电缆机械切割技术在处理大斜度井油管卡钻中的应用

刘啸峰,苏 镖，丁 洁,郭科佑,周胤男

1中石化西南油气分公司石油工程技术研究院 2中国石油集团渤海钻探有限公司工程技术研究院钻井技术服务中心 3中国石油青海油田井下作业公司试油测试大队

1 基本情况

PZ4-2D井是部署在川西坳陷龙门山前构造带的一口超深大斜度井，完钻井深6 573.77 m，完钻最大井斜79.89°，采用裸眼完井。该井在前期测试过程中采用Ø88.9 mm×9.52 mm+Ø88.9 mm×6.45 mm组合油管带裸眼封隔器进行测试，测试后裸眼封隔器管柱遇卡，经多次上提下放后无法起出管柱，为不影响后续的开发作业，决定在该井套管段内(水力锚之上)进行爆炸切割，设计切割深度5 810 m，井斜52°。

由于该井采用上小下大的管柱结构，井口段的管柱内径69.86 mm，与常规Ø88.9 mm×6.45 mm油管匹配的聚能切割弹(UQ68 mm)无法通过，故施工中采用UQ64 mm聚能切割弹进行作业，分别在井深5 810 m、5 807 m、5 789 m切割3次，经反复上提、下压、旋转后均无法起出管柱。

2 原因及难点分析

(1)受管柱通径限制，聚能切割弹与切割套管不匹配，导致切割不完整、切割效率低。地面实验表明，UQ64 mm聚能切割弹无法对Ø88.9 mm×6.45 mm油管进行有效切割，约1/3～1/4圆周无法形成断面。

(2)切割点位于大斜度井段，井内油管存在贴边情况导致切割弹不居中，切割后形成的豁口无法在限定悬重及扭矩情况下完成管柱起出。

(3)爆炸切割炸开的油管切口外翻，附近存留有残渣，同时若斜井段存在钻井液沉淀，加剧了切割后的上提难度[1]。

3 电缆切割技术应用

3.1 切割方法选择

油管切割目前主要有聚能切割、机械切割和化学切割三种类型，其中聚能切割是油气田应用最广泛的切割方式。但从本井前期的应用情况看，聚能切割在大斜度井段和不匹配管柱中仍存在局限性。本文对机械切割和化学切割方案进行了选择[2]。

3.1.1 机械切割

主要是使用机械内切割刀，下至预定深度，通过地面旋转管柱或井下液压马达带动刀片转动，实现油管柱的切割。机械切割成功率高，切口整齐且无残留物，便于打捞[3]。

3.1.2 化学切割

一般是用电流引燃炸药包，使化学药剂和催化剂混合并反应，从而产生强烈的腐蚀性液体，然后向周围喷出，从而达到切割管材的目的。但喷出的液体一般带压有强烈的毒性，限制了其使用。

为了达到快速、安全切割的目的，减少井下的复杂情况，本井选择了机械切割方式进行油管切割。

3.2 机械切割方式选择

3.2.1 传统机械切割

采用抽油杆将割刀下至预切割位置，在地面正转抽油杆，带动井下割刀进行中心轴转动，靠滑牙片与滑牙套啮合作用上移，卡瓦锥体撑开实现锚定。下放抽油杆，刀具张开，旋转钻具进行切割[4]。

该技术需依靠地面旋转抽油杆，切割过程中要求逐渐加压，实际操作难以精准控制，成功率低，且不适用于超深和大斜度井作业。

3.2.2 水力机械切割

依靠连续油管带驱动工具下入，应用井下液压马达作为旋转动力工具，为割刀提供动力[5]。

该技术需依靠连续油管进行作业，连续油管在超深及大斜度井中存在误差，切割位置难以准确判断。同时，连续油管施工增加作业成本。

3.2.3 电缆电力机械切割

依靠电缆将切割工具送至预切割点，通过电缆测井准确定位后，依靠电流作用驱动控制部分对工具内的液压油进行循环推动，从而带动割刀的旋转，实现井下切割。

该技术依靠电缆下入，相对于连续油管水力切割工艺，可实现切割点位置的准确控制，通过电缆传输可在地面实时监控切割情况和调整切割参数，实现全程锚定和切割的可视化作业。

通过方案的对比分析,该井选择了电缆电力机械切割方式(见表1)。

表1 各种机械切割方案对比分析

3.3 电缆机械切割技术方案

3.3.1 作业管柱结构及工作原理

根据PZ4-2D井的具体情况，进行了切割管柱设计[6]，包括电缆连接装置、定位装置、电动机装置、扶正装置和切割装置5部分，如图1。

图1 切割作业管柱示意图

工作原理：①电子线路部分。通过单芯电缆传递电流，通过CCL进行接箍磁性定位，确保作业深度精确;②机械部分。通过电缆传输电信号使锚定部分工作，输送指令使电机装置内部马达转动，带动切割装置内刀片旋转切割[7]。

3.3.2 切割工具参数

该井切割点上部管柱内径69.86 mm，所需切割点内径76 mm，为保证切割管柱的顺利到位且不损伤外层套管，选择Ø54 mm切割工具带50 mm刀片进行作业[8]，可切割范围Ø73 mm～Ø102 mm油管(见表2)。

表2 切割工具参数

3.4 现场应用

3.4.1 井筒准备

电缆组下Ø58 mm通井规进行通井，确保切割工具可顺利达到指定位置。

3.4.2 组下切割工具

组下切割工具到位后，通过电缆校深，准确判断切割点位置，输入切割参数，发送电信号使锚定装置和切割工具按顺序工作[9]。

3.4.3 切割施工

机械切割工具串到位后开始切割，切割深度5 519.5 m，刀片转速6 000 r/min，进刀速度0.75 mm/min，切割至86.3 mm时，用时12.5 min，刀片自动收回，电缆张力变化明显，判断井下油管已切开。重复切割一次，刀片未探测到管柱，判断油管切割成功，试提管柱解卡[10],成功取出切割点以上管柱。

4 认识及建议

(1)与常规切割工艺相比，电缆机械切割工艺采用电力驱动，具有操作简单、切割效率高等优势。

(2)电缆机械切割工艺切割范围可随井下管柱的变化调整，切割作业可实现实时监控，切割成功率大幅度提升，可作为超深井、大斜度井油管卡钻处理作业的一种新的技术手段。