水力切割套管技术探讨与应用.docxVIP

姜亮 朱培 李继勇中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津塘沽 300452【摘要】随着海上油气田开采寿命的尽头，油气井 姜亮 朱培 李继勇 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津塘沽 300452 【摘要】随着海上油气田开采寿命的尽头，油气井进入非生产状态， 需要对这些非生产井立即实施封井，以永久消除其对环境潜在的威胁。切 割回收套管是弃井作业中最后一道工序，同时也是最关键的一环。面对海 上作业费用高、工期紧、风险大等问题，机械水力割刀切割套管技术以其经 济、快速、安全、稳定的优点而被普遍采用；同时可以根据套管的尺寸和固 井情况，选择合适的水力割刀和刀片尺寸，达到一趟切割单层、双层甚至多 层套管的目的，可以优化作业程序，大大缩短工期，到达降本增效的目的。 【关键词】水力切割；弃井；切割套管；单层；双层 确判断。现场操作常见现象有：切割扭矩突然增大，短时间内开始下降， 直至扭矩相对稳定，且小于切割初期扭矩，即说明已成功切开；对于漏 失量较大的井段，割开后会出现泵压降低、返出流量减小甚至有出口瞬 间断流现象（较少）。现场操作常在确认割开后，继续旋转切割5分钟左 右，一方面保证完全割开，同时修整底部割口使之圆滑规则并倒角，以 利于后续打捞作业；另外割口会对割刀有一定磨蚀，便于起出割刀后准 确判断切割效果。在切割结束后，停转盘，开泵通过上下活动钻具在切 割位置的阻卡现象进一步判断切割效果。 在弃井作业中，由于生产套管在固井时候，保持上提状态下坐套管 卡瓦，因此在切割成功后，生产套管会在上提力的作用下而上移，这个 现象可以最直接判断生产套管是否完全割开。 3.4水力切割表层套管和隔水套管双层套管 3.4.1割刀和刀片的选择 目前常用切割表层套管和隔水套管的割刀尺寸及刀片型号如下表 1.引言 对于取得所需的油藏资料后的探井，海上开发油气田达到开采寿 命的尽头生产井，或者受军方规定需要移除的生产井，需要将这些井进 行永久弃井处理。根据海洋石油弃井规范要求，永久式弃井要求套管切 割位置应深于海底泥面以下4m[1]。如何安全高效地切割回收套管是永久 弃井作业中最关键的一步。 本文通过对JZ21-1平台所有生产井的水力切割套管成功的现场经 验，讨论和总结在根据不同固井情况下来选择合理的水力切割方式，如 何判断是否成功切割套管的方法和现象。尤其是同时切割双层套管作 业，打破了传统的切割、套铣、打捞单层套管作业思路，大大节省作业工 期，同时避免了套铣作业的高风险。随着生产井的逐渐开采，弃井作业 量日益增长，该技术将会得到更加广泛的应用。 2.水力割刀的结构和原理 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。 工作原理：泥浆泵将高压液体（钻井液或海水）泵入水力式内割刀 体内，高压液体通过活塞内的喷嘴产生压力降，推动活塞压缩弹簧使活 塞杆下行，活塞杆下端推动三个割刀片向外张开与套管内壁接触，张开 的三个割刀片随同切割钻具顺时针旋转，三个割刀片周向同时切割套 管，直到将套管割断。 3.现场应用 3.1JZ21-1平台生产井套管基础数据 同时切割13-3/8”表层套管和24”隔水套管，割刀刀体尺寸选择 11-3/4”。对于刀片型号的选择，首先要保证刀片完全张开时候，能满足 割开隔水套管的要求。对于多层套管切割，套管都存在偏心的情况，同 时水力割刀在割开偏心边隔水套管后，割刀也会偏向内层表层套管，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 割开隔水套管所需的尺寸。用11-3/4”水力割刀，同时切割13-3/8”表 层套管和24”隔水套管，极限偏心状况如右图。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。 13-3/8”套管，钢级K55，磅级61#的壁厚为7/16”，24”隔水套管 壁厚1”。切割半径R=（24”-1”-7/16”）-（11-3/4”）/2=16-11/16”。 现场选用的36cm刀片，在功能试验的时候，最大张开长度为13-1/8”， 在割刀处于极限偏心的情况下，最大切割尺寸为13-1/8”+（11-3/4”） /2=19”，大于R，满足极限偏心下全部割开24”隔水套管的要求。 52cm刀片也满足切割要求。对于这两种规格的刀片，在满足切割要 求的情况下，现场选用的是36cm长的刀片，主要有以下两点原因： （1）36cm刀片在切割的时候比52cm刀片张开的角度要大，张开角 度越大，越容易使的刀片的刀尖部位在切割，刀尖切割效率最高，节省切 割时间。 （2）在割开24”隔水导管偏心边以后，继续切割过程中，随着刀片 向上抬起的时候，刀背开始磨铣已割开边的双层套管及两层套管之间的 水泥环，刀片的刀背部位也