鄧賀 賈宗文 劉兆年 王超 司江舸 羅甲全

（1、中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300450 2、中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京 100028）

隨著海上油田開發(fā)力度不斷增大，許多老油田需要采取增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)措施不斷深入挖掘油田潛力。調(diào)整井側(cè)鉆技術(shù)是海上油田增產(chǎn)、挖潛的重要手段。該技術(shù)能夠利用現(xiàn)有井槽重新開發(fā)礦區(qū)內(nèi)新的油藏，是一種適合海上平臺井槽數(shù)量受限等特殊環(huán)境條件下礦區(qū)油藏挖潛作業(yè)的技術(shù)[1]。隔水管重入技術(shù)是一種新型海上油田調(diào)整井側(cè)鉆技術(shù)。該技術(shù)通過使用新隔水管及預(yù)開窗斜向器替換原井隔水管，實現(xiàn)調(diào)整井側(cè)鉆。該技術(shù)可用于隔水管變形、損壞井治理及井槽回收作業(yè)，具有應(yīng)用范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)等特點[2]。

隔水管重入技術(shù)施工過程主要可分為五個部分，即原井封堵棄置，井筒切割及回收，確定側(cè)鉆方位并調(diào)整預(yù)開窗斜向器，斜向器及隔水管下入，側(cè)鉆鉆井[3-4]。隔水管重入作業(yè)整體作業(yè)難點之一是新隔水管下入過程中的精準(zhǔn)控制。油氣井套管在下入過程中常因各種因素存在偏心情況，有時甚至是極限偏心[5]。此時，最內(nèi)層套管沒有處于井筒中間位置，而是與最外層套管存在夾角，如圖1 所示。新隔水管下入過程中需要將下部預(yù)開窗斜向器準(zhǔn)確插入原井內(nèi)層套管實現(xiàn)斜向器完整坐入。同時，預(yù)開窗斜向器的開口方位應(yīng)對應(yīng)側(cè)鉆方位。因此，需要準(zhǔn)確調(diào)整預(yù)開窗斜向器插入錐與開口的夾角，防止出現(xiàn)斜向器下入后開口方向與側(cè)鉆方位不一致的情況。

圖1 井筒內(nèi)層套管偏心示意圖

圖2 隔水管重入預(yù)開窗斜向器

常規(guī)隔水管重入作業(yè)過程中，判斷原井套管偏心方位主要通過作業(yè)人員觀察劃線的方法，并人工計算預(yù)開窗斜向器插入錐與開口夾角。該方法在作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)存在較大誤差。原隔水管及井筒上提回收的過程中常發(fā)生旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致記錄的內(nèi)層套管偏心方位與實際的偏心方位之間存在偏差。在此基礎(chǔ)上人工測量內(nèi)層套管偏心角度，計算調(diào)整預(yù)開窗斜向器插入錐角度會進(jìn)一步放大誤差，最終導(dǎo)致預(yù)開窗斜向器無法完全下入，開口方向與側(cè)鉆方向存在偏差等情況，需要反復(fù)調(diào)整，嚴(yán)重影響作業(yè)效率。

為解決隔水管重入過程中存在的精準(zhǔn)控制問題，本文介紹了一種隔水管重入精準(zhǔn)控制技術(shù)。該技術(shù)克服了隔水管及井筒回收過程發(fā)生旋轉(zhuǎn)造成的干擾，完成了井筒內(nèi)層套管偏心角度精準(zhǔn)計算，實現(xiàn)隔水管重入精準(zhǔn)控制，避免因反復(fù)調(diào)整導(dǎo)致的效率底下問題。

1 隔水管重入精準(zhǔn)定位工具

1.1 工具結(jié)構(gòu)

隔水管完成切割后上提回收過程中常因外部因素繞中軸線發(fā)生轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確判斷原井井筒內(nèi)套管偏心角度和方位。隔水管偏心角度是開展隔水管深部重入的關(guān)鍵參數(shù)，該參數(shù)計算錯誤，將使隔水管重入斜向器坐入原井筒時出現(xiàn)偏移，導(dǎo)致重入作業(yè)失敗。

針對該情況，設(shè)計隔水管重入精準(zhǔn)定位工具。該工具能夠記錄隔水管上提回收過程中因圍繞井筒軸線旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的角度偏離。工具的基本結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 隔水管重入精準(zhǔn)定位工具結(jié)構(gòu)

精準(zhǔn)定位工具分為總體框架（含刻度盤），以及隨動裝置兩個部分，隨動裝置設(shè)計有軸承，包含有四個夾緊機(jī)構(gòu)，可以在總體框架的導(dǎo)軌上，做相對旋轉(zhuǎn)運動。四個夾緊機(jī)構(gòu)，通過一個環(huán)狀金屬片連接成一體，實現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)運動。每一個夾緊機(jī)構(gòu)中，均設(shè)計有帶彈簧的伸縮桿，伸縮桿頂端是具有尖錐橫截面的張緊輪，負(fù)責(zé)緊密接觸和跟蹤隔水管的旋轉(zhuǎn)動作，同時，張緊輪內(nèi)的滾動軸承式結(jié)構(gòu)設(shè)計，又可以避免夾緊機(jī)構(gòu)跟隨隔水管作軸向運動。通過隨動裝置上的指針，可以從總體框架上的刻度來讀出隨動裝置旋轉(zhuǎn)位置的變化。在上提的過程中，當(dāng)隔水管發(fā)生周向旋轉(zhuǎn)時，通過夾緊機(jī)構(gòu)帶動隨動裝置旋轉(zhuǎn)。完成隔水管上提后，隨動裝置的指針相對總體框架上的刻度盤所旋轉(zhuǎn)的度數(shù)，即為上提過程中隔水管相對原井位置所偏離的角度。

1.2 工作原理

精準(zhǔn)定位工具的實現(xiàn)原理如圖4 所示?；厥崭羲芮霸畠?nèi)層套管位于原始位置1 處。精準(zhǔn)定位工具安裝在隔水管外側(cè)，夾緊機(jī)構(gòu)夾緊在隔水管外壁并隨隔水管旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動隨動裝置指針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)隔水管完成回收，隨動裝置指針?biāo)甘镜慕嵌燃礊楦羲苄D(zhuǎn)偏離的角度?；厥蘸髢?nèi)層套管處于圖4 所示虛線位置2 處。用精準(zhǔn)定位工具指示的偏離角度修正內(nèi)層套管位置即可得出原井內(nèi)層套管實際位置1。

圖4 精準(zhǔn)定位工具工作原理示意圖

2 套管偏心計算軟件

隔水管重入斜向器下入過程中重要一環(huán)是預(yù)開窗斜向器準(zhǔn)確插入至原井筒。當(dāng)原井筒內(nèi)套管存在偏心情況時，需要準(zhǔn)確測量內(nèi)層套管偏心的準(zhǔn)確方位，并根據(jù)偏心方位調(diào)整預(yù)開窗斜向器。常規(guī)測量內(nèi)層套管偏心方法是將回收的井筒放倒后人工測量內(nèi)層套管偏心情況。該方法在具體實施過程中存在較大誤差，常導(dǎo)致斜向器下入困難等情況。為解決內(nèi)層套管偏心準(zhǔn)確測量難題，設(shè)計套管偏心計算軟件，用于計算多層套管井筒內(nèi)套管偏心情況。

套管偏心計算軟件通過識別拍攝的井筒斷面照片中各層套管的相對位置以計算套管偏心情況，軟件工作流程如圖5 所示。

圖5 套管偏心計算軟件工作流程

設(shè)備采集的斷面圖像導(dǎo)入至套管偏心計算軟件后，軟件根據(jù)套管斷面與水泥斷面的顏色差異確定各層套管相對位置，建立井筒偏心情況的二維模型，如圖6 所示。

圖6 井筒偏心二維建模

完成井筒套管識別及二維建模后開始進(jìn)行偏心計算，根據(jù)識別出套管的圓心位置建立坐標(biāo)：

定義套管1 的圓心=a、半徑=Ra、坐標(biāo)位置=（Xa,Ya）

定義套管2 的圓心=b、半徑=Rb、坐標(biāo)位置=（Xb,Yb）

定義套管3 的圓心=c、半徑=Rc、坐標(biāo)位置=（Xc,Yc）

套管偏心角度計算公式：

由公式（1）-（5）可計算出內(nèi)層各套管相對最外層套管的偏心情況。計算結(jié)果如圖7 所示。

圖7 井筒偏心計算結(jié)果

3 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 作業(yè)工藝優(yōu)化

隔水管重入技術(shù)的主要作業(yè)流程包括：

（1）老井封堵棄置；

（2）井筒切割與回收；

（3）確認(rèn)側(cè)鉆方位調(diào)整隔水管重入專用預(yù)開窗斜向器角度；

（4）下入預(yù)開窗斜向器坐入原井筒切割斷面；

（5）開始鉆井作業(yè)。隔水管重入精準(zhǔn)控制技術(shù)主要應(yīng)用在第（2）步與第（3）步，直接影響后續(xù)第（4）步及第（5）步作業(yè)。

在實際作業(yè)過程中，在完成井筒切割作業(yè)后，需要將切割后的井筒上提回收至鉆臺。在回收過程中為應(yīng)對井筒發(fā)生旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致后續(xù)內(nèi)層套管偏心計算誤差，以往采用在隔水管及井筒上提過程中在井壁上劃線的方式記錄旋轉(zhuǎn)偏差。并在井筒完全回收后手動計算套管的偏心情況。然而在實際應(yīng)用過程中，常因隔水管表面覆蓋海生物、人工測量不準(zhǔn)確等原因?qū)е庐a(chǎn)生計算誤差，進(jìn)而引起預(yù)開窗斜向器下入困難，需要多次調(diào)整，影響作業(yè)效率。

針對存在的問題應(yīng)用隔水管重入精準(zhǔn)控制技術(shù)，在隔水管回收上提過程中使用精準(zhǔn)定位工具代替人工劃線，結(jié)合側(cè)鉆方位使用套管偏心計算軟件代替人工計算套管偏心情況并給出預(yù)開窗斜向器調(diào)整方案，有效提高了預(yù)開窗斜向器下入成功率，提高了作業(yè)效率。

3.2 現(xiàn)場應(yīng)用

A1 井為渤海海域中部某油田，平均水深15 米左右。經(jīng)過十余年的開發(fā)，其油藏資源已基本枯竭。為充分利用A1井所在平臺的井槽資源，開發(fā)該油田其他油藏，開展隔水管重入技術(shù)進(jìn)行調(diào)整井側(cè)鉆作業(yè)。

圖8 套管偏心計算軟件計算結(jié)果

按照SY/T 6845-2011《海洋棄井作業(yè)規(guī)范》完成A1 井封堵棄置后，在海底泥面以下4 米處切割連同隔水管在內(nèi)的多層套管井筒，并回收。在上提回收過程中使用精準(zhǔn)定位工具記錄井筒旋轉(zhuǎn)角度，最后記錄完成回收井筒共計順時針旋轉(zhuǎn)10.5°。完成井筒回收后使用套管偏心計算軟件計算，使用精準(zhǔn)定位工具數(shù)據(jù)補(bǔ)償后，結(jié)合側(cè)鉆方位可得該井原井最內(nèi)層套管相對于側(cè)鉆方向偏心111.5°，即預(yù)開窗斜向器導(dǎo)向錐與開窗夾角應(yīng)設(shè)置為111.5°。調(diào)整預(yù)開窗斜向器后下入，一趟即成功把預(yù)開窗斜向器坐入原井筒，節(jié)省至少一趟起下套管作業(yè)，節(jié)省工時4-5 小時。表明該套技術(shù)成功實現(xiàn)隔水管重入精準(zhǔn)控制。

4 結(jié)論

本文闡述了一套隔水管重入精準(zhǔn)控制技術(shù)。該技術(shù)包含一套精準(zhǔn)定位工具及一套套管偏心計算軟件，通過對隔水管重入作業(yè)工藝改進(jìn)克服了原工藝控制難度高，誤差大等問題。經(jīng)過渤海油田A1 井的應(yīng)用，成功實現(xiàn)了對隔水管重入作業(yè)關(guān)鍵步驟的精準(zhǔn)控制，對原井套管偏心情況的準(zhǔn)確識別，解決了原作業(yè)工藝中存在的計算誤差風(fēng)險，避免后續(xù)鉆井作業(yè)因預(yù)開窗斜向器開口方位錯誤產(chǎn)生的復(fù)雜情況。與原工藝相比有效提高了作業(yè)成功率及作業(yè)時效，降低了作業(yè)成本及人員的工作強(qiáng)度。