GLYX1井套管事故处理工艺技术

罗恒荣 曹汉原 沈书荣 冉进

【摘 要】 本文主要介绍了GLYX1井上部技套固井事故处理过程，在该井事故处理过程中首先采用在表层套管鞋以下注水泥塞，防止事故处理过程中铁屑与水泥环下沉，提高事故处理效率。分别使用了机械加压内割刀、水力加压内割刀、可退式捞矛、铣磨鞋等工具进行套管割断、打捞、铣磨等技术，成功处理了该井固井事故。该井事故的成功处理，为今后处理同类事故复杂提供了借鉴。

【关键词】 地热井  固井事故  机械加压内割刀  水力加压内割刀

1 概况

GLYX1井设计井深3250m，是一口地热开发井，Ф339.7mm表层套管下深400m，Ф244.5mm技术套管下深2570m。设计要求下完技套注水泥后自井深380m退扣，起出380米以上的技术套管，便于完井后下入较大直径的深井泵，深度要求350～380m。该井固井完成后，退出装置失灵，转动多圈直至顶驱不能转动，均无法退扣，导致上部套管被水泥封固。经声幅测井解释，水泥返高270m，水泥封固了110m。为了起出上部套管，该井经过割、捞、加铣磨，历时172小时，起出套管314m，铣磨套管37.17m，铣磨至井深351.17m，达到了甲方的要求，恢复了正常生产。

2 设计基本数据（表1）

3 井下情况分析与事故处理方案

3.1 井下情况分析

（1）自由段套管的处理。自由段套管的处理， 根据测井资料判断水泥返高270 m，从固井完成后，转动了一百多圈，直到顶驱不能转动，退出装置失灵。分析得出结论：丝扣已上得非常紧，未固套管采用倒扣办法起出，存在以下缺点：一是倒扣位置无法确定;二是时间长;三是倒扣困难，倒扣过程易出现意外。决定采用割刀将自由段套管起出，为了尽量能多起出自由段的套管，还要确保第一次割断套管一定能起出，采用了多次切割，多次捞取，直到套管不能起出为止;（2）非自由段套管的处理。非自由段套管的处理，如果采用套铣后再捞取的办法，套铣存在很多困难与缺点，套铣筒内外受限，铣鞋在制作上存在既不能损伤内外层套管，又要把套管内外之间的水泥套铣掉矛盾，表层套管与技术套管不一定同心，无论采用什么样的操作方法，套铣偏离规迹是不可避免的，套铣目的要想实现，现有技术无法办到。技术套管内是空的，利用满眼引锥控制铣鞋规迹，对技套进行铣磨是较好的办法。

3.2 处理方案确定

（1）在380 m～480m注一悬空水泥塞，接住铣磨时下沉的铁屑，下沉铁屑在较浅井段处理，缩短起下钻时间，提高处理效率，同时预防铁屑下沉至下部井段引起卡钻等事故，使处理情况更加复杂;（2）自由段套管采用割捞结合方法处理;（3）已封固段采用铣磨方法处理。

4 现场事故处理

4.1 使用NG245机械式内割刀

4.1.1 机械式内割刀工作原理

当割刀需要固定在套管孔内时，正转中心轴。由于摩擦块和套管内壁的摩擦阻力，摩擦扶正部分并不随割刀中心轴转动，在其内部滑牙的啮合作用下，摩擦扶正部分向上运动，推动锚定缓冲部分一起向上运动，并在斜面燕尾槽的作用下，锚定缓冲部分的卡瓦工作外径逐渐扩大，直到抵住套管内壁。此时摩擦扶正部分内部滑牙脱开啮合，下放割刀。割刀在卡瓦作用下固定在套管内壁上。在下放割刀的同时，锚定缓冲部分相对向上运动，推动切削部分的刀片逐渐向外张开，旋转割刀就能进行切割了。切割完毕，上提割刀，摩擦扶正部分和描定缓冲部分相对中心轴向下运动，直至抵住引锥，刀头收回，卡瓦失去楔紧作用，于是割刀便可提出井外。

4.1.2 机械式内割刀处理

（1）将内割刀联接于Ф178mm钻铤上，并下到井深259m，套管接箍已避开;（2）正转割刀3圈，使摩擦扶正部分内滑牙脱开;（3）下放钻具加不上钻压，说明卡瓦没有与套管内壁咬合;（4）多次试坐无效，起钻;（5）在地面检查完全正常后，下井后，无论怎么样转动，卡瓦不能咬合套管内壁刀片也就无法打开，切割失败，起出检查地面也不能打开，摩擦块的摩擦力没有问题，原因是内部滑牙的啮合作用出了问题。

4.2 第一次使用自制水力加压内割刀

4.2.1 自制水力加压内割刀工作原理

当割刀下入井内达到预定切割位置时，开泵循环，逐渐加大排量，钻进液通过上、下滑阀上喷咀，使下滑阀上、下产生压力差，此压力差使下滑阀克服弹簧阻力向下运动，推动刀头向外旋转进入切削状态，此时旋转割刀就可进行切割。割断落鱼后，停泵，下滑阀上、下的压力差消失。下滑阀在被压缩的弹簧作用下向上运动复位。刀头在弹簧压片的作用下向内旋转复位。割刀就能从井中取出。

4.2.2 自制水力加压内割刀处理

（1）将内割刀接于钻柱上，下到预定井深259m，下到套管接箍以下;（2）开泵，泵压达到7Mpa，循环泵压稳定;（3）缓慢起动顶驱，以60r/min的转速正转割刀，12～18分钟就能割断;（4）第一次仅用了不到一分钟套管就被割断，原因是套管承受了井口较大的拉力，上部套管上弹井口有明显的震动;（5）起出套管，起卸套管，卸扣较为困难，多根套管公扣端被B型吊钳咬变形，说明固井后处理套管使扣上得特别紧。起出的套管未见水泥块。

4.3 第二次使用自制水力加压内割刀

第二次下入自制水力加压内割刀按4.2.2措施在282m处割断技套。

4.4 使用LM95型可退式捞矛打捞已切割套管

4.4.1 LM95型可退式捞矛结构

LM95型可退式捞矛由心轴、卡瓦、释放环、引锥等组成，每个型号的捞矛可配多个不同尺寸的卡瓦，供作业时选用。

4.4.2 打捞操作

（1）卡瓦选择、组装好，上紧引锥;下井前，卡瓦处于释放位置，即卡瓦应下旋抵住释放环;（2）下钻前应计算出鱼顶方入和打捞方入;（3）下钻到最后一根时慢慢下放钻柱，直至打捞矛进入落鱼的预计深度;（4）左旋1～1.5圈，然后慢慢上提钻具，捞住落鱼;（5）起钻捞获23m套管。

4.5 第三次使用自制水力加压内割刀与捞矛

第三次下内割刀至314m切割后下入捞矛成功捞出套管32米，管外有泥沙。

4.6 第四次使用自制水力加压内割刀与捞矛

第四次在335米处割断，下入LM95型可退式捞矛多次上提钻具100～800KN，最多上提1000KN，悬重未恢复，证明该段套管已完全被水泥封固。

4.7 退出井下打捞矛

退出井下打捞矛：首先利用钻具重量下击，松开卡瓦与落鱼的咬合;缓慢右旋钻具，边右旋边上提，捞矛顺利退出。（如图2所示）

4.8 套管磨铣

4.8.1 铣磨工具设计与选择

（1）工具设计思路;在磨铣过程中，要求铣磨工具能按照套管轨迹行进，并保证磨铣工作安全、高效，因此工具要求：一是引锥直径尽量最大以扶正磨铣工具;二是在保证套管和接箍能全部铣磨掉的同时，要使磨铣工具外径最小，防止损伤表层套管;三是对铣磨工具布齿要求既能高效铣磨套管，又不能产生较长铁屑。（2）工具选择;按设计要求，在华北打捞公司与胜利管具公司分别定制了两只铣磨工具，经现场对比决定，下入华北打捞公司磨铣工具。

4.8.2 铣磨技术措施及实施

（1）首先在480～380m注水泥塞，因为铣磨过程中要产生大量的铁屑（套管重量53.57kg/m），接住铣磨过程中下沉的铁屑，便于在较浅井深处理铁屑，能提高处理效率。（2）先下带有引锥的铣鞋，钻具组合为：阶梯型引锥铣鞋+Ф178mm*59m钻铤+Ф127mm钻杆。（3）下钻完后，循环钻井液，调整钻井液性能密度1.50g/cm3、粘度80s以上。（4）铣磨参数：钻压5～10KN、转速65r/min，排量36L/s，控制在1m/h以内。经过两只铣鞋的铣磨，从井深314m～351.17m，铣掉37.17m，达到下泵采水的要求井深。

4.9 处理铁屑与水泥塞

（1）循环携带下沉铁屑;下入特制尖钻头下至水泥塞面大排量双泵循环，携带出下沉铁屑。（2）钻水泥环;下入Ф311mm钻头钻底部表套与技套之间的水泥环37.17m。（3）钻水泥塞;换Ф215.9mm钻头钻掉水泥塞至井深481米，成功处理本次固井事故，恢复正常生产。

5 结论与认识

（1）处理这类固井事故全国范围内尚属首次，无经验可借鉴，处理风险大，难度高，极易造成整口井报废。（2）该井经过注悬空水泥塞～反复割捞～铣磨套管～处理铁屑～处理水泥环等施工过程，整个技术处理过程部署周密。（3）处理工具设计、选择合理，处理工艺创新。（4）水泥封固段只能根据测井资料分析、判断，故有反复割捞过程。如果有能在Ф244.5套管内的测卡仪精确测卡，只需一次割取就能全部起出未固套管，能提高事故处理效率。（5）该井的成功处理工艺为今后处理同类事故提供了借鉴。