海上油气田经过长期开发, 地下压力系统、油水界面均发生复杂变化, 为确保油田的高产、稳产就需对井网进行综合调整。低效井侧钻无疑成为老油田"焕发青春"有效手段。然而在侧钻中某些新井与低效井方位不一致或完井器材对井眼尺寸的要求, 需要浅层切割套管回收后裸眼侧钻。对于常规单筒单井浅层套管切割技术目前海上油田已经非常成熟完善, 而关于单筒双井(通过采用双井井口系统, 在一个大尺寸隔水管内将主井眼分成2个分支井眼)浅层切割作业技术总结较少, 基本无经验可借鉴。

由于平台建造初期对单筒双井槽口分布形状、间距、隔水管尺寸, 以及两口井表层套管下入方位均未做特殊考虑, 给套管切割安全性带来巨大挑战。在两个平行或交织的套管上进行切割作业, 不仅要切割好本井还需防止"割伤"邻井, 针对以上问题着重对套管切割思路及预案、切割点选择、切割工具进行了分析。第一口井的成功实施也为今后类似作业积累了丰富的经验。

由于海上平台远离陆地, 所有物资均需船舶提前运输到位, 且作业具有高投入、高风险特点, 为确保作业的顺利和安全, 作业前制定周密完善的方案至关重要。单筒双井在老井眼井筒弃置后, 需及时对老井技术套管进行固井质量复测, 而后根据技术套管外水泥环胶结质量进一步优化定向井轨迹、切割点防碰分析、套管接箍避让等详细设计, 同时根据切割方案提前准备好各种工具器材, 做到平台设备、人员的高效性和作业的连贯性(图 1)。

图 1(Fig. 1)

图 1 技术套管切割回收树结构思路图

渤海某油田B51井长期低液低产, 为完善井网根据油藏要求利用原井筒侧钻至油田主力区, 但由于原井眼与新井位方位相反、井距较大, 经论证后只能采用浅层切割套管裸眼侧钻, 然而B51 & B50为一单筒双井给切割套管, 为作业带来一定的挑战。B51井基本情况见表 1。

表 1(Table 1)

表 1 B51井基本情况表

表 1 B51井基本情况表 规格 重量（lb/ft) 水泥返高/ (m) 套管鞋位置/ (m) 13-3/8” 68 K55 井口 237.6 9-5/8” 47 L80 900 2 566.74

切割点选择考虑因素:

(1) 为确保9-5/8"套管切割后顺利拔活回收, 切割点避免太深;

(2) 为避免割刀割穿邻井套管, 割点处两套管边缘距应确保大于割刀在极限偏心状态下伸出割缝的刀体长度;

(3) 确认切割点处无水泥、无套管接箍、无套管扶正器、无浅层气;

(4) 应保证切割点距离上层13-3/8"套管鞋至少30 m, 便于定向井进行造斜和浅层防碰绕障等措施;

(5) 老井轨迹必须采用陀螺复测。

通过3D最小间距防碰扫描图^[2](图 2)及数据(表 2)可见, B51井与B50井在237.6 m出表层套管鞋后两井边缘距小于零, 说明两井生产套管紧贴于一体, 随着井深增加两井间距逐渐分离, 直到287.5 m后边缘距大于1 m。因此如果在边缘距小于零的深度切割套管很容易割开邻井套管而发生油气泄露事故, 但切割太深则可能由于套管外存在混浆水泥环而无法提出套管, 因此套管切割点的选择需恰到好处。该项作业, 切割要求定位准确, 定位难度较大, 而且切割后的环空水泥块或扶正器容易落井, 导致卡钻^[3], 因此切割时应采用高黏度搬土浆勤扫割口, 以便清洗井筒提供作业效率, 降低水泥块卡钻风险。

表 2(Table 2)

表 2 B51 & B50单筒双井防碰扫描数据表

表 2 B51 & B50单筒双井防碰扫描数据表 本井深度/m 本井垂深/m 邻井深度/m 邻井垂深/m 中心距/m 边缘距/m 222.50 222.34 222.54 222.37 0.42 -0.68 227.50 227.30 227.54 227.34 0.49 -0.61 237.60 237.30 237.64 237.37 0.65 -0.41 242.50 242.16 242.54 242.24 0.73 -0.27 257.50 256.99 257.55 257.13 1.00 -0.02 270.00 269.33 270.06 269.49 1.24 0.20 282.50 281.66 282.53 281.78 1.77 0.67 287.50 286.59 287.51 286.67 2.12 1.00 297.50 296.45 297.43 296.41 3.06 1.90 307.50 306.32 307.31 306.05 4.35 3.14

图 2(Fig. 2)

图 2 3D防碰扫描边缘距示意图

目前常用的水力割刀为AND-S型水力式内割刀, 其结构由上接头、弹簧、本体、刀体部件、活塞、喷嘴等零件组成(图 3)。

图 3(Fig. 3)

图 3 水力内割刀实物图

当割刀下入井内达到预定切割位置时, 开泵循环, 逐渐加大排量, 钻井液通过上、下滑阀上喷嘴, 使下滑阀上、下产生压力差, 此压力差使下滑阀克服弹簧阻力向下运动, 推动刀头向外旋转进入切削状态, 此时旋转割刀就可进行切割。割断套管后, 停泵, 下滑阀上、下的压差消失。下滑阀在被压缩的弹簧作用下向上运动复位。刀头在弹簧压片的作用下向内旋转复位^[4]。

切割套管尺寸范围:7"~36"。

(1) 可以平稳切割一层或多层套管;

(2) 最大刀刃展开至5倍于本体的直径;

(3) 三刀刃结构允许高速切割;

(4) 现场更换刀臂方便。

选择割刀时必须考虑如套管极限偏心时, 所选割刀切割尺寸大于切割半径, 对于单筒双井还必须防止损伤邻井套管。

切割9-5/8"套管通常选择8-1/8"割刀, 刀片型号C9-8-12, 9代表 9-5/8"套管, 8代表套管钢级N80, 12代表刀片长度为12 cm(表 3)。

表 3(Table 3)

表 3 水力割刀型号表

表 3 水力割刀型号表 刀体尺寸 刀片型号 切割套管尺寸 11-3/4” C13-8-52 30"-36" C13-8-36 20”-24” C13-8-19 13-3/8” 8-1/8” C9-8-33 13-3/8” C9-8-12 9-5/8” 5-3/4” C7-8-15 9-5/8” C7-8-9 7”

对于刀片型号的选择, 首先要保证刀片完全张开时候, 不仅要满足割开套管的要求, 而且还不能擦碰邻井套管, 但往往套管都存在偏心的情况, 因此刀片的最小尺寸, 要满足套管极限偏心和割刀极限偏心的时候, 能切割开套管所需的尺寸。用8-1/8"水力割刀, 切割9-5/8"生产套管, 极限偏心状况如图 4。以割刀本体中心为圆心O, 割刀本体半径加上刀片张开尺寸大于切割半径R, 刀片尺寸即满足切割要求。9-5/8"套管, 钢级L80, 磅级47#的壁厚为0.47"。切割半径R=(9.625"- 0.47") -(8.125")/2=5.09"。现场选用的12 cm刀片, 在功能试验的时候, 最大张开长度为4.33", 在割刀处于极限偏心的情况下, 最大切割尺寸为L=4.33"+(8.125")/2=8.39", 大于R, 满足极限偏心下割开9-5/8"套管的要求; 另外在此极限偏心时割刀刀片从紧贴套管内壁一侧割缝伸出长度也是最长的, ΔR=4.33"-0.47"=3.86", 如果所选切割点处单筒双井两井套管边缘距大于ΔR, 则不会发生割刀完全张开后擦碰邻井的情况。

图 4(Fig. 4)

图 4 水力内割刀与套管极限偏心示意图

因此选择割刀时不能仅为了确保割开套管而选择割刀越长越好, 必须综合考虑各项因素以便安全可靠的完成套管切割作业。

除此外选择合适的刀片主要还有以下两点原因:

(1) 短刀片在切割的时候相比长刀片张开的角度要大, 张开角度越大, 越容易使刀片的刀尖部位切割, 刀尖切割效率最高, 节省切割时间。

(2) 长刀片的刀背面积较大, 切割时产生的扭矩也会更大, 过高的扭矩会对割刀本体、销轴和销钉零部件, 以及顶驱等设备造成一定的损坏^[5]。

通过以上轨迹防碰扫描和水力割刀精确计算来看, 采用C9-8-12型水力割刀推荐在深度280 m附近切割B51井9-5/8"套管安全可靠。

图 5(Fig. 5)

图 5 B51井9-5/8"套管割口照片

单筒双井B50 & B51井共用一个槽口, 36"隔水管下至129 m, B50井13-3/8"套管下至231.7 m, 9-5/8"套管完钻下至1 632.8 m, 日产油60 m³/d; B51井13-3/8"套管下至236.98 m, 9-5/8"套管完钻下至2 566.74 m, 处于关井状态。

(1) 组合割刀钻具, 开泵在地面测试, 正常。组、下割刀及捞矛一趟钻至285 m; 钻具称重:上提26.4 t, 下放25.5 t。下压2 t, 上提至原悬重, 过提10 t, 再下放至原悬重, 过提9 t, 确认捞矛捞住套管。切割、打捞一趟钻钻具组合:8-1/8"割刀+5"钻杆260 m+5"短钻杆+捞矛+6-1/2"下击器+5"短钻杆+5"加重钻杆至井口。

(2) 测空转扭矩:90 rpm(1 700~2 000)ft.lbs; 120 rpm/(1 600~1 900)ft.lbs。开泵测试:排量0.4 m³/min, 泵压4 MPa。

(3) 割刀下至285 m切割:开泵0.4 m³/min, 泵压4 MPa; (4 600~5 800)ft.lbs/90 rpm切割3 min后提至120转, 扭矩6 000 ft.lbs; 切割6 min后压力开始下降, 继续切割2 min至压力降至0.8 MPa; 停止切割。

(4) 上提套管管串至68 t, 套管上移, 套管串提活。提活后悬重降至46 t。上提钻具至268 m遇阻, 多次尝试上提下放活动钻具, 最大过提23 t, 通过卡点。

(5) 起套管悬挂器至井口。脱手捞矛, 甩捞矛, 起5"钻杆, 甩套管割刀。

由于施工前切割深度和割刀选择合适, 整个作业仅用7.5 h完成, 比计划工期节省5 h, 快速高效、安全且一趟完成。

(1) 选择水力割刀时综合考虑与邻井距离, 不仅适用于单筒多井也适合其他防碰严重的单筒单井, 海上平台均为丛式井时该问题较为突出。

(2) 现场切割套管主要依靠扭矩和泵压等参数变化进行判断, 易出差错, 建议对水力割刀进行改进, 在割刀上安装限制刀片张开度或限压喷嘴装置。

(3) 在进行单筒多井或防碰严重井套管切割时, 建议关停邻井或待邻井停产同时弃井再切割。(4)针对有时套管存在偏心情况, 在作业前选择合适尺寸扶正器加装于切割钻具组合, 防止刀片贴边。