朱 勝

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335）

隨著早期開發(fā)的油氣田逐步進入到生產(chǎn)的中后期，為實現(xiàn)增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的目標，通常利用現(xiàn)有槽口資源進行調(diào)整井、加密井的鉆探以彌補虧欠，延長油氣田的經(jīng)濟壽命；但是，海上老平臺普遍存在無槽口可用或槽口不可用等問題。針對老油氣田無空余井槽的情況下，要利用現(xiàn)有導(dǎo)管架設(shè)施開發(fā)鄰近的油氣構(gòu)造，以節(jié)省新建導(dǎo)管架的費用，同時加快周邊構(gòu)造的油氣開發(fā)進度，最經(jīng)濟有效的方法是選擇平臺產(chǎn)能較低甚至枯竭的老井，進行老井眼棄置處理，然后側(cè)鉆定向井或水平井進行開發(fā)[1]。

本文主要介紹了東海地區(qū)利用老井槽側(cè)鉆前的老井眼處置再利用技術(shù)，包括調(diào)研無空余槽口情況下增加調(diào)整井的主要方法、老井眼處置相關(guān)的側(cè)鉆方案優(yōu)選、打撈回收老井9-5/8″套管和13-3/8″套管等內(nèi)容。創(chuàng)新應(yīng)用了套管環(huán)空狀態(tài)識別技術(shù)，對優(yōu)化老井眼處置方案、優(yōu)選套管切割回收工具、創(chuàng)新制作打撈工具、優(yōu)化套管分段切割間距、集成難處置套管回收工藝、優(yōu)選測固井質(zhì)量方法、優(yōu)選打撈工具和優(yōu)化改進打撈工藝等進行了技術(shù)研究。最后得到較好應(yīng)用效果，成功套銑、打撈長距離的13-3/8″套管，攻克了大尺寸、長距離套管打撈回收的世界性難題，為東海兩口大位移井的成功側(cè)鉆奠定了基礎(chǔ)，同時，也為東海今后利用產(chǎn)量較小或瀕臨枯竭的生產(chǎn)井井槽、側(cè)鉆新井積累了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗，提高了海上老油田槽口重復(fù)利用的技術(shù)可行性，最大化現(xiàn)有導(dǎo)管架的經(jīng)濟價值。

1 老井眼處置再利用的主要難點

（1）東海地區(qū)無老井眼處置再利用的作業(yè)經(jīng)驗，缺乏系統(tǒng)性技術(shù)研究。

東海的油氣勘探開發(fā)已有30余年的歷程，隨著已有生產(chǎn)井的油氣產(chǎn)能不斷衰竭，為實現(xiàn)油田的合理高效開發(fā)，完善注采井網(wǎng)，穩(wěn)定油氣產(chǎn)量，最大化現(xiàn)有導(dǎo)管架的使用價值，需要新增調(diào)整井對油田生產(chǎn)進行綜合調(diào)整，但面臨無空余井槽的問題。東海無加掛井槽作業(yè)技術(shù)經(jīng)驗[2-5]，對于套管開窗作業(yè)，也僅局限在目前技術(shù)成熟的深層小尺寸套管開窗側(cè)鉆分支井方面。對于大位移井或由于井網(wǎng)密集原因而需要進行的淺部側(cè)鉆作業(yè)經(jīng)驗，東海目前處于空白，特別是在槽口重復(fù)利用過程中老井眼的表層大尺寸套管套銑打撈技術(shù)，目前東海無作業(yè)經(jīng)驗且未進行過相關(guān)技術(shù)研究[6-9]。

（2）長距離大尺寸套管套銑、打撈回收技術(shù)無應(yīng)用先例，套銑回收套管作業(yè)無借鑒經(jīng)驗。

套銑、打撈技術(shù)一般主要用在處理卡鉆事故中，也有在老舊套損井中打撈破損、斷落套管的大量應(yīng)用實例。但通過套銑、打撈環(huán)空有水泥環(huán)的完好套管段，從而獲得裸眼段側(cè)鉆點的應(yīng)用，目前國內(nèi)作業(yè)案例較少，東海沒有相關(guān)作業(yè)經(jīng)歷，而設(shè)計打撈套管長度540 m的13-3/8″套管，在海洋鉆井中沒有借鑒先例[9]。

2 關(guān)鍵技術(shù)及主要研究成果

2.1 老油田槽口重復(fù)利用方案優(yōu)選

面對老油田新增調(diào)整井無井槽可用的情況，通過加掛井槽技術(shù)能夠在一定條件下解決問題，但加掛井槽作業(yè)前期設(shè)計復(fù)雜，海上施工難度大，作業(yè)周期長。對于東海水深較深的海域，加掛井槽海工作業(yè)難度大，通過加掛井槽來增加調(diào)整井槽口的方式經(jīng)濟性欠佳。同時，隨著生產(chǎn)時間推移，許多老油田存在產(chǎn)量降低甚至枯竭的井，如果能夠?qū)@部分井槽進行重復(fù)利用，將最大化油田經(jīng)濟效益。

目前老油田槽口重復(fù)利用技術(shù)主要有套管開窗和內(nèi)層套管套銑開窗。套管開窗作業(yè)對于深層小尺寸套管開窗鉆分支井的技術(shù)在東海也有許多成功作業(yè)的經(jīng)驗，但淺部大尺寸套管中下斜向器開窗作業(yè)目前作業(yè)經(jīng)歷較少，且通過摩阻扭矩分析，淺層套管開窗由于局部狗腿度較大，井眼軌跡受到影響，對后續(xù)側(cè)鉆井的作業(yè)帶來許多風(fēng)險[10]。內(nèi)層套管套銑開窗工藝較為成熟，但仍然存在工藝復(fù)雜、套銑難度大等問題，并且井身結(jié)構(gòu)選擇余地小，作業(yè)周期長。對于套損井等深部小尺寸套管套銑開窗國內(nèi)有較多作業(yè)案例，而對于受垂深限制的大位移井，只能進行淺部大尺寸套管開窗或套銑大尺寸套管后裸眼側(cè)鉆[7-9]。通過調(diào)研國內(nèi)外老井眼重復(fù)利用技術(shù)，對平湖老井槽重復(fù)利用方案進行經(jīng)濟性分析，最終確定Z1、P15兩口超深大位移井采用淺部套銑開窗作業(yè)，以保證大位移井成功鉆至設(shè)計深度。

2.2 老油田槽口重復(fù)利用關(guān)鍵技術(shù)

（1）創(chuàng)新應(yīng)用套管環(huán)空狀態(tài)識別技術(shù)，優(yōu)化老井眼處置方案。

對于環(huán)空水泥返高存在不確定性的13-3/8″套管，套管回收不僅僅涉及常規(guī)棄井時的切割打撈作業(yè)，對于套管外水泥膠結(jié)較好或者套管居中度不好的井段，套管回收過程還需要采取套銑甚至磨銑的工藝。了解套管外水泥環(huán)分布情況以及套管居中度[11]，準確詳細地制定打撈回收方案，有利于確保工程安全和提高套管打撈回收效率。

套管打撈前，優(yōu)選套后成像（IBC）和超聲蘭姆波成像（UCCS）測井技術(shù)，能清晰反映水泥返高，以及環(huán)空固體、液體和氣體的分布情況，指導(dǎo)切割點的選擇。同時套管居中度測量可識別雙層套管貼合點，有助于避免誤傷外層套管，指導(dǎo)套銑、磨銑作業(yè)的位置選擇，防止將套管套劈。通過IBC或UCCS技術(shù)測固井質(zhì)量，對于切割位置的選擇有較大指導(dǎo)意義，對于切割次數(shù)控制、避免套管接箍落井、套銑和磨銑工具組合設(shè)計等有非常大的幫助，提高了整個套管回收打撈作業(yè)安全和時效。

（2）優(yōu)選套管切割回收工具，創(chuàng)新制作打撈工具。

切割13-3/8″套管時在20″套管內(nèi)，選用水力內(nèi)割刀，通過調(diào)整割刀內(nèi)活塞頂桿的長度及配用短刀片來完成所有13-3/8″套管的切割作業(yè)，通過設(shè)置泵壓，產(chǎn)生壓降時刀片張開尺寸略大于13-3/8″套管接箍外徑，同時調(diào)整刀片全張開尺寸，從而避免損傷20″套管內(nèi)壁。使用BOWEN可退式內(nèi)撈矛配分塊式矛瓦(公稱尺寸12.555″，打撈范圍12.393″～12.718″，13-3/8″套管內(nèi)徑12.415″），實現(xiàn)常規(guī)的打撈及大力提升套管，撈矛底部可安裝單封皮碗，幫助建立循環(huán)（皮碗可承壓1 200 psi)。對套銑后內(nèi)撈矛無法正常打撈的破損嚴重的套管，使用16"套銑筒改造成的棱形式一把抓工具，依靠增大摩擦力來實現(xiàn)外撈，為下步磨銑及打撈掃清殘留套管殘片等障礙。

針對井下不同的套管狀況，選用相應(yīng)的套銑、磨銑工具。固井質(zhì)量好且居中度良好的井段，采用16″銑鞋套銑打撈。對于13-3/8″套管偏心較嚴重的井段，選用14.625″光面外徑的領(lǐng)眼磨鞋，利用磨鞋外徑較小所產(chǎn)生的撓性及空間，可以完整地磨銑掉13-3/8″套管，其光面外徑也降低了對20″套管內(nèi)壁的損害。對于13-3/8″套管破損嚴重的井段，利用17.5″光面外徑領(lǐng)眼磨鞋（滿眼外徑）磨銑掉套管殘片以及修整套管割口，為下打撈工具創(chuàng)造有利條件。破損嚴重的套管，內(nèi)撈矛無法正常打撈情況下，使用現(xiàn)場加工的棱形式一把抓 （由16″套銑筒改制），外撈破損套管或套管殘片。

（3）優(yōu)化套管分段切割間距，集成難處置套管回收工藝。

通過測固井質(zhì)量，清楚識別套管環(huán)空狀態(tài)，優(yōu)選切割位置，采用由下往上的切割順序、分段拔套管的作業(yè)思路。選擇測井顯示固井質(zhì)量差的位置切割，先分大段切割，無法拔活的情況下，再分小段切割，通過大噸位過提（不超過鉆桿最大抗拉強度）、震擊器震擊（泥面以下20 m內(nèi)不使用上擊器震擊，以免影響平臺生產(chǎn)設(shè)施）等工程手段最大限度破壞套管與環(huán)空間水泥膠結(jié)。對于無法拔活的套管段，固井質(zhì)量好且居中度高的段采用套銑打撈；對于居中度差或套管破損嚴重井段，使用不同尺寸的磨銑組合處理該段套管。根據(jù)打撈上來套管外觀判斷井下遺留套管殘片狀態(tài)，加工一把爪等工具靈活打撈。根據(jù)起下打撈組合的摩阻、撈出套管情況以及磨銑時鐵屑返出情況，分析判斷井下通暢狀態(tài)，適時采用牙輪鉆頭、錐形磨鞋進行通井，以破壞水泥環(huán)，同時使大部分鐵屑都落入540 m以下，有利于后續(xù)打撈工具的正常下入。

除施工工藝流程優(yōu)化外，對打撈鉆具組合也進行了優(yōu)化，優(yōu)化后的打撈鉆具組合如下：

套管切割鉆具組合：12″外徑割刀+變扣接頭+5.875″鉆桿。

套管撈矛組合：8.25″可退式內(nèi)撈矛帶循環(huán)密封皮碗+ 10.625″止動接頭+ 6.5″閉式下?lián)羝? 變扣接頭+5.875″鉆桿。

套銑鉆具組合：16″銑鞋+16″套銑筒×3+16″套銑筒短節(jié)×2+16″套銑筒+7.75″驅(qū)動接頭+8″上擊器+8″鉆鋌×4+變扣+5.875″鉆桿。

磨銑鉆具組合：①14.625″領(lǐng)眼磨鞋+雙母變扣+8″鉆鋌+變扣+5.875″鉆桿；②磨銑鉆具組合：12.25″錐形磨鞋+8″鉆鋌+17.5″領(lǐng)眼磨鞋+雙母變扣+8″鉆鋌+變扣+5.875″鉆桿。

通井鉆具組合：① 17-1/2″牙 輪 鉆 頭+變扣+8″鉆鋌×3根+變扣+5.875″鉆桿；② 12-1/4″錐形磨鞋+變扣（630×630）+8″鉆鋌×3+變扣（ 631×XT57）。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

3.1 側(cè)鉆方案制定

對于老井13-3/8″套管環(huán)空水泥返高存在不確定性，且無井口是否回注水泥等信息時，為了保證側(cè)鉆大位移井順利開展，初步制定了套管開窗和打水泥塞側(cè)鉆兩種側(cè)鉆方式。 在ZG1井大位移井作業(yè)中，由于老井13-3/8″套管環(huán)空水泥設(shè)計返高297 m，同時20″套管鞋深度497.76 m，根據(jù)開窗側(cè)鉆或者套銑13-3/8″套管至20″套管鞋以下打水泥側(cè)鉆，初步制定以下三種側(cè)鉆方案。

首先，班級采用人人輪流當(dāng)值日班長，讓每一位學(xué)生都成為班干部競選的考察對象。在改選之前，原班委與每日班長負責(zé)班級管理，新班主任深入展開多渠道的調(diào)查與研究，要有“順風(fēng)耳”“千里眼”的本領(lǐng)，明察暗訪，察人于微，如：干事能力強但脾氣暴躁；盡職盡責(zé)性格溫和但又缺乏大膽工作的精神；與同學(xué)關(guān)系好，做老好人；辦事能力強，但學(xué)習(xí)態(tài)度差；對他人是非對錯睜一只眼閉一只眼的……針對以上情況，與學(xué)生進行一對一面談，并真誠指出不足之處并提出希望，鼓勵這些學(xué)生在班干部評選中毛遂自薦，爭當(dāng)班級好干部。

方案一：54 0 m切割、起出13-3/8″套管，打水泥塞，510 m位置進行側(cè)鉆。

方案二：下斜向器在400 m位置開窗側(cè)鉆。

方案三：下斜向器在260 m位置開窗側(cè)鉆。

通過防碰和鉆井期間井下鉆具受力分析（表1、表2），三個側(cè)鉆點越往下，最小中心距越大，井碰風(fēng)險越低，鉆進扭矩越小，斜向器開窗的側(cè)向力和疲勞系數(shù)遠大于裸眼水泥塞側(cè)鉆。

表1 防碰對比Table 1 Anti-collision comparison

表2 最大扭矩、側(cè)向力、疲勞系數(shù)對比Table 2 Comparison of maximum torque,lateral force,and fatigue coefficient

綜合考慮以上因素，為最大限度保證側(cè)鉆大位移井安全高效鉆至設(shè)計深度，滿足油藏的靶點要求，最終選擇回收上部的13-3/8″套管（套管回收流程如圖1所示），打水泥塞側(cè)鉆為首選方案，套管打撈失敗后進行20″套管開窗側(cè)鉆為備選方案。

圖1 側(cè)鉆前套管回收流程圖Fig.1 Flow chart of casing recovery before sidetracking

3.2 套管環(huán)空狀態(tài)識別

IBC和UCCS測井可對井筒完整性全面評價，實現(xiàn)2D模型解釋， SLG套后物質(zhì)狀態(tài)直觀測量，提供與密度無關(guān)的可信度更高的固井質(zhì)量評價。一趟測井可以取得水泥膠結(jié)及竄槽方位和大小、套管居中度以及套管內(nèi)徑、厚度、套管技術(shù)狀況等信息，且固井質(zhì)量評價不受水泥密度變化（污染）、套管偏心和雙層套管影響。通過優(yōu)選測固井質(zhì)量方法，充分識別套管環(huán)空固井狀態(tài)及套管本身狀態(tài)，可以為切割硬拔套管、套銑、磨銑等打撈方式提供指導(dǎo)，提高打撈時效，降低打撈風(fēng)險。ZG1井側(cè)鉆前老井眼處理過程中測得的固井質(zhì)量如圖2所示，由圖2可見環(huán)空固、液、氣和竄槽情況均能直觀反映。

圖2 105～300 m段固井質(zhì)量解釋SLG圖Fig.2 SLG diagram for the interpretation of cementing quality in the 105～300 m section

3.3 套管打撈回收作業(yè)

側(cè)鉆ZG1、PH15井前的兩口老井眼的13-3/8″套管回收長度分別為540 m、530 m，套管外存在水泥膠結(jié)且套管尺寸較大；實際打撈過程中，發(fā)現(xiàn)老井眼13-3/8″套管外存在井口回擠的水泥，且有大段套管居中度較差，因此，整個老井眼處置的難點主要是13-3/8″套管打撈。

（1）打撈施工思路

a、選擇測井顯示固井質(zhì)量差的位置切割，先分大段切割，無法拔活的情況下，再分小段切割，通過大噸位過提和震擊器震擊（安全范圍內(nèi)）等工程手段最大限度破壞套管與環(huán)空間膠結(jié)。

b、固井質(zhì)量好且居中度良好的井段，采用套銑打撈。

c、偏心嚴重的井段，采用14.625″光面外徑的領(lǐng)眼磨鞋，利用其外徑較小所產(chǎn)生的撓性及空間，可以完整地磨銑掉13-3/8″套管。

d、套管破損嚴重的井段，利用17.5″光面外徑領(lǐng)眼磨鞋（滿眼外徑）磨銑掉套管殘片以及修整套管，為下打撈工具創(chuàng)造有利條件。

e、破損嚴重的套管，內(nèi)撈矛無法正常打撈情況下，使用現(xiàn)場加工的棱形式一把抓（由16″套銑筒改制），外撈破損套管或套管殘片。

f、使用17.5″牙輪鉆頭對已經(jīng)打撈井段通井，破壞水泥環(huán)，保證后續(xù)打撈工具正常下入；使用12.25″光面外徑錐形磨鞋通井，使大部分鐵屑都落入540 m以下，為后續(xù)540 m上部側(cè)鉆提供保障。

（2）切割、撈矛硬拔套管

現(xiàn)場使用的水力內(nèi)割刀如圖3所示，刀片全張開尺寸15.59″（20″套管內(nèi)徑19"），設(shè)置泵壓產(chǎn)生壓降時刀片張開尺寸為 14.5″（13-3/8″套管接箍外徑14.375″）。使用BOWEN可退式內(nèi)撈矛配分塊式矛瓦(公稱尺寸12.555″，打撈范圍12.393″～12.718"，13-3/8″套管內(nèi)徑12.415"），實現(xiàn)常規(guī)的打撈及大力提升套管，撈矛底部可安裝單封皮碗建立循環(huán)（皮碗可承壓1 200 psi)（撈矛和單封皮碗如圖3所示）。切割打撈出井套管如圖4所示。

圖3 A-1型水力內(nèi)割刀及可退式內(nèi)撈矛、單封皮碗圖Fig.3 Picture of A-1 type hydraulic inner cutter and retreatable inner spear,single cover bowl

圖4 割斷后由撈矛拔出井的套管段Fig.4 The casing section of the well pulled out by the fishing spear after cutting

（3）套銑、磨銑套管

套管外水泥膠結(jié)好的井段下入套銑組合，套銑過程控制扭矩避免憋卡，套銑完后下?lián)泼驌聘羁谝陨咸坠芏?。對于套銑偏產(chǎn)生的套管殘片，下強磁和一把爪組合打撈，現(xiàn)場由16″套銑筒改制加工的一把爪工具和撈出套管殘片如圖5所示。對于未能撈出的殘片或套管接箍，下入磨銑組合，磨銑期間領(lǐng)眼磨鞋和通井的錐形磨鞋帶出大量水泥塊和套管殘片（圖6），現(xiàn)場使用的磨鞋如圖7所示。

圖5 現(xiàn)場加工的一把抓工具及打撈出的殘缺套管Fig.5 A grasping tool processed on-site and the torn casing salvaged

圖6 領(lǐng)眼磨鞋帶出的水泥塊和接箍落井的套管殘片F(xiàn)ig.6 Cement blocks brought out by the pilot hole grinding shoe and the casing fragments of the coupling falling into the well

圖7 現(xiàn)場使用的領(lǐng)眼磨鞋(17.5″、14.625″)及12.25″錐形磨鞋F(xiàn)ig.7 Collar grinding shoes (17.5″,14.625″) and 12.25″ cone grinding shoes used on site

（4） 通井作業(yè)

套銑或磨銑后下入12.25″錐形磨鞋通井，將落井套管殘片和水泥塊破壞或推至下部井段，有利于后續(xù)打撈組合的順利下入。在后續(xù)打撈作業(yè)中，每打撈起一段套管或套銑、磨銑后，組下通井鉆具將上部井眼處理通暢，循序漸進地分小段打撈，有利于打撈工具在井下的安全和打撈作業(yè)的順利推進。

（5）老井眼處置再利用結(jié)果

通過老井眼的處置再利用技術(shù)，成功套銑、打撈了兩口老井540 m和530 m的13-3/8″套管。老井套管成功打撈使得ZG1、PH15兩口超深大位移井（井深分別為6 868 m、6 656 m）獲得最佳側(cè)鉆點（510 m、500 m），滿足了大位移井最佳的井眼軌跡，為后續(xù)利用模塊鉆機進行兩口超深大位移井鉆完井作業(yè)時摩阻扭矩的控制、工程安全和井眼延伸極限創(chuàng)造了有利條件，為東海邊際小構(gòu)造的開發(fā)開創(chuàng)了先例。

4 結(jié)論與建議

（1）通過技術(shù)調(diào)研，優(yōu)選出無空余槽口的老油田增加調(diào)整井的最佳方式是重復(fù)利用產(chǎn)能衰竭的老井，通過老井的井眼處置作業(yè)，為東海今后利用老井槽側(cè)鉆調(diào)整井積累了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗，提高了海上老油田槽口重復(fù)利用的可行性，最大化已有導(dǎo)管架的經(jīng)濟價值。

（2）套銑、打撈13-3/8″套管是側(cè)鉆前老井眼處置中的關(guān)鍵難題，成功完成540 m、530 m套管的套銑、打撈，保證了側(cè)鉆前老井的成功處置，為側(cè)鉆井提供了最佳的側(cè)鉆點，保障了側(cè)鉆井能夠按照最優(yōu)側(cè)鉆方案實施作業(yè)，為成功側(cè)鉆超深大位移井奠定了基礎(chǔ)。

（3）兩次成功套銑、打撈13-3/8″套管540 m和530 m，攻克了世界性難題，為海上處置老井眼，打撈回收長距離、大尺寸套管作業(yè)積累了豐富的作業(yè)經(jīng)驗，形成了測井方法優(yōu)化、套銑切割位置優(yōu)化、打撈工具優(yōu)化加工等成套的東海套管打撈回收新技術(shù)。

（4）通過本次老井眼處置再利用以側(cè)鉆大位移井相關(guān)的一系列作業(yè)，為老油田在槽口重復(fù)利用條件下鉆探調(diào)整井，為所需完成的導(dǎo)管架鉆機設(shè)備升級改造、輔助設(shè)施建設(shè)、設(shè)備保運等相關(guān)工作積累了大量實踐經(jīng)驗。