高溫高壓氣井鋼絲作業技術實踐

姜玉峰，葛東升

（中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，上海 200335）

鋼絲作業是通過纏繞在絞車上的鋼絲利用機械的上下提放達到對井下工具進行操作的目的[1-2]。由于鋼絲作業的設備簡單、價格便宜、重量輕、操作簡單、適用范圍廣和易于下井等特點，在完井作業中應用廣泛[3-6]。隨著高溫高壓井的進一步勘探開發，井底壓力和溫度更高，井身結構及生產管柱組合更加復雜，新的問題和困難不斷出現[6-12]，在這種形勢下，對鋼絲作業的設備、工具以及人員等都提出了更高的技術要求。

1 概述

鋼絲作業原理是利用纏繞在絞車上的鋼絲，依靠絞車動力上提下放，配合專用工具實現對井下工具的操作，進而實現多項功能。鋼絲作業設備主要由地面設備和井口裝置兩部分組成，主要設備有絞車、防噴閥、防噴管、防噴盒、滑輪。鋼絲作業基本工具串包括鋼絲繩帽、加重桿、震擊器和萬向節。常規鋼絲作業選擇普通φ3.18 mm 鋼絲，對于井較深、斜度和磨阻均較大的井，選擇拉力更大的鋼絲；對于有腐蝕環境的井，需選用防腐性能高的不銹鋼材質鋼絲（表1）。

2 常見問題及應對措施

高溫高壓井完井不同于常規井，井較深、井底溫度高，井口壓力高等因素給鋼絲作業帶來了很大困難及風險。

表1 常見鋼絲參數性能

（1）井口油壓過高的應對措施：選用滿足要求的井口防噴裝置，防噴管選擇高壓力等級，防噴器選擇多級液壓BOP，液壓防噴盒配套流管，使用注脂泵加強鋼絲密封，優先選擇開井狀態進行鋼絲作業，減少井口油壓過高的風險。

（2）易結冰的應對措施：導致冰堵的主要原因是含有水汽的高溫高壓氣體在節流作用下，溫度下降水汽凝結成冰，因此鋼絲作業盡量選擇避開冬季，另外要備好甲醇、乙二醇等解除冰堵的藥劑，鋼絲作業冰堵易在防噴管內產生，鋼絲工具串入井前，將甲醇或乙二醇倒入防噴管內，同時在清蠟閥以上打平衡壓，可以有效地預防冰堵，抑或在防噴管接頭處連接好注解冰堵藥劑的流程，隨時應對冰堵問題。

（3）井下溫度高的應對措施：優化鋼絲作業投撈堵塞器的次數，配合使用彈簧震擊器，入井前彈簧震擊器調節至合理狀態，確保有震擊器震擊力滿足要求；選擇材質優良的密封部件，在不影響密封效果的前提下，適當打磨減小密封部件的尺寸也能很好地解決密封件遇高溫膨脹的問題。

（4）產生氣頂作用的應對措施：開井狀態下的鋼絲作業，控制井口油壓的同時，要通過調節油嘴開度控制產量，進而控制井下氣體的流動，減小氣頂效應；優化鋼絲工具串組合，加重桿配重，井斜大的井采用滾輪加重桿。

（5）開關滑套作業、壓差過大的應對措施：開啟壓力較高的產層滑套時，選擇高性能的鋼絲，鋼絲工具串中加入防沖頂工具。

3 現場應用

鋼絲作業在完井作業中的應用主要有鋼絲作業通井、投撈堵塞器、投堵塞器、坐封封隔器、開關滑套等。

3.1 作業背景

該井為一口水平開發井，人工井底5 310 m，生產油管為φ73.02 mm TS3SB 13Cr-P110 油管，完井方式為：裸眼段下入打孔管、φ177.80 mm 及φ244.47 mm 套管內射孔，三個封隔器分三個層系進行開采，該井最高關井壓力達到 42.748 MPa，目的層溫度125 ℃。

完井作業結束，鋼絲作業投55.58 mm FWG 堵塞器至下部55.58 mm F 型坐落接頭，封堵下部產層。工具串組合：繩帽38.10 mm+變扣+旋轉節+4.762 m加重桿+萬向節+47.62 mm 機械震擊器+161.20 mm C-1+55.58 mm FWG 堵塞器。脫手55.58 mm FWG 堵塞器送入工具串，脫手后工具串上提19 m 后無法繼續上移，上下活動鋼絲，降低防噴盒壓力，防噴盒內注入液壓油均未果；開井放噴，降低井口油壓未果，通過反復排查，發現鋼絲防噴系統內出現冰堵。向防噴盒內注入乙二醇。配合灌入熱水，活動鋼絲解卡成功，正常上提拉力340.194 kg，起鋼絲工具至1 990 m，鋼絲突然斷裂，地面回收鋼絲246 m（斷點至絞車長度）。井內落魚鋼絲：3.18 mm 普通鋼絲+繩帽38.10 mm +變扣+旋轉節+47.62 mm 加重桿+萬向節+47.62 mm 機械震擊器+13.970 C-1，總長1 744 m。自由重量：174.633 kg=106.594 kg（鋼絲）+68.039 kg（工具串），最大拉力1 133.980 kg。

3.2 復雜情況分析

冰堵出現后采取了切實有效地解決措施，通過注入乙二醇及配合灌入熱水，融化冰堵，出現鋼絲斷裂的情況，初步判斷是冰塊落井，落至井下安全閥處，對鋼絲產生損壞，導致鋼絲斷裂、落井。

3.3 落井鋼絲及工具串打撈方案

打撈落井鋼絲及工具串，確認下部封層用55.58 mm FWG 堵塞器成功投入工作筒。

（1）設備及工具選擇：考慮可能拉力過大，本次鋼絲打撈作業選擇63.50 mm 超強鋼絲，最大拉力1496.855 kg；使用68.948 MPa 等級的鋼絲防噴管、三級液壓BOP，保證井控安全；鋼絲主要打撈工具BOWEN 尋線器（帶打撈功能）及鋼絲撈矛（圖1），同時配備了一般鋼絲尋線器、一把抓、鉛模、盲錘等工具，確保打撈處理手段多樣、有效。

圖1 BOWEN 尋線器（左）及鋼絲撈矛（右）

（2）打撈步驟優化：鋼絲造彎作業優選具有打撈作用的BOWEN 鋼絲尋線器，對落井鋼絲魚頂進行造彎作業。如果造彎效果好，操作得當，可以成功撈獲落井鋼絲，能極大地減少鋼絲作業的風險，如果未成功撈獲，則起出造彎鋼絲工具串，下入鋼絲撈矛進行打撈。

3.4 施工過程

（1）吊裝就位、調試鋼絲設備，對三級液壓防噴器整體、半封試壓：3.447 MPa×5 min、51.711 MPa×15 min，試壓合格，連接鋼絲作業井口，對清蠟閥以上鋼絲防噴管試壓：3.447 MPa×5 min、51.711 MPa×15 min，試壓合格；

（2）組合下入鋼絲造彎、打撈工具串。工具串組合：繩帽+旋轉節+加重桿2 根+萬向節+彈簧震擊器+管狀震擊器+63.50 mmJU+繩帽+58.42 mm BOWEN 鋼絲尋線器（圖 2）。工具串入井前，地面調試彈簧震擊器至合適震擊力，開清蠟閥前使用鄰井氣源打平衡壓7.000 MPa，提前向防噴管內灌入5 L 乙二醇。

圖2 鋼絲造彎、打撈工具串示意圖

（3）下至2 238 m 輕微遇阻，立即上提，過提明顯，上提至2 228 m 懸重增至816.466 kg；之后保持懸重為340.194～816.466 kg，通過改變上提速度上提8 次，深度未見上移，期間未見彈簧震擊器工作。保持上提816.466 kg 懸重懸吊35 min，深度未見上移，期間未見彈簧震擊器工作；下放鋼絲，確認管狀震擊器閉合，快速上提震擊鋼絲6 次，井口明顯感覺震擊器動作，懸重突降至281.227 kg，確認鋼絲脫手，起出鋼絲工具串，檢查鋼絲工具串，未撈獲井下落魚，58.41 mm BOWEN鋼絲尋線器外筒有輕微豎直鋼絲壓痕，內筒無任何壓痕，由此判斷尋線器造彎效果較好，BOWEN 尋線器未進入內筒，而是穿至外筒導致鋼絲工具串出現過提，通過反復上提，震擊，落魚無法撈出，初步判斷落井工具串位置管柱變形，需要關井降低井底溫度，減小管柱變形，更換鋼絲撈矛進行打撈。

（4）下入 58.41 mm 尋線器三爪內撈矛打撈落井鋼絲及工具串，工具串組合：繩帽+旋轉節+加重桿1 根+旋轉節+加重桿 2 根+萬向節+彈簧震擊器+管狀震擊器+63.50 mm JU+繩帽+58.41 mm 尋線器三爪內撈矛（圖3）。下至2 236 m 輕微遇阻，試抓5 次，每次都有過提后脫掉，最后一次試抓，最大上提懸重至544.311kg，起至深度為2 207 m，彈簧震擊器工作，懸重突降至254.012 kg；再次下探試抓， 2 240 m 以上，下放無遇阻，上提無過提顯示；下至2 240 m 開始有遇阻現象，試抓8 次，均無過提顯示。起出鋼絲工具串檢查，發現63.50 mm JU 安全銷斷銷，47.62 mm 繩帽+58.42 mm 尋線器三爪內撈矛落井。

圖3 鋼絲打撈工具串示意圖

（5）下入打撈47.62 mm 繩帽+58.42 mm 尋線器三爪內撈矛工具串至2 240 m 遇阻，緩慢上提至2 207 m，懸重逐漸增至771.107 kg，突降至458.128 kg，之后懸重在458.128～476.272 kg 波動，成功撈出落井鋼絲及工具串。

（6）鋼絲下入 50.80 mm 鉛模探 55.58 mm FWG 堵塞器位置。工具串組合：繩帽+旋轉節+加重桿 2 根+萬向節+加重桿 1 根+機械震擊器+50.80 mm 鉛模（圖 4）。探 55.58 mm FWG 堵塞器深度位置準確，起出鉛模，檢查鉛模上端面印有55.58 mm FWG 平衡桿頂端圓形砸痕，確認FWG 堵塞器成功封層。

圖4 鋼絲鉛印工具串示意圖

（7）本次鋼絲作業成功打撈出1 700 多米落井 鋼絲及工具串，使用鉛模確認了下部產層成功封堵。

4 結論

（1）每次作業前，提出各種風險及可能的復雜情況，并逐項針對性地給出應對措施及處理方法，能有效地減少復雜情況的發生，提高完井、修井等作業的質量和時效。

（2）鋼絲工具的研發和改進也是降低風險的一項重要舉措，而且還能滿足層出不窮的特殊作業需求。總之，只有不斷地總結、不斷地改進，鋼絲技術才能不斷完善，并更好地發揮其重要的作用。