甘茂生，何彥榮，王壯舉

（中國(guó)石化江漢石油工程有限公司井下測(cè)試公司，湖北 武漢 430040）

江漢油田于2008年開(kāi)始建儲(chǔ)氣庫(kù)，第一口儲(chǔ)氣井是WC1 井，也是我國(guó)最深的一口儲(chǔ)氣井。建儲(chǔ)氣井的關(guān)鍵工序是建腔施工，建腔施工的成敗決定儲(chǔ)氣井的成敗以及儲(chǔ)氣井的儲(chǔ)量大小。但在儲(chǔ)氣井建腔施工中容易發(fā)生事故，需要修井后繼續(xù)生產(chǎn)。由于儲(chǔ)氣井井況特殊、施工難度大、成功率低，因此，需要對(duì)儲(chǔ)氣井建腔管柱解卡技術(shù)進(jìn)行相關(guān)探討。

1 儲(chǔ)氣井簡(jiǎn)介

1.1 儲(chǔ)氣井作用

石油天然氣的開(kāi)采、開(kāi)發(fā)受開(kāi)發(fā)技術(shù)、地理位置等條件的限制，有時(shí)天然氣的產(chǎn)量無(wú)法滿(mǎn)足社會(huì)的需求。例如在冬季，城市的天然氣用量大，氣源不足，造成城市氣荒，嚴(yán)重影響人民的生產(chǎn)生活。為了合理配置資源，國(guó)內(nèi)開(kāi)始修建儲(chǔ)氣井，作為天然氣的儲(chǔ)備站。在氣源充足、供大于求的情況下，把天然氣儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣井中，當(dāng)氣源不足時(shí)、供不應(yīng)求的情況下把儲(chǔ)氣井內(nèi)的氣作為補(bǔ)充資源利用起來(lái)。WC1 井就是江漢油田在2008 年建的第一口儲(chǔ)氣井。

1.2 儲(chǔ)氣井結(jié)構(gòu)

儲(chǔ)氣井井身結(jié)構(gòu)比油水井井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，井身結(jié)構(gòu)一般是由導(dǎo)管、表套、技套組成，詳見(jiàn)WC1井井身結(jié)構(gòu)示意圖（見(jiàn)圖1）。

2 建腔管柱卡的原因分析及施工難點(diǎn)

在儲(chǔ)氣井建腔施工中，由于井下復(fù)雜情況，建腔套管和油管受各種因素的影響，造成建腔管柱變形，在起建腔管柱測(cè)試時(shí)常發(fā)現(xiàn)管柱被卡，無(wú)法正常進(jìn)行測(cè)試，甚至造成建腔施工無(wú)法進(jìn)行。由于儲(chǔ)氣井井身結(jié)構(gòu)的特殊性，常規(guī)修井技術(shù)不能完全適用于儲(chǔ)氣井施工。

圖1 WC1 井井身結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 管柱受卡原因分析

儲(chǔ)氣井在建腔施工中，建腔一段時(shí)間后要起出建腔管柱，進(jìn)行測(cè)試，監(jiān)測(cè)建腔施工情況，及時(shí)調(diào)整建倉(cāng)參數(shù)，但由于地層的原因（如鹽層蠕動(dòng)，夾層垮塌等等），建腔管柱在生產(chǎn)中受不同方向力的影響，容易造成建腔管柱變形；此外，建腔過(guò)程中鹽層夾層的雜質(zhì)溶解后落井，沒(méi)有隨鹽水返出地面，在下落過(guò)程中堆積在建腔管柱周?chē)菀自斐晒苤?。這些都是引起儲(chǔ)氣井建腔施工管柱卡的原因。

2.2 施工難點(diǎn)

儲(chǔ)氣井由于井身結(jié)構(gòu)特殊，常規(guī)修井施工工藝不能完全適用。因儲(chǔ)氣井建腔施工后，井底是個(gè)大溶腔，井下沒(méi)有規(guī)則的人工井底，如果施工中造成管柱落井，落井管柱的魚(yú)頂在溶腔里無(wú)法尋找，即使找到魚(yú)頂，魚(yú)體也將嚴(yán)重變形無(wú)法打撈出來(lái)。造成儲(chǔ)氣井后期無(wú)法建腔，甚至后期無(wú)法注氣，導(dǎo)致儲(chǔ)氣井報(bào)廢。所以施工中要防止管柱落井，在解卡施工中始終要保證被卡管柱在可控制的范圍內(nèi)，而常規(guī)油水井修井技術(shù)不能完全適應(yīng)儲(chǔ)氣井的需要。

3 修井解卡工藝技術(shù)

在油氣水井施工中，管柱解卡的方式有活動(dòng)解卡、震動(dòng)解卡、倒扣與切割解卡。如果儲(chǔ)氣井建腔管柱被卡，要及時(shí)分析被卡的原因，根據(jù)井況選擇合適的解卡方法。

3.1 活動(dòng)解卡

在井內(nèi)管柱及設(shè)備能力允許的范圍內(nèi)，通過(guò)上提下放反復(fù)活動(dòng)管柱，以達(dá)到解卡的目的。先用大于原懸重50kN 的載荷試提，再緩慢上提達(dá)到最大負(fù)荷，但不得超過(guò)設(shè)備的許用載荷和管柱的強(qiáng)度極限，然后快速下放，利用管柱伸長(zhǎng)后的收縮力解卡。

3.2 倒扣與切割解卡

3.2.1 倒扣解卡

找出卡點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，上提至管柱卡點(diǎn)以上懸重，進(jìn)行倒扣作業(yè)。即轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)反轉(zhuǎn)管柱，當(dāng)發(fā)現(xiàn)倒扣管柱轉(zhuǎn)速加快，扭矩減小，說(shuō)明倒扣作業(yè)完成。

3.2.2 切割解卡

對(duì)需修理的套管，用其他方法難于處理時(shí)，常采用切割的方法處理。切割解卡主要分為機(jī)械內(nèi)割刀切割、機(jī)械外割刀切割、聚能割刀切割。

1）機(jī)械內(nèi)割刀切割。機(jī)械內(nèi)割刀切割是從管子內(nèi)孔任何部位進(jìn)行井下切割的切割工具。其優(yōu)點(diǎn)是可以在管柱的任何部位進(jìn)行切割，并具有自動(dòng)解卡功能，操作方便、可靠。切割原理：當(dāng)鉆具正轉(zhuǎn)后，因工具下端的錨定機(jī)構(gòu)中摩擦塊緊貼套管，具有一定的摩擦力，轉(zhuǎn)動(dòng)管柱，滑車(chē)塊與滑車(chē)套相對(duì)運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)卡瓦牙上行漲開(kāi)，咬住套管完成坐卡錨定，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)并下放管柱，刀片沿刀刃下行，刀片前端開(kāi)始切割管柱，隨著不斷下放，刀片旋轉(zhuǎn)切割，切割深度不斷增加，直至完成切割。上提管柱，芯軸上行，帶動(dòng)刀枕，刀片回收，同時(shí)錨定卡瓦收回，即可起出切割管柱。

鉆具組合：內(nèi)割刀＋鉆桿＋方鉆桿＋水龍頭；鉆壓：5 kN；排量：停泵切割或小排量切割。

2）機(jī)械外割刀切割。機(jī)械外割刀切割分為機(jī)械式與水力式兩種，都是從落魚(yú)外壁進(jìn)行切割的工具。機(jī)械外割刀是依靠引鞋引入落魚(yú)后，上提鉆具使其與落魚(yú)接實(shí)，后轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，推出割刀將落魚(yú)割斷。

鉆具組合：外割刀＋套銑筒＋鉆桿＋方鉆桿＋水龍頭；鉆壓：提斷剪切銷(xiāo)釘后無(wú)需加壓，由主彈簧自動(dòng)給壓；轉(zhuǎn)速：（20～40）r／min；排量：停泵切割或小排量切割。3）聚能割刀切割。聚能割刀切割原理是當(dāng)火藥爆炸后，在高溫高壓下，高壓氣流噴出，將管子割斷。結(jié)構(gòu)由聚能器和定位器組成，其上為加重桿，采用直徑為10mm 單芯電纜。使用此割刀，割下的油管口徑比原外徑大2 mm，當(dāng)管柱質(zhì)量不好時(shí)，盡量不采用此割刀。

3.3 套銑筒套銑

套銑是在解卡無(wú)效或無(wú)明顯作用后采取的最后有效方法，也是最古老的破壞性解卡方法。其原理是在取出卡點(diǎn)以上的管柱后，在其他措施無(wú)效或無(wú)明顯作用的情況下，采用套銑筒等硬性工具對(duì)被卡落魚(yú)進(jìn)行套銑、清除掉卡阻處的落魚(yú)，以解除卡阻。

由于儲(chǔ)氣井特殊的井身結(jié)構(gòu)，在解卡施工中只能用活動(dòng)解卡法和內(nèi)切割法。若用別的解卡方法，很容易造成建腔管柱落井，造成工程事故。

儲(chǔ)氣井解卡首先采用活動(dòng)解卡，在設(shè)備的安全負(fù)荷內(nèi)，長(zhǎng)時(shí)間活動(dòng)，若實(shí)在無(wú)法解卡，則考慮切割解卡。從建腔管柱最下面開(kāi)始切割，一次切割1m～2m，切割掉的建腔管柱落溶腔底部，切割后上提建腔管柱，看是否解卡；若沒(méi)解卡，重復(fù)切割上提，直至建腔管柱解卡。注意切割時(shí)不能一次切割太長(zhǎng)，切割落井的套管越短，落井后的套管對(duì)儲(chǔ)氣井后期的施工影響越小。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

儲(chǔ)氣井修井在江漢油田多口井中進(jìn)行了施工，施工效果明顯，現(xiàn)以WC1為例介紹該井的修井施工。

WC1井2008年開(kāi)始建腔施工，2009年9月22日進(jìn)行測(cè)試施工，在起建腔管柱施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)Φ177.8mm建腔套管被卡。Φ177.8mm 套管自重800kN，上提最大負(fù)荷950kN 活動(dòng)解卡，無(wú)效。分析管柱被卡的原因，認(rèn)為管柱變形卡的幾率最高。通過(guò)研究，解卡方式優(yōu)先采取活動(dòng)解卡，解卡無(wú)效則采取分段切割解卡的方法，將建腔套管從下到上，切割成長(zhǎng)度為50cm～100cm 的小段，切斷的套管落入溶腔底部，直至解卡。

該井經(jīng)過(guò)多種方式（上提下放，旋轉(zhuǎn)，震擊，洗井等）活動(dòng)解卡324次，最后成功解卡。起出套管后發(fā)現(xiàn)最下面三根套管彎曲成“S”形狀（見(jiàn)圖2）。成功打撈出被卡管柱，確保該井的后期施工不受任何影響，提高了儲(chǔ)氣井修井實(shí)效。

圖2 變形的套管

5 認(rèn)識(shí)與建議

1）通過(guò)WC1 儲(chǔ)氣井建腔管柱解卡實(shí)踐證明，儲(chǔ)氣井的解卡方式采用活動(dòng)解卡法和內(nèi)切割法較為合適。

2）作業(yè)施工單位應(yīng)不斷提高儲(chǔ)氣井的修井水平和修井實(shí)效，豐富修井工藝，以適應(yīng)國(guó)內(nèi)儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)工程的需要。

［1］任厚毅，祝慶遠(yuǎn)，王進(jìn)京，等.新型井口解卡裝置的研究與應(yīng)用［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2004（05）：72－74.

［2］吳奇.井下作業(yè)工程師手冊(cè)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2003.

［3］海光，王新河.油氣田井下作業(yè)修井工程［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2003.