气井完井管柱漏点隔离新技术

吴 刚闫 帅

1.西安石油大学 石油工程学院 （陕西 西安 710065）

2.中国石油长庆油田分公司 长北天然气开发项目部 （陕西 榆林 719000）

3.中国石油陕西销售分公司 （陕西 西安 710016）

生产套管与完井管柱之间两道屏障的形成来自于井下2800m左右永久式封隔器和井口油管挂，并且永久式封隔器和采气树的套管阀也形成了两道屏障，同时永久式封隔器和位于井深300m处的井下安全阀又形成了两道屏障。可是一旦井下完井管柱出现了漏点，那么两道屏障就不存在,更发挥不了其作用,导致气井无法投入生产。长北区块长2井就是这样一口井。该井由于2001年完井试压未成功,完井管柱有漏点存在，导致长2井无法正常投产。2011年，长北项目利用新式隔离工具（Straddle Tool）成功完成了长2井井下滑套漏点的隔离封堵,该井已经具备投产条件。

1 长2井基本情况

长2井2001年7月水平段完钻，完井时发现井下管柱难以稳压，生产套管与完井管柱之间的环空显示有压力。分析得出结论，井下完井管柱存在漏点，考虑安全因素，不能开井投产。鉴于该井为评价井，漏点问题除了修井没有更好的办法，所以决定下入堵塞,暂时搁置该井，进行不定期观察。后对该井做过生产测试，预计产量在 15×104～20×104m3/d。 因此，决定采用一系列措施解决长2井的问题，使该井尽快投入生产。

长2井井口使用的是ABB公司生产的型号为C601476-53的采气树，压力等级35MPa。该井井深3963m，垂深2826m，是一口单分支水平井，技术套管下深665m，生产套管下深2552m，油管尺寸88.9mm，在井深2780m处有一个型号为XN外径尺寸为69.85mm的密封工作筒。

长2井身结构，该气井和传统气井井身结构设计最根本的区别在于是否存在永久式封隔器。长2井完井管柱带有永久式封隔器，其存在目的主要是保护封隔器以上的套管内壁和生产油管外壁避免与地层中的气体、液体、沙体接触，降低自身的腐蚀性，提高耐用性，保证气井长期稳定生产；另外，当地面采气树内套管阀失效需要更换时，封隔器可以保证在环空无压的情况下安全更换套管阀；当出现严重自然灾害，例如洪水、泥石流、地震，导致采气树及地面设施都被毁坏的情况下，封隔器和井下安全阀的组合可将气源与地面完全隔离，在井下实施保护[1]。

2 滑套关闭作业

针对长2井问题，经过研究分析，认为井下漏点可能是因为滑套没有完全关闭而造成的，所以准备了2套方案:①使用滑套关闭工具尝试将滑套完全关闭；②如果在滑套已经关闭的情况下，漏失依然存在，便使用声波测井仪，确定漏点位置后，再选择相应的隔离工具进行漏点封堵。

2.1 滑套开关工具介绍

该工具是来自哈利伯顿公司，主要用途是打开和关闭滑套。滑套开关工具中装有铜销钉，作用是当工具遇阻遇卡难以上提时，向上震击，剪断销钉后，工具的外径便会缩小，从而顺利通过遇阻点。所以在滑套关闭作业中,即使滑套开关工具在上提动作后，顺利通过了滑套位置，也不能够说明滑套已经完全关闭，而是要把工具串起出至地面后检查销钉情况，才能确定滑套是否已经完全关闭[2]。

2.2 滑套关闭作业

滑套关闭工具串:绳帽＋203.2mm加重杆＋万向节＋弹簧震击器＋机械震击器＋万向节＋滑套开关工具。

长2井滑套位置在2753.38m，将工具下放至2763m后缓慢上提至2740m。如果滑套没有完全关闭，在上提工具的过程中就会遇阻，悬重会增加。使用机械震击器向上震击数次，见工具串通过滑套位置后，再次下放过滑套位置，继续缓慢上提，震击，并重复该动作，一直到滑套开关工具可以顺利通过滑套位置，便可起出工具串至地面进行销钉检查。

2011年8月，在滑套关闭作业中，经过反复下放上提工具串和几次更换销钉后，终于在销钉未断的情况下顺利起出了工具。为了测试完井管柱是否已经恢复正常，给油管打压26MPa后，见油管压力持续下降，打压过程中A环空有水返出。讨论得出结论:在滑套已经关闭的情况下，井下管柱依然存在漏点，准备使用声波测井仪，确定漏点。

3 长2完井管柱漏点位置判断

为了准确地测试出管柱漏点，采用挪威seawell公司的声波测漏仪，该仪器在2011年康菲石油公司漏油事故井中成功准确地测试出了漏点位置，说明该工具有较高的可靠性。2011年 7月28日，动员中油测井的电缆设备配合挪威seawell公司的声波测试工具对长2井开始进行油管测漏。

作业开始前先连接管线，从泵车接出66.7mm临时管线分别到环空和油管，同时从环空和油管分别连接66.7mm临时管线到可调针阀，再从可调针阀接出管线到放喷池。先用泵车从环空灌水，从油管卸压，使环空和油管内都充满水后，下入测试工具串（下入速度40m/min），下到底后，开泵，从油管内打水，打开环空阀门，环空返出水到泵车水柜内，排量控制在800L/min，泵车压力显示1MPa。第1趟下井测试,声波测井工具显示滑套处有漏失。为检查流量计是否正常，重复测试了一遍，发现一切正常。第2趟下井,测试工具下到底后，反循环，从环空泵入，油管返出，排量继续控制在800L/min，泵车压力显示1MPa，当流量计经过滑套位置时，可以看到流量计明显旋转,通过滑套位置后,流量计停止旋转。综合分析，确定长2井井下滑套处出现刺漏点。

4 完井管柱漏点隔离

通过声波测井确定了长2井的漏点位置是在井深2753m滑套处。因为该滑套内有一X型台阶面，所以决定引进壳牌公司的一套ST隔离工具(Straddle Tool)对其进行封堵。

4.1 隔离工具的组成及工作原理

4.1.1 ST隔离工具的组成

可选择性投放工具＋悬挂器＋71.45mm V型盘根＋平衡短节＋加长管＋71.45mm V型盘根＋引鞋。

4.1.2 各部件的工作原理及用途

（1）可选择性投放工具。该工具的用途是把不同类型的悬挂器下入不同型号的密封工作筒中或者台阶面内。

分为2种模式:固定模式和可选择性模式。在固定模式下，悬挂器的钥匙始终处于张开状态；可选择性模式顾名思义就是投放工具可以在指定的位置动作。在可选择性模式下，悬挂器的钥匙处于收缩状态，保证了工具串的最大外径符合要求，在指定深度投放工具动作后，钥匙便张开[3]。

作业中要求工具串经过井下安全阀内71.45mm X型台阶面和滑套内71.45mm X型台阶面。如果投放工具使用固定模式，处于张开状态的钥匙外径远远大于71.45mm，就不能通过井下安全阀和滑套，难以下入到指定位置。所以下入工具必须使用可选择性模式，要求在滑套内71.45mm X型台阶面处张开悬挂器钥匙，并将悬挂器坐进滑套内X型台阶面上。

（2）悬挂器又称为锁芯，分为X和XN型。用途是连接不同的工具，并将工具悬挂在密封工作筒内或是台阶面上。

（3）V型盘根是一种密封O圈，尺寸随着悬挂器尺寸的变化而变化。在ST隔离工具上有两处V型盘根，分别是上端盘根和下端盘根，目的是将漏点封闭在中间。当漏点处出现压力，便会作用在V型盘根上，一旦受压，盘根便会立即膨胀变型，达到很好的密封作用。

（4）平衡短节的用途是在工具串下放过程中，平衡工具串内外压力。作业中，当工具串坐封完毕后，上提投放工具,便可将平衡短节关闭。

（5）加长管的作用是调整V型盘根的密封位置,促使V型盘根处在光滑的密封面上，保证盘根有很好的密封性。

（6）引鞋的用途是引导整个工具串下放。引鞋前端一周有一定倒角，提高了整个工具串的通过性。

4.2 现场实施

4.2.1 ST隔离工具工具串组合

绳帽＋203.2mm加重杆＋万向节＋弹簧震击器＋机械震击器＋可选择性下放工具＋悬挂器＋V型盘根＋平衡短节＋加长管＋V型盘根＋引鞋。

4.2.2 ST隔离工具的运用

施工过程中，工具串下放到井下安全阀位置时，有少许遇阻，因为整个工具串的最大外径和井下安全阀内的最小内径基本相同。由于工具串下井前，V型盘根上涂抹了黄油，加上有引鞋引导，所以工具串在活动了两三次之后顺利通过了井下安全阀。

工具串同样成功通过滑套位置，抵达2763m后,缓慢上提至2743m，在上提的过程中,投放工具的动作台阶被触动,此时可选择性投放工具发生动作，悬挂器的钥匙张开。缓慢下放工具串至滑套深度，让悬挂器的钥匙自动寻找滑套内X型台阶面的位置。下放到位后，轻轻向下震击工具串20余次，6.35mm铜销钉被剪断，使悬挂器的打捞颈闭合，钥匙被固定，这样悬挂器就牢牢地被嵌进在滑套X型台阶面内。

为了测试隔离工具悬挂是否到位，缓慢上提工具串，如果悬挂器的钥匙没有完全坐落进台阶面内，工具串会一起被上提，无明显遇阻显示；如果在上提过程中有明显遇阻并且在继续上提工具串时发现悬重超过90.72kg，便可确定悬挂器已经到位。这时可向上震击数次，剪断悬挂器和投放工具之间的7.94mm铜销钉，使投放工具脱离悬挂器，在脱离并上提的同时，平衡短节关闭。

ST隔离工具投放结束后，用泵车给油管内打压26MPa测试整个管柱，观察30min，稳压成功，试压过程中未见环空中有水返出；泻压；用泵车打压20MPa测试环空密封性，观察30min后，稳压成功，试压过程中未见油管内有水返出。证明隔离工具已经起作用，滑套刺漏点封堵成功。

5 效益评价

长2井整个堵漏作业用时不到24h，耗时短。和修井相比，节约了2000m左右的抗腐蚀性油管以及一套井下安全阀和一套永久式封隔器；减少了切割油管人工费用，修井机费用，修井人工费用；避免了许多HSE风险。

漏点的成功封堵不但解决了长2井长达10年的历史遗留问题,也为今后气井出现类似漏失问题提供了可借鉴的成功案例，以及更可靠的技术支持。

6 结论与建议

（1）ST隔离工具的应用需要根据漏失点的情况而定。如果整个完井管柱只有一个漏点，而且漏失量在一定范围内或者存在多个漏点但漏失量较小，便可以使用ST隔离工具。如果出现漏点多且漏点面积大的情况，此技术的运用效果就不太理想，只能使用修井机重新完井。

（2）在作业中，整个ST隔离工具串是通过悬挂器固定在滑套中X型台阶面内的，所以要想使用ST隔离工具，必须满足密封工作筒和台阶面存在于漏点附近，这样才可以使用悬挂器，悬挂ST隔离工具。当油管上任意一处出现漏点，且漏点附近没有密封工作筒和台阶面时，这样无法使用悬挂器,就不能运用ST隔离工具，而只能选用另一种隔离工具:上下卡瓦式隔离工具(Tubing Lock)进行漏点封堵。

（3）通过对长2井生产管柱漏点的成功封堵，证明了这种隔离技术是可行、合理的；同时也说明该工具具有易操作、易观察、耗时短、更加安全可靠等优点。尤其重要的是降低了修井成本，经济效益显著提高，该技术值得在气田推广应用。

[1]聂海光,王新河.油气田井下作业修井工程[M].北京:石油工业出版社,2002.

[2]陈平.钻井与完井工程[M].北京:石油工业出版社，2005.

[3]金忠臣，杨川东，张守良.采气工程[M].北京:石油工业出版社，2004.