精確定位水力切割技術的研究與應用

田繼宏

摘要：水力切割技術是大修井作業(yè)打撈過程中的常用技術，尤其是打撈防砂封隔器及多層防砂管柱更是不可或缺的一項技術手段。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，水力割刀切割過程扭矩變化具有一定的特征，針對這種扭矩變化曲線特征可準確判斷切割過程，從而判斷出切割成功時刻，并果斷停止切割，避免浪費時間和磨損刀片，節(jié)約工期。

關鍵詞：精確定位；水力切割；微創(chuàng)切割法；切割效率；大修井作業(yè) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TE935 文章編號：1009-2374（2017）06-0043-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.022

隨著油氣田生產(chǎn)開發(fā)的進程，大多數(shù)井已經(jīng)進入了中后期，修井作業(yè)井數(shù)也呈逐年遞增的趨勢，而大修作業(yè)中必不可少的幾項關鍵作業(yè)就包括了封隔器和防砂管柱的處理。在國內(nèi)修井作業(yè)中，時常出現(xiàn)回收工具不能正?；厥辗飧羝鞯那闆r，通常的解決辦法是套銑打撈，這種辦法可行，但是需要耗費大量的時間，同時產(chǎn)生較多的井下碎片，另外封隔器的材質(zhì)和結構對套銑進尺和時效有很大的影響。國內(nèi)的防砂管柱通常為多層防砂，在修井的時候就需要對多層防砂管柱進行處理，常規(guī)處理方法是切割、打撈反復進行，逐層處理，作業(yè)技術成熟，但是耗費大量的時間。本文所闡述的切割技術可解決以上兩個問題，通過精確定位切割破壞封隔器內(nèi)部結構使其解封再打撈。通過準確判斷切割過程，避免割刀過度磨損，實現(xiàn)一刀多切。以上切割方法可極大的提高修井作業(yè)時效，提高修井作業(yè)技術水平。

1 水力割刀技術簡介

水力割刀通常由上接頭、彈簧、本體、刀片部件、活塞、噴嘴等零件組成。作業(yè)時，泥漿泵將高壓液體泵入水力割刀內(nèi)，高壓液體通過活塞內(nèi)的噴嘴產(chǎn)生壓力降，推動活塞壓縮彈簧使活塞桿下行，活塞桿下端推動三個割刀片向外張開與被切管壁接觸，張開的三個割刀片隨同切割鉆具順時針旋轉，三個割刀片周向同時切割，直到將被切管割斷，切割完畢，停泵，壓差消失，刀片在彈簧作用下收回，起出切割管柱。

2 管柱磨阻對定位的影響及應對措施

管柱在下放過程中由于與管壁的摩擦，管柱受到向上的摩擦阻力，鉆臺顯示的管柱懸重會低于其自重，管柱處于壓縮狀態(tài)。而當管柱在上提過程中時，管柱受到向下的摩擦阻力，鉆臺顯示的管柱懸重會高于其自重，管柱處于拉伸狀態(tài)。在定位切割位置時必須充分考慮摩擦阻力的影響，根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，在井斜不太大的情況下，通過保持管柱旋轉狀態(tài)下測上提下放懸重，二者比較接近，即保持旋轉狀態(tài)下可消除大部分摩擦阻力的影響。因此為克服摩擦阻力對管柱定位的影響，在管柱到位前可旋轉管柱減少管柱誤差，保持旋轉狀態(tài)測上提下放，測量管柱誤差，保持旋轉狀態(tài)下探切割點以下的縮徑變扣，再根據(jù)所計算的誤差量和預定的上移量，旋轉上提管柱至預切割位置，可進行切割。

3 切割過程割刀受力分析及割切扭矩特征

水力切割過程中隨著切割作業(yè)的進程，割刀的受力情況和扭矩變化有一定的規(guī)律，通常情況下在開始作業(yè)的第一個階段，此過程中未出現(xiàn)割破點，扭矩會經(jīng)歷一個平穩(wěn)的波動階段；第二個階段，開始出現(xiàn)割破點，扭矩會出現(xiàn)一個較大范圍的波動，轉速和泵壓趨于平穩(wěn)；第三個階段，切割開井下工具階段，扭矩會瞬間出現(xiàn)一個峰值，轉速波動范圍增大，繼續(xù)切割，扭矩出現(xiàn)突降，此時井下工具已經(jīng)完全被隔開，繼續(xù)切割，扭矩波動范圍將會增大，此時刀片在割口上下無規(guī)則運動切割。切割過程中，割刀與管壁之間的相對運動性質(zhì)由切割時的滑動摩擦變成即將完全割開時的撕裂。扭矩在此過程中隨切割性質(zhì)變化，形成了一定的特征。通過捕捉這一特征，可及時準確地判斷切割作業(yè)是否成功完成，進而第一時間停止切割，避免了刀片的繼續(xù)磨損，節(jié)約了作業(yè)時間也可實現(xiàn)一刀多切。

4 精確定位切割與微創(chuàng)切割在現(xiàn)場的應用

4.1 天外天某9井精確定位切割技術的應用

4.1.1 作業(yè)背景。天外天某9側鉆井鉆完6″井眼，在下入3-1/2″尾管及懸掛器總成過程中鉆具提前遇阻、懸掛器總成在投球循環(huán)過程中提前坐封。經(jīng)海上作業(yè)驗證，確定封隔器卡瓦和膠皮均已張開，需打撈出全部尾管管柱。落魚鉆具組合（由上至下）：回接筒3.20m+懸掛器總成6.79m（封隔器+懸掛器）+5″套管10.94m+變扣5″VAM B×3-1/2″NK3SB P 0.42m+3-1/2″NK3SB尾管1117.16m，總長1138.62m。根據(jù)現(xiàn)場操作記錄與管柱工具情況綜合分析，判斷封隔器已經(jīng)坐封，懸掛器是否坐掛未知，導致上提遇卡的原因是封隔器座封，將封隔器處理完畢即可將懸掛器和3-1/2″尾管全部打撈出井。

經(jīng)過分析討論，最終選定切割打撈方案，根據(jù)對封隔器結構的分析決定切割卡瓦對應位置的芯軸，使卡瓦與配合坐封的楔塊分離，破壞坐封結構，使管柱解封，再進行打撈。

4.1.2 精確定位切割。通過封隔器外部結構的尺寸丈量與結構圖，最終確定封隔器芯軸切割位置應為距離芯軸頂端1.98～2.1m處的位置，即切割段僅有0.12m的長度，定位必須非常精準。作業(yè)時，下鉆到位利用管柱上的縮徑變扣與封隔器芯軸校深，通過旋轉上提下放定位法，最終定位切割位置為距芯軸頂2.04m處位置。啟泵切割90mins，起鉆檢查割刀刀片輕微磨損，刀腹有較明顯的劃痕，判斷切割成功。后續(xù)打撈出割點以上落魚，撈出落魚割口平整，丈量芯軸頂至割點距離2.06m，與預定位置僅2cm之差，達到切割目的。

4.2 平湖某9井微創(chuàng)切割技術的應用

4.2.1 作業(yè)背景。平湖某9井于2007年鉆探完井，下入兩個威德福Blackcat封隔器對P1、P7層進行分采生產(chǎn)。2013年決定對某9井進行大修，目的是封堵P7已開發(fā)層位，釋放P4、P8未動用儲量，驗證P1、P3的油氣水分布。

該井作業(yè)時，該封隔器的配套回收工具在作業(yè)期間全國就只有一套。在成功回收上部的Blackcat封隔器后，回收工具下部彈性爪嚴重受壓變形，現(xiàn)場拆卸保養(yǎng)回收工具后下入回收工具進行下部Blackcat封隔器的處理，在處理下部封隔器時回收工具未能成功回收封隔器，起鉆檢查發(fā)現(xiàn)回收工具上部latch落井，下部彈性爪收縮變形，剪切環(huán)已剪切。無法再使用回收工具回收處理封隔器，根據(jù)對封隔器結構的分析，通過切斷芯軸可實現(xiàn)封隔器的解封。

4.2.2 精確定位微創(chuàng)切割。此次切割作業(yè)深度達到3700m，根據(jù)前期關于精切定位切割的研究成果以及細致研究封隔器的內(nèi)部結構，本井的封隔器處理我們大膽的提出了在回收工具不能正?；厥辗飧羝鞯那闆r下，采用精確定位后微創(chuàng)切割的切割方法，并且要求僅切割封隔器的內(nèi)筒，不破壞外部其他組件。垂直切割范圍只有0.2m，精確定位并記錄各種基礎參數(shù)以后，通過錄井的扭矩監(jiān)測，成功捕捉到了切開前的大范圍波動及扭矩峰值，果斷停止切割并起鉆，通過檢查后續(xù)打撈出井的封隔器，切割作業(yè)達到了預期效果，實現(xiàn)了微創(chuàng)切割，檢查發(fā)現(xiàn)刀片輕微磨損，完全滿足再次進行水力切割作業(yè)的條件。

5 結語

通過此項研究成果的成功應用，節(jié)約了切割作業(yè)工期，尤其對于深井多次切割及多層防砂管柱的切割作業(yè)，通過及時準確的判斷，一趟切割鉆具，完全可以實現(xiàn)多次切割。以平湖某9井為例，3700m作業(yè)井深二次切割作業(yè)，若一次完成，可節(jié)約工期18h，節(jié)約作業(yè)費用約17萬左右，節(jié)約刀片一副，若推廣此項技術，以每年30口井次計算，可節(jié)約400萬～500萬元。在無法使用回收工具處理封隔器的情況下，精確定位微創(chuàng)切割技術可使封隔器的處理時間降至最低，極大地提高了作業(yè)時效，具有極高的推廣價值。

（責任編輯：黃銀芳）