水平井腐蚀油管打捞工艺研究
时间：2023-02-28 09:05:06 来源：千叶帆 本文已影响人
刘胜军，崔文青，段雨安，王述银，华 刚
（1.西安杰源石油工程有限公司，陕西西安 710014；
2.四川长宁天然气开发有限责任公司，四川成都 610051）
在天然气开发过程中，天然气通过油管输出至地面进行生产，如果油管发生问题，不仅会对天然气的开采效率产生较大影响，还会对天然气开采的施工安全带来重大影响[1]。
目前我国各大油气田在作业过程中井内流体中的CO2、H2S、有机酸、无机盐、H2O等对油管形成长期的酸碱盐综合腐蚀，加之井温、管柱应力、流体冲蚀等因素，导致井内油管出现管壁变薄、穿孔甚至断裂现象的发生，严重影响气井正常生产及后期的施工作业，需要将已腐蚀油管打捞出井筒，针对井内流体制定下一步施工措施[2]。
目前国内很多气田在进行作业过程中，下入的油管生产过程中发生油管腐蚀穿孔和断裂的现象，严重影响气井的正常生产，需要打捞被腐蚀油管，下入针对该区块井筒流体的防腐油管进行生产。这对该区块腐蚀油管打捞作业有着重要意义。
施工井人工井底5 420.18m，造斜点位置为1 560m，水平段长1 500m，油层套管内径118.62mm。通过对该井井内流体分析，其天然气组分中不含硫化氢，但含有1.46%的二氧化碳。该井下入未内涂防腐层的油管作为生产管柱，正常生产9个月后发现其油压、套压突然出现下降，但气井生产、排液正常，通过采气曲线、测压及可视化测井情况判断，0~200m段内油管存在腐蚀穿孔，致使油、套出现连通，需将井内油管更换为内涂防腐层的油管。经后期相关部门分析，天然气组分中的二氧化碳对未进行防腐蚀处理的油管具有一定的腐蚀性，导致油管腐蚀穿孔，为保护油气层，需采用带压作业更换井内油管。当前的管柱结构自下而上为：φ89筛管+φ93破裂盘+ φ73NU倒角油管407根+双公变扣+油管悬挂器= 3 890.21m。
随之在进行起油管工序中油管通井作业时，在井深2 160.2m处遇阻，使用震击器震击12次，遇阻位置不变，试提工具串，无过提现象。2021年7月29日测井找断口作业测得油管在第82~83根处发生断裂。断裂后，井内上部管柱结构自下而上为：φ73NU倒角油管793.76m+双公+油管悬挂器。下部落鱼管柱结构自下而上为：φ89筛管+φ93破裂盘+φ73NU倒角油管3 097.72m。经分析，下部落鱼可能存在多处断裂，相邻落鱼之间在落入井底的过程中可能还存在相互之间的内插现象。
该水平井腐蚀油管打捞作业存在的难点，主要包括：①油管发生腐蚀断裂，鱼顶不规则，可能存在破裂、卷曲、挤扁等，入鱼困难，可能会造成打捞失败；
②油管腐蚀后强度降低，一方面在打捞解卡时油管可能会再次发生断脱的现象；
另一方面管柱强度低，加压易“下缩”，鱼顶会发生变化，铅印打印判断鱼顶效果不好；
③套铣和磨铣作业会产生铁屑，由于钻磨铣工具和套管间隙较小，产生的铁屑可能会对套管造成伤害，如铁屑无法及时返出，可能还会导致卡钻现象；
④由于油管腐蚀导致其抗内压和抗外挤强度减弱，采用从油管的外侧或内侧进行打捞的成功率都无法保障；
另外，其不能采用常规管柱打捞工具进行作业，打捞工具选择比较困难；
⑤该井为水平井，落鱼的具体位置无法确定，打捞管柱存在遇卡的风险，施工难度较大；
⑥落鱼位于斜井段和水平段，打捞工具和落鱼对正比较困难，同时在进行旋转作业时，管柱与套管之间存在较大的摩擦力，扭矩传递比较困难，也难于采用倒扣的方式将管柱从中部倒开，分段起出管柱。
针对前期对该井施过程中所存在的问题，制定了相应的施工措施，水平井腐蚀油管打捞除遵循常规打捞原则外，还应遵循如下原则。
1）井下情况清楚，打捞工具选择准确，尽量保持鱼顶和井下落鱼的完整性；
2）打捞过程中必须保证井控安全；
3）打捞作业不能使井下情况复杂化，要遵循下得去、抓得住、起得出、有退路的原则，任何措施必须有退路，不能盲目试探性打捞；
4）不能轻易采用套铣，更不能轻易使用磨鞋磨铣，避免越捞越复杂。
具体施工过程如下。
1）带压起出上部管柱：压井作业控制井内压力后，自上而下下入油管旋塞阀+φ73油管+变扣，与原井内油管悬挂器对接，缓慢起出上部油管82根（约782m），管柱下端形状层次不齐且发生了腐蚀穿孔，但是没有发生径向变形。
2）第一趟打捞作业：根据上部管柱下端情况，选择采用从油管内侧打捞的方式进行作业。选择螺纹对扣式打捞矛作为打捞工具，φ105螺纹对扣式打捞矛+φ105安全接头+变扣+φ89单流阀+φ89震击器+S135-φ62钻杆242根，累计下入打捞管柱2307.41m探到鱼头，证明鱼尾到达或接近井底。经过3次上提下放，确定鱼头位置，记录打捞管柱悬重24T，然后进行下压打捞试提，下压T位为3~5T，经过5次尝试悬重增加至36T确认入鱼。起出落鱼油管93根，发现两处上部油管断脱内插在下部油管内，其分别插入144cm、40cm。根据起出油管尾部判断下部落鱼为断脱的公扣，下部鱼顶为开花状，如图1 所示。
图1 首趟打捞鱼尾图
3）第2趟打捞作业：根据下部鱼顶形状，决定采用打捞筒进行外捞，下入φ105可退式卡瓦打捞筒+φ105安 全 接 头+变 扣+φ89单 流 阀+φ89震击器+S135-φ62钻杆334根，累计下入打捞管柱3 181.64m。探到鱼头后下压2~4T并旋转引鱼打捞，累计旋转40圈，反复试捞仍未入鱼，起出管柱后发现发现篮式打捞筒内外部均有入鱼刮痕（图2），打捞失败，经分析，落鱼能够通过引鞋正常进入打捞筒内，但是由于油管受到腐蚀，其抗外挤强度降低，鱼头在进入打捞筒内侧过程中发生了径向变形，导致打捞筒内侧的卡瓦无法对落鱼实现有效固定。
图2 捞筒刮痕图
4）第3趟打捞作业：根据第二趟打捞失败原因分析，决定下入套铣母锥进行外捞，下入φ112套铣母锥+φ105安全接头+变扣+φ89单流阀+φ89震击器+S135-φ62钻杆334根，累计下入打捞管柱3 181.49m。探到鱼顶后下放3~6T，使用设备转盘进行造扣，经过多次调整下放重量后造扣，最终悬重从36.3T上涨至39.9T，经确认正常入鱼并成功造扣。起管柱打捞出54根油管，发现一处上部油管断脱内插在下部油管内，鱼尾为分叉状，经过判断下方鱼顶为接箍。
5）第4趟打捞作业：依然采用套铣母锥进行外捞，下入φ112套铣母锥+φ105安全接头+变扣+φ89单流阀+φ89震击器+S135-φ62钻杆388根，累计下入打捞管柱3703.90m。探到鱼头后下压2~6T，进行反复造扣，悬重逐渐从39.6T上涨至48.6T，上行3m后滑脱；
继续下放管柱，下压3~7T，增加造扣扭矩，反复旋转造扣，试提时旋转从39.6T逐渐上涨至54T，管柱上提2m后遇卡，采用上提下放以及旋转的方式进行解卡，最高上提力达到62.1T，最终成功解卡打捞成功，打捞出井内剩余管柱。
油管在生产过程中，受到井内流体的腐蚀，可能会发生管壁变薄、穿孔甚至断裂现象的发生，其强度会受到很大的影响，而且当其处于斜井段或水平段时，其打捞难度将进一步加大。因此，打捞水平井腐蚀油管，应采取以下措施。
1）打捞深度腐蚀的落鱼时，钻压不宜大，防止下部落鱼多次受压，进一步折断、弯形，若上提遇卡，可尽量使用上提下放或旋转的方式逐步解卡，防止落鱼脱落。如无法解卡可适当硬提，在保证落鱼不脱落的前提下，将油管从中部拉断，或利用转盘正转扭断、再上提落鱼，这对分段打捞强度较弱的腐蚀落鱼，效果较好。
2）腐蚀油管和正常的油管、钻杆打捞有明显的不同，不能以打捞钻杆的思路来打捞油管，如采用过分强制的办法打捞。所以一旦工具选择不合理可能造成井下更加复杂，为后期打捞带来难以估量的困难，初始工具的选择最好不要考虑带钻、磨、铣性质的工具，因为它们下去就有进攻性，很可能破坏落鱼和套管，带来诸多复杂问题。对于已经生产一段时间的油管可能会出现出砂现象，导致落鱼插入至沉砂中，因此初始打捞工具应尽量选择易脱手的打捞工具，如螺纹对扣式打捞矛。
3）作业机刹车系统灵敏可靠，指重表灵敏可靠准确，满足打捞落鱼上提力的要求，以及打捞过程中悬重正确指示。入井工具应仔细检查核对，同时对工具进行标记（最好有图片），确保工具没有质量问题。在捕获落鱼的过程中应仔细丈量并计算好“三个方入”（鱼顶方入、打捞方入、最大打捞方入），并加以标记。仔细核对打捞管柱的上提、下放和静止状态的悬重，以及打捞后管柱的悬重变化，确保打捞成功。
4）对腐蚀油管而言，由于油管内侧情况不明，打捞优先原则应从油管外捞入手，检查油管外环空，一般不采用内捞。工具的选用可以优选可退式卡瓦打捞筒、活动开窗打捞筒、滑块开窗打捞筒等外捞又不破坏落鱼的工具。在打捞筒能够入鱼，但是无法有效打捞的情况下，可考虑采用母锥进行外部造扣的形式进行打捞，从外部打捞时要轻压慢转，钻压不宜过高，避免油管被压弯，对后期施工造成不可逆转的影响。
5）对于位于斜井段和水平段的落鱼，除了选用合理的打捞工艺及工具，操作技术也非常重要，需要时刻关注井口扭矩、悬重等变化，正确判断井下情况，采取相应的操作措施。
6）在进行水平井带压打捞作业时，采用安全接头，在打捞工具捕获落鱼后无法正常起出管柱时可进行丢手作业；
采用震击器，在打捞过程中遇卡时利于管柱的解卡；
使用单流阀，保证施工过程中的井控安全；
在接近打捞工具处使用扶正器，利用管柱的弯曲变形来调节打捞工具倾斜角，利于捕获落鱼。
7）为利于水平井打捞管柱轴向载荷和扭矩的传递，在进行油管打捞时，应采用与油管外径相同或相近，且抗扭和抗拉强度明显优于油管的钻杆。
8）现场严格把控技术关，除了安全原因外，主要是技术把关分析，下入、捞出的东西要仔细分析排队、组合、复原，从而分析井下可能的状况。
9）若临时需要修整鱼头钻压要低（1T以内），进尺不能太大（小于10cm），然后及时捞出铁屑，再分析鱼头形状。
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