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渤海某油田A井压裂充填防砂卡钻处理过程及分析

  2024-08-30    111  上传者:管理员

摘要:随着9-5/8"套管井一趟多层压裂井逐渐增多,随之而来的防砂卡钻风险也逐步增加。当发生防砂工具卡钻时,需对防砂工具进行震击解卡处理、若震击不能达到解卡效果,则需采用水力切割、倒扣震击打捞、套铣等特殊方式处理,将复杂情况井处理到能再次进行压裂防砂的状态,使油井快速见产,总结出9-5/8"套管井防砂工具卡钻处理的宝贵经验。

  • 关键词:
  • 切割
  • 压裂
  • 打捞
  • 防砂
  • 震击
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1、打捞方案


渤海油田疏松砂岩发育,出砂导致防砂管柱失效问题突出,老井侧钻技术目前是解决渤海油田筛管破损问题的重要手段,实践经验表明,防砂管柱打捞方案精细化设计可有效提高打捞效率,实现工期费用可控,降低作业成本[1]。井眼尺寸及防砂管柱尺寸的差别,造成打捞作业方式也不一样[2],具体思路卜鸿浩做过一些总结与论述,本案也是参考其中的方法。

渤海某油田A井是一口9-5/8"套管井,井深2059.67 m,井深1173.15 m处,最大井斜为58.92°,A井进行9-5/8"一趟多层施工中的第3层压裂充填作业时,充填服务工具卡在5-1/2"筛管内,前期解卡方式为逐渐增大过提顿位进行解卡,辅助大顿位长久悬吊解卡。最终由于管柱疲劳原因,管柱断裂,起出上部管柱,防砂服务管柱下部密封总成卡在4#隔离分隔器下部延伸筒内。

打捞方案:利用8-1/8"卡瓦打捞筒(配铣环+4"篮瓦),对井下落鱼进行上、下交替震击打捞,震击打捞解卡及大顿位长悬吊解卡无效果后,按管柱最大抗拉强度尝试拔断服务管柱。根据出井落鱼情况,进行下一步倒扣打捞。


2、现场施工方案


2.1钻具组合

8-1/8"卡瓦打捞筒(配铣环+4"篮瓦) +钻杆+液压震击器+加重钻杆+钻杆。

2.2震击方案

震击管柱下放到鱼顶以上1~2 m,冲洗鱼顶。抓住落鱼后,先进行下击,每下击50次增加下压5 t(不下压至顶驱及游车悬重),解卡效果不明显,进行上击解卡,每上击震击一次过提悬吊1 min,上击10次后增加5 t过提悬重,震击过程中,记录震击次数及管柱位移情况。


3、施工效果分析


3.1第一趟震击打捞

震击打捞管柱下放到鱼顶以上2 m,冲洗鱼顶。下放管柱抓住落鱼。

下击震击解卡,下放到25 t至35 t震击,上提至75 t(过提2 t)复位,共下击震击400次,管柱累积向下位移0.61 m,开泵正循环,排量160 L/min,泵压上涨至20 MPa,停泵,压力不降。

上击震击解卡,上提至150 t(过提77 t)震击,上提至160 t(过提83 t)~205 t(过提128 t),下放至45 t(下压15 t)复位,共上击震击65次。

第66次震击后,上提至208 t(过提135 t),悬重突降,继续上提2 m,悬重稳定在71 t,接顶驱,开泵测试排量203 L/min,泵压0.3 MPa,停泵。起出后检查出井落鱼为4"冲管28.49 m。

3.2第二趟倒扣打捞

钻具组合:正扣反螺纹公锥(50~105 mm)+钻杆。

倒扣管柱下钻至鱼顶以上2 m,接顶驱,测管柱空转扭矩:正转5圈,扭矩2.7~4.7 kN·m;反转5圈,扭矩2.7~4.7 kN·m,下压2t探鱼顶深度,设定顶驱扭矩10 kN·m,反转3圈造扣,扭矩4.7~6.7 kN·m,释放扭矩回转0.5圈,下压4t,反转2.5圈,扭矩4.7~6.7 kN·m,释放扭矩,管柱回转0.25圈。

缓慢上提至70 t(过提6 t),确定公锥已捞住落鱼,下放至50 t(下压7 t),继续下放至20 t(下压37 t),重复3次;尝试压活管柱,管柱位置无变化。

缓慢上提至66 t(过提2 t),设定顶驱扭矩10 kN·m,反转1.5圈倒扣,扭矩由6.1 kN·m突降至2.7 kN·m,继续反转8.25圈,悬重下降,缓慢上提至65 t,提活管柱。

起出后检查出井落鱼为4"冲管短节1根(2.4 m)+部分中部密封总成(中部密封顶变扣0.225 m+带孔短节0.65 m)。

3.3第三趟倒扣震击打捞

钻具组合:正扣反螺纹公锥(50~105 mm)+钻杆+变扣+液压震击器+加重钻杆+钻杆。

倒扣震击打捞管柱下放到鱼顶以上2 m,接顶驱,测管柱空转扭矩:正转5圈,扭矩4~6 kN·m;反转5圈,扭矩4~5.4 kN·m;开泵测试:800 L/min排量下对应泵压为2.4 MPa;1200 L/min排量下对应泵压为5.3 MPa;2000 L/min排量下对应泵压为14.8 MPa;2200 L/min排量下对应泵压为18.3 MPa。

冲洗鱼顶,缓慢下压4 t,设定顶驱扭矩10 kN·m,反转3圈造扣,扭矩6.1~6.7 kN·m,释放扭矩未回转;缓慢上提,过提6 t,确定公锥已捞住落鱼。

尝试下击震击解卡,最大下压40 t,累计下击35次;管柱位置无变化。

缓慢上提至66 t(中和点),设定顶驱扭矩10 kN·m,反转4圈倒扣,扭矩4~5 kN·m,继续反转8圈,扭矩4.5~5 kN·m,释放扭矩无回转,缓慢上提至71 t,提活管柱。

起出后检查出井落鱼为中部密封短节0.676 m+0.305 m。

3.4第四趟倒扣震击打捞

钻具组合:切割后正扣反螺纹公锥(打捞范围102~108 mm)+钻杆+变扣+打捞杯+套管强磁工具+钻杆+液压震击器+钻杆。

倒扣震击打捞管柱下放到鱼顶以上2 m,接顶驱,测管柱空转扭矩:正转5圈,扭矩4~5.4 kN·m;冲洗鱼顶,排量3500 L/min,泵压16.8 MPa。

降排量至200 L/min,泵压0.3 MPa,缓慢下压2t,泵压上涨至4.8 MPa,停泵,继续下压至5 t,反转2圈造扣,扭矩5.4~8.1 kN·m突降至2.7 kN·m,继续反转1圈,扭矩5.4 kN·m,释放扭矩无回转;缓慢下压15 t,缓慢上提,过提6 t,确定公锥已捞住落鱼。

缓慢下放至66 t(中和点),反转2圈倒扣,扭矩5.4~5.5 kN·m,继续反转7圈,扭矩5.4~6 kN·m,释放扭矩无回转,缓慢上提至71 t,。

缓慢上提遇卡,过提4 t无法提活,多次上下活动(最大过提7 t),无法通过卡点,下放无遇阻。

起出后检查出井落鱼为隔离密封密封模块一个,公锥底部两道螺纹有明显崩齿状况。

3.5第五趟水力切割外管柱

钻具组合:4-1/2"水力割刀(配GD114-178刀片)+浮阀+钻杆,接顶驱,开泵测试:400 L/min排量下对应泵压为1.8 MPa;600 L/min排量下对应泵压为4.1 MPa。刀片完全张开,测量刀片张开时长度为37 mm/38 mm/38 mm,计算最大切割外径7.48"。

水力切割管柱下放到鱼顶,缓慢下压2 t,探鱼顶无误(鱼顶1708.54 m),上提至设计切割位置(1705.78 m);

开泵正循环测试:400 L/min排量下对应泵压为5.3 MPa;600 L/min排量下对应泵压为10.8 MPa。

测正转空转扭矩:转速10 rpm,扭矩5.4~6.7 kN·m;转速30 rpm,扭矩7.4~8.1 kN·m。

以转速30 rpm,排量400 L/min参数进行切割,泵压6.4~4.4 MPa,扭矩17.5~16.1 kN·m,累计切割70 min。

起钻至井口,检查割刀磨损约14 mm,测量刀片撑开尺寸23 mm/24 mm/24 mm。

3.6第六趟回收顶部封隔器

钻具组合:顶封回收工具+钻杆。

回收顶部封隔器钻具下放至顶部封隔器以上0.5 m,正循环冲洗顶部封隔器30 min,排量3000 L/min,泵压3.6 MPa。

测上提悬重68 t,下放悬重58 t,测正转空转扭矩:转速5 rpm,扭矩4.7~5.4 kN·m。降排量至200 L/min,泵压0.2 MPa,缓慢下压2 t并标记,泵压迅速上涨至1.8 MPa,停泵,上提5 t确认顶封回收工具的ACME扣已经锁定顶部封隔器左旋方扣;下压8 t剪切回收工具上部剪切销钉,继续下压10 t确保顶封回收工具完全到位;开泵正循环测试200 L/min,泵压快速上涨至1.5 MPa,停泵。

起出回收顶部封隔器钻具,检查顶部封隔器胶皮有轻微磨损,上下铜制规环磨损严重,部分落井,卡瓦齐全。

出井外管柱为顶部封隔器+5-1/2"LTC盲管短节1根+5-1/2"LTC筛管基管盲段(含接箍)1.13 m;井下内管柱落鱼顶深度为1708.54 m,外管柱落鱼顶深度为1706.312 m。

3.7第七趟倒扣打捞内管柱

钻具组合:正扣反螺纹公锥(打捞范围103~108 mm)+钻杆。

倒扣打捞内管柱下钻至鱼顶以上2 m,冲洗鱼顶,排量2200 L/min,泵压17.7 MPa,观察返出干净。

测上提悬重67 t,下放悬重55 t;测管柱空转扭矩:转速10 rpm,反转5圈,扭矩6.1~6.7 kN·m。

降排量至200 L/min,泵压0.3 MPa,缓慢下放管柱,泵压上涨,继续下压2 t探落鱼顶深度:1708.54 m;

继续下压15 t,反转2圈造扣,扭矩5~8.1 kN·m,释放扭矩未回转;继续下压至30t,缓慢上提0.5 m,缓慢开泵,排量200 L/min,泵压快速上涨至1.5 MPa,确定公锥已捞住落鱼。

起出后检查出井落鱼为中部密封短节+中部密封底部变扣,密封短节母扣端外涨(最大外径:4.80"),密封底部变扣公扣破裂变形,有明显下压开裂的痕迹。

井下剩余落鱼为:4"冲管短节1根1.59 m+4"冲管2根(9.65 m+9.57 m)+4"冲管短节1根1.8 m+底部密封总成2.26 m,落鱼总长度24.87 m。井内管柱鱼顶为1709.14 m,外管柱鱼顶为1706.31 m。

3.8第八趟倒扣打捞外管柱

钻具组合:4.892"倒扣捞矛(可打捞范围123~127 mm)+变扣+钻杆。

倒扣打捞外管柱下钻鱼顶以上2 m,冲洗鱼顶10 min,排量3000 L/min,泵压13.5 MPa。

测上提悬重66 t,下放悬重56 t;测管柱空转扭矩:转速5 rpm,正转5圈,扭矩5~6.1 kN·m;转速5 rpm,反转5圈,扭矩5.2~5.7 kN·m。

缓慢下压5 t,过提10 t,确认倒扣捞矛捞住落鱼;继续上提至86 t(过提20 t),下放至36 t(过压20 t),重复6次;

缓慢上提至69 t(过提3 t),反转2圈倒扣,扭矩峰值达到12.1 kN·m后突降至9.45 kN·m,继续反转10.5圈后,悬重突降至67 t,扭矩突降至8.1 kN·m,停转,释放扭矩无回转。

起出后检查出井落鱼为外层管柱:5-1/2"筛管2根21.91 m+4#隔离封隔器总成+变扣(5-1/2"LTC B×BTC P)0.358 m+变扣(5-1/2"LTC P×BTC B)0.54 m。

内层管柱:4"冲管短节1根1.59 m+4"冲管2根(9.65 m+9.57 m)+4"冲管短节1根1.8 m+底部密封总成2.26 m。内管柱落鱼全部出井。

3.9第九趟水力切割外管柱

钻具组合:4-1/2"水力割刀(配GD114-168刀片)+钻杆,接顶驱,开泵测试(排量L/minL/min排量下对应泵压为泵压MPa):400 L/min排量下对应泵压为2.8 MPa;600 L/min排量下对应泵压为4.2 MPa。刀片完全张开,测量刀片张开时长度为33 mm/32 mm/32 mm,计算最大切割外径6-5/8"。

缓慢下压2 t,探外层管柱顶无误(外层管柱顶1734.74 m),上提1.5 m,测正转空转扭矩:转速30 rpm,扭矩6.7~8.1 kN·m;保持转速30 rpm,测旋转状态下上提悬重62 t,下放悬重61 t,缓慢下压2 t探外层管柱顶并做标记,缓慢上提至62 t,做标记,停转,上提至设计切割位置(1787.21 m,切割点为3#隔离封隔器以上0.24 m,次顶层筛管短节基管盲段);

开泵测试(排量L/minL/min排量下对应泵压为泵压MPa):400 L/min排量下对应泵压为5.8 MPa;500 L/min排量下对应泵压为8.8 MPa。

以转速30 rpm,排量340 L/min进行水力切割,扭矩11.5~9.4 kN·m,泵压11.3 MPa缓慢下降至9.8 MPa,扭矩12.3~12.5 kN·m,缓慢停转停泵,累计切割210 min。

起出检查刀尖磨损约3 mm,测量刀片撑开尺寸30 mm/30 mm/30 mm。

3.10第十趟打捞外管柱

钻具组合:8-1/8"卡瓦打捞筒(配6-1/4"铣环+6-1/4"篮瓦)+钻杆+液压震击器+钻杆。

打捞外管柱钻具下钻至鱼顶以上2 m,冲洗鱼顶5min,排量3600 L/min,泵压7.1 MPa,停泵。

测上提悬重76 t,下放悬重60 t;接顶驱,测管柱空转扭矩:5 rpm时扭矩为6.7 kN·m;开泵测试:400 L/min排量下对应泵压为0.3 MPa;3200 L/min排量下对应泵压为5.6 MPa;下压2t探外层管柱顶深度1734.74 m,继续下放至55t(过压5t)压实抓牢,缓慢上提,悬重稳定在77 t(正常76t),尝试开泵正循环,排量3200 L/min,泵压5.8 MPa,停泵,判断抓住外层管柱。

起出后检查出井落鱼为5-1/2"盲管1根+5-1/2"筛管3根+5-1/2"筛管短节1根5.65 m(切割点为筛管短节公扣端以上0.33 m);计算井下外管顶深度1787.145 m。落鱼全部出井。


4、结束语


为保证打捞作业顺利,需根据井下落鱼与外管柱的相对位置,确认井下落鱼管柱各项参数内外径、抗拉强度、上扣扭矩、丝扣圈数等,制定打捞管柱实施方案及应对措施。

第一趟震击打捞无果情况下,进行拔断处理,拔断前确定好井下工具最小抗拉强度,拔断前、后按要求对顶驱、游车、绞车、钻井大绳、井架等设备进行安全性检查。

根据第二趟倒扣打捞出井落鱼情况分析,对于井下落鱼管柱相对复杂的,倒扣存在不确定脱扣位置,以及倒扣后是否有影响下步打捞计划的工具掉落。实施倒扣前必须确定井下落鱼各部件的上扣扭矩以及下步作业计划。

第七趟倒扣打捞出井的内管柱落鱼,外观出现变形、外径变大,判断是在第四倒扣打捞时,下压造扣顿位过大所致,因此在进行造扣时不建议进行大顿位造扣。

外管柱倒扣打捞时,先对管柱进行上下活动,解封隔离封隔器,使其胶皮回收,倒扣时过提2~3t进行倒扣,记录好扭矩变化及倒扣圈数。


参考文献:

[1]陈立强,王占领,薛懿伟等.渤海油田水平井防砂管柱打捞方案优化[J].海洋石油,2022,42(1):35-39+44.

[2]卜鸿浩,赵锦旭,卢旭等.水平裸眼井防砂管柱打捞技术难点分析及措施[J].石化技术,2022,29(11):50-52.


文章来源:张建伟,余建生,刘志祥,等.渤海某油田A井压裂充填防砂卡钻处理过程及分析[J].石化技术,2024,31(08):236-238+232.

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