井下油管切割技术
近年来,随着我国油井勘探开发的不断深入,石油开采钻井数量逐年增长,在油井数量持续增长的同时,井下事故的发生大幅提高。卡钻是石油钻井过程中常见的井下事故,也是成为钻井作业中最难解决的问题之一,井下油管切割技术的开拓可为我国油田开采解决“卡脖子”难题。国内在处理油气井卡钻事故中,虽然有多种技术手段可使用,如爆炸切割技术、水力切割技术、化学切割技术、机械割刀切割技术,但以上的切割技术均不能实现高效、优质、低成本地对油井切割解卡。特别是针对一些特殊井的切割,目前的切割技术无法实现,迫使我国各大油服公司严重依赖国外切割解卡技术。面对切割解卡这一“卡脖子”技术难题,我国迫切需要研发一种高效、低成本的烟火切割技术,早日替代国外技术,摆脱国外的垄断地位。
项目利用自主研制的高热值、高动量烟火剂和优化设计的射流汇聚结构,设计出一种具有脉冲射流切割特色的高温切割炬,能够有效对井下油管遇卡部位进行切割,将上部油管打捞出来重复利用,及时止损,同时加速了修井进程,可显著提升我国油气开采效率。应用于油田修井解卡作业,可定制化满足各种规格油管的解卡切割需求,实现国内深井、小井眼解卡技术零的突破。
高温切割炬由高热值、高动量药柱与聚能结构组成。其工作原理为:在地面装配好高温切割炬,用电缆送达油井下预定位置,通过电缆传输额定电流到热发生器,热发生器将高温切割炬内的药剂引燃,发生剧烈但可控的氧化还原反应后,释放出巨大热量,产生等离子体,并导致切割炬内压增加。一旦压力超过油井液柱压力,切割炬喷嘴上的滑动套筒就会下滑,使喷嘴暴露在井筒内,高能等离子体通过喷嘴通道,形成径向聚焦等离子射流,高速射流在油管上产生高温融物,对切割管柱实施切割。
该技术的优势在于:① 成本低。烟火切割炬结构简单、组装操作方便,且运输和储存安全方便,无需专用的危险品库房,降低了油田用户作业周期及作业成本;② 安全可靠。烟火切割技术所采用的烟火剂材料常温下具有较高的钝感,运输、储存和使用,不含管制类火工品;③ 解卡效率高。切割作业后金属管柱切口平整,无膨胀及外翻现象,保证了切割下来的油管能够顺利出井。
北京理工大学
2023-06-19