鋼絲開關層防卡問題剖析與處理措施

萬禧煌，黃焌淞，任大明，許明亮，李金澤

(中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津300450)

為了提高油層動用程度，降低層間矛盾，減少層間干擾[1]，海洋油田堅持以滾動開發及合理劃分組合開發層系為基礎，采用根據油藏儲層特征實施分層開發與開采所形成一系列的分層生產、分層監測、分層改造、分層堵水等工藝技術，有效地發揮了多油層的生產能力，取得了比較好的油田開發效果。在這一系列分層開發工藝技術應用過程中，鋼絲作業是有效保障各類分層技術措施實施的主要依靠方式，但在實際應用過程中，常常發生鋼絲開關層遇卡復雜情況，而目前鋼絲卡鉆后處理手段較為單一，若處理不當則可能導致進一步復雜問題發生，甚至單井報廢[2]，造成油田開發生產效益受損。

1 日常鋼絲易卡原因分析

鋼絲作業的復雜情況多種多樣，通常有鋼絲本身缺陷，如熱處理工藝不穩定造成鋼絲強度及塑性明顯降低，引發鋼絲斷裂失效[3]；有使用條件不當，如傳送時間較長、承受載荷較大等因素[4]；有服役環境苛刻，如井下開關層井筒潔凈度、壓力波動大等影響造成鋼絲遇卡的現象。海上油田實際鋼絲開關層作業過程中，在嚴格操作規范及提升管理條件下，通過大量的現場應用來看，在多油層油藏層間差異的分采條件下，由于油層與油管內壓力不平衡(壓差)，在開關層瞬間存在：F＞G+f

F為由于某一油層與油管內壓力不平衡(壓差)形成的上頂力；G為鋼絲工具串在某一深度的井下流體中的浮重力；f為鋼絲工具串在某一深度下流體中的黏阻力。這一情況極易造成工具串快速沖頂上移，從而使井下鋼絲的控制松弛而形成扭結，出現開關層遇卡等復雜現象。

2 常規防卡措施及問題剖析

在鋼絲作業實施各類分層技術措施時，為了降低鋼絲因多油層油藏層間差異而出現工具串被上頂遇卡現象，目前海上平臺在鋼絲開關層作業中先后采用了一些作業措施，以預防鋼絲出現被上頂等復雜情況，具體分述如下。

2.1 控制操作方式

在鋼絲作業操作過程中，操作規程增加密切關注懸重變化，并且采用緩慢、間歇、不連續等方式實施滑套震擊，便于延緩油層與油管內連通平衡的時間。該方式對操作者經驗要求極高，且因井下流體壓力、溫度及流體性質等影響，會造成目的層滑套密封膨脹效果不同，以致于震擊開關層力度掌控困難，造成預防的偶然性較大。

2.2 正擠背壓方式

鋼絲工具串下入至目的層滑套位置過程中，通過井口向有油管內正擠液體并形成地面背壓，以達到形成油管內與油層的正壓差作用。該方式形成的地面背壓，具有一定的預防上頂作用，但由于實際過程中我們對各層實際壓力及井筒動態的認識并不精確，若背壓過低無法有效實現預防作用，背壓過高則造成油管內的正壓壓差過大，不利于滑套的開關層作業。

2.3 增加常規防上頂工具方式

該技術方式主要是鋼絲工具串組合連接入井之前，在鋼絲繩帽下設計增加一根防上頂工具，當鋼絲防上頂的下端工具串重力變輕，則防上頂的側翼張開卡住油管內壁，從而防止工具串上移。引入該方式后可以在工具串被上頂后預防上部鋼絲彎曲成團，降低了打撈處理井下鋼絲的復雜程度，但由于側翼張開產生了防上頂與油管內壁的“新卡”難題，仍需要制定下步打撈方案等。

3 技術思路及方案措施

3.1 技術思路

通過海上油田鋼絲實際作業方式及常規防卡措施，不難發現一直以來采用的措施主要是圍繞預防被卡而實施。在大量的現場實際作業積累中，需要改進以防為主的被動方式，為此提出“以防為主，治防結合”的方案，即研究一套鋼絲作業開關層上頂遇卡后可及時進行解卡的技術措施。該技術措施展開主要圍繞兩個方向，一是能夠預防上頂后造成井下工具串以上的鋼絲彎曲成團，二是能較為便利實現井下解卡。

3.2 技術方案原理及特點

通過研究，設計了一種震擊式防上頂，并將常規標準鋼絲工具串進行調整，引入震擊式防上頂概念，具體為“鋼絲繩帽+旋轉節+震擊防上頂+加重桿+萬向節+震擊器+滑套移位工具”相互連接的組合(圖1)。

該震擊式防上頂由于其工作原理特性，當鋼絲工具串被上頂后，防上頂支撐爪張開與油管內壁接觸起到防止上部鋼絲彎曲成團作用，同時由于工具串中震擊防上卡具有向上震擊能力，可利用較小的震擊力就可有效解卡支撐爪，從而既保障了井下鋼絲避免被扭結，又實現了支撐爪釋放的方式。該震擊式防上移工具采用短震擊沖程結構，能一定程度減少井下鋼絲工具串連接長度，有利于鋼絲工具串下入。

圖1 震擊式防上頂示意圖Fig.1 Schematic diagram of jarring type anti-topping

4 現場應用效果

某油田 1#井為一口定向生產井，分 3個防砂段生產，生產管柱為Y管電潛泵分采管柱，為了進一步釋放產能，通過動態資料分析，需要將 2640m 的生產滑套打開，以提高油井產量。

2019年7月10日實施鋼絲開滑套作業，工具串組合：φ38mm鋼絲繩帽+φ38mm旋轉節+φ38mm震擊防上頂+φ38mm 加重桿+φ38mm 萬向節+φ38mm震擊器+φ58.7mm滑套移位工具。

當日 10：00工具串下至 2630m，測上提拉力900lbs(1lbs＝4.44822N，下同)，繼續下放 10m 至滑套處緩慢向下間歇震擊6次未能打開滑套，重新再次向下震擊后發現鋼絲有過提現象，繼續上提至1100lbs無法提活，通過緩慢拉力測試判斷井下鋼絲工具串被上頂卡死。

11：30在震擊式防上頂的震擊桿活動范圍內，進行緩慢上下活動，并利用震擊式防上頂的震擊桿進行機械震擊沖擊，累計活動 20余次，上提拉力突降至900lbs，判斷解卡成功，上工具串檢查。

14：00保養工具后重新下入工具串，再次進行開滑套作業并順利完成作業。

5 結 論

①井筒內外壓力差在實際鋼絲開關層過程中容易造成井下工具串被上頂現象，給鋼絲作業預防帶來一定困難。

②現場應用表明，震擊式防上頂可正常配置于鋼絲開關層工具串組合中，具有一定的實用性和推廣價值。

③引入震擊式防上頂技術措施可有效處理鋼絲開關層上頂遇卡現象，為處理相關復雜情況提供了有效的解決方案。■