石油工程技术 井下作业 DHX-H1电泵井应用PDC钻头打捞施工案例

DHX-H1电泵井应用PDC钻头打捞施工案例
DHX-H1井是1999年10月完钻的一口采油井,生产层段为5976.79~6448.05m,水平段采用140mm割缝筛管完井,日产液150t,其中油47t。2001年3月检泵作业时发现油管丝扣腐蚀脱扣,致使940m的电泵管柱落井成为硬落鱼;电泵管柱落井时将其上部油管外的30m电缆也拉断落井,30m电缆覆盖在油管顶部。这样,全井共有950m左右的潜油电缆落井而成为软落鱼,这些软落鱼因下落时顿击和施工操作时被严重挤压变形而成为烂电缆,将电泵管柱卡死。因电泵管柱下落砸松其下部的Y255-150悬挂式封隔器,致使130m长的滤砂管柱落井。
原油流道堵塞,油井无法正常生产。井下落鱼的软硬双重性质、软硬交错状态以及井深、井型等都决定了这口高产油井几乎走到了工程报废的边缘(图1)。
图1复杂打捞作业前井下状况示意图图2PDC钻头入井前井下状况示意图图3潜油电缆的截面示意图
1施工难点
1.1常规的绳类落物打捞方法无法捞出井下烂电缆,只有通过钻、铣、磨,而电缆的结构、金属组成又表现出极差的可钻性和较高的耐研磨性,如何加快钻磨速度。
1.2电缆主要成分由重金属组成,钻磨出的碎屑如何及时有效地带出井眼并防止卡钻等复杂情况。
1.3如何提高打捞的成功率,尤其是大斜度井段。
1.4如何考虑和认识大斜度井段的扭矩、阻卡以及施工操作中的假象等。
1.5如何预防和减少因长期铣磨而导致套管偏磨。
1.6如何减少因长期施工对油层的伤害。
2PDC钻头入井前的井下状况
复杂打捞作业自2001年4月5日开工以来,经过磨铣电缆至硬鱼顶、套铣硬鱼顶、打捞等长达近3个月的艰辛工作,将98根φ73mm 油管以及电泵管柱的附件(φ46mm×长600mm砸泄油阀用的加重杆、φ73mm泄油阀及单流阀等)全部捞出;利用两只φ140mm随钻加长捞杯打捞、铣鞋取心和高粘切钻井液携带将质量达600kg(折算长度约450m)的电缆金属屑带出井眼(见图2)
3潜油电缆的结构及金属组成
3.1潜油电缆的结构(见图3)
电缆卡子宽18mm,厚0.8mm,由不锈钢条制成;每根油管两端各卡1个。
3.2潜油电缆的金属组成(见表1)。
表1电缆主要组成物质量比例表
组成物名称质量(g)质量百分比(%)
铜(芯)281.441.5
铁(铠皮,不包括电缆卡子)238.735.2
铅(皮)82.1112.12
胶(皮)608.85
其他(化纤编织物等)15.8  2.33
注:每米电缆质量为1.355kg。
切取0.5m的新电缆,在现场利用天平秤测取。
4PDC钻头应用
4.1使用PDC钻头的原因
在现场受到了高效磨鞋的启发,通过观察,美国产高效磨鞋的布齿工艺和切削原理与PDC钻头相似,不同的是,一个是柱状钨钢齿,一个是金刚石复合片齿(大齿31颗、小齿8颗、共39颗)。
4.2PDC钻头的使用情况
4.2.1通过分析当时的井下情况,认为井下电泵的顶部还积聚近500m的烂电缆,于是决定使用PDC钻头磨电缆,目的是加快进度。
4.2.2φ152.4mmBD445钻头先后4次入井,其中两次是钻磨电缆,两次是钻到鱼顶(泵头和保护器);钻头中度磨损、新度仍达70%(可再用),累计进尺12.01m,平均机械钻速达0.79m/h,在这4趟钻中,利用捞杯打捞和钻井液携砂共带出电缆200多米,加快了硬鱼顶的出露速度。先后经强行套铣泵头、保护器,分两次将机组捞完,为下步快速打捞滤砂管柱奠定了基础;至7月27日全井打捞结束,历时113d、94趟起下钻(表2)。
表2φ152.4mmBD445钻头使用情况
钻磨井段/进尺
(m)
纯钻
时间
(h)
机械
钻速
(m/h)
施工参数
起钻原因钻头磨损分析
捞获电缆
金属屑
(kg)钻压
(t)
转速
(r/min)
4929.12~4934.66/5.5410.50.5281~242捞杯处泥包(被金属屑包死),钻不动几乎无磨损41 4936.38~4936.43/0.050.33—1~230钻至泵头,出口有异常勺形金属屑返出复合片打坏6颗,有泵头的磨痕12 4941.83~4948.30/6.47  4.67  1.3851~345捞杯处泥包(被金属屑包死),钻不动复合片打坏3颗,无磨痕100 4948.30~4948.50/0.200.331~245钻至保护器,出口有异常勺形金属屑返出轻度磨损,有保护器的磨痕30
4.2.3钻井液性能:密度1.019/cm3(混油),马氏漏头粘度60~70s,静切力10~14Pa;水力参数:泵压17~18MPa,排量11~12L/s。
4.2.4钻井液性能参数及水力参数与使用PDC钻头时相似。通过对比不难看出,除高效铣鞋的效果稍好一点外(速度稍快,带出金属屑较多),其他的工具远远达不到PDC钻头的速度(见表3)。
表3其他钻磨工具的使用情况(选取效果稍好的一次列入表中)
工具规格名称使用
日期
钻磨井段/进尺(m)
纯钻
时间
(h)
机械
钻速
(m/h)
起钻原因工具磨损分析捞获电缆金属屑(kg)
149mms226
巴拉斯旧钻头(川克产)5月6日4917.12~4917.52/0.40  2.50.16后期钻不动
几乎无磨损(井前新度
仅40%)
4(装加长捞杯)
148mm高效铣鞋(美国产)7月9日4940.03~4941.83/1.807.50.24后期铣不动、有蹩泵现象轻微磨损60(以岩心柱状碎节电缆居
多)
148mm高效磨鞋(美国产)5月17日4921.81~4926.31/4.5023.50.19后期磨不动切削部位的柱状齿几乎
复合片钻头
被磨光
50(洗井液带出,当时未配
钻井液、未装加长捞杯)
5施工注意事项
5.1防止沉砂卡钻
由于PDC钻头具有宽流道,破岩原理以剪切为主,所以钻磨出来的电缆金属屑呈粗、细两极分化,细小的可以利用高粘切钻井液携带出井眼,而大量的粗金属碎屑就只能靠随钻加长捞杯捞出井眼,其钻磨速度快,加上捞杯的容量总是有限的,所以,务必控制总进尺。一般5~6m起钻清理捞杯,否则易造成金属屑(沉砂)卡钻。
5.2防止出现“泥包”现象
140mm随钻加长捞杯的配置,造成钻磨管柱上出现大小尺寸的过渡带,在管柱旋转力的作用下,再借助于铅、铜等软金属的特性,磨铣产生出的金属屑易相互粘结成团,将捞杯包死,与钻头泥包相似,“泥包”现象的产生造成钻压加不上去,进尺缓慢,时有蹩钻、蹩泵现象发生,起钻有拔活塞现象。
5.3确定合理的施工参数
只能采用低钻压(1~3t)、低转速(30~45r/min),每10min左右停一次转盘观察扭矩情况,以便观察和及时发现泵压上升现象。5.4应及时发现钻磨到硬落鱼
要最大限度地减少PDC钻头的伤害程度,一旦发现20min无进尺,就及时停转盘上提方钻杆,循环观察振动筛上金属屑的变化,一经证实是硬落鱼的金属屑,就立即起钻改下套铣工具。若金属屑变化不太明显,可以再钻磨20min,再循环观察一次,直到彻底弄清井下情况为止。
5.5加强岗位操作
训练有素且应变能力强的正、副司钻和责任心较强的各岗位人员,是本井用好PDC钻头的一项重要措施,也是用好其他入井工具的重要保证。灵活多变的工作方针,是本井成功打捞的原因。

本文发布于:2024-09-24 14:22:28,感谢您对本站的认可!

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