水平井泵送分簇射孔落鱼打捞工艺及应用

陆应辉，唐凯，任国辉

聂华富，杨登波 (中国石油集团测井有限公司西南分公司，重庆 400021)

泵送分簇射孔是指在井筒与地层有效沟通的前提下，利用电缆输送方式，按照泵送设计程序，将射孔管串与桥塞采用泵送方式输送至目的层位，完成桥塞坐封与多簇射孔联作的射孔技术[1～3]。该技术主要特点如下：①一次下井，可实现桥塞坐封与多簇射孔联合作业，射孔级数可达到20级；②与体积压裂工艺联合作业可增加井筒与油气层的接触面积，提高产收率；③采用套管加砂，可以大排量施工，最大程度减小施工水马力损失和施工风险，从而降低施工成本；④作业时效高、试油周期短，特别是在采用“工厂化”压裂开发模式[4]时能够大大节约完井作业时间。在水平井泵送分簇射孔施工中，经常遇到管串落井或管串连同电缆一同落井等工程事故[5]，李晶辉等[6]、吴春国等[7]介绍的水平井钻具打捞射孔枪工艺，因为落鱼和传输工具的不同并不适用于水平井泵送分簇射孔落鱼的打捞；王伟佳等[8]、吕选鹏等[9]虽然通过打捞个例介绍了连续油管打捞泵送分簇射孔落鱼的过程，却未深入分析落鱼产生的原因和打捞、配套工具的选型等关键打捞工艺。为此，笔者针对水平井泵送分簇射孔落鱼产生的不同以及页岩气水平井特有的井身结构，总结出了一套高效、安全的落鱼打捞工艺。

1 落鱼产生与打捞难点

1.1 落鱼的产生

在钻完井及修井中，落鱼一般分为管状体、块状体和绳状体，包括钻挺、套管、射孔枪以及金属环、电缆等[10]。在泵送分簇射孔施工中，常常在如下情况下产生落鱼：

1)泵送期间，因为井下异常导致管串前后压差过大或因为泵注排量过大，使其从电缆头弱点冲掉，此时落鱼为完整的射孔管串。

2)泵送或上起期间因为套管变形或异物致使管串遇卡，将电缆从电缆头弱点拉断丢手，此时落鱼为完整的射孔管串或坐封桥塞/射孔完成后的枪串。

3)因电缆无法从弱点丢手，通过注入酸液或加大上提张力致使电缆本体被拉断，此时落鱼包括电缆(或电缆断节)和完整的射孔管串或坐封桥塞/射孔完成后的枪串。

4)在上倾井(井斜大于96°)射孔施工过程中，由于自重和后坐力影响，当点火坐封桥塞后射孔管串会向下溜，致使电缆被射断，此时落鱼包括电缆(或电缆断节)和坐封桥塞-射孔完成后的枪串。

1.2 落鱼打捞难点

泵送分簇射孔水平井在进行大型体积压裂之后，往往会在水平段形成“砂床”，同时易导致在套管薄弱或固井质量较差处变形。结合泵送分簇射孔落鱼产生原因以及水平井这些固有的特点，可以总结如下落鱼打捞难点：

1)因落鱼多在水平段泵送过程产生，致使落鱼及其鱼头易被“砂床”掩埋，给落鱼的捞获和解卡带来难度。同时进行体积压裂改造后，井口压力高(通常套压达到40～50MPa)，落鱼打捞过程的井控风险大。

2)因体积压裂容易造成套管变形，增加打捞工具下放和落鱼上起的难度(如套管变形严重致使落鱼无法解卡，后期只能采用修井机等进行处置)。

3)对于处在水平段(或上倾段)的落鱼，受造斜段和水平段(或上倾段)摩阻的影响，打捞工具的通过性能下降；同时难以利用悬重判断捞获情况，捞获判断依据缺乏。

4)落鱼若被卡死且携带有电缆，打捞时井下电缆容易从打捞工具上挣脱，降低打捞效率；若井下仍余有电缆断节，需多次下强磁工具进行清理，才能进行落井管串的打捞。

就打捞难度而言，残留电缆的遇卡管串最难以打捞，打捞工具不仅需要将井内状态未定的电缆捞获，还要将管串从卡点拔出，打捞工作量大，耗费时间长。

2 落鱼打捞工艺

在泵送分簇射孔落鱼打捞过程中，根据落鱼的组成、形状和遇卡情况，常常使用到检测、打捞和震击等打捞及相关配套工具。

目前，国内外广泛采用连续油管实施水平井泵送分簇射孔落鱼的打捞，主要因为连续油管具有如下优势[11～13]：①可以连续循环各种冲洗流体，并利用流体将落物顶部的碎屑带出井口；②可以在大斜度井特别是水平井中有效地传递轴向力，对落物进行震击、推压、打捞；③可以利用连续油管对难以打捞的落鱼进行钻磨、套铣等。

2.1 打捞及配套工具

2.1.1 检测工具

铅模作为泵送分簇射孔落鱼打捞中常用的检测工具，其主要用于落鱼鱼顶几何形状、深度等以及套管损伤程度和深度位置的检测，为打捞工具、配套工具及打捞工艺的选择提供依据。

2.1.2 打捞工具

图1 钩类打捞工具

泵送分簇射孔落鱼打捞中常用的打捞工具主要包括钩类打捞工具、筒类打捞工具和强磁打捞工具。

1)钩类打捞工具 常用钩类打捞工具(见图1)包括螺旋捞钩、外捞矛和内捞钩筒，均是落井电缆等缆绳类落鱼的理想打捞工具。通常情况下，螺旋捞钩因其螺旋状结构，更适合外形相对完好的落井缆绳的打捞；外捞矛因其穿刺状外形，则更适合杂乱成团落井缆绳的打捞。内捞钩筒不仅可打捞缆绳，也可直接打捞带台阶小直径鱼头(但鱼头容易从该工具挣脱)。

2)筒类打捞工具 常用筒类打捞工具主要包括不可退卡瓦打捞筒和可退棘爪打捞筒(见图2)，适用于井内管、杆类落鱼的打捞。

图2 筒类打捞工具

不可退卡瓦打捞筒，其抓卡部件为卡瓦。卡瓦为上大下小的锥筒状，纵向开有等分涨缩槽；内部为锋利坚硬的左旋锯齿形螺牙[14]。通常卡瓦公称打捞内径应比打捞部位外径小1～3mm，鱼头进入卡瓦后，上起打捞工具时筒体内锥面迫使卡瓦内缩将鱼头紧紧卡住。目前该工具是水平井分簇射孔落鱼比较成熟的打捞工具。

可退棘爪打捞筒，其抓卡部件为棘爪，下端开有纵向等分涨缩槽，且末端为锥筒状。鱼头进入棘爪后，上起打捞工具时剪切环上锥面迫使棘爪内缩将鱼头紧紧卡住。同时剪切环上安装有剪切销钉，当落鱼无法解卡时，增大上提解卡力剪断销钉实现丢手。可退棘爪打捞筒优点是可以实现丢手，不足是其棘爪没有卡瓦抓卡牢靠。

3)强磁打捞工具 强磁打捞工具，因其具有很强的磁性，是打捞磁性金属块(屑)或磁性缆绳断节的常用打捞工具。一般在正式打捞落井管串前，需下强磁打捞工具清理井内电缆断节或铁屑，以免上起管串遇卡。

2.1.3 水力振荡器

通过流体产生周期性的振动载荷，将连续油管打捞管柱与井壁之间的静摩擦转变为动摩擦，增强其通过性能，实现上倾井、长水平段分簇射孔落鱼的顺利打捞。

2.1.4 震击工具

震击工具主要包括液压震击器和机械震击器等。机械震击器需要受到预定拉力值或压力值后才能产生向上或向下的震击；而液压震击器不需预先设置激发门限值，其震击力与拉力或压力成正比[15]。捞获落鱼上起遇卡时，可通过震击器作用实现解卡。目前水平井分簇射孔落鱼打捞中常使用双向液压震击器。

2.1.5 丢手工具

丢手工具主要包括液压丢手工具和机械丢手工具。液压丢手工具通过投球打压，剪切销钉实现丢手；机械丢手工具通过剪切销钉设置来确定丢手力大小[16]。目前水平井分簇射孔落鱼打捞中常使用液压丢手工具。

2.2 打捞工艺

水平井泵送分簇射孔落鱼的打捞原则为：下得去，捞得着，起得出。在实施落鱼打捞前，详细掌握井筒的套管内径、造斜段狗腿度、落鱼所在井段井斜、井深以及井口压力和井液性质等关键参数。根据落鱼组成和成因选择入井工具，并根据连续油管防喷管长度和造斜段狗腿度确定入井工具串总长，以及根据套管最小内径(以及连续油管防喷器通径)确定工具串最大外径。

2.2.1 入井工具选择

1)铅模连接 出现如下情况时，应先下铅模判明井下情况，再确定后续所需的打捞工具：①不能明确判断井下落鱼组成，尤其不能确定是否包含有电缆断节；②为了确定电缆与鱼头的相对位置(判断电缆是否反串至管串与套管环空之间)；③为了判断套管变形情况和位置。

此外，当打捞工具下放异常遇阻时，需起出工具连接铅模下井，探明遇阻原因和位置，再确定下一步打捞处置方案。

2)打捞工具 在选择打捞工具时，可遵循如下原则：①落鱼包含电缆，先下钩类打捞工具打捞电缆(使用强磁打捞电缆断节)，如井下电缆全部捞出后管串仍未捞出，再下筒类打捞工具进行打捞。②根据经验，螺旋捞钩更适合井内呈螺旋状缆绳(即外形相对完好的缆绳)的打捞；外捞矛则更适合杂乱成团缆绳的打捞。

3)辅助工具 通常对于上倾井(井斜大于96°)及长水平段水平井(水平段长大于1500m)落鱼的打捞，连续油管在下入过程中会出现锁定现象，应该在打捞管柱中连接振荡器，增强管柱通过性；对于卡死的射孔管串(即射孔管串遇卡后电缆从本体或弱点丢手)，下井工具串中应连有丢手工具(或使用可退式打捞筒)，如现场有条件还应携带震击器。震击器越靠近鱼头越有利解卡。

2.2.2 打捞、解卡方法

1)悬重及压力测试 连续油管携带打捞工具下放至鱼头前50m处时试提，记录悬重；随后以小于5m/min的速度下放，以150～200L/min的排量开泵测试记录悬重及循环压力；以同样的速度、排量上提记录悬重及循环压力。

2)下探落鱼 以150～200L/min的排量开泵，并以小于5m/min的速度下探落鱼，下压3～5t(下压时循环压力若出现1～2MPa增大，表明鱼头已进入打捞工具)。不停泵以同样的速度、排量上提记录悬重、循环压力变化，判断捞获后停泵缓慢上起。

3)解卡与丢手 捞获落鱼后首先上提活动管串进行解卡；其次使用震击器并配合地面流程返排尝试解卡，同时逐渐增大上提解卡力，整个解卡过程中必须考虑打捞工具和连续油管的安全抗拉强度。如还不能正常解卡则通过丢手工具或可退式打捞筒实施丢手。

2.2.3 井控风险及措施

若捞获的落鱼携带较长电缆，致使无法关闭井口1号闸阀：①关闭电缆封井器半封后，注脂密封控制井口压力，在打开防喷管反复处理电缆直到全部电缆起出之后，关井、泄压。②若电缆封井器半封密封失效，则通过连续油管或电缆防喷器剪切闸板剪断井下电缆，关井控制井口。

3 应用实例

CNH11-3井是一口最大井斜97.21°的上倾井，该井第2段泵送分簇射孔桥塞点火后，上起时遇卡。最后在采用一系列常规解卡处置无效的情况下，通过浸泡酸液拉断电缆本体实现丢手。

3.1 打捞准备

落井枪串结构：∅43mm打捞头×0.50m+∅73mm穿心加重串×3.84m+∅73mm加强筒×0.52m+∅73mmCCL×0.44m+∅73mm簇射孔枪×5.86m+∅69.8mm坐封工具×1.66m+∅90mm坐封筒×0.32m+∅92mm桥塞×0.38m(总长13.52m)，CNH11-3井及落鱼相关参数见表1。

表1 CNH11-3井及落鱼相关参数

根据该井井眼轨迹和遇卡点位置，可以得到如图3所示的遇卡位置示意图。可知遇卡点井斜为93.82°且远离A靶点。考虑到连续油管打捞工具串可能下放困难，在打捞工具串入井前，向井筒内泵注金属降阻剂40m3。

3.1.1 落鱼成因和组成分析

尝试以电缆弱点拉断力的80%上提无法正常解卡，可以判断井下枪串已被卡死，分析有如下2个原因：①因坐封工具原因或桥塞本身质量问题，桥塞坐封后未完全丢手，致使枪串卡在坐封点的套管内；②由于桥塞坐封位置存在4°左右的上倾度，使得枪串丢手后在反冲力和自重下滑分力共同作用下向A靶点方向下溜，致使井下电缆缠绕嵌入枪串与套管间的环形空间(环空间隙为9.6mm，电缆直径为8mm)，导致枪串被电缆卡住。

因为最后采用浸泡酸液拉断电缆本体方式实现电缆丢手，同时发现井下至少还留有276m电缆，分析得出落鱼除了包括射孔枪串及与之相连的电缆外，还可能包括被酸液浸泡产生的电缆断节和未完全丢手的桥塞。

图3 遇卡位置示意图

3.1.2 入井工具选择

①因落鱼包含电缆，先下钩类打捞工具打捞电缆，后用强磁打捞可能存在的电缆断节，最后下筒类打捞工具打捞射孔枪串；②可先下螺旋捞钩尝试打捞，如若失败再下外捞矛尝试；③对于该卡死的枪串，必须携带液压丢手工具入井(或使用可退式打捞筒)。

3.2 打捞过程

3.2.1 落井电缆打捞

采用2趟螺旋捞钩打捞工具均没有捞获电缆，而采用外捞矛打捞工具捞出3截共3m落井电缆，随后采用强磁+外捞矛打捞工具串时将井下电缆全部捞获。

对于泡酸后的井下电缆，其外观严重受损、脱落，打捞工具串下探时，在电缆挡板作用下，井下电缆被推靠成团，此时外捞矛一旦穿插过去，其表面布满的长倒钩能够很好地钩捞住“麻花团”电缆。而螺旋捞钩虽能旋转扎进“麻花团”电缆，却因表面较短的倒钩致使电缆容易挣脱。所以，强磁+外捞矛工具串(强磁对落井断节电缆有较好的吸附作用)对于“麻花团”受损电缆的打捞效果更好。

3.2.2 落井枪串打捞

先下3趟强磁打捞工具清理井筒内电缆残渣，随后下卡瓦打捞筒(携带液压丢手工具)打捞落井枪串∅43mm的打捞头。

连续油管携带打捞工具下放至4660m(鱼头位置4720m)试提，记录悬重；随后以160L/min的排量开泵，以3m/min的速度下放和上起，分别记录悬重和循环压力。打捞工具下探鱼顶至4706m遇阻，下压2t，循环压力上涨1MPa。随后缓慢上起，悬重持续增加，且增加后的循环压力未下降，判断已经捞获落鱼。

反复上提4次并配合地面流程返排，均无法提出落鱼(悬重最多增至26t，平常值为16t)，最后决定投球从液压丢手工具实施丢手，起出打捞工具。

3.3 应用效果评价

采用外捞矛将落井电缆全部捞出，并利用强磁打捞工具清理了井内电缆残渣，确保了井筒的干净；再使用连续油管携带液压丢手工具和卡瓦打捞筒下井，并根据悬重和循环压力变化确定了落鱼的捞获；最后在无法正常解卡的情况下，通过液压丢手工具顺利丢手，确保了连续油管和井控的安全。

4 认识与建议

1)对于浸泡酸液后的落井电缆，推荐使用强磁+外捞矛打捞工具入井打捞。因为浸泡酸液的电缆强度和韧性变低后，在挡板下推力作用下易变成“麻花团”状，容易被外捞矛刺穿其中；同时其表面长倒钩可确保捞获的电缆不易挣脱。此外，强磁能够较好地实现对井下电缆断节及残渣的清理。

2)连续油管悬重和循环压力是判断是否捞获泵送分簇射孔落鱼的重要参数，在测试及打捞过程中必须准确记录。

3)打捞被卡死的泵送分簇射孔落鱼时，必须携带丢手工具(或使用可退式打捞筒)入井作为安全丢手保障；如现场具备条件也应携带震击器入井，强化工具的解卡能力。