ST102井HP-RTTS封隔器打捞工艺技术分析

陈 琪，易 斌，刘 欣，莫倩雯，王涵宇，唐锐峰，陆林峰

1中石油西南油气田公司勘探事业部 2中国石油天然气股份有限公司玉门油田分公司 3中石油西南油气田公司工程技术研究院

0 引言

ST102井是川西北双鱼石构造区块的一口高温高压超深定向井，在对井筒进行刮管、通井、洗井以及在密度1.52 g/cm3钻井液完井液里射孔后，下酸化测试一体化管柱对栖霞组7 684～7 697 m、7 699～7 719 m井段进行酸压求产，在使用清水试挤过程中出现清水无法挤入地层的情况，前后总共经过7次试挤仍不见效果，初步分析为射孔后的孔道被重晶石沉淀堵塞，最终通过讨论分析尝试使用连油技术建立负压差来达到诱喷求产的目的，尝试无果后上提酸化测试联作管柱解封封隔器，出现封隔器无法正常起出的情况。多次活动旋转解卡无效，上提最大负荷126 t，正转40圈，再次上提未能提脱，经过研究讨论，决定从安全接头处倒开并起出上部管柱，井内落鱼结构：安全接头+水力锚+HP-RTTS封隔器+变扣短节+73 mm油管+接球筛管+引鞋=226.25 m(如表1所示)。

表1 井下落鱼结构表

1 ST102井井下复杂原因分析

川西北双鱼石区块ST102井所用生产套管为Ø184.15 mm+Ø177.18 mm+Ø127 mm尾管，井深7 743 m，井底温度为160 ℃，预测井底压力为113 MPa。试油作业中所用酸化测试管柱结构为：Ø88.9 mm油管+Ø127 mm伸缩接头+Ø127 mmDB阀+Ø132 mm HP-RDS循环阀+Ø127 mm压力计托筒+Ø127 mm液压旁通+Ø127 mm震击器+Ø127 mm DBE阀+Ø127 mm安全接头+Ø146 mm HP-RTTS封隔器+73 mm油管。HP-RTTS封隔器坐封井深位置7 462 m，喇叭口井深7 493 m。

通常试油作业中使用的HP-RTTS封隔器遇卡(或未能解封)可能的原因有以下几种：落物卡、水力锚卡瓦不能收回、封隔器卡瓦不能收回、重晶石沉淀沉埋等[1-2]。ST102井是测试管柱下端被重晶石沉淀沉埋造成封隔器无法正常起出。通过对该井管柱结构和历次套铣、打捞作业情况进行分析，前期依次通过套铣作业破坏了封隔器水力锚及胶圈这两个可能的卡点后，通过可退式短引鞋打捞在安全允许的提升范围内未能正常提脱，最终确定为测试管柱下端被重晶石沉淀沉埋。

2 打捞思路及难点分析

HP-RTTS封隔器的打捞，通常使用先套铣后打捞的方法。套铣作业存在的风险与气井的特性(如井身结构、井眼轨迹)以及地层因素(如温度)等息息相关，同时还与封隔器的结构、材质、尺寸有关[3-4]，套铣作业需要根据气井的特性选择合适的钻具组合，根据封隔器的特性选择套铣筒的材质、尺寸和数量[5-6]。HP-RTTS封隔器材质为高强度钢材，套铣困难，进尺缓慢，并且最大井斜角28.5°，使得套铣前称重、测扭矩数据精确度偏低，套铣过程中扭矩也不易控制，因此套铣作业难度极大[7]。

2.1 钻压和转速对套铣的影响

ST102井所用铣鞋主要有锯齿型、平底型。锯齿型铣鞋主要是以切削的方式套铣，平底型铣鞋主要是以磨削的方式套铣，由于封隔器水力锚本体材质坚硬，所以选用平底铣鞋，采用磨削的方式进行套铣作业更为合适。当套铣钻压过大时，由于井斜角的存在，可能导致铣鞋受力不均，下部承压过大而出现憋钻现象，从而造成铣齿脱落，最终使得套铣进尺缓慢，甚至无进尺。而当所施加的钻压和转速不匹配时，再加上定向井扭矩传递本身就困难，钻具容易出现螺旋摆动的情况，不时地碰撞和摩擦套管内壁，从而导致套铣的效率下降。

2.2 泵压和排量对套铣的影响

在套铣过程中会产生大量的套铣碎屑，如果不能及时返出地面而在井下沉积容易出现卡钻复杂[8]。为使得套铣碎屑能够带出地面，通常在套铣筒上部会连接捞杯，套铣过程中让部分碎屑进入捞杯，通过压井液循环尽可能带出其余碎屑。所以套铣过程需要设置合适的排量和泵压，尽可能提升环空返速。泵压升高会使得井下套铣鞋在可活动范围内自然漂移，套铣过程无法正对封隔器。另外泵压过高会对钻具形成一个反向的上顶力，这个上顶力会随着泵压的升高而增大，造成实际作用在封隔器器上的压力降低而出现跳钻的现象。尤其是在高转速和井斜角的影响下，这种现象更容易发生。上顶力一旦使得套铣鞋不再接触封隔器，就会出现泵压不稳以及无法套铣的情况。

2.3 套铣进尺判断及打捞工具的选取

打捞前期的套铣工作主要是为了铣掉封隔器与套管内壁紧密接触部位(锚爪、胶圈)，排除这些部位遇卡的可能，让打捞过程更加顺利。铣鞋一直处于切削工作状态，套铣过程中，套铣进尺主要通过下钻井深以及套铣速度来判断。由于ST102井为超深定向井，所以该方法判断误差较大，套铣速度只能判断大致位置，如封隔器水力锚的锚爪就比较坚硬，当套铣到锚爪部位的时候，套铣速度会明显下降，最精确的方法是通过起出的套铣筒内部刮痕深度来判断。套铣的过程通常为，套铣进行钻具称重，测量钻具上提下放悬重，测量钻具的空转扭矩，方便造扣打捞作业。然后下探鱼顶，标记10～20 kN钻压下的方入，记为K0，然后进行套铣作业，套铣结束时再次记录相同钻压下的方入，记为Ki，通过计算就可得出本次套铣进尺为H=Ki-K0。

打捞工具的选择主要取决于鱼顶的尺寸、形状以及鱼顶处套管的尺寸[9]。打捞工具一般分为两种，外捞式和内捞式。对于规则、完整鱼顶与套管内壁间隙较大时适合外捞式打捞工具，通常选用打捞筒或者母锥；当鱼顶外径不规则时，适合选用倒扣捞矛或者公锥来打捞[10]。通过对井下情况的分析，讨论后制定了如下的打捞方案，如表2所示。

表2 打捞方法

3 实际应用分析

分析HP-RTTS封隔器结构，与另一只全新封隔器拆解对比，了解到安全接头下接头与封隔器顶部通过丝扣连接，安全接头共长0.815 m，封隔器顶部接头长0.18 m，封隔器水力锚长0.53 m，封隔器顶鞋长0.08 m，封隔器胶圈长0.18 m。对封隔器打捞通常使用的方法是先通过套铣破坏封隔器锚爪卡瓦以及封隔器胶圈，然后根据套铣结果判断鱼顶的形状，选择合适的打捞工具进行打捞。通过对ST102井井型、安全接头以及HP-RTTS封隔器的长度和内外径选择合适的套铣组合。套铣钻具组合为：合金齿套铣筒+捞杯+回压阀+扶正器+加重钻杆+钻杆。井下安全接头及封隔器见图1和图2。

图1 安全接头

图2 HP-RTTS封隔器

套铣过程中，为防止套铣碎屑沉积，间隔2～3 h上下活动管柱一次，大排量循环，清洁鱼顶周围碎屑，使之进入捞杯或循环带出。套铣前期使用低钻压、低钻速，形成套铣槽后加快套铣进度，可有效保护铣鞋，防止铣鞋合金齿因憋压掉落。期间用携带能力较强的密度1.52 g/cm3钾聚磺压井液，配合捞杯循环打捞套铣碎屑，有效提升套铣速度。通过对HP-RTTS封隔器的套铣作业，得到套铣的参数见表3。

表3 磨铣及套铣作业参数

第一阶段，试探性对扣打捞。套铣作业前，先使用对扣接头试探性对扣震击打捞，当增加反转扭矩至8.5 kN·m，井口方钻杆下旋塞倒扣(原上扣扭矩：21 kN·m)，反转至9.4 kN·m，方钻杆下端101 mm钻杆上单根与中单根之间倒扣(原上扣扭矩：23.9 kN·m)。反转扭矩无法传至井底，所以使用正扣钻具造扣打捞的方式不能适用于本井。

第二阶段，套铣完水力锚后使用打捞筒打捞。在使用锯齿铣鞋套铣作业中，对于安全接头的套铣处理耗时最长，套铣速度由最开始的0.032 m/h下降到0.004 m/h，总共耗时15 h。套铣水力锚时，使用了平底铣鞋，套铣速度有了明显的提升，达到了0.075 m/h，总共耗时12 h。通过对套铣结果的分析讨论，判断井下鱼头外径为116 mm，并且完整、规则，结合正扣钻具造扣困难的经验，决定采用可退式短引鞋打捞筒(配Ø112 mm螺旋卡瓦)进行打捞，最终成功捞获安全接头0.185 m长的双公短节部分。

第三阶段，套铣水力锚，清洁环空内前两次磨铣和套铣产生的碎屑后再次使用打捞筒打捞。本次套铣耗时较长，总共用时19 h。说明环空碎屑沉积较多，套铣比较困难。采用套铣筒携带捞杯钻具组合，大排量循环打捞碎屑清洁鱼顶。接着连续两次使用可退式短引鞋打捞筒进行打捞，第一次配Ø112 mm螺旋卡瓦，未能抓住落鱼，通过分析得出，前面使用的套铣筒铣鞋最小内径Ø116 mm，可能是经过反复套铣使套铣的落鱼上部管柱外径实际小于Ø112 mm。更换小一号的Ø111 mm螺旋卡瓦继续打捞，由于震击器未能正常工作，最后退瓦起钻。

第四阶段，套铣封隔器胶圈后使用打捞筒打捞。套铣封隔器胶圈难度较大，期间多次憋停转盘，蹩停扭矩16.3～17 kN·m。套铣速度0.028 m/h，耗时长，进度缓慢。接着使用Ø147 mm可退式短引鞋打捞筒(配Ø110 mm螺旋卡瓦)加随钻震击器震击打捞，加压80 kN抓住落鱼后最高上提至2 060 kN未能提脱，期间震击器工作正常。说明管柱下端被重晶石沉淀沉埋，震击打捞的方式不再适用。

第五阶段，适用反扣钻具倒扣打捞。多次的套铣打捞作业可能使得鱼顶处外径不再规则，所以选用反扣公锥进行打捞作业。设定扭矩14 kN·m，共计有效造扣4扣，上提管柱至2 005 kN无松动现象，下放管柱，反转倒扣，通过扭矩的变化判断倒扣情况，设定扭矩14 kN·m，实际扭矩13.8 kN·m，扭矩降至8 kN·m，说明倒扣成功。起管柱，最终成功捞获HP-RTTS封隔器。

4 结论

川西北双鱼石地区ST102井井下HP-RTTS封隔器的成功打捞，为以后该区块类似的井下复杂处理积累了宝贵的经验。实践证明，先套铣再造扣打捞的方案在处理HP-RTTS封隔器时非常适用，通过依次套铣封隔器的水力锚锚爪以及胶圈，使得封隔器上部与套管内壁脱离，让管柱上提过程中下卡瓦能正常收回。难点在于打捞工具的选取，结合本井的井身结构以及鱼顶形状的分析判断，优选可退式短引鞋打捞筒、反扣公锥等打捞工具。通过对ST102井井下封隔器的打捞作业学习，获得了以下三点认识：

(1)本井为高温高压超深井，在对井下落鱼进行磨铣、套铣过程中会产生大量铁屑，因此需要设定合理的泵压和排量，使得井下铁屑尽可能被循环带出或者进入捞杯中，保证施工过程顺利进行，减小卡钻风险。

(2)对于规则、完整鱼顶与套管内壁间隙较大时适合外捞式打捞工具，通常选用打捞筒或者母锥；当鱼顶外径不规则时，适合选用倒扣捞矛或者公锥来打捞。

(3)对于超深井封隔器的打捞，当选用造扣打捞工具时需要考虑到扭矩的传递问题。保证扭矩能够顺利传递至井底，避免期间出现倒扣现象而导致新的复杂产生。