水力切割作业在渤海某平台弃井作业的应用

2022-09-11

一、水力内割刀结构、原理及优缺点

1. 水力内割刀结构

AND-S型水力式内割刀由上接头、弹簧、本体、刀体部件、活塞、喷嘴等零件组成。

2. 水力内割刀原理

泥浆泵 (或固井泵) 将高压液体 (钻井液或海水) 泵入水力式内割刀体内, 高压液体通过活塞内的喷嘴产生压力降, 推动活塞压缩弹簧使活塞杆下行, 活塞杆下端推动刀片尾部使三个割刀片向外张开, 且刀片张开角度及长度统一, 并与套管内壁均匀接触, 张开的三个割刀片随同切割钻具顺时针旋转, 三个割刀片周向同时切割套管, 直到将套管割断。

3. 水力内割刀切割作业优缺点

水力内割刀切割作业是一种应用非常熟练的技术, 操作容易, 原理简单, 作业环保, 在国内外的切割作业中应用较为广泛;但是对于井内套管偏心的井 (或者水平井) 进行切割作业有很大风险, 即套管偏心或者水平井会造成切低边的现象, 致使套管低边切断后会损伤外层套管, 套管高边却切不断, 这样的状况会给作业制造复杂情况。

二、水力切割作业选择工具的原则

1. 常用割刀及配件

(1) 5-3/4”水力割刀及配套刀片 (C7-8-9) ;

(2) 8-1/4”水力割刀及配套刀片 (C9-8-12) ;

2. 代码意义

(1) 刀片代码第一个数字代表所割套管的最小尺寸, ft;第二个数字代表刚级, N80;第三个数字代表刀片长度, cm。

(2) 5-3/4”水力割刀配套刀片 (C7-8-9) :

刀片在功能测试刀片张开90°时, 伸出刀体为65mm~70mm左右, 计算最大切割尺寸11.26”。

(3) 8-1/4”水力割刀及配套刀片 (C9-8-12) :

刀片在功能测试刀片张开90°时, 伸出刀体为10.5cm~11cm左右, 计算最大切割尺寸16.79”。

3. 根据现场情况如何优选割刀及配件

对于切割9-5/8”井套管首选8-1/4”水力割刀及配件, 但是由于套管偏心严重, 根据理论计算, 应用此割刀有损伤外层13-3/8”套管的风险;虽然5-3/4”水力割刀及配件也无法避免切割偏心套管的风险, 但是通过理论计算以及在钻具上加装扶正器, 不仅可以满足切割作业的技术要求, 而且不会损伤外层13-3/8”套管。

三、现场切割参数控制与判断

对于切割作业来说, 最关键的就是在现场把控好相关参数, 判断管柱是否切断。因此, 现场参数的变化显得尤为重要, 下面介绍一下相关的判断依据:

1. 常规参数

(1) 泵压; (2) 排量; (3) 扭矩;

对于水力切割作业, 从理论上通过以上参数的变化可以判断管柱是否割开;但现场作业却不尽人意, 在切割9-5/8”套管时候现场泵压变化并不明显, 切断后泵压一般无变化;扭矩的变化也不是特别明显, 对于是否是在切套管还是水泥也很难区分, 因此就需要依靠一些辅助手段去判断作业效果。

2. 辅助判断 (切割过程中)

(1) 当割点以上无水泥时, 割断后瞬间9-5/8”套管会上抬。

(2) 当割点以上有水泥或者水泥胶结程度不好 (混浆) , 割断瞬间后套管不会上抬。

(3) 当套管卡瓦失效后, 割断后, 套管不会上抬, 但是若割点以上无水泥, 当割断后, 套管会转动。

3. 辅助判断 (切割结束后)

切割结束后我们也可以通过对比切割前后刀片的磨损情况来进行辅助判断。

刀片包括:刀腹、刀背、刀尾。

现场作业结束后我们也可以通过刀背及刀腹的磨损程度以及通过理论计算就可以判断出管柱是否切断。通过对图1和图2进行对比以及理论计算, 可以判断出此刀已将管柱切开。

四、实践与应用

1. 基本信息

(1) 套管程序

(2) 作业目的

9-5/8”套管处理深度为135m。

2. 现场作业

5-3/4”水力割刀及配套刀片 (C7-8-9)

(1) 钻具组合:5-3/4"割刀+变扣+8-1/8"扶正器+5"钻铤

(2) 作业参数:排量:600L/min, 转速:60RPM, 泵压:8MPa, 扭矩:1.5~2.6KN.m, 切割时间20min;

五、经验总结

1. 水力切割作业对于水平井及套管偏心严重的井, 割刀本体在切割过程中不居中, 会导致切割贴底边。

解决措施:加装扶正器

2. 对于8-1/4”水力割刀及配套刀片 (C9-8-12) , 在切割9-58”套管时候, 有损伤外层13-3/8”套管的风险。

解决措施:针对不同管柱的切割作业, 以理论计算及现场经验为依据, 优选割刀及刀片等配件, 现场切割时把控相关参数。

3.下钻时候刀尖损伤, 刀片张开下钻不到位, 切割时候刀片打不开, 切割时候卡钻等。

解决措施:下钻前绑好刀片, 功能测试必不可少;下钻过程中不能顿钻, 更不能正循环作业防止误将刀片提前打开;切割开始前首先缓慢开转盘, 待转速及扭矩稳定是, 逐渐缓慢开泵, 待泵压逐渐稳定, 提高转速, 观察扭矩及泵压的变化, 对于这种大直径的管柱切割, 泵压并无明显变化。在切割过程中不能盲目增加泵压, 虽然加泵压对于刀片的张开角度有一定的作用, 但是泵压过大, 致使活塞给刀尾加的力变大, 最终有可能将刀尾压断, 将会给作业制造复杂情况。

摘要：为了满足区块总体的开发方案要求, 渤海油田某些平台需要将一些产能极低的井弃井后进行侧钻作业, 弃井前需要切割回收部分9-5/8”套管, 针对这种切割大直径套管的作业, 对工具的选用及作业参数的控制是一种考验, 通过此次现场作业的顺利完工, 可为后期弃井作业提供相关技术方面的借鉴。

关键词：弃井,水力切割,套管,渤海