一趟多層壓裂充填防砂工具卡鉆打撈處理方法

馮 彬，衛 駿，陳玉山，桂 鵬，陳 輝，許廣強

(中海油能源發展股份有限公司 工程技術分公司，天津 300452 )

一趟多層壓裂充填防砂工具卡鉆打撈處理方法

馮 彬，衛 駿，陳玉山，桂 鵬，陳 輝，許廣強

(中海油能源發展股份有限公司 工程技術分公司，天津 300452 )

在對海上油田某大斜度井進行壓裂充填完井作業時，整套多層充填服務工具卡鉆、落井。針對落魚的高硬度特性，特制了高強度打撈公錐。現場對公錐、可退式卡瓦打撈筒等工具進行特殊改造，以匹配打撈要求。針對內外層相互卡鉆限位的特性，將處理對象由高硬復雜的服務工具變更為結構相對簡單的外層防砂管柱，通過打撈外層管柱而帶出最為復雜的內層工具，優化了打撈工藝，節約打撈工期8%。實踐證明，該方法有效解決了大斜度井內非常規、高硬度、多層同心管柱并存的服務工具卡鉆問題，避免了卡鉆事故復雜化，為今后解決類似工具卡鉆落井問題提供處理思路。

防砂；工具；打撈；方法

一趟多層壓裂充填防砂服務工具由一系列硬度高、結構復雜的功能性部件組成，與外層防砂管柱全尺寸滿眼配合[1]，卡鉆時很難處理。海上油田某井進行一趟三層壓裂充填防砂作業，第2層充填結束，倒反循環時管柱遇卡，井口無返出，循環無法建立。實施憋壓、擠注、旋轉、大力提拉等解卡方式活動48 h，管柱無位移。嘗試逐漸增加拉力，達到900 kN，拔斷服務工具上部?101.6 mm沖管，全套充填服務工具89.265 m落井，卡在防砂管柱內。查閱相關數據，先前曾經存在完井卡鉆打撈案例，但落井工具相對簡單，全套多層充填服務工具卡鉆落井尚屬首次，需研究新的打撈工具和工藝。

1 井下落魚特點及打撈難點分析

井下落魚為?120.65 mm的加強型一趟多層壓裂充填防砂服務工具，其特點如下：

1) 結構復雜，尺寸及形狀不規則，工具選擇受限。GP工具(如圖1)由14段密封節通過ACME方扣連接，擰緊力矩低，易松扣；MARS循環短節(如圖2)內部存在單向球閥，本體上、下部分可相對自由旋轉；Weight-down定位工具(如圖3)未回位，處于定位狀態，限制內層工具相對外層的下移。

圖1 GP 充填工具

圖2 MARS循環短節

圖3 Weight-down定位工具

2) 落井壓裂充填工具硬度高，需特制打撈工具。國外進口落井工具工作壓力68.94 MPa，鋼級P110，硬度40 HRC，打撈公錐、母錐等常規級別造扣類工具無法對落魚本體實施有效造扣；而通用型可退式卡瓦打撈筒、可退式卡瓦打撈矛打撈距離不匹配[2]。

3) GP工具與MARS工具內部無通徑，無法實施內部切割分離解卡。

4) 三層同心管柱重疊。?120.65 mm的GP工具充填孔以上內部連接外徑?76.2 mm內管，內徑?48.26 mm。值得注意的是，如果打撈至GP工具的充填轉換單元時，內外撈均無打撈距離及合適工具。

5) 服務工具與外層防砂管柱全尺寸滿眼配合，多段滿眼接觸，卡點不明。

6) 綜合分析考慮落井工具硬度和結構尺寸因素，內撈服務工具時，存在多個節點無法逾越。

2 技術手段及路線

2.1 技術手段

由圖4所示，解決問題的關鍵是處理第2層防砂封隔器總成部位，該位置覆蓋了結構復雜、最難處理的GP工具、MARS循環短節、Weight-down定位工具，整個處理過程采用技術方案如下：

圖4 落井工具與外層管柱相對位置

1) 特制高強度公錐正扣反螺紋公錐倒扣[3]打撈GP工具。

2) 水力切割、精確倒扣打撈[4]頂層防砂管柱，露出GP工具魚頂。

3) 可退式卡瓦打撈筒外撈高硬度GP工具。

4) GP工具、內管及隔離封隔器總成3層同心管柱共存時，交替打撈，優先考慮外撈GP工具內管或者防砂外管柱，實施震擊、倒扣解卡。

5) 內、外層管柱魚頂平齊時，抓住內外管柱相互約束限位的特點，套銑外層防砂管柱[5]，解卡外層，通過打撈外層帶出內層，實現內層解卡。

2.2 打撈技術路線

如圖5所示，當公錐打撈GP工具受阻后，及時轉變思路，轉入外層打撈，將處理焦點由結構復雜、高硬度的服務工具轉移至相對結構簡單且材質較軟的外層管柱，避免問題復雜化。

圖5 打撈作業流程

3 現場實施關鍵節點分析

3.1 打撈公錐內撈GP工具

選用?83～?108 mm特制正扣反螺紋高強度打撈公錐在魚腔內部進行造扣打撈2趟，檢查發現公錐打撈螺紋磨損失效。分析認為：落魚硬度超出預期，公錐難以在魚腔內壁進行深度造扣，后續打撈的關鍵是避開造扣類工具的使用。

3.2 打撈頂層復合篩管，露出GP工具魚頂

轉入外層打撈，水力切割、回收頂部防砂封隔器，選用?90～?145 mm正扣反螺紋公錐倒扣打撈出頂層篩管，露出GP工具魚頂，創造出外撈GP工具打撈距離，觀察倒扣時存在多點倒開跡象。

3.3 打撈卡點以上3層同心管柱

選用?206 mm卡瓦打撈筒分別打撈出倒開點以上部分GP工具及隔離封隔器。打撈隔離封隔器時，為了創造打撈距離，將?127 mm鉆桿短節擴孔2 mm，擴孔后的鉆桿短節帶出?76.2 mm內管上節。

選用?146 mm可退式卡瓦打撈筒打撈出GP工具內剩余內管，3層變2層，內外層平齊。

隔離底部接頭滿眼且無打撈距離，不具備打撈條件，綜合分析選擇內撈GP工具。根據GP工具內部有限的7 cm打撈距離，精確切割?90～?145 mm高強度公錐，實現了部分GP工具的倒扣打撈。

3.4 套銑防砂管柱，增加外層自由段長度

經過交替打撈，內層GP工具魚頂為單溜閥，低于外層充填滑套密封筒0.24 m，GP工具無打撈距離，轉入外層套銑。

套銑外層形成自由段18.15 m，覆蓋2根盲管及1根篩管，增加了Weight-down定位工具對應的外層管柱以下倒扣分離成功率。由于Weight-down工具與外層管柱互相限位，外層分離解卡后，可以帶出GP、MARS、Weight-down等結構復雜且處理難度最大的充填服務工具。

3.5 打撈充填滑套密封筒，實現最復雜工具的解卡

第1次套銑后，選用?206 mm可退式卡瓦撈筒打撈外層，數據顯示外層倒開，經過震擊未解卡，脫手撈筒。分析認為：外層分離點在weight-down定位對應位置以下，而內層工具未倒開，篩管部位對應的內層服務工具仍卡鉆。

第2次套銑后再次打撈，直接撈獲1.58 m外層管柱，內部帶出GP工具剩余部分、MARS循環短節及Weight-down定位工具，取得突破性進展。觀察Weight-down位置對應的外層盲管受擠壓變形并套銑破損(如圖6)，公扣端套銑痕跡明顯，證明第1次倒扣外層成功；Weight-down心軸與底部接頭連接處在高扭矩及高轉速套銑時扭斷，內層分離解卡。

3.6 震擊、倒扣打撈剩余全部服務工具

選用?206 mm卡瓦打撈筒外撈內管柱，嘗試震擊解卡并實施倒扣，撈出剩余全部落井工具，帶出外層2根篩管，觀察發現外層篩管與內層沖管環空及內層中部隔離密封以上內部充滿陶粒(如圖7)，證明充填工具存在砂卡。

圖6 出井盲管嚴重擠壓變形

圖7 中層隔離密封內部及環空均充滿陶粒

4 現場工具及工藝選用分析

4.1 現場工具的改進及分析

1) 特殊加工及現場改造高強度正扣反螺紋公錐。針對落井工具高硬特性，特殊設計加工正扣反螺紋高強度公錐，硬度提高至63 HRC，螺紋間距5扣/25.4 mm，牙尖角89°30′。現場根據打撈距離差異性要求，準確測量切割改造，并收到了良好的效果。

2) 現場加工可退式卡瓦打撈筒內部限位筒并強化撈筒本體連接螺紋。由于雙層管柱存在高度差，撈筒尺寸難以匹配打撈距離，需增加延伸筒，同時限位外層，通過測量及試驗，特殊加工限位筒裝入撈筒延伸筒內，同時滿足了內層的引入及外層的限位。在撈筒本體螺紋內均勻涂抹Tube-Lok絲扣膠，將延伸筒連接處均勻點焊并打磨，實現了高轉矩倒扣。但點焊連接螺紋屬于破壞性加工，影響工具以后的使用，有待進一步改進。

3) ?127 mm鉆桿接頭擴徑。GP工具內管扶正爪距離隔離封隔器長度大于撈筒打撈距離，?82.6 mm扶正爪外徑小于?127 mm鉆桿接頭內徑2 mm，現場對鉆桿短節擴徑，同時保證了撈筒對封隔器及鉆桿對內管扶正爪的雙重引入。

4.2 打撈工藝的優化改進

將處理焦點由結構復雜、硬度高的加強型充填工具轉移到結構相對簡單的外層防砂管柱，盡量避開內撈復雜的GP工具等部件。抓住內、外層相互制約限位的特性，通過打撈外層帶出內層，實現內層解卡。突破了服務工具的非常規特性對打撈工具尺寸及材質的約束，避免了服務工具倒散、解體、形成不規則井下落物等復雜問題的發生。

5 結論

1) 壓裂充填防砂完井服務工具存在兩種卡鉆形式：一是盲管在壓裂充填時受高壓變形，盲管抗外擠強度不足，形成變形卡；二是防砂篩管沖蝕破損，充填礫石進入沖管與篩管環空，形成砂卡。

2) 偏磨套銑能使變形卡與砂卡兩部分成功分離，促進最復雜的落井工具解卡；然而，偏磨套銑損壞了復合篩管，降低了篩管強度，并產生井下落物，降低了井筒清潔度，對底層防砂管柱打撈造成了一定干擾。

3) 倒扣是該井重要的打撈技術手段，抓住落魚結構、強度、硬度及擰緊力矩不同點，分析倒扣參數，實施差異化倒扣。

4) 針對結構復雜的內層服務工具卡外層防砂管柱、且外層砂埋的卡鉆事故，優先考慮處理外層，從而帶出內層，遵循事故處理原則，規避服務工具倒散、解體及多趟打撈，避免問題復雜化。

5) 防砂封隔器系統的工具扣相對防砂篩盲管的擰緊力矩低(封隔器本體、充填滑套密封筒等)，倒扣分離成功率高。

[1] 張鈞，余克讓，陳壁，等.海上油氣田完井手冊[M].北京：石油工業出版社，1998.

[2] 郭伯華，孫祖秋，高興光.井下打撈技術與打撈工具[M].北京：石油工業出版社，2000.

[3] 于小龍，郭樹彬，劉禹銘，等.正扣鉆具倒扣技術探討[J]．石油機械，2011(4)：88-89.

[4] 冉津津.大修精確倒扣技術研究[J].科學技術與工程，2013(10)：100.

[5] 楊進，楊立平，劉良躍，等.油氣井套銑設計理論與工藝技術[M].北京：石油工業出版社，2011.

Fishing Method of Sticking of Single Trip Multi Zone Gravel Pack Service Tool

FENG Bin，WEI Jun，CHEN Yushan，GUI Peng，CHEN Hui，XU Guangqiang

(CNOOCEnerTech-Drilling&ProductionCo.，Tianjin300452，China)

A set of single trip multi zone gravel pack service tools encounter sticking and lost in the hole when performing fracture gravel pack completion on the offshore oilfield.High strength taper tap was designed and manufactured aiming at high hardness of fish，transformed taper tap and overshot based on fishing requirement.To grasp the characteristics of internal and external mutual sticking and mutual restraint，the focus was transferred by fishing the complicated gravel pack sand control service tool to fishing the relatively simple structure of the outer sand control string.A hole was fished out with complex inner string via fished out outer sand control screen to optimize fishing process，fishing construction period was saved by 8%.It proved that the method of fishing can solve the problem of non-conventional，high hardness，multilayer concentric tube column coexist service tool sticking in high inclination well and effectively avoid the sticking problem developing to complexity，provided fishing thinking for sticking of tools like this in future.

sand control；tool；fishing；method

1001-3482(2017)01-0058-04

2016-08-25

馮 彬(1984-)，男，河北秦皇島人，2007年畢業于華中農業大學機械設計制造及其自動化專業，現從事海上油氣田大修打撈技術研究，E-mail：fengbin3@cnooc.com.cn。

TE921.907

B

10.3969/j.issn.1001-3482.2017.01.014