长水平段泵送爆炸松扣施工工艺的应用

李欢

摘 要：水平井钻进过程中，因地层地质、泥浆等因素，难免会发生卡钻事故。当钻具通过提拉、泡油等手段無法解卡时，采用电缆爆炸松扣或切割是一种高效、经济、安全的解卡手段，但该技术在水平段中施工较为困难。本文结合水力泵送多级射孔技术，研究出一种可以在上倾井、长水平段井中实施钻具爆炸松扣工艺，并将该项技术用于四川长宁地区页岩气开发水平井中效果显著。文中对在宁xx-H1等几口井的应用进行实例介绍。

关键词：长水平段;钻具;泵送;爆炸松扣

0 引言

水平井钻进过程中钻具遇卡，现场通过提拉、泡油等常规手段无法解卡后，需要进行电缆爆炸松扣、切割、连续油管切割或反扣钻杆倒扣等技术手段解卡，通过对比发现电缆爆炸松扣、切割工艺最高效、安全性和经济性更好。四川长宁地区宁xx-H1井发生卡钻事故，通过分析发现钻具中震击器可以正常工作，可以判断卡点在震击器下方，但卡点位置在水平段1100m处，最大井斜90.14°，为了到达不伤害钻具本体便于落鱼仪器（旋导仪器）打捞，选择采用爆炸松扣工艺进行解卡。常规的电缆爆炸松扣和爆炸切割是一种成熟的工艺，现场施工方式是靠爆炸杆等工具的自重由电缆输送至钻具卡点位置爆炸解卡施工，而井斜大于65°后爆炸杆等工具就无法输送是卡点。而针对上倾井、长水平段井钻具解卡，则需要研究一种新工艺来解决解该问题。本文结合多级射孔水力泵送工艺的井口和输送方式，设计出可以满足对接钻具和电缆密闭装置的泵送变扣短节，设计合适的药量将爆炸杆输送至卡点进行爆炸松扣施工。

1 工艺原理

根据多级射孔水力泵送工艺的井口和输送方式，设计出连接钻具和防喷盒的泵送变扣短节。通过变扣短节将防喷盒接入到钻具上，使用8mm电缆过防喷盒后接爆炸杆工具串下入钻杆内。工具串直井段采用重力下放，在井斜45°时开始使用泥浆泵等设备泵送工具串至卡点上方，然后电点火进行爆炸松扣作业。当装有炸药的爆炸工具在钻具接头附近爆炸时，会产生较强烈的冲击波和震动力，致使接头部位产生弹性伸缩变形，先前钻具上施加的反扭矩，可以使丝扣瞬间松动卸开解卡。

2 密闭井口设计

在钻具和泵送变扣短节间接入一个钻杆旋塞阀，采用8mm电缆穿过防喷盒制作电缆头，电缆头连接爆炸松扣工具下入钻具内后，将防喷盒对接在泵送变扣短节上，最后在泵送变扣短节旁通接口上接上泵送管线，密闭井口安装如图所示。

3 制定泵送程序

在泵送模拟软件中输入井眼轨迹、泥浆、电缆及钻杆水眼数据，建立泵送工具串模型，进行模拟计算最终确定泵送程序。根据宁xx-H1井相关数据进行模拟，制定泵送程序图见下表。

4 爆炸松扣

爆炸松扣是在管柱卡点上方接头处引爆定量炸药，利用其爆炸力震松接头，从而达到解卡目的。

4.1 爆炸松扣前钻具的紧扣和松扣

爆炸松扣点火前，被卡钻具应进行紧扣和松扣操作，紧扣目的是使钻具各连接部位受力均匀并有足够的紧固度，防止钻具施加反扭矩过程中提前倒扣，下表为施加正反扭矩的参考数据：

4.2 导爆索的选择

爆炸松扣时导爆索使用数量与钻具的尺寸、井深、钻井液密度都有关系，现场施工过程中导爆索的选用参考下列图表。

1.表内导爆索数量是指在爆炸杆上全长上所装17g/m的导爆索根数。

2.表中参数是直井施工经验总结。

4.3 爆炸松扣工具串结构

松扣工具串（如图所示）由下至上为：锥形尾部+爆炸杆+上接头+磁定位+加重杆+电缆头。在爆炸杆上附着导爆索时，为了便于松扣工具串顺利泵送至目的层，使用高压胶布在爆炸杆上制作几个牵引环。

5 爆炸松扣施工解卡流程设计

①上提钻具使中和点在卡点位置，建议考虑井壁的摩擦阻力，钻具上提力一般为爆炸点以上钻具悬重的110%-115%;②计算好反扭矩圈数，使用顶驱测试好反扭矩施加情况，防止爆炸杆点火前反扭矩施加时钻具其他地方倒扣损伤电缆;③将钻具在转盘面以上适当的位置卸开，用卡瓦将钻具坐落在转盘上，完成后安装泵送变扣短节;④下入震扣所用的松扣工具串，待工具串正常运行后，将电缆密闭装置防喷盒安和高压泥浆水龙带均安装在泵送变扣短节上;⑤到井斜45°时，阶梯式上提泵送排量，将松扣工具串泵送至卡点上方，停泵，核实工具串位置，将电缆密闭装置和高压泥浆水龙带与泵送变扣短节分离;⑥采用井口转盘施加好反扭矩后，上提绞车电缆使爆炸杆中心位置对准松扣节箍位置，起爆爆炸杆时通知井队观察反扭矩的显示，判断是否解扣成功;⑦待松扣工具串起出井口后，慢慢反转钻具，丝扣全部倒开后上提钻具，在转盘面以上适当位置卸开钻杆，接回顶驱，循环1.5～2周，井下正常后起钻。

6 现场应用

宁xx-H1井深4351m，最大井斜87°，水平段长1120m，钻井液密度1.87g/cm3。在起钻通井作业过程中，发生卡钻事故，钻具无法上提或下放，由于井内的震击器可以正常工作，所以判断卡点在震击器以下部位。根据现场钻具结构，在震击器下第一根钻杆下接头3640m处爆炸松扣。本井使用普通5吋钻具，外径127mm，内径108mm，壁厚9.5mm，最小水眼70mm。将爆炸杆送至3640m处实施爆炸松扣，期间不断调整爆炸药量，优化操作流程，最终在第3次施工中完成钻具解卡任务。

第二次应用，宁xx-H4井深4469.3m，最大井斜97°，水平段长1800m，钻井液密度1.88g/cm3。钻井队倒划眼至井深4462.82m时遇卡，其钻具结构宁xx-H1井类似，判断卡点在震击器以下部位，设计炸点在井深4418m处。将爆炸杆送至4418m处实施2次爆炸松扣均未解卡。几次泵送爆炸松扣施工情况见下表。

7 结论

①采用本文设计的密闭井口装置，实现采用电缆输送工具方式来处理大角度、长水平段井卡钻事故;②水平井钻具解卡时，爆炸松扣导报索根数相较于同等井深直井，应该多用2-3根;③根据两口井的实际应用，水平段过长后，地面施加钻具的反扭矩很难传递到卡点，建议卡点水平段超过1200m后采用爆炸切割或其他工艺。

参考文献：

[1]李云江.爆炸松扣技术的探讨及应用[J].油气井测试，2013， 22（5）：61-65.

[2] SY/T 5271-2000.卡点确定与爆炸松扣做法[S].国家石油和化学工业局，2000.