封隔器解封失效原因分析及打捞工艺探讨_以黄34_1井打捞Y2

1、封隔器解封失效原因分析及打捞工艺探讨 以黄 34-1井打捞 Y 221封隔器为例何彦荣*(中国石化集团江汉石油管理局井下测试公司 , 湖北 武汉 430040摘 要 在黄 34-1井打捞 Y 221-114封隔器施工中 , 封隔器上接头倒扣起出 , 捞矛杆断在中心管内 , 中心管外胶 皮未回收 、 隔环等配件完好 , 卡瓦未收回 。 套磨铣时井下落鱼一起转动 , 造成封隔器无法进行内捞和外捞 。 通过对井 下落鱼结构的分析研究 , 对套磨铣工具进行改进 , 研制出特殊的磨铣工具 , 创造了打捞条件 , 在很短的时间内完成了该 井的打捞施工 。关键词 封隔器 ; 打捞 ; 解卡 ; 工艺中图分类

2、号 Y E 38 文献标识码 A 文章编号 1009 301X (2012 03 0022 04前言在油田开 发 过 程 中 , 常 用 各 种 封 隔 器 来 卡 堵 水 , 分 层产油 , 从而降低油井含水 , 增加产油量 , 达到改善开发 效果的目 的 。 但 由 于 出 砂 、 套 管 变 形 、 封 隔 器 损 毁 等 原 因 , 在后期作业施工中 , 封隔器卡死不能施工 , 需要进行 大修施工 。 常规打捞封隔器工艺是活动解封 , 活动不解 封就倒散封隔器 , 分体打捞出封隔器 。在黄 34-1井的封隔打捞作业中 , 当封隔器上接头 倒扣起出后 , 发 现 封 隔 器 中 心 管

3、内 被 堵 , 封 隔 器 无 法 解 封 , 这种情况较为少见 。 对黄 34-1井封隔器的成功打 捞 , 对类似的油 井 作 业 施 工 有 一 定 的 借 鉴 参 考 意 义 , 为 此 , 对此次作业施工进行总结分析 , 以期今后类似的作业 施工参考借鉴 。1 黄 34-1井情况简介1. 1 油井基本数据黄 34-1井位于江汉油田的黄场油田 , 于 2001年 12月 6日完钻 , 人工井底 2951. 38m , 最大井斜 2940. 019. 1970. 76, 水 泥 返 高 1752. 00m , 生 产 井 段 2921. 4m 2928. 0m 。1. 2 该井井史该井套管

4、在 945. 85m 950. 45m 有吸水量 , 吸水量 200L /m i n , 压力 6M P a 。2008年 11月下 110m m 铅模打印 , 深度 2912. 61m 。 铅模底部缩径至 107m m ; 116m m 梨型磨鞋从 2912. 61m 磨至 2951. 38m , 进尺 38. 77m 。2009年 3月打捞 :倒出安全接头上半部及以上落井 管柱 , 下螺旋 捞 筒 抓 获 鱼 顶 安 全 接 头 下 半 部 , 打 捞 0 550K N 活动解卡无效 ; 正转打捞管柱退鱼顶 , 退不出 。 井内管柱组合 :J 5527/8 E 197+短 节 +捞 筒 +

5、安 全 接头 (下 半 部 /1887. 02m+1根 +Y 221-114封 /1896. 39m+95根 +短节 0. 53m+38m m 泵 /2797. 47m+短节 0. 4m+12根 +绕丝筛管 0. 45m+导锥 0. 14m (见图 1 。图 1 黄 34-1井井下管柱示意图1. 3 黄 34-1井所用 Y 221型封隔器简介Y 221型封隔器是一种单向卡瓦支撑旋转管柱座封 的封隔器 , 主要由密封 、 卡瓦支撑 、 换向三部分组成 , 用于 分层采油 、 测试 、 找水 、 卡堵水 、 酸化等工艺中 。 当封隔器 下井时 , 换向销钉处于换向槽的下死点 , 当下至设计位置江

6、汉 石 油 职 工 大 学 学 报 2012年 05月 J o u r n a l o f J i a n g h a n P e t r o l e u m U n i v e r s i t y o f S t a f f a n d W o r k e r s 第 25卷 第 3期 *收稿日期 2011-12-28作者简介 何彦荣 (1979- , 男 , 工程师 , 2003年 7月毕业成都理工大学地质专业 , 现在 中 国石化集 团 江汉石 油 管 理 局 井 下 测 试 公 司 主 要 从事大修及侧钻现场施工等工作 。时 , 上提封隔器 使 换 向 销 钉 处 于 换 向 槽 的

7、上 死 点 , 正 转 管柱 23圈时 , 换向销钉借助摩擦块与套管的磨擦力 , 脱开换向槽 , 下放封隔器 , 卡瓦被撑开并咬住套管壁 , 这 时再下放管柱 , 在管柱的重力作用下 , 封隔器坐封 。 上提 管柱卡瓦收回即可解封起出 。2 封隔器不解封原因分析黄 34-1井是原井管柱卡 , 造成无法正常起钻 。 通 过对该井管柱结构和历次作业情况进行分析 , 推断出管 柱卡的原因是 :封隔器卡或者封隔器不解封 。 具体因素 有以下几点 :1 套管变形 。 套管变形卡住封隔器则无法上提 , 封 隔器没有上行空间无法解封 。 由于该井在 2008年进行 过大修施工 , 打捞出 y 221-114

8、封隔器 , 根据施工经验及 井况分析 , 套管变形卡的可能性很小 。2 出砂 。 该井水 泥 返 高 以 上 945m 1051. 410m 之 间有漏点 , 怀疑该井漏点出砂 , 埋住封隔器或油管 , 或砂 落管柱接箍处 , 造成砂卡 , 造成管柱被卡 。 砂埋在封隔器 上面 , 封隔器不解封 。 则无法上提管柱 。3 胶筒 。 坐封封隔器时 , 负荷太大 , 封隔器胶筒严重 变形 , 无法解封 , 造成管柱无法上提 。4 落物 。 在作业施工中 , 施工操作不当造成小物件 落井 , 管柱被卡 。 管柱无上行空间 , 封隔器无法解封 , 无 法进行活动解卡 。5 封隔器 。 封隔器的解封机构

9、失灵 , 卡瓦不能回缩 解封 , 及上提管柱提不动 。 Y 221-114封 隔 器 以 前 没 有 出现封隔器的解封机构失灵现象 。6 压差 。 该井封隔器下的深 , 封隔器起封上采下作 用 , 在采油过程中造成大压差 , 造成封隔器不解封 。 通过分析 认 为 本 井 卡 钻 原 因 可 能 是 砂 卡 、 落 物 卡 、 封隔器不解封造成 。2. 1 打捞步骤根据分 析 得 到 管 柱 拔 不 动 因 素 , 结 合 在 大 修 施 工 中 , 常规处理类似管柱卡的工艺技术 , 制定出该井解卡打 捞工艺步骤 :a . 先活动解卡 , 解卡无效 ;b . 测卡点 , 倒扣起出卡点以上的管柱

10、 ;c . 套铣开卡点的油套环形空间 ;d . 打捞井内管柱 , 捞到后活动解卡 , 若无效 , 则倒扣 ;e . 重复套铣打捞倒扣起管至封隔器处 , 处理封隔器 上堆积的砂子等杂物 ;f . 下内捞工具捞住封隔器后活动 , 上提解封封隔器 ,若不解封 , 则倒散封隔器 ;g . 根据封隔器的结构 , 起出封隔器上接头后下捞矛 打捞 , 捞矛捞杆长度不能长于封隔器本体的长度 , 若捞到 封隔器后不解封 , 则倒散封隔器 , 抽出封隔器中心管 ; h . 然后在下相应的打捞工具打捞出分体的封隔器 。 最后打捞封隔器以下管柱 , 打捞套铣打捞方式打捞 。 该施工工艺 得 打 捞 步 骤 是 针 对

11、 分 析 出 管 柱 拔 不 动 的因素设计的 , 施工中综合考虑大修井施工的原则 , 处理 工艺由易 到 难 。 在 技 术 上 说 , 该 工 艺 先 内 后 外 , 由 上 到 下 ; 先易后难 , 由小到大 ; 化整为零 , 分段处理 ; 化零为整 , 整体取出 , 由简单到复杂 , 施工步骤步步紧扣 , 施工中每 一步施工都为下面的打捞施工创造条件 。2. 2 黄 34-1井大修前期施工黄场油田黄 34-1井大修施工中 , 按常规打捞步骤打 捞到封隔器后 , Y 221-114封隔器上接头被捞出后 , 下捞 矛捞获后 , 活动解卡无效 , 倒扣是捞矛杆倒断 , 造成中心管 被捞矛杆堵

12、死 , 中心管外封隔器胶皮未缩回 、 隔环等配件 完好 , 卡瓦未收回 。 造成封隔器无法进行内捞 , 外捞 。3 打捞 Y 221-114封隔器难点的提出3. 1 难点的提出在倒扣打捞施工中 , 经过多次倒扣起出封隔器以上 管柱 , 带出封 隔 器 上 接 头 , 证 明 该 井 不 是 封 隔 器 上 部 砂 卡 , 也不是封隔器上小件落物卡 。下双滑块捞矛捞 Y 221-114封隔器 , 捞获后上提负 荷 70T 活动解 卡 , 无 效 。 倒 扣 , 井 下 管 柱 和 钻 杆 一 起 运 动 , 无法倒扣丢手 。 在上提负荷后倒扣 +活动解卡丢手 成功 , 起钻完后发现捞矛杆断在封隔

13、器中心管内 。 封隔 器中心管被堵死无法用内捞工具打捞 , 只能用外捞 , 封隔 器未解封 , 封隔器胶皮等组件完好 , 没有刚体漏头 , 外捞 施工无法直接抓落鱼 , 所以无法直接打捞 。根据常规打 捞 工 艺 技 术 只 有 套 铣 开 套 管 和 封 隔 器 中心管之间的环空后打捞或磨铣掉封隔器 。1 套铣出套管和封隔器中心管环空 :下合金套铣筒 套铣 4次 , 套铣无进尺 。将一把抓的牙做成鱼钩状 , 下一把抓像插鱼一样插出 封隔器胶皮 (捞出胶皮后再进行打捞 , 打捞无效 , 捞空 。 2 磨铣掉整个封隔器 :下磨铣工具 (平底磨鞋 、 凹底 磨鞋 磨铣多次磨铣无进尺 ; 下一把抓打

14、捞 , 无效 ; 下母锥 打捞多次 , 无效 。根据以前 打 捞 施 工 工 艺 , 磨 铣 掉 封 隔 器 , 或 套 铣 开 封隔器中心管和套管之间的空间后打捞 。3 2 何彦荣 . 封隔器解封失效原因分析及打捞工艺探讨3. 2 打捞无效原因分析在下套铣筒或磨铣工具磨铣时 , 井下落鱼胶皮随套 铣工具一起转动 , 正磨落鱼随磨铣管柱一起正转 , 反磨落 鱼随磨铣管柱一起反转 , 和磨铣工具同时转动 。 造成套 铣无进尺 , 套铣无效 。下母锥打捞 , 封隔器胶皮在中心管外 。 母锥没有造 扣空间 , 无法打捞 , 打捞 3次 , 捞空 。磨铣磨不掉封隔器 , 也套铣不开封隔器中心管外胶 皮

15、 , 隔环等 , 内捞也因捞矛杆断在里面无法捞 , 使该井无 法外捞 。3. 3 施工难点通过半 个 月 的 施 工 , 该 井 施 工 的 难 点 是 磨 铣 磨 不 掉 , 套铣也无法套开油套空间 。 磨无法磨 , 套无法套 , 捞 也无法捞 。 以前没有类似井的施工 , 无经验可借鉴 , 也无 工艺技术可学习 。 按我们目前所有的工艺技术 , 只有放 弃该井施工 , 也就是说该井只有报废 。 对该井的施工一 时无工艺可修 , 无法进行下步施工 。4 特殊井况下打捞封隔器工艺研究4. 1 打捞思路井内封隔器的结构是 :中心管外从上到下是三块封 隔器胶皮 、 2个 隔 环 相 间 隔 , 锥

16、 体 , 卡 瓦 和 摩 擦 块 总 成 。 在前期摸索施工中知 , 封隔器由于捞矛杆断在封隔器中 心管内无法内 捞 , 封 隔 器 中 心 管 外 充 满 胶 皮 , 隔 环 等 配 件 , 无法直接进行外捞施工 。 要能继续进行修井施工只 有 3种方案 :一是下工具全部磨掉封隔器 ; 二是处理出封 隔器中心管内物质 , 进行内捞 ; 三是清理出封隔器胶皮创 造外捞的条件 。根据处理 封 隔 器 失 败 的 经 验 , 分 析 套 铣 、 磨 铣 无 效 的原因 , 结合井内封隔器不解封的实际情况 , 研究封隔器 的结构 , 调研封隔器胶皮的特点 , 研究套铣工具 。 用常规 套铣 、 磨铣

17、工具磨铣胶皮 , 没有效果 , 无法直接磨掉封隔 器胶皮 。 用磨鞋磨掉封隔器 , 由于捞矛杆断在封隔器中 心管内 , 中心点支撑无法完全磨铣掉封隔器 , 也无法打开 封隔器中心管无法进行内捞 , 所以该井只有采取外捞方 式 , 打捞思路是为外捞创造施工条件 。采取处理井下胶皮的工艺技术 , 即利用专业工具磨 碎封隔器胶皮 , 碎胶皮随洗井液返出井口 , 打开套管与封 隔器中心管的环空 , 为打捞施工创造条件 。4. 2 工具优化设计经过不断 的 研 究 改 进 , 研 制 出 双 环 合 金 柱 套 铣 头 、 锯齿状套铣头 、 大水槽合金套铣头 、 波浪状合金套铣头等 7种套铣工具 。4.

18、 2. 1 双环合金柱套铣头 (见图 21 主要 技 术 指 标 :(1 工 具 长 度 为 200m m ; (2 最 大 外径为 114m m 。2 材料选择 :材 质 采 用 普 通 45#钢 , 端 部 视 井 况 铺 Y D -8合金柱 。3 工具使用说明 :套铣头和套铣筒配合使用 , 主要用 于打捞施工前处理井筒 , 保证打捞施工的正常进行 。 4 施 工 参 数 :排 量 600L /m i n ; 转 速 30r /m i n 45r / m i n , 加压 5K N 15K N 。5 结构原理 :在套铣头上铺两层环状合金柱 , 该类套 铣头适合套铣的井下落物 :油管 , 钻

19、杆等等刚性落鱼 , 在套 铣施工中 , 由于合金硬度远高于井下落物 , 利用合金柱磨 碎落鱼 , 入井液带出磨成碎块的井下落物 , 套铣效果明显 , 但对井下落物是胶皮 、 水泥环等类物体 , 套铣效果很差 。图 2 双环合金套铣头4. 2. 2 锯齿状套铣头 (见图 31 主要 技 术 指 标 :(1 工 具 长 度 为 220m m ; (2 最 大 外径为 114m m 。2 材料选择 :材质采用普通 45#钢 , 端部为锯齿状 。3 工具使用说明 :套铣头和套铣筒配合使用 , 主要用 于打捞施工前处理井筒 , 保证打捞施工的正常进行 。 4 施 工 参 数 :排 量 600L /m i

20、 n ; 转 速 30r /m i n 60r / m i n , 加压 5K N 25K N 。5 结构原理 :套铣头端部做成锯齿 状 , 该 套 铣 头 适 合处理的井下落物 :固井水泥 , 胶 皮 等 等 。 套 铣 井 下 胶 皮要求高转速 , 用高转速和入井液的冲击力切割撕碎胶 皮 , 钻压根据施工情况 , 适当加压 。 套铣胶皮 、 油套环空 的固井水泥效果明显 , 该类套铣头对套铣油管类落鱼 , 效 果很差 , 表现在套铣头的锯齿易磨平 , 套铣无进尺 。 图 3 锯齿状套铣头42 江 汉 石 油 职 工 大 学 学 报4. 2. 3 波浪状套铣头 (见图 4 1 主要 技 术

21、指 标 :(1 工 具 长 度 为 210m m ; (2 最 大 外径为 114m m 。2 材料选择 :材 质 采 用 普 通 45#钢 , 端 部 视 井 况 铺 Y D -8合金 。3工具使用说明 :套 铣 头 和 套 铣 筒 是 配 合 使 用 , 主 要是用于打捞施工前处理井筒 , 以保证打捞施工的正常 进行 。4 施 工 参 数 :排 量 600L /m i n ; 转 速 30r /m i n 45r /m i n , 加压 5K N 15K N 。5结构原理 :套铣头做成波浪状 , 并在套铣头上铺满 合金 , 该类套铣头的优点是 , 既可以磨铣掉胶皮 , 又可以 磨铣开油管类

22、落鱼 。通过地面 试 验 后 , 最 后 优 选 出 的 套 铣 头 呈 波 浪 状 , 波浪口宽 40m m , 高 20m m 。 套铣筒套铣头 上 铺 合 金 柱 , 合金柱呈双层锯齿状 , 这样工具是合金套铣筒即可磨胶 皮又可磨刚体 , 合金头呈波浪状 , 水槽宽 15m m , 深 3m m , 这样在磨铣过程中就不易出现卡钻事故 。 图 4 波浪状套铣头4. 3 施工过程 4. 3. 1 套铣施工套磨铣管柱组合 :73m m 反扣钻杆 +磁棒 +沉淀杯 +114m m 合金套铣筒 。在套铣施工 中 , 仅 用 3小 时 就 从 1897. 27m 磨 铣 到 1897. 42m ,

23、 磨铣进尺 0. 15m , 见到油气显示 , 说明已经磨 铣开封隔器中心管外的胶皮 。施工参数 :泵压 5. 0M P a ; 排量 600L /m i n ; 转速 30r /m i n 50r /m i n , 加压 5K N 15K N 。 4. 3. 2 打捞施工打捞施工管柱组合 :73m m 反扣钻杆 +母锥 。 打捞施工 :打捞深度 H :1897. 42m , , 加压 5K N , 反造 扣 8圈 , 造扣 2次 , 上 提 负 荷 正 常 , 无 增 加 , 起 出 打 捞 管 柱 , 捞获封隔器中心管 。该井打捞施工的成功是我公司技术创新的表现 , 显 示我公司的大修技术

24、高超 , 技术力量雄厚 。 该工艺成功 地解决了以前没有遇到的情况 , 无法施工的井创造施工 条件 , 为复杂情况的打捞施工积累了丰富的经验 。5 结论在黄 34-1井处理 Y 211-114封隔器成功 , 工具改 进后套铣施工效果明显 , 打捞效率高 , 节约了大量的修井 时间 , 减小了工人的劳动强度 , 降低了成本 , 为以后处理 类似的事故 提 供 技 术 支 持 。 同 时 也 拓 宽 了 大 修 修 井 范 围 , 为油田的开发提供技术保障 , 对打捞封隔器施工工艺积累了经验 。 经济效益和社会效益客观 。O n F a i l u r e C a u s e f o r P a

25、c k e r s D e b l o c k i n g a n d I t s F i s h i n g T e c h n o l o g y -T a k i n g Y 221 P a c k e r F i s h i n g i n H u a n g 34-1 W e l l a s A n E x a m p l e H E Y a n -r o n g(D o w n h o l e T e s t i n g C o m p a n y o f J H P A , S I N O P E C , W u h a n , H u b e i , 430040, C h i

26、 n a A b s t r a c t :I n t h e p r o c e s s o f f i s h i n g Y 221-114p a c k e r i n H u a n g 34-1w e l l , a f t e r p a c k e r s t o p c o n n e c t i o n i s t r i p p e d o u t v i a r e v e r s i n g , f i s h i n g r o d b r e a k s i n s i d e t h e c e n t r a l c a s i n g a n d t h e r u b b e r a r o u n d i