氣井落物鋼絲打撈作業實踐

劉 磊，趙忠軍，段明霞，楊 萍

1中國石油長慶油田分公司長北作業分公司 2中國石油長慶油田公司培訓中心

0 引言

氣井在生產過程中，為了獲取井筒壓力、溫度等數據，需進行流壓、靜壓測試、壓力恢復等井筒鋼絲類作業，或者積液氣井在柱塞措施前進行鋼絲作業通井，確保后期柱塞在井筒內運行通暢。作業過程中，由于工具遇卡、鋼絲質量或者操作不當等原因，常會導致鋼絲和井下工具串落井，嚴重影響氣井生產和后期其他作業[1- 2]。但由于氣井壓力一般較高，打撈作業風險大[3]、難度大、耗時長、費用高，一次成功率也較低，因此需要安全、經濟、科學的鋼絲打撈技術與方案。

本文以SX氣井鋼絲落物打撈為例，詳細介紹了如何打撈不明鋼絲落物的打撈技術。

1 SX井井況分析

SX井原始地層壓27.7 MPa，射孔層位有盒8、山2和馬5，該井對馬51和山西組進行了酸化、壓裂、試氣等工作，試氣后在深度2 980 m處下入電纜橋塞，對馬5層進行了隔離；后采用?73 mm油管完井，水力錨深度2 833 m、內徑60 mm，封隔器深度2 835 m、內徑50 mm，滑套節流器已打掉，喇叭口深度2 864 m、內徑93 mm。

SX井柱塞前通井作業。工具串組合為：繩帽(?47.6 mm)+加重桿(?47.6 mm×1.5 m)+彈簧震擊器(?47.6 mm)+鏈式震擊器(?47.6 mm)+變扣+刮管規(?59 mm)，總長6.64 m。

工具串通井至2 673 m處遇阻，嘗試上提失敗，判斷工具串遇卡，上提嘗試解卡，鋼絲張力持續上漲至300 kg，繼續上提，張力上漲至450 kg彈簧震擊器拉開，張力下降，成功解卡。解卡后繼續上提鋼絲工具串，起至2 550 m處時，再次出現遇卡情況，下放至彈簧震擊器閉合，嘗試上提，上提至彈簧震擊器拉開，張力下降，順利解卡；上提鋼絲工具串出井口，關閉下主閥，能明顯聽見鋼絲切斷的聲音；拆開防噴管，發現刮管器上帶出2.4 m長度的斷鋼絲，切口新鮮，顯示為關閉下主閥時切斷，初步判斷井筒內有不明的早期鋼絲落物，且鋼絲落魚應該隨通井工具串帶至井口附近。

更換探繩器工具串組合，連接防噴管，進行探魚頭作業，工具串組合為：繩帽(?47.6mm)+加重桿(?47.6 mm×1.5 m)+彈簧震擊器(?47.6 mm)+鏈式震擊器(?47.6 mm)+變扣+探繩器(?61 mm)，總長6.61 m；下放鋼絲至井口以下2 m遇阻，靜懸重由70 kg降至50 kg，新魚頭在井口四通以下2 m的位置，與初步判斷結果一致。

2 落魚分析

鋼絲繩硬度高、韌性強[4]，具有柔軟、細長、易收縮變形的特點[5]。鋼絲作業時，鋼絲在井筒內為伸直狀態，一旦發生意外斷裂落井，由于拉力等因素將會變成彎曲狀態，鋼絲在油管內的長度將發生變化，增加打撈難度；一般情況下，鋼絲在油管里會縮短，拉力越大，收縮越長；鋼絲外徑越大，油管內徑越小，鋼絲在井下收縮長度越小。

根據SX井通井作業情況可判斷井筒內有鋼絲落物，已經撈出?2.34 mm鍍鋅試井鋼絲2.4 m，但落井鋼絲長度不明，說明早期施工落魚后未進行過打撈作業或打撈失敗，工具串應該還在井內。

通井時從井深2 673 m遇阻開始上提鋼絲至井深2 550 m共上提123 m，井內電纜橋塞位置在井深2 980 m，至井內管具喇叭口位置2 864.19 m，距離差為115.8 m，可判斷井內鋼絲工具串掉落后已經掉落出井內油管管串，應跌落至井內電纜橋塞的位置；根據通井作業遇阻位置2 673 m，可判斷最初魚頭在2 673 m的位置。

根據奧斯蒂推薦的落井鋼絲收縮長度數據[6]，結合工具串和鋼絲魚頭的位置，采用鋼絲頭在井下深度的理論計算公式(1)，可大致算出落井鋼絲的長度為319 m左右。

H鋼絲頭=H工具串-(L鋼絲-ΔL油管-ΔL拉力)

(1)

式中：H鋼絲頭—鋼絲頭在井下的深度，m；H工具串—工具串在井下的深度，m；L鋼絲—斷在井內的鋼絲長度，m；ΔL油管—受鋼絲和油管尺寸影響的鋼絲收縮長度，m，奧蒂斯推薦落井鋼絲收縮長度試驗數據[7]；ΔL拉力—受拉力影響的鋼絲收縮長度，m。

3 鋼絲打撈作業方案

為了成功打撈，在制定打撈方案前[8]，應詳細分析井內狀況，做好各類狀況應對措施，嚴防再次發生工具掉落事故，讓事故處理復雜化，為事故處理增加難度[9]。

3.1 工具選擇

3.1.1 打撈鋼絲的選擇

打撈過程中，為了杜絕發生新的鋼絲落魚事故，需選擇抗拉強度較大的鋼絲，以確保打撈作業安全。SX井不含硫化氫，落井鋼絲為?2.34 mm試井鋼絲，所以綜合考慮鋼絲抗拉強度及井筒環境條件，采用比常規?2.74 mm直徑大的?3.18 mm普通碳鋼鋼絲其性能見表1。

表1 鋼絲性能參數

根據推薦的鋼絲安全荷載系數0.75，由于?3.18 mm的普通碳鋼鋼絲在考慮0.75的安全荷載系數下，其最小斷裂負載仍舊大于?2.34 mm的試井鋼絲，可保證在拉斷后者的情況下，確保自身安全。另外考慮極端情況，?3.18 mm的鋼絲也會在繩帽處的弱點拉斷，確保作業的安全。

3.1.2 打撈工具的選擇

打撈落井鋼絲通常采用傳統的內鉤、外鉤打撈矛進行打撈[9]。一般外鉤有帶壓盤和不帶壓盤兩種類型，但感知魚頭較差，下入較淺，容易穿心，下入較深，極有可能纏繞，導致一次撈出多股鋼絲，形成鋼絲活塞、鳥窩狀鋼絲，容易造成二次事故[10]。而外鉤容易感知魚頭位置，可根據油管直徑尺寸選擇，一般只允許通過一根鋼絲直徑的尺寸，如撈取鋼絲后出現遇阻的情況，可配合彈簧振擊器切斷鋼絲脫手，不易造成二次事故。根據各類打撈工具特點，結合魚頂情況[11]，選擇傳統的三爪內鉤進行打撈，打撈內鉤工具串組合見表2。

表2 鋼絲打撈內鉤工具組合

3.2 鋼絲打撈作業技術分析

(1)探魚頭。組裝探魚頭鋼絲工具串見圖1，待試壓合格后，選用?3.18 mm的鋼絲下入?61 mm探繩器探魚頭，嚴格控制下放速度，保持速度平穩，注意懸重變化，重復3～5次觀察懸重變化，確定魚頭具體位置，下放至魚頭位置時，嚴禁猛砸導致鋼絲抱團，探得魚頭實際位置后再進行下步操作。

圖1 探魚頭工具串示意圖

(2)抓魚頭。組裝打撈工具串見圖2，待試壓合格后，下入打撈工具串，在井口測懸重，過井口閘板閥時降低速度，避免撞擊閥門；控制鋼絲下放速度不超過50 m/min，井筒內每500 m測試靜懸重和上提懸重并記錄，下入到魚頭位置，立即停止下放工具串，測試靜懸重和上提懸重；嘗試抓取鋼絲，上提查看懸重變化，若未抓住魚頭，緩慢下放，再次嘗試；繼續下入深度不能超過魚頭位置以下2 m，如果嘗試多次仍未成功抓住魚頭，上提起出鋼絲和工具串檢查工具。若抓住魚頭，緩慢上提鋼絲，最高上提速度不超過 50 m/min；密切關注張力變化，若張力超過安全警戒值700 kg，立即停車，嘗試下放，待張力下降至 700 kg以下，再繼續上提。

圖2 三爪內鉤打撈工具串示意圖

(3)反穿鋼絲，導出魚頭。上提鋼絲將三爪內勾上提至防噴管內，關閉防噴器，將防噴管從防噴器處泄壓拆開。使用銅夾板夾住鋼絲，把三爪內鉤上的鋼絲取下，反穿防噴管、防噴盒。使用雙公接頭將鋼絲連接好后，把井下剩余鋼絲起出。若三爪內勾抓起的鋼絲不夠反穿防噴管，則減少防噴管或者直接將防噴盒直接安裝在防噴器上，待起出足夠多的鋼絲后，重新再進行反穿防噴管、防噴等操作。

(4)撈出落魚。反穿鋼絲成功后，打開液控雙閘板防噴器，上起鋼絲至井口，關閉液控雙閘板防噴器，防噴管壓力泄至零，拆卸防噴管，檢查落魚情況。

4 鋼絲打撈作業施工

(1)組裝打撈工具串，拆卸井口法蘭，安裝轉換法蘭、液控雙閘板防噴器和防噴管。工具串結構：采用?38.1 mm繩帽+?38.1 mm×1.5 m加重桿+?38.1 mm×0.9 m加重桿+?38.1 mm機械震擊器+?38.1 mm管式震擊器+?60 mm探繩器。緩慢打開采氣樹1#閥和7#閥，防噴設備進行壓力測試，測試合格后油管四通校零，開始下放鋼絲，工具串至井下2 m遇阻，懸重從25 kg落至0 kg，變化明顯；上起鋼絲至井口，關閉液控雙閘板防噴器，防噴管壓力泄零后拆卸防噴管。

(2)組裝落魚打撈工具串，安裝防噴管。工具串結構：?38.1 mm繩帽+?38.1 mm ×1.5 m加重桿+?38.1 mm×0.9 m加重桿+?38.1 mm機械震擊器+?38.1 mm管式震擊器+?63 mm三爪鉤。打開液控雙閘板防噴器，防噴設備進行壓力測試，合格后油管四通校零，開始下放鋼絲，工具串至2 m遇阻，上提鋼絲，懸重從50 kg迅速上升至125 kg，后迅速懸重下降，與之前探魚頭情況一致；上起鋼絲至井口，關閉液控雙閘板防噴器，防噴管壓力泄零后拆卸防噴管，三爪內鉤上未見落魚，打撈失敗。

(3)更換新的三爪內鉤，安裝防噴管。工具串結構：?38.1 mm繩帽+?38.1 mm×1.5 m加重桿+?38.1 mm×0.9 m加重桿+?38.1 mm機械震擊器+?38.1 mm管式震擊器+?56 mm三爪鉤。打開液控雙閘板防噴器，對防噴設備進行壓力測試，測試合格后油管四通校零，開始下放鋼絲，下入工具串至2 m遇阻，上提鋼絲，懸重從50 kg迅速上升至150 kg。上起鋼絲至井口，關閉液控雙閘板防噴器，防噴管壓力泄零后拆卸防噴管，三爪內鉤上有落魚鋼絲，打撈成功。

(4)反穿鋼絲。打開液控雙閘板防噴器，上起鋼絲至井口，關閉液控雙閘板防噴器，防噴管壓力泄零后拆卸防噴管，反穿鋼絲成功后上起工具串，撈出落魚鋼絲295 m，無工具串，關閉上主閥。

(5)組裝落魚打撈工具串，安裝防噴管。?38.1 mm繩帽，?38.1 mm×1.5 m加重桿，?38.1 mm×0.9 m加重桿，?38.1 mm機械震擊器，?38.1 mm管式震擊器，?56 mm三爪鉤。緩慢打開上主閥和液控雙閘板防噴器，對防噴設備進行壓力測試。測試合格后油管四通校零，開始下放鋼絲，下入工具串至2 832 m，井筒通暢，無遇阻情況，滿足柱塞投放要求。由于出油管打撈風險較大，且井筒條件已滿足柱塞要求，結束打撈作業。

5 結論

(1)鋼絲落魚打撈，尤其是不明落魚的打撈，應根據探魚頭作業的情況結合井身結構，認真分析落魚在井下的情況，并制定針對性強的、科學、安全的打撈方案，并嚴格執行。

(2)選擇合理的打撈工具、鋼絲和性能良好的防噴器等井控設備，能有效提升打撈作業的成功率和安全性。

(3)本次打撈作業撈出的鋼絲長度與理論計算的長度基本相符，說明理論分析對鋼絲打撈作業的重要性。