CN113266289B - 海上油气井隔水管反顶回收方法 - Google Patents

海上油气井隔水管反顶回收方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种海上油气井隔水管反顶回收方法，包括如下步骤：a下入切割工具至预定位置，将隔水管、井筒外套管与井筒内套管切断，回收未被固定的隔水管和井筒外套管；b下入隔水管反顶回收工具至井筒切割断面；c启动地面泵组，通过钻杆将泵组的压力转化为施加在隔水管和井筒外套管上向上的举升力F；d动力举升部件完成一次冲程后，关闭地面泵组，解除动力举升部件锚定，重复步骤b和c，直至拔桩阻力F’降低至钻机提升能力范围内；e将隔水管和井筒外套管提活后，动力举升部件从上部井筒外套管的内壁解脱；f启动地面修井机，回收隔水管反顶回收工具；g使用修井机下入隔水管或井筒外套管捞矛，回收已经提活的隔水管和井筒外套管。

Description

海上油气井隔水管反顶回收方法
技术领域
本发明涉及一种海上油气井隔水管反顶回收方法，属于石油工程技术领域。
背景技术
当一口油气井完成现有生命周期后，需要进行弃置或者回收井槽。尤其是海上油气井，需要拆除并回收原有隔水管及井筒，以维护航行安全或进行其他井槽回收作业。
在进行油气井弃置作业时，常常遇到深层回收隔水管或井筒的问题。由于需要回收的隔水管或井筒长度较长，井筒与地层之间拔桩阻力过大，超出海上平台或钻机的承受能力，只能依靠套管磨铣、套铣等手段。该手段存在作业时间过长，作业成本高昂等问题，在进行井槽回收作业时经济效益不佳。同时，套管磨铣、套铣作业需要大型钻井配合，在进行油气井弃置作业时经常无法动用大型钻机，因成本过高，致使隔水管及井筒难以回收。
发明内容
针对上述突出问题，本发明提供一种海上油气井隔水管反顶回收方法，该方法可解决隔水管回收阻力过大而无法回收的问题，实现回收被地层固定的隔水管及井筒，避免动用大型钻机以及套管磨铣等高成本作业，降低作业成本，提高作业安全性及稳定性。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种海上油气井隔水管反顶回收方法，包括如下步骤：
a下入切割工具至预定位置，将隔水管、井筒外套管与井筒内套管切断，形成井筒切割断面，回收未被固定的所述隔水管和所述井筒外套管；
b下入隔水管反顶回收工具至所述井筒切割断面，所述隔水管反顶回收工具包括底部支撑部件和动力举升部件，所述底部支撑部件进入所述井筒切割断面以下的所述井筒内套管的内部并锚定，所述动力举升部件锚定在所述井筒切割断面以上的所述井筒外套管的内壁上；
c启动地面泵组，通过钻杆将泵组的压力传递至所述动力举升部件，所述动力举升部件将泵压转化为施加在所述隔水管和所述井筒外套管上向上的举升力F；
d所述动力举升部件完成一次冲程后，关闭地面泵组，泄压，解除所述动力举升部件锚定，下压管柱一次冲程长度，重复所述步骤b和c，直至所述隔水管和所述井筒外套管的拔桩阻力F’降低至钻机提升能力范围内；
e将所述隔水管和所述井筒外套管提活后，地面泵组泄压，所述动力举升部件从上部所述井筒外套管的内壁解脱，然后解脱所述底部支撑部件；
f启动地面修井机，回收所述隔水管反顶回收工具；
g使用所述修井机下入所述隔水管或所述井筒外套管捞矛，回收已经提活的所述隔水管和所述井筒外套管。
所述的海上油气井隔水管反顶回收方法，优选地，所述底部支撑部件的上端和所述动力举升部件的下端之间通过钻铤连接，所述动力举升部件的上端通过钻杆与所述修井机连接。
所述的海上油气井隔水管反顶回收方法，优选地，所述步骤b包括如下步骤：
b1：计算所述底部支撑部件及所述钻铤的长度l1及所述井筒切割断面到钻台面的距离l2，则所述隔水管反顶回收工具的下入深度为ld＝l1+l2；
b2：在钻台面组装所述隔水管反顶回收工具；
b3：从钻台下入所述隔水管反顶回收工具，上部连接所述钻杆，下入深度ld；
b4：所述钻杆的上部连接所述修井机，旋转或提放管柱启动所述底部支撑部件，使之锚定在所述井筒切割断面以下的所述井筒内套管的内壁；
b5：启动所述修井机上提管柱测试所述底部支撑部件是否成功锚定所述井筒内套管，当无法上提管柱则表明所述底部支撑部件已完成锚定；
b6：启动地面泵组，通过所述钻杆将泵压传递至所述动力举升部件，利用泵压启动动力举升部件卡瓦实现锚定。
所述的海上油气井隔水管反顶回收方法，优选地，所述动力举升部件包括锚定卡瓦和多级串联液缸，所述锚定卡瓦被配置为将动力举升部件锚定在所述井筒切割断面上部的所述井筒外套管或所述井筒内套管的内壁，所述多级串联液缸被配置为将地面泵组产生的泵压转化为向上的举升力F，并通过底部支撑部件卡瓦将举升力F传递至所述隔水管，带动所述隔水管上移。
所述的海上油气井隔水管反顶回收方法，优选地，所述步骤d中所述隔水管的拔桩阻力F’通过地面泵组的泵压进行判断，所述隔水管拔桩阻力与所述动力举升部件产生的拔桩力F大小相等，方向相反，所述动力举升部件的拔桩力F计算公式为：
F＝P·S
式中：P为动力举升部件的工作压力，与地面泵组压力相同；S为动力举升部件内部活塞的总面积，通过地面泵组压力实时判断所述隔水管)的拔桩阻力F’大小，当拔桩阻力F’降低至地面钻机提升能力范围时，停止使用隔水管反顶回收工具。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明所提供的海上油气井隔水管反顶回收方法，用于油气井筒弃置，尤其是海洋油气井隔水管及井筒弃置回收及井槽再利用等作业，利用本方法可解决隔水管及井筒拔桩阻力过大导致无法回收的问题，实现高效、低成本回收。
2、本发明方法相较于常规拔桩工艺中拔桩反向作用力需要切割断面上部结构承担，本发明的反顶回收作业工艺特点在于拔桩反向作用力由切割断面下部井筒承担，由于油气井井筒长度较长，切割断面下部井筒的持力能力大于上部结构。
3、本发明方法使用原有油气井井筒承担拔桩产生的反向作用力，使本发明方法所提供的最大拔桩力能够突破海上平台或钻台最大承载力的限制，从而有效破坏隔水管与地层之间的拔桩阻力，实现隔水管及井筒高效回收。同时，避免过大载荷对海上平台产生破坏，对平台工作人员及设施安全有充足保障。
4、本发明方法不依赖于大型钻机，使用小型修井机即可实施，与现有磨铣、套铣或拔桩技术相比，可避免动用大型钻机，降低作业成本，具备显著的效率及工期优势。
5、本发明方法的应用范围包括但不限于海上油气井隔水管回收，还可以应用于海上或陆地油气井井筒套管回收，管柱或井下工具解卡，油气井弃置回收等作业，解决作业中常规提升工具提升能力不足，无法回收井下管柱或工具的问题。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的海上油气井隔水管反顶回收方法以及反顶工具的相对位置示意图；
图2为本发明该实施例提供的海上油气井隔水管反顶回收方法的整体操作示意图；
图中各标记如下：
1-动力举升部件，1-1，动力举升部件卡瓦；2-钻铤；3-底部支撑部件，3-1，底部支撑部件卡瓦；4-隔水管；5-井筒外套管；6-井筒内套管；7-外层井筒环空水泥环；8-内层井筒环空水泥环；9-钻杆；10-井筒切割断面；11-修井机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、2所示，本发明提供一种海上油气井隔水管反顶回收方法，包括如下步骤：
a下入切割工具至预定位置，将隔水管4、井筒外套管5与井筒内套管6切断，形成井筒切割断面10，回收未被固定的隔水管4和井筒外套管5；
b下入隔水管反顶回收工具至井筒切割断面10，隔水管反顶回收工具包括底部支撑部件3和动力举升部件1，底部支撑部件3进入井筒切割断面10以下的井筒内套管6的内部并锚定，动力举升部件1锚定在井筒切割断面10以上的井筒外套管5的内壁上；
c启动地面泵组，通过钻杆9将泵组的压力传递至动力举升部件1，动力举升部件1将泵压转化为施加在隔水管4和井筒外套管5上向上的举升力F；
d动力举升部件1完成一次冲程后，关闭地面泵组，泄压，解除动力举升部件1锚定，下压管柱一次冲程长度，重复步骤b和c，直至隔水管4和井筒外套管5的拔桩阻力F’降低至钻机提升能力范围内；
e将隔水管4和井筒外套管5提活后，地面泵组泄压，动力举升部件1从上部井筒外套管5的内壁解脱，然后解脱底部支撑部件3；
f启动地面修井机11，回收隔水管反顶回收工具；
g使用修井机11下入隔水管4或井筒外套管5捞矛，回收已经提活的隔水管4和井筒外套管5。
本实施方案中，首先需要下入切割工具至预定位置，将隔水管4或井筒切割分段，形成井筒切割断面10，并记录井筒切割断面10至钻台的长度l2。完成切割后回收切割工具，在钻台组装打捞工具，回收井筒中未被固定的自由套管，确保井筒内仅保留固定套管(即井筒外套管5和井筒内套管6)或隔水管4。完成自由套管打捞后拆卸打捞工具，更换为隔水管反顶会后工具。
在本发明一个优选的实施方案中，底部支撑部件3的上端和动力举升部件1的下端之间通过钻铤2连接，动力举升部件1的上端通过钻杆9与修井机11连接。底部支撑部件3的上端和动力举升部件1之间根据实际作业需要安装钻铤2或钻杆用于配长。
在本发明一个优选的实施方案中，步骤b包括如下步骤：
b1：计算底部支撑部件3及钻铤2的长度l1以及井筒切割断面10到钻台面的距离l2，则隔水管反顶回收工具的下入深度为ld＝l1+l2；
b2：在钻台面组装隔水管反顶回收工具；
b3：从钻台下入隔水管反顶回收工具，上部连接钻杆9，下入深度ld；
b4：钻杆9的上部连接修井机11，旋转或提放管柱启动底部支撑部件3，使之锚定在井筒切割断面10以下的井筒内套管6的内壁；
b5：启动修井机11上提管柱测试底部支撑部件3是否成功锚定井筒内套管6，当无法上提管柱则表明底部支撑部件3已完成锚定；
b6：启动地面泵组，通过钻杆9将泵压传递至动力举升部件1，利用泵压启动动力举升部件卡瓦1-1实现锚定。
在本发明一个优选的实施方案中，步骤b中，为避免因回收工具与套管井筒切割断面10碰撞而导致回收工具被损坏，当下入深度达到l2-2l1时，应降低下入速度，缓慢下入工具，同时注意修井机11的钩载悬重表，若悬重表数值出现下降，则表示回收工具已与井筒切割断面10接触，应立即停止入井，缓慢上提并调整工具位置，反复尝试下入直至悬重表数值不随下入而变化，此时表明底部支撑部件3已顺利进入切割断面10以下部分井筒，此时继续下入l1长度即到达锚定位置。
隔水管反顶回收工具就位后，启动底部支撑部件3，使其锚定在井筒切割断面10以下的井筒内壁上，完成锚定后启动修井机11过提钻杆9(1～2吨)并维持1～2分钟，观察是否出现上移情况，若无上移情况则表明底部支撑部件3锚定情况良好，修井机11停止过提钻杆9；若出现上移，则需重新启动锚定底部支撑部件3。
地面泵组通过管线连接至钻杆9，开始打压，启动动力举升部件1并锚定在井筒切割断面10以上的隔水管4或井筒内部上。完成锚定后地面泵组持续打压，动力举升部件1开始工作，将泵压转化为施加在隔水管4上向上的拔桩力F。
进一步地，动力举升部件1产生的拔桩力F通过动力举升部件卡瓦1-1传递至隔水管4或井筒，带动其向上运动，克服隔水管4与地层之间的拔桩阻力F’。
进一步地，步骤d中隔水管4的拔桩阻力F’通过地面泵组的泵压进行判断，隔水管4拔桩阻力与动力举升部件1产生的拔桩力F大小相等，方向相反，动力举升部件1的拔桩力F(注意观察泵组压力表，通过压力表读数可计算得出动力举升部件1的实时产生的拔桩力F)计算公式为：
F＝P·S
式中：P为动力举升部件的工作压力，与地面泵组压力相同，单位为Pa；S为动力举升部件内部活塞的总面积，单位为m2，通过地面泵组压力实时判断隔水管(4)的拔桩阻力F’大小，当拔桩阻力F’降低至地面钻机提升能力范围时，停止使用隔水管反顶回收工具。
动力举升工具1完成一冲程后，停止地面泵组，泄压，保持底部支撑工具3锚定的同时解除动力举升工具1锚定。下压管柱约一冲程长度，重复打压，锚定动力举升工具1，并打压回收隔水管，直至隔水管拔桩阻力降低至修井机11提升能力范围内。
进一步地，动力举升部件1完成一次冲程的判断方法为：观察地面泵组压力表，当压力表读数出现峰值后快速下降，即为完成一次冲程。隔水管4的拔桩阻力F’与动力举升部件1产生的拔桩力大小相等，方向相反，计算方法可使用上述拔桩力F计算公式。
隔水管4的拔桩阻力F’降低至修井机11的提升能力范围内后，地面泵组泄压，分别解脱动力举升部件1与底部支撑部件3，启动修井机11并上提工具出井筒。更换隔水管回收工具为套管捞矛，连接至修井机11并下入井筒，回收已经提活的隔水管4，完成隔水管4的回收作业。
在本发明一个优选的实施方案中，动力举升部件1包括锚定卡瓦和多级串联液缸，锚定卡瓦被配置为将动力举升部件1锚定在井筒切割断面10上部的井筒外套管5或井筒内套管6的内壁，多级串联液缸被配置为将地面泵组产生的泵压转化为向上的举升力F，并通过底部支撑部件卡瓦3-1将举升力F传递至隔水管4，带动隔水管4上移。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种海上油气井隔水管反顶回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
a 下入切割工具至预定位置，将隔水管（4）、井筒外套管（5）与井筒内套管（6）切断，形成井筒切割断面（10），回收未被固定的所述隔水管（4）和所述井筒外套管（5）；
b 下入隔水管反顶回收工具至所述井筒切割断面（10），所述隔水管反顶回收工具包括底部支撑部件（3）和动力举升部件（1），所述底部支撑部件（3）的上端和所述动力举升部件（1）的下端之间通过钻铤（2）连接，所述底部支撑部件（3）进入所述井筒切割断面（10）以下的所述井筒内套管（6）的内部并锚定，所述动力举升部件（1）锚定在所述井筒切割断面（10）以上的所述井筒外套管（5）的内壁上；
c 启动地面泵组，通过钻杆（9）将泵组的压力传递至所述动力举升部件（1），所述动力举升部件（1）将泵压转化为施加在所述隔水管（4）和所述井筒外套管（5）上向上的举升力F；
d 所述动力举升部件（1）完成一次冲程后，关闭地面泵组，泄压，解除所述动力举升部件（1）锚定，下压管柱一次冲程长度，重复所述步骤b和c，直至所述隔水管（4）和所述井筒外套管（5）的拔桩阻力F’降低至钻机提升能力范围内；
e 将所述隔水管（4）和所述井筒外套管（5）提活后，地面泵组泄压，所述动力举升部件（1）从上部所述井筒外套管（5）的内壁解脱，然后解脱所述底部支撑部件（3）；
f 启动地面修井机（11），回收所述隔水管反顶回收工具；
g 使用所述修井机（11）下入所述隔水管（4）或所述井筒外套管（5）捞矛，回收已经提活的所述隔水管（4）和所述井筒外套管（5）；
步骤b中，为避免因回收工具与套管井筒切割断面（10）碰撞而导致回收工具被损坏，当下入深度达到l 2-2l 1时，应降低下入速度，缓慢下入工具，同时注意修井机（11）的钩载悬重表，若悬重表数值出现下降，则表示回收工具已与井筒切割断面（10）接触，应立即停止入井，缓慢上提并调整工具位置，反复尝试下入直至悬重表数值不随下入而变化，此时表明底部支撑部件（3）已顺利进入切割断面（10）以下部分井筒，此时继续下入l 1长度即到达锚定位置，其中，l 1为所述底部支撑部件（3）及所述钻铤（2）的长度，l 2为所述井筒切割断面（10）到钻台面的距离。
2.根据权利要求1所述的海上油气井隔水管反顶回收方法，其特征在于，所述动力举升部件（1）的上端通过钻杆（9）与所述修井机（11）连接。
3.根据权利要求2所述的海上油气井隔水管反顶回收方法，其特征在于，所述步骤b包括如下步骤：
b1：计算所述底部支撑部件（3）及所述钻铤（2）的长度l 1以及所述井筒切割断面（10）到钻台面的距离l 2，则所述隔水管反顶回收工具的下入深度为l d=l 1+l 2；
b2：在钻台面组装所述隔水管反顶回收工具；
b3：从钻台下入所述隔水管反顶回收工具，上部连接所述钻杆（9），下入深度l d；
b4：所述钻杆（9）的上部连接所述修井机（11），旋转或提放管柱启动所述底部支撑部件（3），使之锚定在所述井筒切割断面（10）以下的所述井筒内套管（6）的内壁；
b5：启动所述修井机（11）上提管柱测试所述底部支撑部件（3）是否成功锚定所述井筒内套管（6），当无法上提管柱则表明所述底部支撑部件（3）已完成锚定；
b6：启动地面泵组，通过所述钻杆（9）将泵压传递至所述动力举升部件（1），利用泵压启动动力举升部件卡瓦（1-1）实现锚定。
4.根据权利要求1所述的海上油气井隔水管反顶回收方法，其特征在于，所述动力举升部件（1）包括锚定卡瓦和多级串联液缸，所述锚定卡瓦被配置为将动力举升部件（1）锚定在所述井筒切割断面（10）上部的所述井筒外套管（5）或所述井筒内套管（6）的内壁，所述多级串联液缸被配置为将地面泵组产生的泵压转化为向上的举升力F，并通过底部支撑部件卡瓦（3-1）将举升力F传递至所述隔水管（4），带动所述隔水管（4）上移。
5.根据权利要求1所述的海上油气井隔水管反顶回收方法，其特征在于，所述步骤d中所述隔水管（4）的拔桩阻力F’通过地面泵组的泵压进行判断，所述隔水管（4）拔桩阻力与所述动力举升部件（1）产生的拔桩力F大小相等，方向相反，所述动力举升部件（1）的拔桩力F计算公式为：
式中：P为动力举升部件的工作压力，与地面泵组压力相同；S为动力举升部件内部活塞的总面积，通过地面泵组压力实时判断所述隔水管（4）的拔桩阻力F’大小，当拔桩阻力F’降低至地面钻机提升能力范围时，停止使用隔水管反顶回收工具。
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