長度10cm。

撈出的永久式封隔器真實反映了幾次套銑進程：第一次套銑長時間無進尺是由于所選銑鞋內徑偏小114.3mm，需套銑芯軸本體外徑124mm，造成進尺緩慢；第二次套銑后打撈未成功是由于在封隔器芯軸本體及底部大外徑接頭處堆積了大量大塊碎片（如圖有明顯硬物掛卡印痕）。

總結XX井整個套銑、打撈永久式封隔器過程，首先要保證套銑鉆具組合的合理性及安全性，嚴格把關套銑參數；其次確認套銑進尺到位，保證影響下步打撈的碎卡瓦等小件硬物被套銑干凈后，再停止套銑。如套銑過程中封隔器被套銑活動后有下移跡象，應繼續套銑至扭矩反映趨于平穩后起鉆，進行下步打撈。

參考文獻

[1] 《海上油氣田完井手冊》編委會.海上油氣田完井手冊[M].北京：石油工業出版社，1998.

作者簡介：董建安（1982-），男，河北人，中國海油國際公司中級工程師，研究方向：完井、大修井一線作業。

（責任編輯：周 瓊）endprint