51/2’’套管内SDP-102射孔枪身留引子鱼头打捞技术的研究与应用

来源 :中国石油和化工标准与质量 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cyzmie
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  【摘要】51/2’’套管的中深井和深井主要以射孔法完井,目前普遍采用SDP-102射孔枪身油管传输射孔技术完井或上返,该技术虽然提高了采油能力,由于SDP-102射孔枪身与51/2’’套管之间的环空间隙较小,在射孔与生产过程常出现卡死井内结构的事故,如今还没有特别成功的技术解决处理SDP-102射孔枪身卡死的方法,为解除该事故特提出新的打捞理念“51/2’’套管内SDP-102射孔枪身留引子鱼头打捞技术”,本文针对枪身结构卡死事故进行研究分析,并浅谈了51/2’’套管内SDP-102射孔枪身留引子鱼头打捞技术的措施及施工方法。
  【关键词】小井眼 枪身卡 留引子鱼头 打捞 应用
  1 前言
  在中深井和深井中对于SDP-102射孔枪身射孔作业来讲51/2’’ 套管基本属于小井眼范畴,在进行新井完井或措施上采用SDP-102射孔枪身油管传输射孔,以及使用射孔结构进行采油时特别容易造成枪身结构卡死事故,当出现小井眼、大枪身、小间隙环境下的枪身卡事故,給后续解卡打捞工作带来了很大的难度,特别是目前没有专用的枪身打捞工具及有效的打捞方法,为此对小井眼、小间隙、大枪身的环境、数据及结构原理进行了研究分析,最终总结出了较适合的方法与措施。
  2 小井眼枪身卡原因分析
  在中深井和深井中拿51/2’’ ×9.17mm壁厚的N80套管为例,套管内径121.3mm,与SDP-102射孔枪身的环空间隙只有9.65mm,分析枪身卡原因如下;
  (1)在射孔过程中因射孔弹发射后有可能会造成枪身本体外凸形成毛刺或变形,其外凸形成毛刺或变形量超过9.65mm就会造成卡死枪身的事故,如果射孔段越多枪身越长其卡死的几率越高;
  (2)在射孔过程中因射孔弹发射后,射孔弹引爆率达不到100%也就是说部分射孔弹未发射有可能会造成整个枪身本体沿轴线发生弯曲变形,其沿轴线弯曲变形超过9.65mm也会造成卡死枪身的事故,如果射孔段越多枪身越长其卡死的几率越高;
  (3)油层套管在生产或进行其他工艺措施过程中发生过套管变形,通过修复后进行射孔作业有可能会造成射孔井段的套管再次发生变形卡死枪身本体,变形的井段越长、射孔枪身越长其卡死的几率就越大;
  (4)在采油生产过程中如果油层胶结性差,且采油工作制度执行的不严谨会造成地层出砂,在套管与枪身的环空形成砂桥并卡死枪身本体,同样是油层段越长、射孔枪身越长形成的砂桥点就越多其卡死的几率就越大;
  (5)在压裂完成后,经常会在枪身及上部环空形成砂桥,严重时会卡死枪身本体及油管并堵死通道。
  3 留引子鱼头打捞技术研究
  留引子鱼头打捞技术分别从“留引子鱼头机理、随钻震击器原理及功用、提放抓鱼头机理、油管紧扣原则、卡点确定、引子鱼头长度的确定”六个部分进行研究,在打捞枪身前充分考虑了上述六个方面的问题后,其打捞的成功率也就得到了保证,下面分述其机理及原理;
  3.1 留引子鱼头机理
  就是在Φ139.7mm套管内SDP-102射孔枪身上部留有可供常规打捞工具进行抓捞的2寸(或27/8寸)油管或油管短节或者与油管内外径相同的其他射孔辅助件,保证打捞成功率。如果在打捞枪身过程中因操作不当将枪身以上的油管及射孔辅助件打捞出来,只留枪身在井内,就无法继续进行打捞作业了。采用套、磨进行处理就会造成井况复杂化,不仅耽误工期严重时会导致井内的枪身无法处理掉,甚至会影响油井的后期生产。
  3.2 随钻震击器原理及功用
  工作原理;上提钻具使震击器内的硅机油压缩,来实现能量的储存,当能量储存到设定值时突然释放迫使随钻震击器芯轴向上振击,芯轴通过打捞工具将上击力传递到落鱼上,以实现活动解卡的目的。
  其作用就是将随钻震击器与打捞工具组合使用其效果特别明显,在打捞工具抓住落鱼大负荷上提解卡时,随钻震击器可以对落鱼瞬间起到上击作用,对砂桥卡、枪身外凸变形卡、枪身沿轴线弯曲变形卡、套管发生变形卡死枪身等的解卡效果比单一的大负荷提拉解卡效果好。
  3.3 提放抓鱼头机理
  提放抓鱼头机理就是;当倒扣打捞时尽可能下捞矛或捞筒等上下提放抓捞工具进行抓捞鱼头,尽可能少下或不下旋转造扣打捞工具进行造扣倒扣打捞枪身以上的油管。在倒扣打捞枪身以上油管过程时控制好打捞参数,防止将枪身上部的引子鱼头倒出,也就是说在倒扣打捞油管前的紧扣要将中和点控制在枪身上部60m范围,枪身上部60m油管作为引子鱼头紧扣扭距和圈数要多于其他部位的紧扣扭距和圈数,其目的是防止在倒扣过程将其倒出,保护好枪身上部的引子鱼头。
  3.4 紧扣原则
  以27/8(Φ73mm)-N80平式油管为例,油管紧扣大致分为两个紧扣段,第一紧扣段;井口至枪身以上60m的油管,大钩悬重由游车自重逐渐增加到井内枪身以上60m的全部油管的重量,每次上提的紧扣圈数根据油管的最佳允许扭矩1990N·m为标准。第二紧扣段;提起枪身以上全部油管悬重对引子鱼头进行紧扣,紧扣圈数参照油管的最大允许扭矩2490N·m为标准,反复紧扣3次,其目的是防止引子鱼头从枪身上部倒出。
  3.5 卡点的确定
  卡点的进一步的确定对后续的打捞工作起着至管重要的作用根据所测得卡点的深度与枪身所下的深度数据的比对可以判断枪身卡的类型。卡点的测定有两种方法。
  3.5.1 第一种方法提拉法测卡点
  提拉法测卡点是常用的方法就是通过三次上提管柱,记录三次提拉力,则平均拉伸拉力P=(Pa+Pb+Pc)/3,单位为kN。同时记录三次管柱的伸长量,则三次上提拉伸的平均油管伸长量a=(a1+a2+a3)/3,单位为cm。
  根据L=k*a/P式计算卡点位置:式中L-卡点深度,m;a-油管平均伸长,cm;P-油管平均拉伸拉力,kN;k-计算系数,值可查表1得知。   3.5.2 第二种方法电测法测卡点
  首先用油管提拉法测出卡点深度,并在油管有通道的情况下再使用电测法来进一步验证卡点的深度,电测法测卡的方法是将电测仪器下入油管内预先测出卡点的深度,通过提拉油管或旋转油管,并通过上下移动测卡仪器可以测出卡点的准确的深度来。
  3.6 引子鱼头长度的确定
  以Φ1 0 8 m m随钻震击器、 27/8(Φ73mm)-N80平式油管作为引子鱼头为例,其震击器最大抗拉力700kN,每次的振击行程是15cm,油管丝扣最大连接强度是650kN,选600kN拉力下计算出引子鱼头的长度;根据公式L=k*a/P得出其长度是61.25m。
  4 留引子鱼头打捞技术应用
  09年度分别在莫北油田及克拉玛依油田八530井区成功应用了两井次,打捞成功率100%。并为今后的小井眼、大枪身、小间隙环境下的枪身卡事故的打捞奠定了牢靠基础。
  4.1 在莫北油田MB2066井上的应用
  MB2066井存在问题;2009年8月7日上返射孔,8月22日洗井不通,提枪身结构提不动,待大修。4.1.1 基本数据
  φ139.7mm×7.72mm×3369.91m×9.17 mm×3988.70m ;
  人工井底:3940 m ;
  Φ62mm外加厚油管尾带SDP-102射孔槍身位于3919.0m,其中Φ62mm大孔筛管位于3903.80m。
  4.1.2 措施制定
  (1)控制排气降压,用r=1.0g/cm3防膨液反循环压井至井内稳定,如反循环不通则采用反挤压井,压井深度3940m。
  (2)安装2FZ18-70型防喷器及液气分离器,防喷器按标准试压合格。
  (3)对井内油管进行逐级紧扣,紧扣扭距控制在1990N·m以内。
  (4)采用大力提拉法进行活动解卡,最大拉力控制在700kN以内。
  5)采用提拉法测卡点,并根据L=k*a/P式计算卡点深度位置。
  (6)采用捞矛或捞筒进行打捞作业至3800m,如遇砂面先套冲后再打捞,每次倒扣控制好悬重防止枪身以上60m引子鱼头倒出。
  (7)采用捞矛或捞筒进行震击解卡打捞,防止引子鱼头及SDP-102射孔枪身倒散,鱼头处的提拉负荷控制在600kN以内。
  4.1.3 措施实施
  (1)首先对井内3900m油管进行逐级紧扣,大钩悬重由30kN分六次逐渐上提370kN合计紧扣180圈。
  (2)采用提拉法测卡点,分别提拉 420kN、470k、520kN测得的油管伸长量分别为78.3cm、156.7cm、235cm根据L=k*a/P式计算卡点深度位置:3839m。
  (3)倒扣打捞,先后下Ф96mm母锥一次、Ф62mm捞矛6次打捞至3672.83m。
  (4)震击解卡打捞,先后下Ф62mm、Ф80mm公锥各一次、Ф62mm捞矛2次、Ф80mm卡瓦捞筒2次打捞至3842.57m 遇砂面(与提拉法测的卡点3839m只有3.57m的误差)。
  (5)冲砂震击解卡打捞,先后下Ф115mm×11.14m套铣管3次、Ф62mm捞矛7次、Ф80mm卡瓦捞筒1次捞出井内Φ62mm大孔筛管及油管以及Ф102mm枪身。
  4.2 在克拉玛依八530井区T87615井上的应用
  T87615井存在问题;2009年10月10日上返射孔、酸压,8月19日洗井不通,提枪身结构提不动,待大修。
  4.2.1 基本数据
  φ139.7mm×7.72mm×1062.42m×9.17 mm×4032.81m
  目前人工井底:3835.0 m
  Φ62mm油管尾带SDP-102射孔枪身位于2873.60m,其中KCPSQ115×55喷砂器位于2837.0m。
  4.2.2 措施制定
  (1)用r=1.0g/cm3修井液循环压井至井内稳定,如循环不通则采用正、反灌注法压井。
  (2)安装2FZ18-35型防喷器,防喷器按标准试压合格。
  (3)对井内油管进行逐级紧扣,紧扣扭距控制在1990N·m以内。
  (4)采用大力提拉法进行活动解卡,最大拉力控制在700kN以内。
  (5)采用提拉法测卡点,并根据L=k*a/P式计算卡点深度位置。
  (6)采用捞矛或捞筒进行打捞作业至2800m,如遇砂面先套冲后再打捞,每次倒扣控制好悬重防止枪身以上引子鱼头倒出。
  (7)采用捞矛或捞筒进行震击解卡打捞,防止引子鱼头及SDP-102射孔枪身倒散,鱼头处的提拉负荷控制在600kN以内。
  4.2.3 措施实施
  (1)首先对井内2837.0m 油管进行逐级紧扣,大钩悬重由30kN分五次逐渐上提300kN合计紧扣120圈。
  (2)采用提拉法测卡点,分别提拉350kN、400k、450kN测得的油管伸长量分别为57.55cm、115.10cm、172.65cm根据L=k*a/ P式计算卡点深度位置:3820m。
  (3)倒扣打捞,先后下Ф62mm捞矛3次打捞至2166.49m。
  (4)震击解卡打捞,先后下Ф62mm捞矛3次打捞至2821.31m 遇砂面(与提拉法测的卡点2820m只有1.31m的误差)。
  (5)冲砂解卡打捞,先后下Ф62mm公锥冲砂,由2821.31m 冲砂至2837m遇鱼顶,继续冲砂洗井并赶落鱼至3796.12m,下Ф62mm捞矛1次捞出井内喷砂器及Ф102mm枪身。
  5 结论及认识
  (1)SDP-102射孔枪身留引子鱼头打捞技术通过在莫北油田MB2066井及克拉玛依油田八530井区T87651井两口的顺利实施,解决了51/2’’ 套管内SDP-102射孔枪身卡,难打捞的问题;
  (2)SDP-102射孔枪身留引子鱼头打捞技术通过对MB2066井、T87651井的实施,并根据提供的资料研究分析出了枪身卡主要原因。
  (3)MB2066井枪身本体卡死的主要原因有两点:首先是射孔后枪身本体的外凸或毛刺引起的卡钻,第二点是在生产或措施过程中的沉砂或形成的砂桥卡死枪身本体及油管,在打捞过程中冲砂至枪身顶部其仍然不能活动通过震击才捞出枪身并证实上述两个观点。
  (4)T87651井枪身本体卡死的主要原因:是压裂后沉砂所至,在打捞过程中冲砂至枪身顶部其就有活动现象,通过下捞矛证实了枪身卡点解除了。
  (5)通过对2口井的实施,需要认识到SDP-102射孔枪身留引子鱼头的重要性,即便是多次捞空,也不要轻易将“射孔枪身上部的引子鱼头”倒出,一旦将其倒出,会造成后续打捞工作复杂化。
  (6)携带随钻液压上击器打捞时,通过查手册和计算(见3.6条)解卡最佳位置是在枪身顶部以上60m范围内,越靠近枪身其震击解卡的效果也越好,但是在具体实施中可以提前携带随钻液压上击器进行打捞作业。
  (7)根据井况不同在打捞时,可以考虑;a打捞工具+随钻液压上击器、b打捞工具+随钻液压上击器+液压加速器,c打捞工具+机械下击器 +随钻液压上击器+液压加速器的三种打捞钻具组合。
  (8)对小直径套管内打捞SDP-102射孔枪身本体,提出“SDP-102射孔枪身留引子鱼头打捞”理念,在修井行业来讲是一个突破也是一个创新,并通过实施证明是个科学有效方法。
  参考文献
  [1] 周全兴.钻采工具手册
  [2] 苏俊,赵树栋.井下作业技术数据手册
  作者简介
  刘辉工程师,82年毕业于新疆独山子石油学校钻井专业,现任中国石油西部钻探工程公司井下作业公司大修侧钻分公司副经理。
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