电缆切割悬挂技术在海上修井作业中的应用

杨春晖，陈继华，张兆锋，杨博钦，曲路路

（中海油能源发展股份有限公司工程技术湛江分公司，广东 湛江 524057）

引言

南海西部海上油田在修井过程中，由于封隔器自身质量问题、套管变形等一系列问题，导致封隔器无法解封，无法将井内生产管柱顺利起出。为了保证修井作业的继续进行，通常采用电缆切割技术来处理封隔器无法解封，管柱遇卡的情况。即通过电缆切割作业，将卡点以上生产管柱割断起出后，下入打捞工具处理封隔器及以下生产管柱。在切割过程中不排除电缆及工具串会在生产管柱内遇卡，若通过各种手段尝试解卡均无效后可以在不影响后续作业的情况下，通过加工工具将电缆及工具串悬挂在生产管柱中某个内径较小位置，在后续起管柱作业中将电缆及工具串一同带出。

1 南海西部修井切割方式原理介绍

1.1 镁粉切割

通过在地面装配好RCT 切割工具，用电缆送到管中预定地点，再利用电缆传送额定容量到热发电，加热发电器内的金属混合粉末燃烧生成热量，产生高温熔化能等离子流，并使得金属切割工具内的压力增大。如果气压大于竖井液柱气压，切削工具喷头上的滑动套筒就会下降，使喷头暴露于竖井内，，高能等离子体通过喷嘴喷射离子，就像富含高温和腐蚀物的原子微粒一样射向切割区，对切割管柱实施切割[1-2]。切割过程最快可在25 us 内完成。镁粉切割具有工具串外径较小，适用于通过内径较小油管，无爆炸性，鱼头较规则，不变形，可直接进行打捞作业的特点。

1.2 切割弹切割

切割弹切割方式是将由二个固体炸药所制造成的三个角锥体，以与顶部对齐的方法放置于密闭的铁质器皿内，并有电缆下放于切割地点。切割工具串分权化在预计切断部位时，由避雷器引爆切割炸弹，利用切割弹在周围形成的金属聚能喷流，进而切割井内管柱。

切割弹下料时具有的工具串组合简单，且易于操纵；在下入的流程中不受管柱内的静水压力与井液密度变化限制；可以切削各种材料和不同规格的管柱;剪切时一般不需安装固定用具，也比较安全。但因爆破时其动力很大，且剪切线处经常形成喇叭形或不规则的裂缝，在后续打捞前仍需下入水磨鞋进行鱼顶处理作业，且在爆破流程中可能会有碎铁片掉入其中。另外，若管柱处在固定位置，则爆破剪切时一般无法使管柱全部爆破，所以在切割前常保持管柱在过提状态坐卡瓦，以保证管柱完全切开。

1.3 化学切割

化学切割是把火药、机械和化学有效地结合在一起，达到切割的目的。火药作为初始能源，首先使锚爪运动，把切割工具固定在管柱内壁上，又使化学药剂喷出，化学药剂在通过催化剂时产生化学反应（3BrF3+4Fe=3FeF3+FeBr3），化学反应中所形成的高温和高压促使切削头内的小活塞被推动并向下移动，同时开启金属切削头孔眼，将化学药剂以高温、高压的形态喷向金属管柱内部，管柱被剧烈化工侵蚀而折断[3]。通常，一根油管大概在125～175 mm 之间被切断。

水是化学切割的必备条件之一，切割前，管柱内应充满液体。化学切割割口平整，便于后续打捞。但同时属于危化品，化学腐蚀性强，操作不当易伤害到皮肤，现场作业中组装复杂，部分管柱切割受最小通径限制无法通过。

1.4 机械切割

机械式的管材切割刀是一种在工程作业中通过测井电缆输送和控制的机械式的切割工具，利用电动刀片的机械旋转切削方法完成对油管的切割非爆炸品，主要包括电气电子设备部分和机械工程部分，电气电子线路部分主要是整个切割工具的电气控制部分，而机械部分主要分为液压、推动、锚定和切割头。通过软件控制，先是驱动液压电机，然后开启锚定装置，使仪器相对于管壁固定，接着驱动主电机，使切割头高速旋转，同时提高电机控制刀刃的外展转速，逐渐使刀片接触管壁，从而完成切割任务[4]。切割时间一般在10 mim 以内。

机械切割运输储存携带方便，可空运，切割口平整，便于后续打捞，可一次下井完成多次切割，切割不受管材限制，但成本较高、维护保养复杂。

2 悬挂工具介绍

在一条无缝钢管上铺焊四个扶正翼，使其最大外径为60 mm，大于井下安全阀最小内径54 mm，同时保证能顺利通过井下安全阀以上管柱内径。在扶正翼上方无缝钢管本体两侧开孔，开孔大小取决于使用的卸扣大小，能顺利穿过即可，切不可开孔过大，影响无缝钢管本体承重。在四个扶正翼下方合适位置的无缝钢管内部使用实心铁棒焊接横梁，这个横梁的主要用途用于穿越电缆，形成双股电缆。穿越电缆后，使用外径较小卸扣将双股电缆固定于焊接横梁处。

3 井况介绍

3.1 第一次切割过程

本次切割为提前交叉作业，切割管柱为3-1/2″VAM TOP 油管，切割方式为镁粉切割，切割工具承受压力小于4 000 psi，所以使用2 000-200 切割矩进行切割。下入电缆切割工具串：打捞帽+加重杆+马龙头+CCL+锚爪+扶正器+镁粉筒+电雷管+扶正器+压力平衡筒+扶正器，下放至2 569 m 遇阻，定位切割深度2 567 m（双管封隔器以下129 m），通电激发点火，电流电压波动明显，钻台、电缆有明显震感；回收电缆切割工具串至134 m（井下安全阀）时遇卡，无法通过。通过循环方式解卡，排量20～60 m3/h，泵压7～11.5 MPa，多次上提下放活动电缆工具串，最大上提至2 700 lbs，仍无法通过遇阻点。采用电缆T 型卡将电缆固定在井口电缆防喷管后将电缆T 型卡与拖撬之间的电缆切断，以保障将井架移至本井口后再进行后续作业。

3.2 第二次切割过程

本次切割管柱仍为3-1/2″VAM TOP 油管，切割方式为镁粉切割，切割工具承受压力小于4 000 psi，所以使用2 000-200 切割矩进行切割。此次作业在截断电缆处做反向马龙头，采用双向马龙头连接上部切割工具串进行井下切割作业，下入电缆切割工具串：打捞头（0.06 m）+马龙头（0.28 m）+CCL（0.44 m）+转接头（0.12 m）+扶正器（0.78 m）+点火头（0.125 m）+切割矩（0.515 m）+压力平衡矛2 根（0.698+0.698 m）+转接头（0.065 m）+扶正器（0.78 m）+转接头（0.12 m）+反向马龙头（0.28 m）+电缆+打捞头（0.06 m）+马龙头（0.28 m）+CCL（0.44 m）+转接头（0.12 m）+扶正器（0.78 m）+点火头（0.125 m）+切割矩（0.515 m）+压力平衡矛2 根（0.698+0.698 m）+转接头（0.065 m）+扶正器（0.78 m）+底堵（0.05 m）。割点设计为双管封隔器以上第一根油管单根大约中部的位置，油管切割点2 430.5 m。

4 井口连接工具串

由于第一次进行切割工具串及电缆在井内并使用旁通接头接循环头进行井控，本次作业需在旁通接头下方制作反向马龙头及连接切割工具串。井口组装电缆工具串步骤：

1）拆卸循环头压井管线。

2）拆松旁通接头，并将旁通接头提至转台上空，方便下方进行操作。

3）井口采油树打好电缆卡，下放旁通接头直至上方电缆松弛。

4）拆卸旁通接头上的电缆卡。

5）使用旁通接头下方电缆制作马龙头。

6）绞车滚筒电缆制作马龙头后，从旁通接头的旁通孔上方穿过旁通接头。

7）将镁粉切割工具串使用变扣与上下两个马龙头相连接并打紧。

8）使用测井绞车上提井口电缆，将电缆带上张力。

9）拆除采油树上方的电缆卡。

10）将工具串放入井口。

11）安装旁通接头及循环头，压井管线。

5 镁粉工具入井作业

5.1 速度要求

镁粉切割作业，因为无危险品，无必须通井的要求。如管柱未通井，要求速度不大于45 m/min，如管柱已通井，要求速度不大于90 m/min，本次作业仪器下放速度为40 m/min。

5.2 校深

1）确认CCL 滤波为0，进行上提校深，仪器串零长：CCL 中部（0.22 m）+转接头（0.12 m）+扶正器（0.78 m）+点火头（0.125 m）+切割矩到滑套位置（0.49 m）=1.735 m；

2）以9 m/min、10 m/min、15 m/min 不同速度多次尝试上提工具串进行校深，地面面板显示信号仍不明显。后结合实际数据进行判断，以滑套深度为准进行校深，将面板上和软件上的实时深度进行平移，定位切割深度2 430.5 m。

5.3 点火

加电点火时，保持电流达到1.3 A，保持15 s 左右，观察到电流波动，点火成功；钻台、电缆无明显震感。

5.4 回收工具串

1）回收电缆切割工具串至134 m（井下安全阀）时遇卡，调整排量上提下放活动电缆工具串，无法通过。

2）拆除循环头，拆松旁通接头并将旁通接头提出井口。

3）打电缆卡至采油树顶部，在井口将电缆剁断。

4）将电缆穿过并固定在加工的悬挂工具内部焊接的横杠处（能使工具卡在安全阀缩径处，而使仪器串无法下落）并用电缆卡箍进行固定。

5）使用1T 尼龙绳连接在悬挂工具上方卸扣处，缓慢下放电缆将悬挂工具连接切割工具串悬挂在井下安全阀缩径处，退出尼龙绳。

6）拆采油树，装BOP 组，回接油管至油管挂，起切割点以上生产管柱，直至起到井下安全阀，拆开井下安全阀与油管之间连接扣，在此处打电缆卡。

7）将井下安全阀上方电缆从悬挂工具处拆除并与电测绞车滚筒相连接。

8）使用电测绞车将长达270 m 遇卡电缆及工具串带出，完成作业。

6 结语

结合南海西部海上油田电缆切割过程中工具串遇卡问题，对使用悬挂工具将电缆及工具串悬挂在生产管柱缩径处这一技术做出了具体分析，提出了全新作业思路，有效避免了复杂情况的发生，提高了作业时效，降本增效明显。