低壓、小井眼、深井砂埋射孔槍打撈技術(shù)——以PX3井為例

宋勇，楊健，宋頤，楊浚瑋，張琦，肖瀟

1.中國(guó)石油西南油氣田分公司 川東北氣礦（四川 達(dá)州 635002）

2.中國(guó)石油西南油氣田分公司 氣田開(kāi)發(fā)管理部（四川 成都 610000）

3.中國(guó)石油西南油氣田分公司 工程技術(shù)研究院（四川 成都 610000）

0 引言

深井普遍采用Φ177.8 mm 油層套管+Φ127 mm尾管懸掛的井身結(jié)構(gòu)，隨著氣田開(kāi)發(fā)進(jìn)入生產(chǎn)中后期，產(chǎn)層壓力明顯下降，很多老井的產(chǎn)層壓力己遠(yuǎn)低于靜水柱壓力，同時(shí)產(chǎn)層出砂、出水嚴(yán)重，井下油管長(zhǎng)期處于H2S、CO2、Cl-、氣田水等多種介質(zhì)共同形成的復(fù)雜腐蝕環(huán)境中，加之氣流常年的沖刷作用，致使部分氣井井下油管腐蝕、結(jié)垢情況嚴(yán)重，易出現(xiàn)井下管柱斷落等復(fù)雜情況[1]；若遇產(chǎn)層出砂，造成生產(chǎn)管柱砂埋，屬于硬卡，為嚴(yán)重井下復(fù)雜情況[2]。

對(duì)于采用此類(lèi)井身結(jié)構(gòu)的低壓、深井井下復(fù)雜情況處理的難點(diǎn)在于壓力系數(shù)低難以建立全井筒循環(huán)，套、磨銑碎屑難以返出，尤其在Φ127 mm尾管喇叭口存在返屑失速二次沉淀問(wèn)題，加大了工具管柱遇卡風(fēng)險(xiǎn)。Φ127 mm尾管內(nèi)徑小，可選用的打撈工具少，尤其能用于倒扣作業(yè)的可退式打撈工具少，常規(guī)修井手段風(fēng)險(xiǎn)大、成功率低[3]。以PX3井在Φ127 mm尾管內(nèi)處理砂埋射孔槍為例，提出一套適用于低壓、深井、小井眼井下復(fù)雜情況的處理辦法，為同類(lèi)井的修井施工提供借鑒。

1 PX3井概況

PX3 井完鉆人工井底為4 242 m，最大井斜角11.7°，套管程序?yàn)?508 mm×25.7 m—339.7 mm×238.15 m—244.5 mm×2 640.12 m—177.8 mm×4 152 m—127 mm×（3 968.93～4 243.75）m。Φ127 mm尾管射孔完井，產(chǎn)層為石炭系（射孔段：4 164.0～4 202 m），H2S 含量：5.243 g/m3。該井于 2002 年投產(chǎn)，月產(chǎn)量10×104m3。2008 年 5 月對(duì)該井進(jìn)行酸化，由于落井射孔槍與產(chǎn)層出砂，掩埋產(chǎn)層，酸液無(wú)法擠入地層。隨后開(kāi)展處理射孔槍作業(yè)，方案為采用磨鞋對(duì)射孔槍進(jìn)行整體磨銑，但磨銑效果差，進(jìn)尺緩慢，70余天磨銑進(jìn)尺僅為9 m，并且在磨銑過(guò)程中多次發(fā)生卡鉆。考慮到作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大，因此放棄處理射孔槍作業(yè)，對(duì)產(chǎn)層段進(jìn)行補(bǔ)孔、酸化，因酸化管柱的封隔器解封未能成功，在封隔器上部油管穿孔后復(fù)產(chǎn)，至6 月20 日氣井產(chǎn)量恢復(fù)相對(duì)正常達(dá)到13.6×104m3/d，日產(chǎn)水70 m3，后氣井產(chǎn)量有所上升，至2008年11 月9 日達(dá)到15.1×104m3/d，產(chǎn)水量相對(duì)穩(wěn)定，但由于受井下落魚(yú)及井身結(jié)構(gòu)影響，產(chǎn)層暴露段大幅度減少，且受其井身結(jié)構(gòu)影響無(wú)法實(shí)施相應(yīng)的排水采氣措施，該井于2015年3月水淹停產(chǎn)。

該井剩余儲(chǔ)量大，具備較大的開(kāi)發(fā)潛力，因此再次對(duì)該井開(kāi)展修井作業(yè)，恢復(fù)產(chǎn)能。通過(guò)前期修井作業(yè)，順利處理完遇卡的原井帶封隔器管柱，但仍需進(jìn)一步打撈堵塞產(chǎn)層的砂埋射孔槍，充分暴露產(chǎn)層，恢復(fù)該井油氣通道。

2 技術(shù)難點(diǎn)

2.1 壓力系數(shù)持續(xù)降低，處理難度加大

1）2008 年該井的壓力系數(shù)為0.8，現(xiàn)降低至0.49，本次作業(yè)過(guò)程中，修井液預(yù)期由漏失轉(zhuǎn)向大漏。

2）可承壓修井液的市場(chǎng)化應(yīng)用較少，無(wú)法滿足套、磨作業(yè)過(guò)程中的防漏需要[4]。

3）無(wú)法建立全井筒循環(huán)，套、磨返屑難，卡鉆風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步提高。

2.2 井筒清潔難，尾管內(nèi)可用修井工具少

1）該井壓力系數(shù)低，無(wú)法建立全井筒循環(huán)；該井生產(chǎn)套管為Φ177.8 mm+Φ127 mm 組合套管，循環(huán)時(shí)在Φ127 mm 尾管喇叭口存在返屑失速二次沉淀問(wèn)題。

2）Φ127 mm尾管內(nèi)徑小，現(xiàn)有的小井眼有效處理工具及手段少，尤其是可退式倒扣打撈工具少[5]。

2.3 井況復(fù)雜、處理對(duì)象復(fù)雜

1）經(jīng)過(guò)2008年磨銑射孔槍作業(yè)，目前射孔槍魚(yú)頂情況不明，需要進(jìn)行打鉛印判斷并根據(jù)情況進(jìn)行修魚(yú)頂作業(yè)。

2）射孔槍落井時(shí)間久，預(yù)計(jì)砂埋牢固解卡困難，且魚(yú)頂上方砂埋層有本次修井作業(yè)處理原井油管時(shí)沉積的鐵片、碎屑。

3）井深、小井眼及井壁結(jié)垢3 種因素導(dǎo)致鉆具扭矩傳遞困難，因此盲目增大鉆盤(pán)扭矩進(jìn)行倒扣，會(huì)進(jìn)一步增加扭斷鉆具的風(fēng)險(xiǎn)并新增復(fù)雜情況[5]，甚至造成該井工程報(bào)廢。

3 射孔槍打撈方案制定

根據(jù)上述難點(diǎn)，本次射孔槍打撈方案主要按以下3個(gè)步驟進(jìn)行：

3.1 清理射孔槍魚(yú)頂上方砂埋層

采用磨鞋+2只大口徑撈杯的鉆具組合，鉆磨砂埋層，清理至暴露射孔槍魚(yú)頂；在井筒清潔方面，通過(guò)加大排量建立局部循環(huán)及采用2只大口徑撈杯的方式，在無(wú)法建立全井筒循環(huán)的情況下盡全力打撈前期作業(yè)沉積的鐵片、碎屑。本階段若無(wú)法將大塊的鐵片、碎屑撈出，后期采用薄壁銑筒進(jìn)行套銑解卡時(shí)可能會(huì)因齒薄套銑能力差而無(wú)法達(dá)到套銑解卡的效果。

3.2 整體式震擊解卡

清理砂埋層暴露射孔槍魚(yú)頂后打鉛印，通過(guò)鉛印判斷魚(yú)頂形狀，采用桿狀磨鞋修整魚(yú)頂，并疏通射孔槍內(nèi)壁；為可退式打撈矛創(chuàng)造內(nèi)撈條件后，采用可退式打撈矛+震擊器嘗試對(duì)砂埋射孔槍進(jìn)行整體式震擊解卡。若砂埋不牢固，震擊器能將砂埋射孔槍整體解卡，結(jié)束射孔槍打撈作業(yè)；若砂埋牢固，震擊器無(wú)法將砂埋射孔槍整體解卡，則執(zhí)行下一步驟。

3.3 分段套銑解卡+倒扣打撈

若整體震擊解卡失敗，則采用“分段套銑解卡+倒扣打撈”的方式處理砂埋射孔槍。選用薄壁銑筒對(duì)射孔槍與套管內(nèi)壁之間板結(jié)的沉砂進(jìn)行套銑，單趟鉆套銑解卡至單根射孔槍接頭位置，為倒扣打撈單根射孔槍創(chuàng)造有利條件后，再視魚(yú)頂情況下入打撈工具對(duì)已解卡的單根射孔槍進(jìn)行倒扣打撈（圖1）。避免對(duì)射孔槍本體進(jìn)行破壞性套銑，尤其盡量不采用磨銑作業(yè)，減少作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生碎片、碎屑在環(huán)空內(nèi)堆積，以免堵塞井筒造成工程報(bào)廢。同時(shí)在井筒清潔方面，在薄壁銑筒套銑管柱上安裝大口徑撈杯，捕撈套銑解卡過(guò)程中產(chǎn)生的碎屑，進(jìn)一步提高套銑解卡成功率。

圖1 套銑解卡工藝示意圖

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

4.1 清理砂埋層、打撈前期作業(yè)沉積碎屑

首先采用Φ103 mm平底磨鞋+2只Φ100 mm大口徑撈杯的鉆具組合鉆磨清理砂埋層至暴露魚(yú)頂，同時(shí)大口徑撈杯撈獲前期作業(yè)沉積于砂埋層上的大塊鐵片、合金齒碎塊（圖2），累計(jì)4 趟鉆清理至暴露射孔槍魚(yú)頂，隨后打鉛印判斷，魚(yú)頂清晰（圖3）。在清理砂埋層的同時(shí)，盡全力打撈前期作業(yè)的沉積，避免其再次沉積，為下一步采用薄壁銑筒對(duì)砂埋射孔槍進(jìn)行套銑解卡提供了較好的井筒環(huán)境，提高了套銑解卡的成功率及效率。

圖2 撈獲前期作業(yè)沉積的大塊鐵片及合金齒碎塊

圖3 射孔槍魚(yú)頂鉛印

4.2 嘗試進(jìn)行射孔槍整體式震擊解卡

根據(jù)鉛印的情況，選擇打撈范圍適合的可退式卡瓦打撈矛。采用柱狀銑鞋疏通射孔槍魚(yú)頂，為可退式卡瓦打撈矛創(chuàng)造內(nèi)撈空間后，下入可退式卡瓦打撈矛（Φ73 mm 矛瓦）+Φ87 mm 震擊器，對(duì)砂埋射孔槍嘗試進(jìn)行整體式震擊解卡。由于射孔槍整體砂埋牢固，撈矛芯軸因震擊滑脫損壞（圖4），整體震擊解卡失敗，因此采用分段套銑解卡+倒扣打撈的方案打撈井內(nèi)砂埋射孔槍。

圖4 整體震擊解卡失敗

4.3 射孔槍分段套銑解卡+倒扣打撈

在套銑解卡過(guò)程中，采用Φ103.5 mm 薄壁銑筒（壁厚4.5 mm，有效套銑進(jìn)尺4.8 mm）+Φ100 mm 大口徑撈杯的鉆具組合，單趟鉆套銑解卡至單根射孔槍連接位置（單根射孔槍長(zhǎng)度為4.3 m），避免銑筒重復(fù)入魚(yú)造成的操作困難，同時(shí)在套銑解卡過(guò)程中通過(guò)“局部循環(huán)+大口徑撈杯”的方法全力打撈套銑解卡過(guò)程中產(chǎn)生的碎屑。薄壁銑筒進(jìn)魚(yú)前嚴(yán)格監(jiān)控施工參數(shù)，保持低鉆壓（10～15 kN）、低鉆速（25～30 r/min），防止偏磨魚(yú)頭；判斷薄壁銑筒進(jìn)魚(yú)后，可適當(dāng)提高鉆壓（15～25 kN）、鉆速（30～45 r/min），放剎把要注意輕微、勤放，遇卡則立即上提管柱，釋放扭矩（不超過(guò)魚(yú)頂）后，劃眼下入，繼續(xù)進(jìn)行套銑解卡。單根射孔槍撈出后，井壁仍有部分殘留結(jié)垢物，因此再次套銑可能會(huì)提前遇阻，采用低鉆壓（10～15 kN），低鉆速（25～30 r/min），慢速套銑至薄壁銑筒進(jìn)魚(yú)。射孔槍的環(huán)空砂埋情況為若干個(gè)砂橋掩埋，在套銑砂橋時(shí)進(jìn)尺緩慢，套銑完畢一個(gè)砂橋后會(huì)出現(xiàn)放空現(xiàn)象。套銑解卡至單根射孔槍接頭位置后，只施加了較少的扭矩就將單根射孔槍成功倒扣，證明了“分段套銑解卡+打撈”的思路正確，其施工過(guò)程如下。

第1次套銑解卡+倒扣打撈：套銑解卡進(jìn)尺4.38 m；隨后下入反扣公錐，倒扣撈獲：射孔槍殘余本體×0.285 m+公接頭×0.025 m+母接頭×0.11 m+射孔槍本體×4.3 m+公接頭×0.03 m，共4.75 m（圖5）。

第2 次套銑解卡+倒扣打撈：套銑解卡進(jìn)尺4.8 m；隨后下入反扣公錐倒扣打撈，撈獲母接頭×0.11 m+射孔槍本體×4.3 m+公接頭×0.03 m，共4.44 m。

第3 次套銑解卡+倒扣打撈：套銑解卡進(jìn)尺4.5 m；隨后下入反扣公錐，倒扣打撈，撈獲公接頭×0.03 m+母接頭×0.11 m+射孔槍本體×4.3 m，共4.44 m。

第4次套銑后打撈的過(guò)程中，落魚(yú)整體下移，判斷剩余射孔槍已全部解卡，無(wú)需繼續(xù)套銑解卡，下入母錐，將剩余的射孔槍管柱×13.76 m（公接頭×0.03 m，共3 個(gè)為0.09 m；母接頭×0.11 m，共3 個(gè)為0.33 m；射孔槍本體×4.3m，共計(jì)3 根12.9 m；射孔槍槍尾×0.44 m）一次性全部撈出（圖6）。

圖6 砂埋射孔槍管柱全部打撈完成

5 結(jié)論及建議

1）通過(guò)該井成功處理砂埋射孔槍證明，在小井眼中采用薄壁銑筒在不破壞落魚(yú)本體的情況下套銑解卡，在確認(rèn)卡點(diǎn)松動(dòng)或有接頭位置暴露的情況下再進(jìn)行倒扣打撈作業(yè)，是處理砂埋、遇卡管柱的最佳處理方式，大幅度降低了倒扣所需要的扭矩，提高了倒扣打撈的成功率，減小了倒扣扭斷鉆具的風(fēng)險(xiǎn)。

2）套銑解卡成功率受到井筒清潔程度影響很大，由于薄壁銑筒合金齒薄，不利于套銑鐵片等硬物，套銑解卡前應(yīng)打撈完落魚(yú)上方沉積的大塊鐵片。

3）在低壓漏失井中，“局部循環(huán)+大口徑撈杯”的井筒清潔方案起到了良好的效果，為作業(yè)成功提供了保障。

4）下一步可對(duì)薄壁銑筒的合金齒及銑筒材質(zhì)進(jìn)一步優(yōu)選，增大其套銑能力及抗扭矩能力。