文23儲氣庫處理井下永久式封隔器的技術(shù)研究與應(yīng)用

張其松 龐金海 姚文忠 孫金朝 張志敏

摘要：在文23儲氣庫下入永久式封隔器完井施工作業(yè)中，永久式封隔器發(fā)生中途坐封，無法一次性解卡，導(dǎo)致無法下步正常作業(yè)，未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求;通過套銑、磨銑工具研究、改進(jìn)打撈工具及套磨銑工藝，處理井下永久式封隔器，恢復(fù)正常作業(yè)施工。

關(guān)鍵詞：中途坐封;永久式封隔器;套磨銑工藝

1概述

文23儲氣庫項(xiàng)目地處華北平原中心，是利用已經(jīng)枯竭的文23氣田主塊建設(shè)的地下儲氣庫，北連天津LNG接收站和鄂安滄管道，西通華北大牛地氣田和榆濟(jì)管道，東接青島LNG接收站和山東管網(wǎng)，（一期）設(shè)計(jì)庫容104億立方米，是目前國內(nèi)最大天然氣儲氣庫。

文23儲氣庫井身采取三開井方式完井，即表套（406.4mm）+技套（273.10 mm、282.58mm）+油層套管（177.8mm），并采用優(yōu)質(zhì)油井水泥固井，返高到地面。實(shí)現(xiàn)油套環(huán)空加環(huán)空保護(hù)液，達(dá)到對上部套管的保護(hù)目的，生產(chǎn)管柱采用的永久式封隔器為美國貝克休斯生產(chǎn)的Φ145mmSAB-3永久式液壓封隔器，其卡封性能可靠，得以廣泛應(yīng)用。

但在作業(yè)施工過程中可能出現(xiàn)中途坐封，由于永久式封隔器上下雙卡瓦結(jié)構(gòu)，無法自行解封，需要上大修隊(duì)伍進(jìn)行處理，需將原完井管柱中下入的永久式封隔器撈出，重新下入生產(chǎn)管柱投產(chǎn)。

2處理井下永久式封隔器的技術(shù)研究

SAB-3永久式液壓封隔器是文23儲氣庫完井作業(yè)中不可或缺的核心工具，主要由回接筒棘齒、回接插入密封筒、上卡瓦、上卡瓦錐體、金屬環(huán)、密封膠筒、下卡瓦錐體、下卡瓦、活塞、活塞套、下接頭等部件組成，為順利打撈出高強(qiáng)度材質(zhì)的永久式封隔器，一般采用套銑打撈方式，通過進(jìn)一步對套銑、磨銑、打撈工具的研制和改進(jìn)、優(yōu)化套磨銑工藝技術(shù)，優(yōu)質(zhì)高效地處理出永久式封隔器。

2.1套銑、磨銑工具研究

SAB-3永久式封隔器尺寸較大且金屬原件多，封隔器的橡膠材質(zhì)為氟化橡膠膠筒;鋼級為TP110-SUP13Cr，材質(zhì)主要組分為11.5～13.5%Cr和4.5～6.5%Ni;通過對永久式封隔器材質(zhì)的組分分析研究后，確定套磨銑工具應(yīng)選用碳化硼合金做為磨銑材質(zhì)，該材質(zhì)對13Cr偏軟質(zhì)的金屬切削能力較強(qiáng)，不易產(chǎn)生包裹。保障套磨銑的磨銑切削能力。

由于永久式封隔器處理需要將上下卡瓦通過長時(shí)間套磨銑處理后才能實(shí)現(xiàn)解封，為防止處理期間引起事故復(fù)雜化保護(hù)生產(chǎn)套管，提高磨銑工具的穩(wěn)定性，對套、磨銑工具進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)研制了“高效領(lǐng)桿套銑筒”和“五邊扇形領(lǐng)桿磨鞋”，選擇使用帶領(lǐng)桿的高效套磨銑工具進(jìn)行處理。

高效領(lǐng)桿套銑筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

（1）接頭設(shè)計(jì)Φ127mm外徑，筒體外徑Φ148mm，筒體內(nèi)徑108mm，保證了鎢鋼的有效厚度，增加了套銑面積。3個(gè)Φ14mm水眼，使修井液循環(huán)沖洗更均勻。

（2）領(lǐng)桿直徑Φ76mm，領(lǐng)桿水眼Φ20mm，領(lǐng)桿前段鋪設(shè)10mm厚硬質(zhì)金，水眼Φ20mm，在套銑過程中套銑筒的銑頭不會(huì)損壞套管內(nèi)徑。

五邊扇形領(lǐng)桿磨鞋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

（1）接頭設(shè)計(jì)Φ127mm外徑，筒體外徑Φ148mm，磨銑面采用5邊扇形設(shè)計(jì)，提高磨銑切削效果;5個(gè)Φ15mm水眼，對應(yīng)5個(gè)扇形邊。本體外壁有5個(gè)水道寬10mm，提高鐵屑上返空間。

（2）領(lǐng)桿直徑Φ76mm，領(lǐng)桿前段鋪設(shè)10mm厚硬質(zhì)金，水眼Φ20mm，水道寬10mm與套銑筒領(lǐng)桿設(shè)計(jì)同理。

2.2打撈工具及打撈管柱的研究

根據(jù)井內(nèi)落物與永久式封隔器的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)研究了2.5m和3.5m兩種規(guī)格長桿雙滑塊撈矛，加長的矛桿可以直接打撈封隔器下部油管，避免從封隔器內(nèi)腔造成打撈工具滑脫的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也可防止永久式封隔器被倒散后造成多次打撈。

撈矛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

（1）接頭設(shè)計(jì)Φ105mm，加長撈矛桿長度為Φ70mm×2.5m和Φ70mm×3.5m兩種規(guī)格，加長的矛桿可以直接打撈永久式封隔器下部油管短節(jié)， 1個(gè)Φ10mm水眼，可以進(jìn)行沖洗。

（2）撈矛桿前段錐體鋪三道少量鎢鋼，可以處理打撈腔，提高打撈成功率。

由于套磨銑封隔器會(huì)產(chǎn)生大量碎金屬塊，要提高環(huán)空返速，防止碎屑堆積、切割鉆具與卡鉆問題，套磨銑、打撈管柱必須接打撈杯及鉆鋌。必要時(shí)使用局部反循環(huán)強(qiáng)磁打撈器清理碎屑。

2.3修井液工藝研究

為了保護(hù)儲層，不對地層產(chǎn)生傷害，影響注采氣效果，提高研磨和攜帶能力，改進(jìn)了修井液體性能，修井作業(yè)中采用油氣層保護(hù)液進(jìn)行壓井及磨銑循環(huán)，施工中采用清水+0.5-1%活性劑+0.6-2%降濾失劑+2-3%緩釋劑+1-2%粘土穩(wěn)定劑的修井液，套磨銑過程中根據(jù)情況液體中添加研磨成分，適當(dāng)提高動(dòng)切力至20-30pa.s，增加攜屑能力且提高了磨銑效率。

3現(xiàn)場應(yīng)用

文23儲4-9井和文23儲5-7井在投產(chǎn)施工過程中，發(fā)現(xiàn)永久式封隔器分別1057.94m、1167.41m中途座封，導(dǎo)致兩口新鉆井無法正常投產(chǎn)進(jìn)行注采氣，管柱結(jié)構(gòu)未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，為后期生產(chǎn)留下隱患。為了恢復(fù)注采氣能力，需要打撈處理貝克休斯SAB-3永久式液壓封隔器，重新下入投產(chǎn)管柱進(jìn)行投產(chǎn)。2020年4月份兩口井分別通過Φ80mm×0.23m星型高效磨鞋正循環(huán)磨銑處理永久式封隔器內(nèi)通道、Φ148mm×1.24m碳化硼高效領(lǐng)桿套銑筒套銑永久式封隔器、Φ148mm×0.79m碳化硼五邊扇形領(lǐng)桿高效磨鞋套磨銑永久式封隔器、Φ70mm×3.5m長桿雙滑塊撈矛打撈永久式封隔器，修井液采用動(dòng)切力22-25pa.s的油氣層保護(hù)液，應(yīng)用此工藝技術(shù)成功處理出兩口永久式封隔器中途坐封井，撈出SAB-3永久式封隔器及全部落物。

四、結(jié)論

通過套銑、磨銑工具研究、專用打撈工具研究及套磨銑工藝改進(jìn)，在施工中，提高了磨銑效率及研磨和攜帶能力，解決了永久式封隔器井在打撈技術(shù)難題，提高了作業(yè)施工效率，保證安全，縮短了施工周期，對以后儲氣庫的類似施工井具有指導(dǎo)意義，也為處理井下永久式封隔器提供了一套行之有效的修井工藝技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]? 吳奇.井下作業(yè)工程師手冊[M]。北京：石油工業(yè)出版社，2002

[2]? 杜曉瑞、李華泰.鉆井工具手冊[M]。北京：中國石化出版社，2012

作者簡介：張其松，男，高級工程師，1990年7月畢業(yè)，現(xiàn)從事修井、側(cè)鉆及儲氣庫建設(shè)工藝技術(shù)研究工作。