高温高压气井钢丝作业技术实践

姜玉峰，葛东升

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，上海 200335）

钢丝作业是通过缠绕在绞车上的钢丝利用机械的上下提放达到对井下工具进行操作的目的[1-2]。由于钢丝作业的设备简单、价格便宜、重量轻、操作简单、适用范围广和易于下井等特点，在完井作业中应用广泛[3-6]。随着高温高压井的进一步勘探开发，井底压力和温度更高，井身结构及生产管柱组合更加复杂，新的问题和困难不断出现[6-12]，在这种形势下，对钢丝作业的设备、工具以及人员等都提出了更高的技术要求。

1 概述

钢丝作业原理是利用缠绕在绞车上的钢丝，依靠绞车动力上提下放，配合专用工具实现对井下工具的操作，进而实现多项功能。钢丝作业设备主要由地面设备和井口装置两部分组成，主要设备有绞车、防喷阀、防喷管、防喷盒、滑轮。钢丝作业基本工具串包括钢丝绳帽、加重杆、震击器和万向节。常规钢丝作业选择普通φ3.18 mm 钢丝，对于井较深、斜度和磨阻均较大的井，选择拉力更大的钢丝；对于有腐蚀环境的井，需选用防腐性能高的不锈钢材质钢丝（表1）。

2 常见问题及应对措施

高温高压井完井不同于常规井，井较深、井底温度高，井口压力高等因素给钢丝作业带来了很大困难及风险。

表1 常见钢丝参数性能

（1）井口油压过高的应对措施：选用满足要求的井口防喷装置，防喷管选择高压力等级，防喷器选择多级液压BOP，液压防喷盒配套流管，使用注脂泵加强钢丝密封，优先选择开井状态进行钢丝作业，减少井口油压过高的风险。

（2）易结冰的应对措施：导致冰堵的主要原因是含有水汽的高温高压气体在节流作用下，温度下降水汽凝结成冰，因此钢丝作业尽量选择避开冬季，另外要备好甲醇、乙二醇等解除冰堵的药剂，钢丝作业冰堵易在防喷管内产生，钢丝工具串入井前，将甲醇或乙二醇倒入防喷管内，同时在清蜡阀以上打平衡压，可以有效地预防冰堵，抑或在防喷管接头处连接好注解冰堵药剂的流程，随时应对冰堵问题。

（3）井下温度高的应对措施：优化钢丝作业投捞堵塞器的次数，配合使用弹簧震击器，入井前弹簧震击器调节至合理状态，确保有震击器震击力满足要求；选择材质优良的密封部件，在不影响密封效果的前提下，适当打磨减小密封部件的尺寸也能很好地解决密封件遇高温膨胀的问题。

（4）产生气顶作用的应对措施：开井状态下的钢丝作业，控制井口油压的同时，要通过调节油嘴开度控制产量，进而控制井下气体的流动，减小气顶效应；优化钢丝工具串组合，加重杆配重，井斜大的井采用滚轮加重杆。

（5）开关滑套作业、压差过大的应对措施：开启压力较高的产层滑套时，选择高性能的钢丝，钢丝工具串中加入防冲顶工具。

3 现场应用

钢丝作业在完井作业中的应用主要有钢丝作业通井、投捞堵塞器、投堵塞器、坐封封隔器、开关滑套等。

3.1 作业背景

该井为一口水平开发井，人工井底5 310 m，生产油管为φ73.02 mm TS3SB 13Cr-P110 油管，完井方式为：裸眼段下入打孔管、φ177.80 mm 及φ244.47 mm 套管内射孔，三个封隔器分三个层系进行开采，该井最高关井压力达到 42.748 MPa，目的层温度125 ℃。

完井作业结束，钢丝作业投55.58 mm FWG 堵塞器至下部55.58 mm F 型坐落接头，封堵下部产层。工具串组合：绳帽38.10 mm+变扣+旋转节+4.762 m加重杆+万向节+47.62 mm 机械震击器+161.20 mm C-1+55.58 mm FWG 堵塞器。脱手55.58 mm FWG 堵塞器送入工具串，脱手后工具串上提19 m 后无法继续上移，上下活动钢丝，降低防喷盒压力，防喷盒内注入液压油均未果；开井放喷，降低井口油压未果，通过反复排查，发现钢丝防喷系统内出现冰堵。向防喷盒内注入乙二醇。配合灌入热水，活动钢丝解卡成功，正常上提拉力340.194 kg，起钢丝工具至1 990 m，钢丝突然断裂，地面回收钢丝246 m（断点至绞车长度）。井内落鱼钢丝：3.18 mm 普通钢丝+绳帽38.10 mm +变扣+旋转节+47.62 mm 加重杆+万向节+47.62 mm 机械震击器+13.970 C-1，总长1 744 m。自由重量：174.633 kg=106.594 kg（钢丝）+68.039 kg（工具串），最大拉力1 133.980 kg。

3.2 复杂情况分析

冰堵出现后采取了切实有效地解决措施，通过注入乙二醇及配合灌入热水，融化冰堵，出现钢丝断裂的情况，初步判断是冰块落井，落至井下安全阀处，对钢丝产生损坏，导致钢丝断裂、落井。

3.3 落井钢丝及工具串打捞方案

打捞落井钢丝及工具串，确认下部封层用55.58 mm FWG 堵塞器成功投入工作筒。

（1）设备及工具选择：考虑可能拉力过大，本次钢丝打捞作业选择63.50 mm 超强钢丝，最大拉力1496.855 kg；使用68.948 MPa 等级的钢丝防喷管、三级液压BOP，保证井控安全；钢丝主要打捞工具BOWEN 寻线器（带打捞功能）及钢丝捞矛（图1），同时配备了一般钢丝寻线器、一把抓、铅模、盲锤等工具，确保打捞处理手段多样、有效。

图1 BOWEN 寻线器（左）及钢丝捞矛（右）

（2）打捞步骤优化：钢丝造弯作业优选具有打捞作用的BOWEN 钢丝寻线器，对落井钢丝鱼顶进行造弯作业。如果造弯效果好，操作得当，可以成功捞获落井钢丝，能极大地减少钢丝作业的风险，如果未成功捞获，则起出造弯钢丝工具串，下入钢丝捞矛进行打捞。

3.4 施工过程

（1）吊装就位、调试钢丝设备，对三级液压防喷器整体、半封试压：3.447 MPa×5 min、51.711 MPa×15 min，试压合格，连接钢丝作业井口，对清蜡阀以上钢丝防喷管试压：3.447 MPa×5 min、51.711 MPa×15 min，试压合格；

（2）组合下入钢丝造弯、打捞工具串。工具串组合：绳帽+旋转节+加重杆2 根+万向节+弹簧震击器+管状震击器+63.50 mmJU+绳帽+58.42 mm BOWEN 钢丝寻线器（图 2）。工具串入井前，地面调试弹簧震击器至合适震击力，开清蜡阀前使用邻井气源打平衡压7.000 MPa，提前向防喷管内灌入5 L 乙二醇。

图2 钢丝造弯、打捞工具串示意图

（3）下至2 238 m 轻微遇阻，立即上提，过提明显，上提至2 228 m 悬重增至816.466 kg；之后保持悬重为340.194～816.466 kg，通过改变上提速度上提8 次，深度未见上移，期间未见弹簧震击器工作。保持上提816.466 kg 悬重悬吊35 min，深度未见上移，期间未见弹簧震击器工作；下放钢丝，确认管状震击器闭合，快速上提震击钢丝6 次，井口明显感觉震击器动作，悬重突降至281.227 kg，确认钢丝脱手，起出钢丝工具串，检查钢丝工具串，未捞获井下落鱼，58.41 mm BOWEN钢丝寻线器外筒有轻微竖直钢丝压痕，内筒无任何压痕，由此判断寻线器造弯效果较好，BOWEN 寻线器未进入内筒，而是穿至外筒导致钢丝工具串出现过提，通过反复上提，震击，落鱼无法捞出，初步判断落井工具串位置管柱变形，需要关井降低井底温度，减小管柱变形，更换钢丝捞矛进行打捞。

（4）下入 58.41 mm 寻线器三爪内捞矛打捞落井钢丝及工具串，工具串组合：绳帽+旋转节+加重杆1 根+旋转节+加重杆 2 根+万向节+弹簧震击器+管状震击器+63.50 mm JU+绳帽+58.41 mm 寻线器三爪内捞矛（图3）。下至2 236 m 轻微遇阻，试抓5 次，每次都有过提后脱掉，最后一次试抓，最大上提悬重至544.311kg，起至深度为2 207 m，弹簧震击器工作，悬重突降至254.012 kg；再次下探试抓， 2 240 m 以上，下放无遇阻，上提无过提显示；下至2 240 m 开始有遇阻现象，试抓8 次，均无过提显示。起出钢丝工具串检查，发现63.50 mm JU 安全销断销，47.62 mm 绳帽+58.42 mm 寻线器三爪内捞矛落井。

图3 钢丝打捞工具串示意图

（5）下入打捞47.62 mm 绳帽+58.42 mm 寻线器三爪内捞矛工具串至2 240 m 遇阻，缓慢上提至2 207 m，悬重逐渐增至771.107 kg，突降至458.128 kg，之后悬重在458.128～476.272 kg 波动，成功捞出落井钢丝及工具串。

（6）钢丝下入 50.80 mm 铅模探 55.58 mm FWG 堵塞器位置。工具串组合：绳帽+旋转节+加重杆 2 根+万向节+加重杆 1 根+机械震击器+50.80 mm 铅模（图 4）。探 55.58 mm FWG 堵塞器深度位置准确，起出铅模，检查铅模上端面印有55.58 mm FWG 平衡杆顶端圆形砸痕，确认FWG 堵塞器成功封层。

图4 钢丝铅印工具串示意图

（7）本次钢丝作业成功打捞出1 700 多米落井 钢丝及工具串，使用铅模确认了下部产层成功封堵。

4 结论

（1）每次作业前，提出各种风险及可能的复杂情况，并逐项针对性地给出应对措施及处理方法，能有效地减少复杂情况的发生，提高完井、修井等作业的质量和时效。

（2）钢丝工具的研发和改进也是降低风险的一项重要举措，而且还能满足层出不穷的特殊作业需求。总之，只有不断地总结、不断地改进，钢丝技术才能不断完善，并更好地发挥其重要的作用。