海上修井常用切割技術(shù)綜述.docx

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海上修井常用切割技術(shù)綜述1各種切割技術(shù)綜述1.1電纜化學切割技術(shù)化學切割工具采用電纜下入，是一種簡便快捷的切割工具，目前在油井處理卡鉆事故中頻繁的應(yīng)用。切割工具由校深儀器、點火頭、推進火藥筒、錨體、化學藥劑筒、切割頭組成，校深儀器通過對套管接箍或者地層GR進行校深，確定切割深度，由于切割油管或者鉆桿，通常采用接箍校深。點火頭是電纜點火頭，通電激發(fā)，然后引燃火藥筒內(nèi)的火藥，使得錨體張開，抓住套管內(nèi)壁。水力錨的材質(zhì)的硬度高于切割管柱的硬度，能夠緊緊的咬緊套管，使化學切割工具居中?；鹚幃a(chǎn)生的高壓氣體推動化學藥劑筒內(nèi)的三氟化溴通過切割頭噴向切割的管柱。切割頭四周均勻分布噴射孔，使得化學藥劑均勻的噴向切割的管柱，保障管柱能夠順利的切開。目前大部分油氣井普遍采用的管柱結(jié)構(gòu)為2-7/8in至5-1/2in的油管，根據(jù)結(jié)構(gòu)和切割要求，各直徑和各種材料的管柱都可以被切割，由于管柱尺寸和切割部位內(nèi)外徑不同，化學切割尺寸選擇依據(jù)為：工具串最大外徑小于管柱內(nèi)徑，其次點火切割錨體的錨爪張開后，可能正常的固定在管柱內(nèi)壁上。南海某平臺應(yīng)用該技術(shù)進行油管切割打撈，修井過程中，解封封隔器起油管至1600m遇阻，為了解決卡鉆的問題，現(xiàn)場決定切割上部的油管，回收上部的油管，然后下入震擊打撈鉆具，靠震擊器震擊解卡，這是目前海上油田，解決生產(chǎn)管柱起鉆的常規(guī)方案?，F(xiàn)場在4-1/2in油管內(nèi)下入電纜化學切割工具，工具串組合：電纜頭+CCL+加重桿+點火頭+二級火藥室+推進劑室+錨體+化學藥劑筒+催化劑室+切割頭+尾堵，作業(yè)步驟如下：(1)測井絞車及設(shè)備就位，連接絞車動力，電力并啟動；(2)組裝井口防噴裝置，制作馬籠頭，掛天地滑輪，連接井口工具；(3)無線電靜默后，連接鎂粉切割工具串，井口試壓；(4)儀器下井，200m后拉補償，解除無線電靜默；(5)下放至預(yù)定深度，進行校深，確認深度后點火，觀察電纜張力，電流變化確認點火是否成功；(6)上提電纜到200m松補償，無線電靜默；(7)拆除工具串后，解除無線電靜默；(8)切割完，起出上部的油管，發(fā)現(xiàn)端口平整，內(nèi)部無殘留物，方便后續(xù)的切割打撈作業(yè)。1.2電纜機械切割技術(shù)(簡稱MPC) 電纜機械切割工具是一種新型的利用電纜的切割技術(shù)，可以實現(xiàn)下入一趟電纜完成多次切割作業(yè)。切割工具分別由電纜連接裝置、定位裝置、電動機裝置、扶正裝置、切割裝置五部分組成。定位裝置采用磁定位，通過對管柱的接箍校深，確定切割位置，可靠性高。電動機裝置將電纜傳輸?shù)碾娔苻D(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機械能。扶正裝置主要支撐臂組成，通過電纜傳遞信號控制收放，支撐臂上下安裝錨定片能夠很好的固定在切割管柱內(nèi)壁上，扶正切割工具。如圖1所示，切割裝置由刀片和控制芯軸組成，控制芯軸偏離中心，使得刀片接觸管柱內(nèi)壁，開始切割作業(yè)。圖1電纜機械割刀機械切割工具一般由電纜送入井內(nèi)，通過工具串上的CCL來進行管柱校深。該儀器分為電子線路及機械兩部分。儀器工作時，通過地面計算機輸入指令將信號通過電纜傳到電子線路，經(jīng)過內(nèi)部處理后，再傳到下部的馬達部分，打開支撐臂，使工具串在油管內(nèi)居中。計算機輸入相關(guān)管柱尺寸后，機械部分內(nèi)的液壓馬達開始工作，驅(qū)動刀片轉(zhuǎn)動做工，開始切割油管。該工具比傳統(tǒng)切割工具有著輕便，方便運輸，一次下井可進行多次切割的優(yōu)勢。在南海某平臺起管柱時，由于油管內(nèi)部腐蝕嚴重，為防止油管被拔斷，采用電纜機械切割工具切割油管，工具串組合：護罩+割刀+機械部分+電子線路部分+馬龍頭。作業(yè)步驟如下：(1)就位鋼絲設(shè)備，鋼絲作業(yè)，采用2.5″通徑規(guī)通徑，如果通徑不過，換2.28″通徑規(guī)通徑；(2)油技設(shè)備就位，安裝電纜天、地滑輪，連接通井工具串，模擬通井，計劃通井至設(shè)計深度；(3)地面連接機械切割工具，檢查馬籠頭通斷、絕緣情況，檢查機械切割工具支撐臂，刀片工作狀態(tài)是否良好；(4)工具串入井，通過CCL進行校深，確定切割位置，地面輸入指令，進行切割；(6)切割完成后，起出管柱檢查割口平滑完整，無外卷和內(nèi)卷的碎屑，給后續(xù)的修井打撈作業(yè)提供良好的窗口，可以選擇下入打撈的內(nèi)撈和外撈的工具，回收切割點以下的管柱。1.3水力切割技術(shù) 水力切割技術(shù)主要工具為水力割刀，水力內(nèi)割刀內(nèi)部結(jié)構(gòu)從上到下依次裝有指示器、活塞(裝有噴嘴)、彈簧及3個刀片。水力內(nèi)割刀是利用切割鉆具內(nèi)部的液體的壓力進行切割作業(yè)，切割鉆具下到位后，現(xiàn)場通過開泥漿泵，鉆具內(nèi)的流體通過噴嘴，形成的壓差推動活塞和指示器下行，進而推動割刀的刀片張開。依靠鉆具的旋轉(zhuǎn)切割油管或者套管，當管柱被切開時，指示器與活塞分離，流體通過這個間隙產(chǎn)生一個壓降，給地面切割工程師一個信號，管柱切割完成。水力內(nèi)割刀有3個刀片，在割刀圓周上成120°分布。刀片采用硬質(zhì)合金鋪焊而成，刀片具有很強的切割能力，幾乎可以切割所有的管材，現(xiàn)場的工程師根據(jù)刀片的尺寸與對應(yīng)的最大切割管柱表，進行割刀和切割刀片的選型，保障能夠?qū)⒐苤樌懈?。水力切割技術(shù)主要依靠切割鉆具的長度進行校深，如果鉆具的長度誤差較大，切割的精度會受到的影響?，F(xiàn)場作業(yè)時，通過采用在切割鉆具上加上一個大外徑的變扣，無法通過頂部防砂封隔器，進行鉆具長度校深。水力切割技術(shù)是海上油氣田處理復雜情況，常用的切割技術(shù)，能夠在井斜較大的井段進行切割作業(yè)，南海東部油田某平臺利用水力切割工具切割處于水平段的管柱，由于地層出砂，中心小篩管腐蝕嚴重，無法滿足當初設(shè)計時的防砂要求。地層中出來的砂子，堵住油管，導致電泵無法正常開啟。為了恢復生產(chǎn)，決定打撈出小篩管，下入新的優(yōu)質(zhì)篩管完井。考慮舊篩管腐蝕，整體打撈，阻力大，易將篩管拉斷等因素。因此采用將篩管切割分段，再依次打撈的方法。切割管柱采用常規(guī)鉆桿送入，管柱組合：3-1/8″水力割刀(配45mm刀片，2A30)+扶正接頭+變扣+5根2-7/8″PAC鉆桿+變扣(2-7/8″PACP×310)+變扣(311×410)+雙公接頭(411×431)+浮閥接頭+變扣(411×HT55B)+5-1/2″短鉆桿+5-1/2″鉆桿。作業(yè)步驟如下：(1)在井口對割刀工具進行功能試驗：將割刀連接在一根鉆具上，并連接循環(huán)頭和管線，用修井機將割刀提起放在井口，緩慢開泵正循環(huán)，記錄割刀完全張開時的泵壓及泵速，并測量每個刀片的伸長量37mm/37mm/37mm，刀尖張開后距割刀底部0.44m，計算最大切割外徑6″；(2)做完試驗后，使刀片處于收縮狀態(tài)，用膠帶纏繞捆綁刀片，將刀片保護起來，防止下鉆時刀片張開，導致無法進入防砂管柱內(nèi)，或者用一段細繩或布條將刀片擠壓到刀槽內(nèi)，也可以防止刀片張開；(3)下放鉆具至2668m，上提鉆具至切割點2666m，測空轉(zhuǎn)扭矩：70r/min@18981N.M；(4)扭矩限位23049N.M，轉(zhuǎn)速70r/min@18981N.M，開泵，排量436L/min@16.55MPa，進行切割作業(yè)；由于內(nèi)部審計涉及的營銷、財務(wù)等多個業(yè)務(wù)，所以本文針對以紅河建水居民用電量為例子使用R語言實現(xiàn)k-means算法進行分析，來體現(xiàn)聚類算法在內(nèi)部審計中的應(yīng)用。具體實現(xiàn)流程如下。(5)切割參數(shù)：轉(zhuǎn)速70r/min@18981～23049ft-lbs，排量436L/min，泵壓由16.55MPa逐漸降至8.96MPa，扭矩穩(wěn)定在70r/min@21693N.M，判斷篩管已經(jīng)切斷，累計切割1h；(6)起鉆至井口，檢查各刀片狀況，測量各刀片伸長量；(7)發(fā)現(xiàn)刀片磨損嚴重，刀片的長度因磨損，也明顯縮短； (8)后續(xù)下入打撈工具撈出切割后的篩管，篩管的端面整齊和平滑，說明本次完井切割取得成功，可以選擇下入打撈的內(nèi)撈和外撈的工具進行下部的打撈和回收工作。2切割技術(shù)適用性分析2.1電纜化學切割優(yōu)劣勢分析電纜化學切割在海上是一種比較成熟的技術(shù)，為海上需要切割作業(yè)時的首選的方案，其該種技術(shù)的優(yōu)點如下：(1)采用電纜下入，電纜下入速度，高達60m/min，較鉆桿下入的方案，能夠明顯節(jié)約整個切割作業(yè)時間；(2)切割儀器帶有自動校深的儀器，能夠準確找到切割點，切割精度高，避免誤操作；(3)化學切割切口端平齊，沒有喇叭口，方便后續(xù)的打撈工具的下入；(4)合理設(shè)計化學切割藥劑的數(shù)量，切割作業(yè)，不會損傷外層的套管；(5)切割作業(yè)完成后，沒有固體殘渣，造成雜質(zhì)落井，給后續(xù)作業(yè)帶來影響。該種技術(shù)的缺點有：(1)本種切割方案，依靠化學藥劑與金屬管材發(fā)生反應(yīng)，若油管內(nèi)部結(jié)垢嚴重，阻擋化學藥劑與管柱內(nèi)壁的接觸，會導致切割失?。?2)電纜切割涉及到火工器材等?；返倪\輸，國家對火工器材管控較嚴，器材運輸存在一定困難；(3)由于采用電纜進行作業(yè)，如果遇到井下復雜情況，遇阻或者遇卡，過提和下壓范圍受限；(4)在井斜超過55°的井段，管柱內(nèi)摩擦力大，電纜工具受到限制，無法下到位，影響切割作業(yè)；(5)切割工具串帶有雷管，出現(xiàn)強電信號，容易引爆，作業(yè)時需要無線電靜默，溝通使用的對講機無法使用，會對海上平臺的其他作業(yè)的溝通造成影響。2.2電纜機械切割優(yōu)劣勢分析電纜機械切割是一種新引進的技術(shù)，目前正在大量推廣使用，簡便快捷，能夠在化學切割技術(shù)無法使用的狀況下試用貼，其優(yōu)點有：(1)采用電纜下入，電纜下入速度，高達60m/min，較鉆桿下入的方案，能夠明顯節(jié)約整個切割作業(yè)時間； (2)切割儀器帶有自動校深的儀器，能夠準確找到切割點，切割精度高，避免誤操作；(3)電纜機械切割的端口齊整，方便后續(xù)的打撈；(4)切割工具屬于機械切割，不涉及到?；闷返氖褂?，保證海上作業(yè)安全；(5)針對結(jié)垢嚴重的井，特別是注水井，油管內(nèi)覆蓋一層水垢，金屬刀片可以輕松切割垢層，然后切割油管，給注水井電纜切割提供解決方案；(6)電纜機械切割的刀片材質(zhì)堅硬，一次入井可以完成多次管柱的切割，大大提高切割作業(yè)的時效。該種技術(shù)的缺點有：(1)油管變形嚴重，切割工具不能順利下放到切割深度進行切割作業(yè)；(2)切割過程中，要保證管柱處于拉伸狀態(tài)，因為壓縮狀態(tài)下管材被切割后，刀片會被卡在管材的割口中間，很容易造成電纜工具串遇卡、刀片斷裂的情況，這也限制電纜機械切割工具的使用；(3)目前切割技術(shù)只能切割小尺寸的油管，無法切割5-1/2in及以上的管柱及鉆桿，應(yīng)用范圍較其他兩種方案較??；(4)在井斜大于過55°的井段，管柱內(nèi)摩擦力大，切割工具無法順利下到位，影響切割。2.3水力切割技術(shù)優(yōu)劣勢分析水力切割技術(shù)在海上打撈作業(yè)中使用頻率高，是一種常用的技術(shù)，能夠切割多種管柱，可靠性高，該種技術(shù)的優(yōu)點有：(1)工具組合簡單，采用鉆桿送入，遇阻和遇卡后可以活動通過；(2)切割過程中，切割完管柱后，指示明顯，現(xiàn)場工程師通過現(xiàn)場泵壓判斷切割是否成功；(3)水力割刀可以根據(jù)實際的井況，在割刀上安裝適合管柱的刀片，能夠切割各種尺寸的油管、鉆桿、套管、隔水管，應(yīng)用范圍廣；(4)切割工具上部可以接打撈工具，實現(xiàn)切割打撈一體化，切割完成后，下放鉆具，立即進行打撈作業(yè)，提高修井作業(yè)時效。該種技術(shù)的缺點有：(1)依靠現(xiàn)場丈量的鉆具長度或者采用現(xiàn)場管柱的臺階，進行粗略的定位，無法進行精準的定位；(2)切割過程中，泵壓變化較大，切割鉆具的伸縮量發(fā)生變化，導致切口成喇叭狀，影響后續(xù)的打撈作業(yè)； (3)采用鉆桿下入，目前海上平臺的鉆桿下入速度約為500m/h，下入速度明顯低于電纜，并且切割作業(yè)過程中，需要開泵和頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)，切割作業(yè)的時間較上述兩種方案長。3結(jié)語三種切割技術(shù)在海上都有一定程度上的運用，對于生產(chǎn)管柱狀態(tài)較好的井，內(nèi)壁干凈，井斜小，可以采用電纜化學切割方式進行切割，作業(yè)程序簡單，但是采用電雷管引爆，現(xiàn)場要做好安全工作。對于結(jié)垢嚴重的井，可以采用電纜機械切割，這種切割方式需要保證管柱處于上提狀態(tài)，不然容易斷刀片，導致切割作業(yè)失敗。水力切割技術(shù)能夠在大井斜的井段進行切割作業(yè)，對井筒環(huán)境的要求不高，現(xiàn)場可以根據(jù)泵壓顯示判斷是否切割成功，但是采用鉆桿送入，作業(yè)時間相比前2種方法，作業(yè)時間較長，對于小尺寸的油管，目前也缺乏相應(yīng)尺寸的工具。針對不同的井況，合理選擇切割工具，能夠加快打撈作業(yè)的進度，節(jié)約修井作業(yè)成本。