李國林，鄭智文，王 振，周建高，華 禎

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)湛江分公司，廣東 湛江 524057）

引言

海上石油開發(fā)利用已臨近尾聲，而按照海上石油的棄井標(biāo)準(zhǔn)要求，海洋石油開發(fā)平臺(tái)在退役后如無其他使用，就必須進(jìn)行拆解。而對(duì)于開發(fā)生產(chǎn)井的永久棄置至少需回收海底泥面以下4 m 的所有套管。受到前期油田開發(fā)過程中水泥返高及固井質(zhì)量影響，常常需要切割帶水泥并一次性多層切割套管，以實(shí)現(xiàn)工序簡單化、高效、可靠的作業(yè)目的，進(jìn)而完成海上油氣田開發(fā)最后一道工序。而在棄井過程中，受到前期鉆完井開發(fā)過程中水泥返高及固井質(zhì)量影響，常常需要切割帶水泥套管。如何通過一次性切割回收偏心帶水泥套管實(shí)現(xiàn)高效棄井作業(yè)，是整個(gè)棄井作業(yè)中最至關(guān)重要的一步[1]。同時(shí)，三層帶水泥的偏心套管一次性切割和回收工藝，突破了過去采用單層切割回收套管的傳統(tǒng)作業(yè)思路，有效節(jié)約了作業(yè)工期，同時(shí)也避免了套銑作業(yè)流程中產(chǎn)生的高風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)海上部分已開發(fā)生產(chǎn)井的開掘工作逐步臨近尾聲之時(shí)，隨著棄井作業(yè)的頻次逐步提高，這項(xiàng)技術(shù)也會(huì)在棄井作業(yè)中獲得越來越廣泛地運(yùn)用與拓展。

1 割刀選型

水力割刀是通過泥漿泵提供水動(dòng)力來推動(dòng)刀體內(nèi)活塞桿為割刀提供支撐，在管內(nèi)進(jìn)行切割的工具[2]。主要由本體、割刀、彈簧、活塞桿、上接頭等組成，見圖1。利用酸化泵或泥漿泵等將井下工作液（海水或泥漿）泵注進(jìn)水力割刀內(nèi)腔，并通過推動(dòng)內(nèi)腔活塞向下擠壓割刀向外擴(kuò)張至刀尖與管柱內(nèi)壁相互接觸，通過頂驅(qū)或轉(zhuǎn)盤提供旋轉(zhuǎn)力，帶動(dòng)上部鉆具旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)割刀旋轉(zhuǎn)切割套管。

2 井況介紹

潿洲11-4D 平臺(tái)油井應(yīng)用的套管尺寸各不相同，具體的15 口井套管程序詳細(xì)數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 潿洲11-4D 平臺(tái)15 口井套管程序數(shù)據(jù)表

3 切割方式選擇

根據(jù)最新海上油田永久棄井規(guī)范要求，潿洲11-4D-11 井在切割13-3/8″套管時(shí)，無法提活套管。使用鉛墜探水泥返高，發(fā)現(xiàn)13-3/8″、20″、30″套管環(huán)空均有水泥存在。

鑒于該平臺(tái)鉆完井固井水泥返高的情況，考慮到現(xiàn)場(chǎng)有大力舉升設(shè)備，可整體打撈多成帶水泥套管，且考慮到時(shí)效和費(fèi)用問題，采用一次性整體切割、打撈回收技術(shù)套管、20″表層套管和30″隔水套管。

4 切割三層套管

4.1 割刀和刀片尺寸的選擇

對(duì)于13-3/8″-30″多層套管，現(xiàn)場(chǎng)所選用的割刀本體外徑為11-3/4″，刀片型號(hào)為C13-8-52（其中：13 代表能夠割開套管的最小外徑尺寸；8 代表的是本體鋼級(jí)；52 代表的是配合使用的切割刀片的長為520 mm）。

其中對(duì)于刀片尺寸鋼級(jí)的選取，首先基本的前提就是切割條件，這個(gè)條件的極值區(qū)間就是刀尖處于完全張開的狀態(tài)時(shí)，這時(shí)候要確保能將隔水管套完全的隔開并且還可以預(yù)留一定的切割余量。面對(duì)多層套管的切割，具體作業(yè)時(shí)由于固井質(zhì)量影響，會(huì)出現(xiàn)偏心的情況，所以在使用水力割刀順利割開偏心高邊處隔水套管后，割刀刀體同時(shí)也會(huì)慢慢偏向內(nèi)層技術(shù)套管。因此在選擇的合適規(guī)格的刀片時(shí)，必須要達(dá)到在套管極限偏心及割刀在套管內(nèi)極限偏心的時(shí)候，能切割開隔水套管所需要的有效長度。使用11-3/4″水力割刀，同時(shí)一次性切割開13-3/8″套管、20″技術(shù)套管和30″隔水導(dǎo)管。如果以割刀刀具本身的截面中心為圓心O，則割刀的本體半徑加上所選擇的刀片完全張開長度之和的有效切割半徑大于切割半徑R，則該刀片的長度完全符合一次性切割要求。

13-3/8″套管，鋼級(jí)K55，磅級(jí)61 號(hào)的壁厚為10.92 mm，磅級(jí)為94 號(hào)的20″表層套管的壁厚是11.13 mm，30″隔水套管的壁厚為25.4 mm。所需完全割開隔水套管的切割半徑R=（30×25.4-25.4-10.92-11.13）-298.45/2=565.15 mm?，F(xiàn)場(chǎng)使用的520 mm 刀片，在鉆臺(tái)進(jìn)行功能試驗(yàn)的時(shí)候，實(shí)測(cè)刀片最大張開長度為482.6 mm，因此當(dāng)割刀在套管內(nèi)的處于極限偏心的情況下時(shí)，最大切割尺寸為482.6+298.45/2=631.825 mm，遠(yuǎn)大于所需切割半徑R，完全能夠滿足在極限偏心情況下割開30″隔水導(dǎo)管。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)切割參數(shù)選擇及切割現(xiàn)象判斷

在水力割刀進(jìn)行入井前功能試驗(yàn)的時(shí)候，當(dāng)泵的排量為16 m3/h，泵壓為1.9～2.1 MPa，會(huì)發(fā)現(xiàn)割刀的三個(gè)刀片完全張開?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量三個(gè)刀片完全張開長度一致均為482.6 mm。在切割管柱下入至預(yù)定切割位置后，接方鉆桿或頂驅(qū)，確定切割位置并做好標(biāo)定后，啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤或頂驅(qū)，測(cè)量正轉(zhuǎn)空轉(zhuǎn)扭矩4.1～5.3 kN·m@35～65 r/min，待旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，啟泵逐級(jí)提高排量切割，排量24～34 m3/h，泵壓2～6 MPa，轉(zhuǎn)盤扭矩15.2～25 kN·m；在切割1.5～3 h 后，觀察13-3/8″套管內(nèi)返出逐漸減小至無，說明此時(shí)隔水套管偏心邊已經(jīng)割開；泵壓下降至3.5～4.1 MPa，繼續(xù)切割20～30 min 后，扭矩逐漸穩(wěn)定在8～13 kN·m，此時(shí)在切割偏心邊水泥塞，但由于現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)欠缺，認(rèn)為已經(jīng)割斷，起出割刀檢查，刀片有明顯磨損，如圖2 所示。更換刀片，重新下至原切割位置，排量30～40m3/h，泵壓5～9MPa，扭矩18～30kN·m，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速60 r/min，切割期間，通過限制扭矩，嘗試往下點(diǎn)放，累計(jì)向下點(diǎn)放38 cm，切割11～13 h 后，觀察指重表懸重增加，同時(shí)扭矩開始陡增至31～36 kN·m，隨后出現(xiàn)轉(zhuǎn)盤憋?，F(xiàn)象，觀察隔水套管會(huì)有約3～5 cm 下沉。判斷三層套管完全切開，割口照片如圖3 所示。

4.3 套管回收

確認(rèn)三層套管完全割開后，下一步則需考慮如何回收，首先需要考慮套管環(huán)空所攜帶的水泥重量及三層套管重量，其次還需考慮隔水套管的拔樁力，最后還需考慮平臺(tái)的承載能力是否滿足。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用來看，采用300 t 大力舉升裝置，最大過提至120 t 即可提活管柱。因此選擇合適的切割深度并要滿足棄井規(guī)范，尤為重要。

5 總結(jié)與建議

1）水力切割技術(shù)在打撈或棄井作業(yè)過程中的應(yīng)用，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)井況、井下管柱情況，選用合適的割刀刀體尺寸外徑及刀片長度型號(hào)，通過合理控制參數(shù)，高效、簡單、安全的完成切割作業(yè)。

2）一次三層切割套管，相對(duì)于單層切割套管減少了鍛套銑套管及水泥環(huán)的時(shí)間，鍛套銑對(duì)泥漿泵、旋轉(zhuǎn)設(shè)備、工作液處理等設(shè)備要求較高，卡鉆、憋泵的風(fēng)險(xiǎn)性高，同時(shí)縮短工期，實(shí)現(xiàn)降本增效。

3）一次性切割三層套管，切割刀在井下的工作時(shí)間較長，對(duì)本體磨損強(qiáng)度較大，且切割參數(shù)、泥漿特性等選型要合理，同時(shí)也要避免泵壓、扭矩過高。切削過程中泵壓過高，將會(huì)造成活塞桿對(duì)刀刃和自然本體連接處擠壓過大，有可能會(huì)造成刀刃尾端被壓斷，進(jìn)而造成刀刃無法張開喪失切削功效、刃刃過快接觸管壁刃尖破裂、切削結(jié)束后無法返回;同時(shí)泵壓過高，扭力會(huì)大大增加，而扭力過大，將會(huì)損壞切削刀具自然本體，影響使用時(shí)間延長，同時(shí)也會(huì)造成切削刀具使用時(shí)間減少;同時(shí)銷軸由于處于活動(dòng)，銷軸與銷釘也會(huì)非常容易出現(xiàn)損壞斷裂;如果初始泵壓力過高，也會(huì)造成割刀刃刃在張開瞬間由于撞擊力大而蹦齒，無法有效切斷;如果扭矩過大，則會(huì)對(duì)方鉆桿，滾子補(bǔ)芯、轉(zhuǎn)盤剎帶等裝置都有損傷。所以，在整個(gè)切割機(jī)作業(yè)流程中，需要提前根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、井況、井下管柱情況等合理控制切割參數(shù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)修井機(jī)參數(shù)，建議泵壓450～1 200 psi（前提必須是割刀活塞、彈簧等保養(yǎng)良好、密封膠圈、銷釘?shù)葻o磨損的情況下），扭矩盡量控制在10～22 kN·m 以內(nèi)。

4）切割三層套管時(shí)，當(dāng)最外層套管全部割開后，最明顯的現(xiàn)象就是外層套管會(huì)出現(xiàn)下沉，下沉高度大約2～18 cm 不等。由于大部分外層套管外部均焊有扶正塊，要想判斷隔開現(xiàn)象，需要提前割開扶正塊。在套管割開后，懸重會(huì)有所增加，扭矩變大至憋停，因此釋放扭矩時(shí)，操作要小心，防止倒扣。

5）在整體回收三層套管時(shí)，需考慮平臺(tái)承載力、套管切割長度及重量、隔水套管拔樁力、回接撈矛及矛瓦的強(qiáng)度等。在潿洲11-4D 平臺(tái)整體回收三層套管主要依靠300 t 的大力舉升裝置配合支持平臺(tái)吊車進(jìn)行回收，該裝置體積小、安裝方便完全滿足無修井機(jī)平臺(tái)回收套管作業(yè)。