井下封隔器打捞技术探讨

井下封隔器打捞技术探讨

摘要：油田完井过程中通常选用带封隔器的特殊管柱结构分层封隔，而且封隔器下入深度深，且通常下入裸眼段，这往往会给后期修井作业带来难题。封隔器的解封失效轻则造成作业过程中生产管柱拔断现象，增加作业难度，重则造成整口油井的报废。为了保护油气井，达到修井作业目的，在修井过程中，在常规解封失败用磨铣封隔器方式的情况下，采用改制的套铣打捞筒，进行套铣打捞的作业方式，不但提高了作业效率，而且降低了作业风险，在油田几口井的施工中，都取得了成功。为油田打捞井下断落封隔器积累了经验，提供了一条新路子。

关键词：井下封隔器打捞施工难点对策探讨

一、封隔打捞的主要因素及施工难点

1封隔器解封失效的主要因素

封隔器是油田分层工艺必不可少的井下工具，其关键元件是具有弹性和密封能力的胶筒，它已被广泛地应用于完井、注水、压裂、酸化、防砂、机械采油、气举等采油工艺技术中。在油田，大多采用扩张式裸眼封隔器。其工作原理是：在轴向载荷作用下，产生轴向压缩和径向膨胀来填满油管和套管之间的环形空间（或者油管和裸眼井壁之间的环行空间），胶简与套管壁（或井壁）之间产生接触压力从而起到隔绝井液和压力、封隔产层以及防止层间流体和压力互相干扰等作用。胶简作为密封元件其力学特性是很重要的，胶简与套管接触所产生的接触压力，是胶简承受工作压差的必要条件，

因此封隔器完井时的坐封力、工作压差和接触应力之间的关系对从理论上认清胶简的密封机理和胶筒密封的可靠性具有非常重要的

意义。完井时坐封力选择的适当与否，将为下次修井作业封隔器的解封起到决定性的作用。

2 封隔器常规打捞的施工难点

对自喷井，其完井管柱通常都带有封隔器，完井管串结构一般如下：31/2″eue油管+压井滑套+7″水力锚+ +kck344-138封隔器+3 1/2油管+节流器+喇叭口，封隔器深度一般在5200m左右。封隔器一般都用3个胶筒组合在一起形成密封元件，在完井作业过程，坐封过程中，随轴向载荷增大，轴向压缩量也增大，通常轴向载荷大于100kn，胶筒被压扁并在最后被压实。当坐封完成后，上胶筒的接触应力最大，中胶筒的接触应力其次，下胶筒接触应力最小。由于封隔器普遍采用拉断或剪断销钉来实现封隔器解封，加之井底受力状况也不均匀，所以解封销钉有时并非同时受力，也不能保证同时被剪断，容易造成封隔器意外解封现象。由于井比较深，完井管柱悬重都在70t左右，而在解封封隔器时，正常情况下，解封负荷也在84t左右，由封于裸眼垮塌，井下小件落物的情况下，解封封隔器难度将更大，其提升负荷常常超过油管柱的抗拉能力和作业机的最大提升能力。在这这种情况下，封隔器根本无法解封，完井管柱根本无法从井底提出。只有通过倒扣作业后磨铣封隔器，打捞封隔器以下管柱，在磨铣封隔器过程中，常常遇到很大困难。磨铣过程时扭矩较大，上提钻具有遇卡现象，上提下放钻具。活动解卡，最

大解卡吨位105t，解卡后继续循环磨铣，磨铣时扭矩较大且转盘回车严重，分析认为封隔器胶筒支撑刚片骨架已失去支撑能力，但封隔器及以下管柱并未向井底方向滑移。由于刚片散开，其韧性较好，研磨能力好，所以造成阻卡现象，磨铣无进尺。如果下强磁打捞器打捞，由于封隔器胶中刚性弹片散开后量大而结构呈10cm左右的刚尺状，作业难度可想而知；如采用常规的套铣的方式套铣封隔器，用机械转盘或液压转盘驱动套铣管柱旋转，因刚性弹片研磨性强，估计套铣难度也大。这种修井工艺效率低，成本高。而且这种作业方式，将会使解卡后的封隔器将和其下的管柱以及封隔器胶筒的已散开的刚性弹片一起滑落井底，散落的刚性弹片有卡住下部管柱的危险，这样增加下步打捞的作业难度及作业风险。

二、深井超深井封隔打捞的对策

基于上述考虑，决定加工工具把套铣和打捞合二为一，既可以缩短作业时间，也能提高工作效率，又节省作业成本，更为重要的是最大限度的降低了作业风险。在复合式套铣打捞筒的基础上进行了改进。封隔器被卡后，通常采用磨铣解卡的方法进行处理，但磨铣的难度很大。例如，tk243井磨铣封隔器时，用四只高效磨鞋鞋都没有磨完一只夹有落物的封隔器。为了解决这项技术难题，我们对套铣打捞筒的铣鞋的结构、强度、切削能力、使用寿命以及套铣方式和套铣技术参数进行了系统地分析和研究，设计了带有针对套铣外经为138mm封隔器的引鞋结构及强度高、抗冲击、耐磨损、切削能力高、具有保径性能的高效铣鞋。考虑到在套铣封隔器时，会产生

冲击、震动、蹩跳现象，使铣鞋上的硬质合金齿破碎、断落而失去切削能力；因此要求铣鞋具有强度高、抗冲击、耐磨损、套铣效率高的性能。根据套铣基理对铣鞋性能的要求，经过反复研究和现场试验，设计了以下两种高强度铣鞋：（1）将硬质合金颗粒焊条堆焊在铣鞋端面上，铸成硬质合金颗粒环形铣头。其特点是强度较高、耐磨损、使用寿命长，但是，加工工艺较复杂，而且焊剂过多，套铣效率不够理想。（2）将直径d10的硬质合金齿镶嵌在铣鞋端面上，然后在齿间用硬质合金颗粒焊条堆填，使硬质合金齿和颗粒结合成一个整体。其特点是：①具有厚实的复合型锐齿，使用寿命长。②强度高，抗冲击，在蹩钻和高钻压情况下不易断齿和掉齿，铣鞋不易破裂。套铣的目的是铣掉封隔器胶筒及井下落物以及封隔器胶筒的支撑刚片，使封隔器解卡。用镶焊了硬质合金齿的铣鞋套铣封隔器的工作原理与车刀车工件的原理相似，靠铣齿的刃口去切削封隔器胶皮；但是，胶皮筒内部的弹性刚片比铣鞋上铣齿的硬度大，不可能被切削或磨铣掉。因此得依套铣打捞筒的母锥进行打捞，但在套铣作业过程中得注意如下事项：（1）用直径小于封隔器2～4mm

的高强度铣鞋套铣封隔器，在切削胶皮筒的同时，将表面的耐磨层蹩碎、蹩掉。铣鞋的外径不能太小，避免胶皮筒被剥离掉到井下，造成复杂情况。

（2）套铣过程中钻压不能加得过大，严防封隔器胶皮筒支撑刚片散架，保证封隔器入鱼状况良好。建议套铣技术参数钻压：2～20kn；转速：50～80r/min；应适当提高排量和钻井液的携带能力。经现

场应用证明，最佳参数为低钻压，高转速。

（3）套铣打捞过程，将接有套铣打捞筒的管柱下到井筒内，探得鱼顶后，用机械转盘驱动套铣管柱旋转，同时从套铣打捞管柱中泵入循环液，并向套铣打捞筒施加10～30kn的载荷，套铣筒将封隔器与套管环形空间内的胶皮筒套冲磨铣掉，当鱼头接触到套铣筒顶部母锥螺纹时，就造扣并倒掉套冲后的落物，落物随同套铣管柱一起带出。经油田多口封隔器失效井的现场应用证明，改进后的套铣打捞筒，解决了打捞深井封隔器的技术难题，明显地减少了井下作业封隔器解封失效的事故处理费用，获得了较高的经济效益，具有较高的推广应用价值。

三、论与认识

（1）对于油田深井，选用封隔器时除了密封性能好，耐压强度高以外，最重要的能在增产作业措施时实现顺利解封；（2）在修井及增产作业过程中，遇到深井中封隔器解封失效时候，宜选用用加工的套铣打捞筒打捞，而慎用常规的磨铣打捞方式；（3）加工套铣筒铣头宜用用抗冲击、耐磨损、不易断铣齿的高强度硬质合金齿结合硬质合金颗粒焊条。（4）加工高强度铣鞋是一项新工艺技术，还有待于研讨和完善。目前，国内没有专门生产铣鞋的厂家，各油田的加工工艺较落后；在镶焊工艺方面，一般都没有加热镶嵌铣齿的方法，同时未选用渗透性较好的低温焊剂，在高温下加工制作铣鞋时，使硬质合金齿产生质变。（5）利用改型的套铣打捞筒打捞深井封隔器，是一种新概念，在现场中获得了成功，值得借鉴利用。