硅谷杂志：聚能切割弹在连续油管中的应用研究 |
| 2012-07-09 15:39 作者：张春海 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网7月9日消息 （原文载于《硅谷》杂志6月刊）连续油管初期阶段其用途仅局限于冲砂和简单的修井，到90年代中期，连续油管作业己涉及钻井、采油的各个阶段，不但在传统作业内容方面有新的发展，而且在新的作业内容如注水泥、打捞、测井、扩眼、除垢、完井和钻井等各方面迅速发展起来。在连续油管施工过程中也会存在着连续油管砂埋、下井过程中的螺旋锁死，致使连续油管在井下遇卡，理想的的解卡方式是利用电缆携带切割工具下到卡点以上位置进行切割。本研究通过在XG7-19-34井采用聚能切割弹成功切割井下遇卡的连续油管的实例，研发出一种适合切割连续油管的小直径聚能切割工具并总结出一套切割连续油管的工艺方法，为解决连续油管遇卡事故，为连续油管安全施工提供保障。
连续油管（CoiledTubing，简称CT）又称挠性油管、盘管或柔管。起源于二次世界大战期间的海底管线（PLUTO）工程。自1963年起，各种连续管装置开始应用于石油与天然气工业中。初期阶段其用途仅局限于冲砂和简单的修井，到90年代中期连续管的价值才被真正认识。目前连续管作业己涉及钻井、采油的各个阶段，不但在传统作业内容方面有新的发展，而且在新的作业内容如注水泥、打捞、测井、扩眼、除垢、完井和钻井等各方面迅速发展起来。
在连续油管施工过程中存在着连续油管砂埋、下井过程中的螺旋锁死，致使连续油管在井下遇卡，如果卡点位置在连续油管底部的释放接头以上，最理想的解卡的方式是利用电缆携带切割工具下到卡点以上位置进行切割，最大限度的切开连续油管使损失降到最小，也为下一步的打捞工作做好前期准备。
本研究通过在XG7-19-34井采用聚能切割弹成功切割井下遇卡的连续油管的实例，研发出一种适合切割连续油管的小直径聚能切割工具，并总结出一套切割连续油管的工艺方法，随着连续油管作业的工作量逐年加大，连续油管聚能切割技术也能为解决连续油管遇卡事故，为连续油管的安全施工提供保障。
1切割弹切割过程的风险辨识
XG7-19-34井是采油厂的一口高产井，2010年底在作业过程中3寸油管在井底遇卡，今年的5月该厂的特种作业大队在本井使用连续油管在油管内进行冲砂作业时遇卡，遇卡深度在3700m，作业方希望测井能使用聚能切割弹切开连续油管。
XG7-19-34井基本数据表
井号 XG7-19-34 区块
切割深度 2988m 连续油管外径 38mm
外层油管内径 73mm 连续油管内径 30mm
切割弹类型 UQ25A-1 切割弹外径 25mm
由于连续油管尺寸较小，如XG7-19-34井所使用的连续油管外径为38mm，由于连续油管尺寸较小，如XG7-19-34井所使用的连续油管外径为38mm，内径最小处为30mm，要求所使用的切割弹外径为25mm，切割弹和内径的间隙很小，以往在这种管柱结构中还没有进行过聚能切割作业，通过分析，认为在连续油管切割施工中主要存在着以下几项风险：
1）切割弹外径和连续油管内径的间隙在5mm左右，环空间隙较小，另外由于切割弹受外径限制壁厚较薄，切割弹下入本井井底后至少要承受30MPa以上的外压作用，稍有变形就会存在着遇卡的风险；
2）电缆和切割弹使用软连接的方式，连接处外径较大，在起下过程中存在出现遇卡拉断的风险；
3）切割弹的药量不好调整，存在着不能完全切割开连续油管或切开连续油管后伤及外层3寸油管的风险；
4）由于切割弹较轻，需要使用加重才能顺利下到遇卡位置，存在着切割后加重掉入下部连续油管内的风险；
5）切割弹切割后有稍许胀径，有可能会出现切割后遇卡情况；
通过风险分析项目部制定了相应的措施，以降低实际施工过程中产生的风险。
2切割工具的结构设计与完善
由于连续油管内径的限制，切割弹的外径被限制在25mm，与其连接的电缆头的外径也要小于25mm，现使用的电缆头、定位器最小尺寸为32mm，所以要求研制外径25mm的电缆头、定位器和雷管室，连续油管内没有接箍用于校深，定位器可以取消，研制的重点主要放在电缆头和雷管室。
新研制的电缆头和30mm电缆头结构相同，采用电缆外皮钢丝挂接U型环的软连接方式，由于外径小，U型环采用8号钢丝制作，刚开始考虑外径，采用单股钢丝，外接6根电缆外皮钢丝，经计算拉断力为：
215*6=1290KG①
为了验证实际拉断力，在工程服务公司做了拉力试验，拉到770kg力时拉断，拉断位置为U型环顶部。为了加大电缆头的拉断能力，把单股钢丝改为双股。
切割工具的雷管室部分需要重新设计与加工，新设计的雷管室外径为25mm，长度为20cm，雷管室壁厚1.5mm，主要考虑内部留有足够空间安装雷管，由于外径和壁厚较小，雷管室和切割弹的连接不能采用以往的丝扣连接，而采用两道密封圈密封，两道顶丝固定，顶丝的尺寸为3mm，切断力在800kg，第一次制作的切割弹由于在切割弹本体上没有留地线螺丝，又在雷管室和切割弹中间加工制作了地线短接。雷管室上部和电缆头连接端采用单芯鱼雷插件结构，可以保证下井过程中的雷管室密封。
3切割弹的药量控制及药型罩设计
连续油管切割的重点是切割弹的药量选取，药量小切不开连续油管，药量大会使连续油管炸开，紧贴外部的3寸油管，造成新的遇卡点，每次调整药量时，都会在地面做相应的实验，来验证药量变化的切割效果。
在进行切割前，专业人员专程到切割弹生产单位研究切割弹的改型，并在商讨中达成共识：单纯的加大药量对切割效果影响不大，炸药量过大会造成大部分用于爆炸做功，致使连续油管扩径炸碎，胀在外层油管壁内形成新的卡点。最终提出加大射孔弹的药型罩角度，药型罩角度从原来的60°增大到90°，使切割弹的母线也随之加长，提高了对连续油管的切割面积，切割弹的药量定为20g。
4现场应用情况
生产日期 药量 切割弹夹角 是否地面试验 切割深度 效果
6.15 17 60 是 2988 地面拉力16吨，未开
6.20 30 60 是 进水未切割
6.20 40 60 是 2980 地面拉力16吨，未开
6.20 50 60 是 未下井
6.29 20 90 是 2970 切割后切割弹遇卡，拉到3.5吨解卡，地面拉到16吨未解卡，后上大修从此处拉断。
切割后，使用连续油管地面设备提升连续油管未能解卡，后采用大修设备解卡，7月初，该井由外部测井公司采用化学切割的方式切割连续油管，切割深度略浅于2962m，共切割了3次，切割弹的外径为23mm，三次切割全部失败。
7月20日，连续油管经大修作业起出，断开位置在2970m，经过切口分析和深度判断，该切割点是采用聚能切割弹切割的位置。
5结论
采用聚能切割弹切割井下遇卡的连续油管技术，为连续油管等小直径油套管的切割工艺提供了思路。随着长城钻探采用连续油管作业的工作量逐年加大，对连续油管切割技术的深入研究也势在必行。研发系列化、精确化连续油管切割技术，对解决连续油管施工过程中的遇卡事故，有着极其重要的实际意义。
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