文23储气库处理井下永久式封隔器的技术研究与应用

张其松 庞金海 姚文忠 孙金朝 张志敏

摘要：在文23储气库下入永久式封隔器完井施工作业中，永久式封隔器发生中途坐封，无法一次性解卡，导致无法下步正常作业，未能达到设计要求;通过套铣、磨铣工具研究、改进打捞工具及套磨铣工艺，处理井下永久式封隔器，恢复正常作业施工。

关键词：中途坐封;永久式封隔器;套磨铣工艺

1概述

文23储气库项目地处华北平原中心，是利用已经枯竭的文23气田主块建设的地下储气库，北连天津LNG接收站和鄂安沧管道，西通华北大牛地气田和榆济管道，东接青岛LNG接收站和山东管网，（一期）设计库容104亿立方米，是目前国内最大天然气储气库。

文23储气库井身采取三开井方式完井，即表套（406.4mm）+技套（273.10 mm、282.58mm）+油层套管（177.8mm），并采用优质油井水泥固井，返高到地面。实现油套环空加环空保护液，达到对上部套管的保护目的，生产管柱采用的永久式封隔器为美国贝克休斯生产的Φ145mmSAB-3永久式液压封隔器，其卡封性能可靠，得以广泛应用。

但在作业施工过程中可能出现中途坐封，由于永久式封隔器上下双卡瓦结构，无法自行解封，需要上大修队伍进行处理，需将原完井管柱中下入的永久式封隔器捞出，重新下入生产管柱投产。

2处理井下永久式封隔器的技术研究

SAB-3永久式液压封隔器是文23储气库完井作业中不可或缺的核心工具，主要由回接筒棘齿、回接插入密封筒、上卡瓦、上卡瓦錐体、金属环、密封胶筒、下卡瓦锥体、下卡瓦、活塞、活塞套、下接头等部件组成，为顺利打捞出高强度材质的永久式封隔器，一般采用套铣打捞方式，通过进一步对套铣、磨铣、打捞工具的研制和改进、优化套磨铣工艺技术，优质高效地处理出永久式封隔器。

2.1套铣、磨铣工具研究

SAB-3永久式封隔器尺寸较大且金属原件多，封隔器的橡胶材质为氟化橡胶胶筒;钢级为TP110-SUP13Cr，材质主要组分为11.5～13.5%Cr和4.5～6.5%Ni;通过对永久式封隔器材质的组分分析研究后，确定套磨铣工具应选用碳化硼合金做为磨铣材质，该材质对13Cr偏软质的金属切削能力较强，不易产生包裹。保障套磨铣的磨铣切削能力。

由于永久式封隔器处理需要将上下卡瓦通过长时间套磨铣处理后才能实现解封，为防止处理期间引起事故复杂化保护生产套管，提高磨铣工具的稳定性，对套、磨铣工具进行优化设计，设计研制了“高效领杆套铣筒”和“五边扇形领杆磨鞋”，选择使用带领杆的高效套磨铣工具进行处理。

高效领杆套铣筒结构设计：

（1）接头设计Φ127mm外径，筒体外径Φ148mm，筒体内径108mm，保证了钨钢的有效厚度，增加了套铣面积。3个Φ14mm水眼，使修井液循环冲洗更均匀。

（2）领杆直径Φ76mm，领杆水眼Φ20mm，领杆前段铺设10mm厚硬质金，水眼Φ20mm，在套铣过程中套铣筒的铣头不会损坏套管内径。

五边扇形领杆磨鞋结构设计：

（1）接头设计Φ127mm外径，筒体外径Φ148mm，磨铣面采用5边扇形设计，提高磨铣切削效果;5个Φ15mm水眼，对应5个扇形边。本体外壁有5个水道宽10mm，提高铁屑上返空间。

（2）领杆直径Φ76mm，领杆前段铺设10mm厚硬质金，水眼Φ20mm，水道宽10mm与套铣筒领杆设计同理。

2.2打捞工具及打捞管柱的研究

根据井内落物与永久式封隔器的结构，设计研究了2.5m和3.5m两种规格长杆双滑块捞矛，加长的矛杆可以直接打捞封隔器下部油管，避免从封隔器内腔造成打捞工具滑脱的风险，同时也可防止永久式封隔器被倒散后造成多次打捞。

捞矛结构设计：

（1）接头设计Φ105mm，加长捞矛杆长度为Φ70mm×2.5m和Φ70mm×3.5m两种规格，加长的矛杆可以直接打捞永久式封隔器下部油管短节， 1个Φ10mm水眼，可以进行冲洗。

（2）捞矛杆前段锥体铺三道少量钨钢，可以处理打捞腔，提高打捞成功率。

由于套磨铣封隔器会产生大量碎金属块，要提高环空返速，防止碎屑堆积、切割钻具与卡钻问题，套磨铣、打捞管柱必须接打捞杯及钻铤。必要时使用局部反循环强磁打捞器清理碎屑。

2.3修井液工艺研究

为了保护储层，不对地层产生伤害，影响注采气效果，提高研磨和携带能力，改进了修井液体性能，修井作业中采用油气层保护液进行压井及磨铣循环，施工中采用清水+0.5-1%活性剂+0.6-2%降滤失剂+2-3%缓释剂+1-2%粘土稳定剂的修井液，套磨铣过程中根据情况液体中添加研磨成分，适当提高动切力至20-30pa.s，增加携屑能力且提高了磨铣效率。

3现场应用

文23储4-9井和文23储5-7井在投产施工过程中，发现永久式封隔器分别1057.94m、1167.41m中途座封，导致两口新钻井无法正常投产进行注采气，管柱结构未能达到设计要求，为后期生产留下隐患。为了恢复注采气能力，需要打捞处理贝克休斯SAB-3永久式液压封隔器，重新下入投产管柱进行投产。2020年4月份两口井分别通过Φ80mm×0.23m星型高效磨鞋正循环磨铣处理永久式封隔器内通道、Φ148mm×1.24m碳化硼高效领杆套铣筒套铣永久式封隔器、Φ148mm×0.79m碳化硼五边扇形领杆高效磨鞋套磨铣永久式封隔器、Φ70mm×3.5m长杆双滑块捞矛打捞永久式封隔器，修井液采用动切力22-25pa.s的油气层保护液，应用此工艺技术成功处理出两口永久式封隔器中途坐封井，捞出SAB-3永久式封隔器及全部落物。

四、结论

通过套铣、磨铣工具研究、专用打捞工具研究及套磨铣工艺改进，在施工中，提高了磨铣效率及研磨和携带能力，解决了永久式封隔器井在打捞技术难题，提高了作业施工效率，保证安全，缩短了施工周期，对以后储气库的类似施工井具有指导意义，也为处理井下永久式封隔器提供了一套行之有效的修井工艺技术。

参考文献：

[1]  吴奇.井下作业工程师手册[M]。北京：石油工业出版社，2002

[2]  杜晓瑞、李华泰.钻井工具手册[M]。北京：中国石化出版社，2012

作者简介：张其松，男，高级工程师，1990年7月毕业，现从事修井、侧钻及储气库建设工艺技术研究工作。