提高海上分層注水井打撈效率的技術與方法

＊郝博 姜大偉

（中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司 天津 300459）

在海上油田完井工程中，需要面對諸多困難和影響因素，尤其是分層注水井下管柱生產時較易受到地層出砂和水力作用的影響，發生管柱斷裂等現象，影響工程進度和施工質量。為了確保井下管柱的安全性以及后期生產的連續性，往往需要在防砂段下入雙層注水管柱，而當內層管柱施工期間出現問題，由于雙層管柱之間的隔離間隙較小，不利于進行套銑打撈作業，造成施工難度大；注水井管柱一般設計比較長，多為300m及以上，井型多為定向井，因此，在自身重力和井內液體流動性作用力影響下，增大了施工摩擦阻力，為施工帶來諸多不便；此外，多級注水井的連接點較多，配水器、隔離密封等部件的外徑大，出現斷裂問題時很難準確找到卡點；在具體施工時還可能出現因為篩管破裂，或者注水管柱結垢因素導致的出砂，造成打撈器卡鉆難以繼續打撈的事故[1]。因此，按照常規的操作流程和處理方法，不僅很難有效面對諸多復雜因素做出及時有效的處置措施，還會因為打撈周期長、施工難度大，增加鉆井平臺和鉆打撈作業的預期費用，提升作業成本，違背了生產要求與需求。

為了有效解決分層注水井的打撈難題，經過長期實踐經驗的總結，結合海洋環境的施工現場實際條件，充分掌握管柱的力學知識，綜合分析制定了一套海上作業快速打撈技術和作業流程，經過實踐驗證，與以往相比提高了施工安全性能和作業效率，具有一定的推廣應用價值。

1.主要技術原理與參數分析

針對上述的有關注水管柱斷裂原因，以及打撈中影響難度的主要因素，主要對防砂管柱和注水管柱之間的內部結構和大小尺寸進行綜合分析對比，結合兩種管柱的打撈方式的區別特點，主要采用分開獨立處理的方式施工，先處理注水管柱，再治理防砂管柱，按照先后循序施工。如圖1，結垢管柱示意圖所示。

圖1 結垢管柱示意圖

通過系統分析，總結出注水管柱的結垢卡點主要在于配水器，而篩管的出砂卡點則在于篩管破裂流砂的管路段。在實施第一步解卡注水管柱打撈時，首先使用油管連續沖砂，使用酸化試劑擠注進行化垢，然后進行整體解卡，這樣的一次性流程解卡成功率高。然后切割頂封以上部分的油管，對防砂段的油管串進行震擊，最后對防砂管柱進行逐段的切割打撈[2]。

此外，處理已經受損的防砂管柱主要可以根據具體損傷情況采取以下兩種方法：

其一是下層的篩管完好，但是上層管柱斷裂，這種情況只需要打撈上部的防砂管柱，然后重新下入新的防砂管柱回接即可，此方法可以降低成本投入與時間周期。其二是下層篩管受損，上層正常，此種情況則需要對管柱進行全段打撈，施工難度較大。在實際操作過程中，因為防砂篩管和油層套管之間的間隙小，加上頂封、隔離封等較多卡點的影響，不能進行一次性解卡打撈，只能采用分段切割、分次打撈的辦法施工。為了提高打撈效率，可以逐層試提，按照自下而上的順序，在隔離封的下端盲管處進行切割。當采用單層解卡時則從隔離封的上端盲管處開始切割，而撈割一體施工，可使用水刀進行多層多次切割，隨后再優化套銑方式與參數，以此提高打撈管理的效率。

2.施工工藝與技術流程

(1)中心管柱解卡

對中心管柱的一次性解卡是完成打撈工作順利開展的關鍵環節，具體的打撈工藝可分為三種不同方式完成。

①對注水管柱進行活動解卡，首先對注水管柱的內腔進行清理，使用酸性溶液除去油垢，實現活動解卡。②在海洋環境中，油管自身的強度和負荷載量有限，剛性強度低，受到摩阻影響，很難實現通過油管進行力的傳遞，到達解卡部位，因此，可采取震擊解卡的方式實現解卡。③當遇到注水管柱內部被油垢或水垢堵塞卡鉆時，難以實現解卡，就需要實施分層切割解卡，在刮垢時，尤其是水垢較硬時，管柱會遇到反向阻力，管柱主體會發生反向旋轉，導致無法下放，影響疏通除垢，此時需要用扶正定向裝置將鉆桿主體卡定在油管上，抵消硬垢帶來的阻力，如圖2，扶正定向裝置示意圖。

圖2 扶正定向裝置示意圖

(2)防砂管柱打撈工序

防砂管柱的主體結構主要有頂部封隔器和篩盲管，以及隔離封隔器等組成，打撈頂封時必須使用專用工具打撈解封，解封時的上提力不得小于150kN，而對隔封的上提力要求也不得小于100kN，由于篩管與套管之間的間隙小，而且地層因素導致的管內出砂、結垢，增加了摩阻系數，諸多因素的影響導致防砂管柱打撈不可能實現一次成功，為了安全起見，多采用分段切割、震擊等方式打撈處理。此外，篩管因為尺寸較大，在篩網面也容易結垢，且篩網質地脆弱，容易破損，也為打撈作業增加了施工難度[3]。鑒于此，主要制定了以下解決方案。

類同于上述打撈篩管的原理情況一樣，分為了兩種情況，其一是打撈上部篩管，其二是全段打撈。

①針對具體出砂部位和打撈情況，進行沖砂和通徑驗證，確保下層防砂管柱的完好狀況準確判斷。當上層篩管損壞時，使用對篩管補接的防砂技術，先清理盲管的內腔，然后選擇合適的補接位置，對頂封與盲管進行連接，治理好之后，控制好上提的給進壓力，下入到注水管柱中，重新固定好。

②當需要打撈全段防砂管柱時，為了減少施工周期，降低安全風險，提高工期效率，主要采用自下而上的分段切割和震擊解卡的方式，采用割撈一體、大段套銑和復合解卡的靈活多樣施工工藝，進行對防砂管柱的清理時，可對頂封與隔封進行分段切割、分段解卡進行處理。

3.應用價值說明

（1）根據總結出的解卡經驗和操作方法，在實際施工過程中，對分層注水管柱的打撈解卡一共嘗試應用過14井次，分別在PL19-3油田、SZ36-1油田、QHD32-6油田、CFDII-1油田應用。此外，根據不同的打撈解卡方式，對注水管柱實現整體全段解卡3井次，對防砂段的注水管柱實現一次震擊方式解卡4井次，成功率均超過60%，采用分段切割的震擊方式打撈注水管柱一共有7井次，整體采用新技術工藝相比于之前的打撈時間平均節省作業周期達到10天左右，極大提高了打撈效率。（2）采用篩管補接技術進行實踐2井次，防砂管柱一次全段打撈有12井次。該方式打撈作業平均節省施工周期約15天，打撈費用降低了約400萬元成本。（3）而采用對篩管的連續套銑作業，單次最大套銑長度達100m，提高效率達30%；采用割撈一體方式打撈，應用次數達50次，一次切割方式打撈的成功率高達90%。

4.結論

（1）針對海上油田的分層注水管柱打撈技術難題，通過對多種打撈方式的詳細闡述，結合管柱內外不同結構、尺寸和卡點的不同，制定出具有針對性的處理解卡措施，有效提高了打撈成功率和施工效率。

（2）考慮到注水管柱和防砂管間隙小的現實問題，采用預先酸化處理解垢、通徑沖砂等方式降低摩阻系數，減少打撈過程中受到的阻力因素，降低施工卡鉆的概率，為實現一次解卡，一次打撈提供有力保障，提高成功率。

（3）通過技術應用價值分析，多種方式針對不同的實際情況均具有較高的實用價值，能夠很好地解決打撈問題，對于降低生產成本，縮短施工周期，提高作業安全性具有較好的實際意義，也具有廣闊的應用推廣前景。