超重载高压尾管悬挂器在深地塔科1井的台上秀与台下功

3分钟抓牢1316.42米套管!


 

超重载高压尾管悬挂器在深地塔科1井的台上秀与台下功

文/刘玉

 

3分钟很短,也很长。

3分钟,是咖啡新豆测试从开始注水到结束萃取的时间,咖啡师经年累月的训练只为这一刻风味的精确转化。

3分钟,也是川庆钻探公司超重载尾管悬挂器在深地塔科1井展开卡瓦片、抓住1316.42米套管并牢牢挂在上层套管内壁的时间。

这一刻,从1月23日14时57分开始。

此时,川庆自研的超重载高压尾管悬挂器已到达深地塔科1井的目的层段,川庆井下作业公司工程师贾彪正指挥现场工作人员投入坐挂憋压球。该球将在工作液的持续泵送下,一路下行到达10823米深的球座位置封堵循环通道,使尾管悬挂器能在继续加大泵注压力时,能够通过提升内压精准响应地面指令,该过程俗称“憋压坐挂”,是尾管悬挂固井作业的重要一环。

在超深井尾管悬挂固井作业中,封固段套管不再像竹竿一般,直接从井口装置贯通至目的层段;而是像延伸鱼竿一样,仅在新钻进层段通过尾管悬挂器在上层套管末段“接上”千余米套管。随后,水泥浆才能顺利涌入以封固地层,真正实现在超万米地层之下构建油气通道的钻探任务。从完整的竹竿到仅延伸末段的鱼竿,尾管悬挂固井技术解决了超深井尾管固井的技术风险和成本问题,但它的实现取决于尾管悬挂器这一关键装备。

16时4分,立压表指针开始持续上行,这表明坐挂球已抵达球座,即将憋压剪断第一组剪钉。

剪钉,是一个通过改变承压情况,启动不剪断、剪断对应功能动作的功能部件。对于尾管悬挂器来说,剪钉绝不能在下入过程中提前剪断,并在坐挂过程中只精准剪断坐挂剪钉,在憋通过程中快速剪断球座剪钉。这些“绝不剪断”与“当断则断”是尾管悬挂器的核心设计之一。

立压表终于指向了一个确定值,万米地底仿佛传来坐挂剪钉清脆的断裂声。贾彪正在等待这声脆响,这意味着尾管悬挂器正推动卡瓦片展开,他开始向司钻下达下放悬重的指令,让钻机“放手”。

16时7分,悬重表指针精准停在预计悬重吨位。贾彪继续发布指令,让坐挂球继续憋压剪断第二组剪钉。

16时10分,立压表指针一个陡然摆动,那是球座剪钉剪断、循环通道打开的信号,也是贾彪向司钻下达倒扣指令的契机。1小时后,悬重表提示:倒扣完成,钻具与超重载高压尾管悬挂器成功分离,1316.42米套管重量在此刻完成了从地面钻机向井下工具的完全交付。这就像火箭在助推器脱离后顺利进入预计轨道,超重载高压尾管悬挂器也终于在万米地下牢牢挂住目的层段套管,等待尾管悬挂固井作业注替程序正式启动。

3分钟很短,也很长。从16时4分到此刻,两个3分钟的无缝衔接,是超重载高压尾管悬挂器连续两次精准响应地面指令“憋压坐挂、成功倒扣”的时间;也是川庆井下作业公司设计团队无论多少次试验验证,依旧要等待立压表与悬重表指针“最后审判”的漫长季节;更是每一次从原型设计到现场验证的距离。

在深地塔科1井,这份漫长被万米级固井难度极度放大。井深提升至10910米,下入过程的不确定性几何级倍增,设计团队以17大项、28小项、42套次的高频试验检验进行逐一确认,并通过一枚复合钻杆胶塞创造了“一次性通过全球首个如此复杂组合、如此深度钻具”先例!悬挂载荷要求最高达到400吨,则是他们严密匹配卡瓦片与上层套管硬度,精心设计卡瓦齿型与分布,让“挂上”成为“挂住”。

更难的是高达207.8摄氏度的井底温度。密封部件受高温影响极大,却是固井作业中平衡地层压力、保证井控安全的关键。设计团队通过多轮攻关,最终以A型橡胶搭配特种航空工程复合材料挡圈的“两档一圈”组合密封方式,成功完成220摄氏度高温下105兆帕高压密封能力的技术挑战。

1月23日20时42分,深地塔科1井五开悬挂尾管固井作业历时122分钟顺利完成。

1月26日,固井水泥浆候凝完成。川庆超重载高压尾管悬挂管器圆满完成使命,将1316.42米套管重量交付给坚固的水泥石。也是这一天,贾彪在深地塔科1井司钻房发布最后一条工具技术服务指令:下入钻具,钻磨清除工具内部密封补芯部件。40分钟过去,悬重表指针清晰地告诉所有人:全新设计的密封补芯以提速超10倍的效率全部钻磨清除,井筒已畅通!深地塔科1井尾管悬挂固井作业正式完成,成功刷新全球最深尾管固井作业纪录。

台上一分钟,台下十年功。川庆自研的超重载高压尾管悬挂器在深地塔科1井用3分钟的登台亮相,成全了46年的蓄势待发。他们四十年磨一剑,让尾管悬挂管器完成了无从到有、再到115兆帕高压、220摄氏度高温、650吨超重载性能提升,成功打造出超重载高压尾管悬挂器系列化工具产品,成就“万米深钻系列技术利器”,完成了与我国深工程的双向奔赴。