井下油管切割技術
近年來,隨著我國油井勘探開發的不斷深入,石油開采鉆井數量逐年增長,在油井數量持續增長的同時,井下事故的發生大幅提高。卡鉆是石油鉆井過程中常見的井下事故,也是成為鉆井作業中最難解決的問題之一,井下油管切割技術的開拓可為我國油田開采解決“卡脖子”難題。國內在處理油氣井卡鉆事故中,雖然有多種技術手段可使用,如爆炸切割技術、水力切割技術、化學切割技術、機械割刀切割技術,但以上的切割技術均不能實現高效、優質、低成本地對油井切割解卡。特別是針對一些特殊井的切割,目前的切割技術無法實現,迫使我國各大油服公司嚴重依賴國外切割解卡技術。面對切割解卡這一“卡脖子”技術難題,我國迫切需要研發一種高效、低成本的煙火切割技術,早日替代國外技術,擺脫國外的壟斷地位。
項目利用自主研制的高熱值、高動量煙火劑和優化設計的射流匯聚結構,設計出一種具有脈沖射流切割特色的高溫切割炬,能夠有效對井下油管遇卡部位進行切割,將上部油管打撈出來重復利用,及時止損,同時加速了修井進程,可顯著提升我國油氣開采效率。應用于油田修井解卡作業,可定制化滿足各種規格油管的解卡切割需求,實現國內深井、小井眼解卡技術零的突破。
高溫切割炬由高熱值、高動量藥柱與聚能結構組成。其工作原理為:在地面裝配好高溫切割炬,用電纜送達油井下預定位置,通過電纜傳輸額定電流到熱發生器,熱發生器將高溫切割炬內的藥劑引燃,發生劇烈但可控的氧化還原反應后,釋放出巨大熱量,產生等離子體,并導致切割炬內壓增加。一旦壓力超過油井液柱壓力,切割炬噴嘴上的滑動套筒就會下滑,使噴嘴暴露在井筒內,高能等離子體通過噴嘴通道,形成徑向聚焦等離子射流,高速射流在油管上產生高溫融物,對切割管柱實施切割。
該技術的優勢在于:① 成本低。煙火切割炬結構簡單、組裝操作方便,且運輸和儲存安全方便,無需專用的危險品庫房,降低了油田用戶作業周期及作業成本;② 安全可靠。煙火切割技術所采用的煙火劑材料常溫下具有較高的鈍感,運輸、儲存和使用,不含管制類火工品;③ 解卡效率高。切割作業后金屬管柱切口平整,無膨脹及外翻現象,保證了切割下來的油管能夠順利出井。
北京理工大學
2023-06-19