皮碗式封隔器反打压震击解卡事故新技术

2022-09-11

在油水井日常上修维护作业过程中, 起下大直径工具, 时常出现小件落物卡钻事故。一般处理这类事故的常用方法有大力上提活动解卡、震击解卡、酸化酸侵解卡, 在解卡无效后多采用倒扣或磨套铣解卡。皮碗式封隔器反打压震击解卡工艺是利用皮碗式封隔器反打压后, 压力瞬间释放时能产生的较大反震击力, 从而达到处理小修作业掉物卡钻事故的目的。为小件落物卡钻事故处理的安全、快捷、低成本的新方法。

1 卡钻过程

陵9-20井是吐哈油田丘陵区块的一口油井改注井。该井目前塞面为:2876.29m, 套管结构为Φ139.7×7.72×124.26mm。2009年4月X08768队上修该井, 进行选层酸化, 分注完井。通井施工过程中, 下Φ115mm×1.89m通井规通井至2781.72m遇阻后, 起通井管柱至160根油管时3B液压钳背钳钳牙从中部断裂, 掉入井内, 由于井内有溢流40L/min左右, 由于作业队决定起钻, 起至井内余32根油管是管柱卡死, 造成通井管柱卡钻事故。

2 皮碗式封隔器简介

皮碗式封隔器[1]国标编号Z331, 属于自封封隔器, 其关键零部件是皮碗, 皮碗内部设计有金属钢丝骨架, 是靠封隔器外径与套管内径的过盈和压差实现密封的封隔器, 适用于压差小的浅井, 压力可平衡油管或油管可锚定的井, 也可用于洗井防污染油层等工艺中。

2.1 结构特点及性能参数

Z331封隔器主要由上下接头、中心管、皮碗和洗井滑套等零部件组成, 主要技术参数如表1。

2.2 封隔器工作原理

Z331封隔器是一种自封式封隔器, 在下井后, 依靠皮碗与套管内径的微小过盈使皮碗适度贴紧在套管内壁上, 将封隔器上下两端的环形空间隔开。当皮碗张开端压力大于另一端压力时, 此压力差使皮碗进一步张开, 更紧地贴在套管内壁上, 从而使封隔器皮碗与套管内壁密封良好, 达到封隔环空的目的。

当封隔器两端存在与上述方向相反的压力差时, 将迫使封隔器皮碗收缩, 此时, 封隔器上下两端相互连通。所以, 封隔器属于单向承压型封隔器。解封在下次作业需要解封提管柱时, 直接上提管柱即可提出封隔器, 此时一般增加负荷。

3 皮碗式封隔器解卡原理

皮碗式封隔器解卡的主要依据是:当皮碗式封隔器坐封过程中, 承受套管高压使得管柱向下伸长, 产生较大的下击力, 从而达到解卡的目的。以Z331-114皮碗式封隔器在51/2″套管里坐封解卡为例计算套管打压25MPa时, 管柱承受的下击力的值。

皮碗式封隔器的承受压差的横截面积:

皮碗式封隔器承受20MPa压力时, 管柱承受的下击力:

皮碗式封隔器承受25MPa压力时, 管柱承受的下击力:

4 处理方案与实施[2]

卡钻管柱结构:Φ115mm通井规1具×1.890m+Φ73mm (加) 油管37根×354.825m+油补距3.700m=360.415m。根据卡钻情况, 卡点位置:358.525m;油管强度为Φ73加厚油管, 材质为N80, 抗拉强度为64t, 油层套管为51/2″套管, 无破损和变形。根据上述工况, 分析下下击器解卡无法达到施工目的, 决定下Z331-114皮碗式封隔器解卡。

(1) 倒扣, 连接皮碗封隔器下入井内对扣。上提游动滑车至悬重为30kN进行倒扣作业, 倒出被卡油管11根, 检查油管完好连接皮碗封隔器, 将皮碗式封隔器下如井内, 对扣, 上提悬重增加, 对扣成功, 用液压钳紧扣。

(2) 正洗井、套管打压完成皮碗式封隔器坐封:连接正洗井管线, 试压合格, 大排量正循环洗井。洗井合格后, 连接反循环打压管线, 关闭半封封井器, 套管反打压至5MPa, 稳压5min, 待皮碗式封隔器密封胶筒完全坐封, 继续打压至10MPa, 稳压5min, 后直接打压至21MPa时, 管柱瞬间下行, 完成解卡。

(3) 正循环起钻。连接正循环管线, 边正循环边起钻, 严格限制起钻速度, 起出井内7根油管, 管柱再次卡死。

(4) 再次套管打压解卡。按前面操作再次连接反打压解卡管线, 套管打压至25MPa管柱下行, 实现解卡。

(5) 正循环起钻。连接正循环管线, 边正循环边起钻, 严格限制起钻速度, 起出井内所有油管, 当起到最后一根油管时, 倒去封井器, 从四通处取出掉入井内的四块钳牙 (3B背钳钳牙已经被碾碎为四块) , 解卡成功。顺利的起出了Φ115mm通井规1具、Φ73mm (加) 油管37根。

5 结语

(1) 遇到类似事故, 千万不能死拔, 要立即采用正循环方式边循环边起钻。 (2) 背钳钳牙背面早就有裂纹, 岗位检查不细, 导致钳牙掉入井筒内发生卡钻事故。要强化岗位检查, 杜绝小件落物造成大直径工具卡钻事故的发生。 (3) 对于轻负荷卡钻的事故可直接采用皮碗式封隔器反打压震击解卡的办法处理事故。

摘要：陵9-20井为吐哈油田鄯善区块上的一口注水井, 该井在正常维护冲检通井施工过程中, 发生液压钳钳牙中部断裂掉入井内的卡钻事故。通过分析井内落鱼情况, 结合现场工况, 提出了下皮碗式封隔器反打压震击的新工艺技术, 通过现场的应用取得较好的解卡效果, 实现了低成本小件掉物卡钻解卡。

关键词：皮碗式封隔器,震击解卡,落物卡钻