半潛式鉆井平臺(tái)水下井口扶正技術(shù)及其現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐

邵詩(shī)軍 趙寶祥 羅 鳴 陳浩東 徐一龍

（1.中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)公司）

半潛式鉆井平臺(tái)水下井口扶正技術(shù)及其現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐

邵詩(shī)軍1趙寶祥2羅 鳴1陳浩東1徐一龍1

（1.中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)公司）

半潛式鉆井平臺(tái)水下井口的穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)鉆井作業(yè)的安全及順利施工至關(guān)重要，井身結(jié)構(gòu)、表層固井質(zhì)量、海況條件等是主要影響因素，其中任何一個(gè)出現(xiàn)問題都會(huì)導(dǎo)致水下井口失穩(wěn)，造成水下井口嚴(yán)重偏斜甚至井眼報(bào)廢。在井眼發(fā)生偏斜后，為了減少經(jīng)濟(jì)損失和恢復(fù)正常作業(yè)，需要糾正偏斜的水下井口。文中闡述了南海西部油田YC13－8－1井水下井口扶正施工的作業(yè)程序、工藝特點(diǎn)及注意事項(xiàng)。通過該井水下井口的扶正施工，摸索出了一套成功解決水下井口偏斜的技術(shù)，可為今后海洋鉆井工程類似事件的處理提供技術(shù)參考。

半潛式鉆井平臺(tái) 水下井口 井口扶正 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐

目前南海油氣勘探作業(yè)主要采用半潛式鉆井平臺(tái)，平臺(tái)通常采用水下井口系統(tǒng)。由于水下井口與防噴器（BOP）組和隔水導(dǎo)管系統(tǒng)連接，如果水下井口發(fā)生偏斜，將對(duì)整個(gè)水下系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響，進(jìn)而影響到整個(gè)鉆井作業(yè)的效率與安全。

要使水下井口發(fā)生偏斜后能夠恢復(fù)正常作業(yè)，需要糾正井口位置，但目前國(guó)內(nèi)外沒有類似成功的案例可供參考，因此在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了摸索與實(shí)踐，成功地扶正了YC13－8－1井發(fā)生偏斜的水下井口，并總結(jié)出了一套水下井口扶正技術(shù)，可為海洋鉆井中水下井口發(fā)生偏斜時(shí)糾正井口的施工提供技術(shù)參考。

1 水下井口系統(tǒng)特征

水下井口是半潛式鉆井平臺(tái)連接BOP組和封隔套管的必備裝置（圖1），且要承受一定的高壓。通常情況下，井口偏斜會(huì)導(dǎo)致BOP組側(cè)向傾斜而影響井控質(zhì)量，也會(huì)發(fā)生扭矩傳遞不到位、偏摩等問題，從而影響到鉆井作業(yè)的效率與安全；另外，偏斜度達(dá)到2.5°以上的井口頭無法坐封密封總成，不能實(shí)現(xiàn)不同井段的分隔，無法解鎖或鎖緊井口連接器，若不能糾正井口，將會(huì)導(dǎo)致井眼報(bào)廢1）。因此，水下井口的穩(wěn)定對(duì)整個(gè)鉆井作業(yè)的安全和效率至關(guān)重要。

影響水下井口穩(wěn)定的因素可歸納為以下幾點(diǎn)：

圖1 水下井口系統(tǒng)及BOP組系統(tǒng)

（1）一開井眼井斜過大。較深水域一開鉆井作業(yè)受海流等外部環(huán)境因素影響很大，若井眼傾斜，則下入表層套管后井口必然偏斜[1]。

（2）套管頭距泥線過高。水下井口系統(tǒng)中，φ762 mm套管頭與導(dǎo)向基板一起下入，為了防止導(dǎo)向基板被水泥固住等問題，套管頭一般在距泥線1.5～2.0 m的位置，而水下BOP組很重，如果井口頭過高，在海流的作用下也會(huì)對(duì)井口的穩(wěn)定造成影響2）。

（3）表層套管入泥淺，不足以支撐井口。

（4）表層套管固井質(zhì)量不合格。

（5）惡劣海況下平臺(tái)發(fā)生縱橫搖甚至平臺(tái)移位等。

2 水下井口扶正原理

半潛式鉆井平臺(tái)依靠錨鏈固定平臺(tái)位置，平臺(tái)移位后可以通過調(diào)整錨鏈等措施使平臺(tái)恢復(fù)到原井位。但是對(duì)于水下井口發(fā)生偏斜的半潛式平臺(tái)，其水下井口處于失穩(wěn)狀態(tài)，調(diào)整平臺(tái)位置并不能解決問題，需要從以下幾個(gè)方面著手：

（1）平臺(tái)移動(dòng)距離的測(cè)量。平臺(tái)偏斜量和偏斜方位可以通過導(dǎo)向基板水平儀（最大測(cè)量度數(shù)為5°）得到；但當(dāng)偏斜量太大時(shí)，需要使用測(cè)斜儀進(jìn)行測(cè)量得到。如圖2所示，在正常情況下，平臺(tái)、隔水導(dǎo)管、BOP組及水下井口處于OA位置，在某種作用下平臺(tái)發(fā)生移位后，整個(gè)水下井口系統(tǒng)會(huì)偏移到OA′位置，OA與OA′之間的夾角等于水下井口的偏斜角度，這樣利用簡(jiǎn)單的三角函數(shù)就可以計(jì)算出平臺(tái)的移動(dòng)距離，通過調(diào)整錨鏈的長(zhǎng)度可使平臺(tái)恢復(fù)到原位置[2]。

圖2 水下井口與隔水導(dǎo)管位置示意圖

（2）水下井口的扶正。半潛式鉆井平臺(tái)與隔水導(dǎo)管系統(tǒng)、BOP組及水下井口由上自下連接在一起，整個(gè)系統(tǒng)在BOP組上部存在撓性連接且撓曲度有限，而BOP組重量大，如果單純調(diào)整平臺(tái)位置以扶正水下井口，勢(shì)必要使用較大的橫向力才能拉動(dòng)井口頭，而這樣就對(duì)隔水導(dǎo)管系統(tǒng)施加了一個(gè)較大的橫向剪切力，易造成隔水導(dǎo)管系統(tǒng)損傷。因此，需要采取過提BOP組重量和移動(dòng)平臺(tái)位置，進(jìn)而扶正水下井口。

（3）水下井口的加固。發(fā)生偏斜的水下井口處于失穩(wěn)狀態(tài)，即使通過調(diào)整平臺(tái)位置等措施能使整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)到滿足作業(yè)的狀態(tài)，但作業(yè)中風(fēng)浪流的作用仍將會(huì)使其發(fā)生偏斜且更加嚴(yán)重。因此，需要對(duì)糾正的水下井口進(jìn)行加固，這樣才能使糾正的水下井口安全完成后續(xù)作業(yè)。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐

南海西部油田的YC13－8－1預(yù)探井由半潛式鉆井平臺(tái)承鉆，井位水深85 m，一開φ762 mm隔水導(dǎo)管入泥65 m，二開φ339.7 mm套管下深779 m，鉆φ317.5 mm井眼至2851 m時(shí)受土臺(tái)風(fēng)（南海海域生成的臺(tái)風(fēng)）“米克拉”的影響，現(xiàn)場(chǎng)防臺(tái)工作準(zhǔn)備不到位，未起出隔水導(dǎo)管連接器，導(dǎo)致隔水導(dǎo)管、BOP組及水下井口系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重偏斜。臺(tái)風(fēng)給鉆井作業(yè)造成了下列問題：

（1）在臺(tái)風(fēng)期間，平臺(tái)3號(hào)、4號(hào)隔水導(dǎo)管張力繩從支撐環(huán)枇杷頭處被拉脫開，阻流鵝徑管撞擊園井甲板門橫梁導(dǎo)致變形，伸縮節(jié)傾斜后磨損轉(zhuǎn)噴器球接頭致使球接頭密封損壞；

（2）ROV下水觀察，導(dǎo)向基盤和BOP組水平儀水銀球均偏到右前邊緣，偏斜度超過5°。

水下井口的偏斜給后續(xù)鉆井作業(yè)造成了極大的困難，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）水下井口不正時(shí)，若繼續(xù)鉆井作業(yè)，鉆具會(huì)嚴(yán)重磨損防噴器內(nèi)腔、撓性接頭和井口頭；

（2）φ476.3 mm 井口內(nèi)徑為473.1 mm，φ244.5 mm套管掛外徑為463.3 mm，兩者之間間隙很小，在這種狀況下無法下φ244.5 mm套管到位，也無法坐封密封總成；

（3）由于BOP組及隔水導(dǎo)管系統(tǒng)部分組件受損，需要起出BOP組進(jìn)行檢修，在這種狀態(tài)下無法解鎖井口連接器，不能起出BOP組。

鑒于這種狀況，經(jīng)過一系列分析之后，決定在該井嘗試糾正水下井口，具體流程如下：

（1）測(cè)算船體漂移位移和方位。下測(cè)斜鉆具測(cè)得BOP組及井口頭處實(shí)際偏斜達(dá)8.0°，平臺(tái)鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤面中心水平位移達(dá)15 m，漂移方位為290°（圖3）。

圖3 受強(qiáng)風(fēng)襲擊后南海二號(hào)錨鏈分布平面示意圖

（2）由于水下BOP組近130 t的重量坐于井口頭上，因此采取鎖定伸縮節(jié)、過提BOP組懸重的方法并結(jié)合調(diào)整船位糾正水下井口。鉆臺(tái)逐漸增加過提量，同時(shí)ROV下水觀察導(dǎo)向基板水平儀變化，逐步調(diào)整船位，經(jīng)過糾正，導(dǎo)向基板水平儀示數(shù)回到前2°。為了檢驗(yàn)糾正后的井口的穩(wěn)定性，現(xiàn)場(chǎng)施加25 t的力于井口頭上，觀察水平儀示數(shù)無變化。

（3）考慮到偏斜2°的水下井口能夠滿足后續(xù)作業(yè)的要求，因此解鎖井口連接器，起出BOP組進(jìn)行檢修，同時(shí)為加固水下井口創(chuàng)造條件。

（4）在檢修BOP組期間，注水泥塞加固井口。ROV下水觀察發(fā)現(xiàn)導(dǎo)向基板水平儀又回到前2.5°，說明井口依然處在不穩(wěn)定狀態(tài)。因此，采取現(xiàn)場(chǎng)下入光鉆桿，穿過導(dǎo)向基板艏艉方向的兩個(gè)導(dǎo)向孔，分別在表層隔水導(dǎo)管外圍大排量沖出一個(gè)5 m深的坑，然后分別在坑內(nèi)注入20 bbl密度1.90 g/cm3的水泥漿，確?？颖凰嗵顫M。

檢修完BOP組后，重新下入BOP組，成功鎖緊井口連接器，對(duì)各個(gè)部件以及整個(gè)水下井口系統(tǒng)進(jìn)行試壓，合格后恢復(fù)正常鉆井作業(yè)。后續(xù)鉆井作業(yè)狀況為：

（1）在下φ244.5 mm套管到位后，固井前試脫手送入工具，最大扭矩達(dá)到16 k N·m仍不能轉(zhuǎn)動(dòng)管柱（正常情況下達(dá)到1.3 k N·m即可），起出工具地面檢查正常，分析認(rèn)為是由于井口仍存在微量偏斜導(dǎo)致工具憋住無法脫手。重新下到位，向原井位方向繼續(xù)移船后，試脫手工具成功，固井后順利脫手、坐封密封總成，試壓合格。

（2）在后續(xù)作業(yè)中，ROV下水檢查發(fā)現(xiàn)隔水導(dǎo)管周圍注的水泥塞面有裂紋，說明水泥塞承受了一定的側(cè)向力，起到了穩(wěn)定井口的作用。此后，該井鉆井作業(yè)順利完成。

4 結(jié)論與建議

（1）半潛式鉆井平臺(tái)作業(yè)中水下井口的穩(wěn)定性是關(guān)鍵，井口失穩(wěn)很有可能會(huì)導(dǎo)致作業(yè)中復(fù)雜情況的發(fā)生，甚至?xí)咕蹐?bào)廢。

（2）對(duì)于發(fā)生偏斜的水下井口，通過觀察或者測(cè)量得出井口的偏斜角度，測(cè)算出平臺(tái)的移位距離，進(jìn)而通過過提BOP重量、結(jié)合調(diào)整錨鏈移船進(jìn)行扶正，在此基礎(chǔ)上再對(duì)水下井口進(jìn)行加固，這樣即可繼續(xù)完成后續(xù)作業(yè)，減少工程損失。

（3）水下井口扶正后，在隔水導(dǎo)管旁注水泥塞加固井口，這是穩(wěn)固水下井口的有效方法。

（4）水下井口穩(wěn)定非常重要，因此要合理設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)，施工中要保證合適的井口頭高度，保證表層套管的固井質(zhì)量；還要加強(qiáng)對(duì)異常天氣的預(yù)報(bào)能力，半潛式鉆井平臺(tái)在應(yīng)對(duì)臺(tái)風(fēng)時(shí)要盡量起出（或解鎖）井口連接器，以避免造成不必要的損失。

[1] 邵詩(shī)軍，牟小軍，婁來柱，等.半潛式鉆井平臺(tái)在惡劣海況下的一開技術(shù)[J].石油鉆采工藝，2010，32（3）：1－3.

[2] 賈慧榮，何炎平，譚家華.南海2號(hào)半潛式平臺(tái)深水改造方案完整穩(wěn)性研究[J].中國(guó)海洋平臺(tái)，2004，19（2）：42－45.

The underwater wellhead centering technology and its application on the semi－submersible drilling platform

Shao shijun1Zhao Baoxiang2Luo Ming1Chen Haodong1Xu Yilong1
（1.Zhanjiang Branch of CNOOC Ltd.，Guangdong，524057；2.CNOOC Energy Technology ＆ Services－Supervision ＆Technology Co.，Guangdong，524057）

The stability of subsea wellhead is very important for safe and successful drilling operation on semi－submersible drilling platform and would be influenced mainly by the factors，well structure，cement job quality of surface level and oceanic condition，etc.The failue of any factor mentioned above could damage the stability of subsea wellhead and cause the subsea wellhead inclined severely and wellbore abandoned.In order to reduce the economic loss and resume the normal operation after the well hole is inclined，it is neccessory to center the inclined subsea wellhead.This article describes the job procedure，technologic characteristics and notabilias for subsea wellhead centering of YC 13－8－1 well in the west of the South China Sea.Through the practical operation，a set of subsea wellhead entering techology has been obtained and it can be referred on similar trouble removal in the future offshore drilling.

semi－submersible drilling platform；subsea wellhead；wellhead centering；field application

邵詩(shī)軍，高級(jí)工程師，1995年畢業(yè)于原江漢石油學(xué)院鉆井工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事海洋鉆井工藝技術(shù)的研究與管理工作。地址：廣東省湛江市坡頭區(qū)南調(diào)路22號(hào)中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司鉆完井部（郵編：524057）。電話：0759－3901755。E－mail：shaoshj＠cnooc.com.cn。

1）VETCOGRAY.SG－5/SG－5XP Subsea wellhead system operating and service manual.2005.

2）劉正仁，肖玉昆，李士安，等.海洋鉆井手冊(cè).1996.

2010－11－12改回日期：2011－04－30

（編輯：崔護(hù)社 孫豐成）