钢丝开关层防卡问题剖析与处理措施

万禧煌，黄焌淞，任大明，许明亮，李金泽

(中海石油(中国)有限公司天津分公司 天津300450)

为了提高油层动用程度，降低层间矛盾，减少层间干扰[1]，海洋油田坚持以滚动开发及合理划分组合开发层系为基础，采用根据油藏储层特征实施分层开发与开采所形成一系列的分层生产、分层监测、分层改造、分层堵水等工艺技术，有效地发挥了多油层的生产能力，取得了比较好的油田开发效果。在这一系列分层开发工艺技术应用过程中，钢丝作业是有效保障各类分层技术措施实施的主要依靠方式，但在实际应用过程中，常常发生钢丝开关层遇卡复杂情况，而目前钢丝卡钻后处理手段较为单一，若处理不当则可能导致进一步复杂问题发生，甚至单井报废[2]，造成油田开发生产效益受损。

1 日常钢丝易卡原因分析

钢丝作业的复杂情况多种多样，通常有钢丝本身缺陷，如热处理工艺不稳定造成钢丝强度及塑性明显降低，引发钢丝断裂失效[3]；有使用条件不当，如传送时间较长、承受载荷较大等因素[4]；有服役环境苛刻，如井下开关层井筒洁净度、压力波动大等影响造成钢丝遇卡的现象。海上油田实际钢丝开关层作业过程中，在严格操作规范及提升管理条件下，通过大量的现场应用来看，在多油层油藏层间差异的分采条件下，由于油层与油管内压力不平衡(压差)，在开关层瞬间存在：F＞G+f

F为由于某一油层与油管内压力不平衡(压差)形成的上顶力；G为钢丝工具串在某一深度的井下流体中的浮重力；f为钢丝工具串在某一深度下流体中的黏阻力。这一情况极易造成工具串快速冲顶上移，从而使井下钢丝的控制松弛而形成扭结，出现开关层遇卡等复杂现象。

2 常规防卡措施及问题剖析

在钢丝作业实施各类分层技术措施时，为了降低钢丝因多油层油藏层间差异而出现工具串被上顶遇卡现象，目前海上平台在钢丝开关层作业中先后采用了一些作业措施，以预防钢丝出现被上顶等复杂情况，具体分述如下。

2.1 控制操作方式

在钢丝作业操作过程中，操作规程增加密切关注悬重变化，并且采用缓慢、间歇、不连续等方式实施滑套震击，便于延缓油层与油管内连通平衡的时间。该方式对操作者经验要求极高，且因井下流体压力、温度及流体性质等影响，会造成目的层滑套密封膨胀效果不同，以致于震击开关层力度掌控困难，造成预防的偶然性较大。

2.2 正挤背压方式

钢丝工具串下入至目的层滑套位置过程中，通过井口向有油管内正挤液体并形成地面背压，以达到形成油管内与油层的正压差作用。该方式形成的地面背压，具有一定的预防上顶作用，但由于实际过程中我们对各层实际压力及井筒动态的认识并不精确，若背压过低无法有效实现预防作用，背压过高则造成油管内的正压压差过大，不利于滑套的开关层作业。

2.3 增加常规防上顶工具方式

该技术方式主要是钢丝工具串组合连接入井之前，在钢丝绳帽下设计增加一根防上顶工具，当钢丝防上顶的下端工具串重力变轻，则防上顶的侧翼张开卡住油管内壁，从而防止工具串上移。引入该方式后可以在工具串被上顶后预防上部钢丝弯曲成团，降低了打捞处理井下钢丝的复杂程度，但由于侧翼张开产生了防上顶与油管内壁的“新卡”难题，仍需要制定下步打捞方案等。

3 技术思路及方案措施

3.1 技术思路

通过海上油田钢丝实际作业方式及常规防卡措施，不难发现一直以来采用的措施主要是围绕预防被卡而实施。在大量的现场实际作业积累中，需要改进以防为主的被动方式，为此提出“以防为主，治防结合”的方案，即研究一套钢丝作业开关层上顶遇卡后可及时进行解卡的技术措施。该技术措施展开主要围绕两个方向，一是能够预防上顶后造成井下工具串以上的钢丝弯曲成团，二是能较为便利实现井下解卡。

3.2 技术方案原理及特点

通过研究，设计了一种震击式防上顶，并将常规标准钢丝工具串进行调整，引入震击式防上顶概念，具体为“钢丝绳帽+旋转节+震击防上顶+加重杆+万向节+震击器+滑套移位工具”相互连接的组合(图1)。

该震击式防上顶由于其工作原理特性，当钢丝工具串被上顶后，防上顶支撑爪张开与油管内壁接触起到防止上部钢丝弯曲成团作用，同时由于工具串中震击防上卡具有向上震击能力，可利用较小的震击力就可有效解卡支撑爪，从而既保障了井下钢丝避免被扭结，又实现了支撑爪释放的方式。该震击式防上移工具采用短震击冲程结构，能一定程度减少井下钢丝工具串连接长度，有利于钢丝工具串下入。

图1 震击式防上顶示意图Fig.1 Schematic diagram of jarring type anti-topping

4 现场应用效果

某油田 1#井为一口定向生产井，分 3个防砂段生产，生产管柱为Y管电潜泵分采管柱，为了进一步释放产能，通过动态资料分析，需要将 2640m 的生产滑套打开，以提高油井产量。

2019年7月10日实施钢丝开滑套作业，工具串组合：φ38mm钢丝绳帽+φ38mm旋转节+φ38mm震击防上顶+φ38mm 加重杆+φ38mm 万向节+φ38mm震击器+φ58.7mm滑套移位工具。

当日 10：00工具串下至 2630m，测上提拉力900lbs(1lbs＝4.44822N，下同)，继续下放 10m 至滑套处缓慢向下间歇震击6次未能打开滑套，重新再次向下震击后发现钢丝有过提现象，继续上提至1100lbs无法提活，通过缓慢拉力测试判断井下钢丝工具串被上顶卡死。

11：30在震击式防上顶的震击杆活动范围内，进行缓慢上下活动，并利用震击式防上顶的震击杆进行机械震击冲击，累计活动 20余次，上提拉力突降至900lbs，判断解卡成功，上工具串检查。

14：00保养工具后重新下入工具串，再次进行开滑套作业并顺利完成作业。

5 结 论

①井筒内外压力差在实际钢丝开关层过程中容易造成井下工具串被上顶现象，给钢丝作业预防带来一定困难。

②现场应用表明，震击式防上顶可正常配置于钢丝开关层工具串组合中，具有一定的实用性和推广价值。

③引入震击式防上顶技术措施可有效处理钢丝开关层上顶遇卡现象，为处理相关复杂情况提供了有效的解决方案。■