LD10-1油田井口平臺(tái)加掛井槽技術(shù)研究

穆頃 張建勇 楊光 李彥麗 張曉頻

（中海油能源發(fā)展股份有限公司 油田建設(shè)工程分公司 天津 300452）

LD10-1油田井口平臺(tái)加掛井槽技術(shù)研究

穆頃 張建勇 楊光 李彥麗 張曉頻

（中海油能源發(fā)展股份有限公司 油田建設(shè)工程分公司 天津 300452）

LD10-1油田井口平臺(tái)加掛井槽項(xiàng)目中，對(duì)三種加掛井槽的方法（內(nèi)掛井槽、外掛井槽和新增樁腿加掛井槽）進(jìn)行詳細(xì)分析論證，最終確定合理的加掛井槽方案。在加掛井槽的方案論證和實(shí)施工程中，對(duì)三種加掛井槽方式需要注意的共性問題和各自特點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié)，為類似的工程項(xiàng)目提供借鑒。

井口平臺(tái)；內(nèi)掛井槽；外掛井槽；新增樁腿

0 引言

LD10-1油田位于渤海遼東灣中部海域，平均水深約30m。油田設(shè)施包括井口平臺(tái)（即LD10-1WHPA）和中心設(shè)備平臺(tái)。隨著平臺(tái)投產(chǎn)年限不斷增加，油田產(chǎn)量已逐年遞減。為了彌補(bǔ)產(chǎn)量的下降，企業(yè)常采取側(cè)鉆井、注水、注聚等措施使原油產(chǎn)量保持穩(wěn)定。為實(shí)現(xiàn)油田合理高效開發(fā)、完善注采井網(wǎng)、使油田穩(wěn)產(chǎn)，需要對(duì)LD10-1WHPA進(jìn)行綜合調(diào)整，并新增10口調(diào)整井。

平臺(tái)加掛井槽具有工程周期短、投資成本低等特點(diǎn)，且能滿足新增調(diào)整井的要求。本文將結(jié)合LD10-1WHPA加掛井槽項(xiàng)目，對(duì)加掛井槽的幾種方式進(jìn)行分析和歸納。

1 加掛井槽的方式

加掛井槽主要有內(nèi)掛井槽［1］、外掛井槽［2］、新增樁腿加掛井槽三種方式。

SZ36-1B平臺(tái)采用的是內(nèi)掛井槽方案，見圖1；SZ36-1 E/G平臺(tái)采用新增樁腿加掛井槽方案，見圖2；LD10-1WHPA采用的是外掛井槽及新增樁腿加掛井槽方案，見圖3。

三種加掛井槽方案的基本特點(diǎn)見表1。

圖1 SZ36-1 B平臺(tái)內(nèi)掛井槽方案

圖2 SZ36-1 E/G平臺(tái)新增樁腿加掛井槽方案

圖3 LD10-1WHPA外掛井槽及新增樁腿加掛井槽方案

表1 三種加掛井槽方案比較

2 加掛井槽位置的選取原則

平臺(tái)加掛井槽不論是內(nèi)掛井槽、外掛井槽還是新增樁腿加掛井槽，其新增井槽位置的選取主要考慮如下因素：

（1）滿足鉆完井需要

首先需要確定是采用鉆井船還是平臺(tái)的鉆修井機(jī)進(jìn)行鉆完井作業(yè)，然后根據(jù)選定的鉆井設(shè)施極限工作范圍選擇加掛井槽的位置。一般而言，內(nèi)掛井槽仍然位于原平臺(tái)的井口區(qū)內(nèi)。無論是鉆井船還是鉆修井機(jī)都較易實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)掛井槽的鉆完井作業(yè)。外掛井槽和新增樁腿加掛井槽，一般位于原井口區(qū)外部。如用鉆井船進(jìn)行鉆完井作業(yè)，則平臺(tái)結(jié)構(gòu)必須滿足鉆井船的靠船要求，且必須位于鉆井船的作業(yè)范圍內(nèi)［3］。如使用平臺(tái)的鉆修井機(jī)進(jìn)行鉆完井作業(yè)，需要將原平臺(tái)鉆修井機(jī)滑移至外掛井槽或新增樁腿平臺(tái)區(qū)域進(jìn)行作業(yè)。因結(jié)構(gòu)受力增加較大，故需要對(duì)平臺(tái)及鉆修井機(jī)進(jìn)行較大改造。

（2）與平臺(tái)結(jié)構(gòu)的相互影響

平臺(tái)加掛井槽后，需在井槽內(nèi)安裝隔水套管。隔水套管需要通過平臺(tái)、導(dǎo)管架直至入泥，所以新增井槽必須考慮新增隔水套管、井口片及樁腿對(duì)平臺(tái)原結(jié)構(gòu)的影響。

對(duì)于內(nèi)掛井槽和外掛井槽來說，因?yàn)樗率┕げ僮麟y度較大、風(fēng)險(xiǎn)較高，所以一般要求加掛井槽時(shí)盡量不改變導(dǎo)管架的原結(jié)構(gòu)。新增隔水套管自上而下與原導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)應(yīng)保持一定的安全距離，避免安裝時(shí)損傷原結(jié)構(gòu)。若新增隔水套管與原導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)有碰撞且難以避免時(shí)，可考慮一些非常措施，如減小隔水套管尺寸且在滿足鉆完井要求的前提下，將隔水套管設(shè)計(jì)為一定斜度。若隔水套管與輔助結(jié)構(gòu)（如陽極、防沉板等）發(fā)生干涉，則可以經(jīng)過計(jì)算分析后，在滿足導(dǎo)管架強(qiáng)度及防腐的要求下拆除該結(jié)構(gòu)，或者拆除后再進(jìn)行加強(qiáng)。

新增樁腿加掛井槽屬于大型改造，對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)的整體影響很大。因此需要將新增樁腿結(jié)構(gòu)和老平臺(tái)結(jié)構(gòu)一起進(jìn)行詳細(xì)的整體在位分析，包括靜力分析、地震分析、疲勞分析。對(duì)新增樁腿結(jié)構(gòu)也要進(jìn)行安裝分析，包括吊裝分析、裝船分析、拖航分析、樁和隔水套管的自由站立及打入可行性分析［4-5］。此外，還需根據(jù)具體分析結(jié)果進(jìn)行新增樁腿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和老平臺(tái)改造。

（3）海底管線電纜對(duì)加掛井槽的影響

由于外掛井槽和新增樁腿加掛井槽的位置與原平臺(tái)井口區(qū)距離較遠(yuǎn)（一般位于原平臺(tái)結(jié)構(gòu)外部），因此需要對(duì)平臺(tái)附近的海底管線、電纜路由進(jìn)行仔細(xì)探查，以免隔水套管與海底管線及電纜距離過近或發(fā)生干涉。

（4）對(duì)上部組塊的空間要求

加掛井槽肯定會(huì)占用原組塊的空間。由于海洋平臺(tái)的海上空間狹小，因此新增井槽周圍必須考慮有足夠的空間進(jìn)行井口設(shè)備的回接，以及對(duì)原有安全通道及安全區(qū)劃分的影響。

3 主要技術(shù)問題和解決方案

通過對(duì)LD10-1WHPA原始設(shè)計(jì)資料的詳細(xì)研究和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，形成內(nèi)掛井槽、外掛井槽及新增樁腿加掛井槽三種方案。三種方案都存在一些技術(shù)問題需要解決，下面將對(duì)三種方案的主要技術(shù)問題和解決方案進(jìn)行闡述。

3.1 平臺(tái)內(nèi)掛井槽

通過對(duì)LD10-1WHPA原始設(shè)計(jì)資料的研究，提出可在平臺(tái)井口區(qū)西側(cè)進(jìn)行內(nèi)掛井槽布置（圖4）。

圖4 LD10-1WHPA內(nèi)掛井槽方案

3.1.1 內(nèi)掛井槽與結(jié)構(gòu)干涉的問題

為了避開導(dǎo)管架的各層拉筋，此處實(shí)際可用的寬度僅為565 mm，基本滿足直徑508 mm隔水套管的空間需要。但是在泥面附近，隔水套管還是會(huì)與防沉板發(fā)生干涉?？紤]到防沉板僅僅是導(dǎo)管架海上安裝過程中的臨時(shí)性構(gòu)件，所以考慮切除干涉部分的防沉板，并在切除部位安裝導(dǎo)向筒，以便安裝隔水套管。

3.1.2 內(nèi)掛井槽井口區(qū)采油樹的布置

LD10-1WHPA原采油樹布置在平臺(tái)的下層甲板上，而且平臺(tái)的布置已經(jīng)相當(dāng)緊湊，無法安裝新的采油樹。通過反復(fù)論證，決定將新采油樹布置在下層甲板與頂層甲板的中間兩層（見圖5），這樣新采油樹周圍就有足夠的空間來進(jìn)行井口設(shè)備的回接。該布置方法有效解決了新井口安裝、生產(chǎn)和維修的安全及操作問題，對(duì)原井口區(qū)的影響也降至最低，且不影響平臺(tái)現(xiàn)有安全通道和安全區(qū)域的劃分。

圖5 LD10-1WHPA內(nèi)掛井槽采油樹

3.1.3 隔水套管的安裝

內(nèi)掛井槽新增隔水套管的位置距離原隔水套管很近。如考慮使用打樁錘將隔水套管打入，則會(huì)由于振動(dòng)太大而影響平臺(tái)生產(chǎn)。因此通常使用鉆修井機(jī)和鉆井船，以鉆孔的方式進(jìn)行隔水套管安裝。

3.1.4 鉆井防碰

LD10-1WHPA原有的35個(gè)井槽已經(jīng)全部投入生產(chǎn)。如何保證新增的井槽繞開周圍密集的生產(chǎn)井，防碰撞是鉆完井后必須考慮的問題。由于內(nèi)掛井槽與原隔水套管距離過近及油藏靶點(diǎn)的限制，在此處新增井槽很難滿足鉆完井的要求，故只能放棄內(nèi)掛井槽方案。

3.2 平臺(tái)外掛井槽

LD10-1 WHPA的四條腿為東西方向單向傾斜，在平臺(tái)的南北兩側(cè)均可外掛井槽。但由于北側(cè)是該平臺(tái)的靠船側(cè)，考慮到隔水套管的防碰撞及平臺(tái)的靠船需要，僅在南側(cè)外掛井槽。

3.2.1 外掛井槽位置的選擇

外掛井槽位置應(yīng)盡可能靠近平臺(tái)主軸。由于外掛井槽的后續(xù)修井作業(yè)均由平臺(tái)修井機(jī)完成，外掛井槽和主軸的距離較小，也就減小了修井荷載偏移對(duì)平臺(tái)的不利影響，有利于平臺(tái)的整體強(qiáng)度和樁基承載力要求。

3.2.2 外掛井槽與平臺(tái)結(jié)構(gòu)的干涉

由于外掛井槽位置應(yīng)盡可能靠近平臺(tái)主軸，從而導(dǎo)致外掛井槽與部分平臺(tái)管線及安全走道發(fā)生干涉。因此必須對(duì)管線進(jìn)行改造，并將原平臺(tái)安全走道移到新增甲板的最外側(cè)。

外掛井槽的隔水套管通常采用井口片來固定。新增井口片的高程一般與原導(dǎo)管架各水平層一致，這樣可保證新增隔水套管的強(qiáng)度。由于水下焊接對(duì)于受力構(gòu)件的強(qiáng)度難以保證，一般新增井口片采用管卡形式連接。設(shè)計(jì)過程中要注意管卡的可安裝性，注意陽極、各個(gè)水平桿件、變徑段等的位置。在LD10-1WHPA外掛井槽安裝過程中，發(fā)生了管卡與陽極的干涉問題。經(jīng)過討論研究，最終采取先切除陽極，然后利用水下焊接復(fù)位陽極的處理方案。

3.2.3 隔水套管的安裝

外掛井槽新增隔水套管與內(nèi)掛井槽相同，也使用鉆修井機(jī)、鉆井船鉆孔的方式安裝隔水套管。并且為了保證鉆頭順利下放和提升，對(duì)隔水套管導(dǎo)向設(shè)計(jì)進(jìn)行了創(chuàng)新。導(dǎo)向兩端均加裝喇叭口（見圖6），滿足了鉆孔工具升降的需要。

圖6 隔水套管導(dǎo)向

3.3 平臺(tái)新增樁腿加掛井槽

從老平臺(tái)構(gòu)造角度講，LD10-1 WHPA南北兩側(cè)均可實(shí)現(xiàn)新增樁腿加掛井槽。但由于北側(cè)是該平臺(tái)的靠船側(cè)，考慮到隔水套管的防碰撞及平臺(tái)的靠船需要，僅在南側(cè)新增樁腿加掛井槽。

3.3.1 新增樁腿與原平臺(tái)結(jié)構(gòu)、設(shè)施干涉問題

由于新增樁腿完全依托于現(xiàn)役平臺(tái)，并進(jìn)行了重大的改造，因此在安裝過程中可能發(fā)生較多干涉問題。項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段就應(yīng)預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的干涉問題，并一一核實(shí)。

常見的干涉問題如下：

（1）新增樁腿是否與預(yù)定安裝位置周邊現(xiàn)有海底管線、電纜干涉；

（2）新增樁腿是否與平臺(tái)上部設(shè)備（如放空管、火炬臂、吊機(jī)、發(fā)電機(jī)排煙管）干涉；

（3）新增樁腿入泥后是否與原平臺(tái)鋼樁干涉；

（4）新增樁腿與現(xiàn)役平臺(tái)的連接部分是否與現(xiàn)役平臺(tái)原有的電纜護(hù)管、立管、泵護(hù)管等存在干涉。

發(fā)生干涉極可能會(huì)顛覆整個(gè)新增樁腿項(xiàng)目，因此應(yīng)盡量避免。

3.3.2 新增樁腿安裝前的準(zhǔn)備工作

新增樁腿安裝前，必須對(duì)預(yù)定安裝位置進(jìn)行仔細(xì)探查。由于老平臺(tái)投入生產(chǎn)已有一定年限，平臺(tái)導(dǎo)管架泥面附近難免存在沖刷或淤積現(xiàn)象。為了保證新增樁腿高程與老平臺(tái)基本一致，必須對(duì)海底進(jìn)行仔細(xì)探查，了解可能影響新增樁腿安裝的障礙物。

3.3.3 新增樁腿打樁作業(yè)對(duì)現(xiàn)役平臺(tái)的影響

新增樁腿要用打樁錘打樁。而老平臺(tái)的部分設(shè)備對(duì)平臺(tái)的震動(dòng)是很敏感的，因此為了減小打樁對(duì)老平臺(tái)的沖擊，一般采用以下措施：

（1）新增樁腿打樁時(shí)，新增樁腿與老平臺(tái)并不是通過焊接硬性連接，而是通過具有緩沖作用的臨時(shí)裝置連接。

（2）新增樁腿一般設(shè)計(jì)成兩根直立樁腿。一方面是考慮新增樁腿的建造安裝，另一方面也可以減小打樁作業(yè)對(duì)老平臺(tái)的沖擊。

（3）打樁過程中應(yīng)合理控制打樁能量與速度，避免對(duì)現(xiàn)役平臺(tái)作業(yè)產(chǎn)生影響。

3.3.4 新增樁腿組塊與原平臺(tái)之間的安裝誤差

雖已采用種種措施，但新增樁腿組塊與原平臺(tái)組塊之間仍然不可避免存在安裝誤差，特別是對(duì)于鉆修井機(jī)需要滑移到新增樁腿組塊上進(jìn)行作業(yè)的情況。誤差的存在給鉆修井機(jī)滑軌的改造帶來很大困難，一般采用如下措施來處理該問題：

（1）新增樁腿組塊與導(dǎo)管架采用倒盲板的連接形式。通過切樁、安裝倒盲板，可使導(dǎo)管架安裝誤差對(duì)組塊安裝的影響降至最小。

（2）新增樁腿組塊主梁翼緣板的寬度適當(dāng)加寬，或者主梁采用寬度較寬的箱型梁，可有效避免滑軌對(duì)接現(xiàn)象的發(fā)生。

4 結(jié)論

LD10-1WHPA最終采取外掛井槽和新增樁腿加掛井槽的方式，共安裝12個(gè)井槽（其中外掛4個(gè)井槽，新增樁腿加掛8個(gè)井槽）。目前已經(jīng)完成新井的鉆井作業(yè)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

加掛井槽的設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，需要根據(jù)平臺(tái)的自身特性選取不同的加掛方式。本文結(jié)合LD10-1WHPA加掛井槽項(xiàng)目，對(duì)幾種加掛井槽的方案及工程實(shí)踐中遇到的問題進(jìn)行歸納總結(jié)，希望能對(duì)日后的加掛井槽方案設(shè)計(jì)提供一定參考。

［1］邱大慶，龔玉金，黃三平.XJ30-2平臺(tái)新增內(nèi)置井槽的幾個(gè)技術(shù)問題［J］.中國海上油氣，2008，20（3）：189-191.

［2］鄧欣，尹彥坤，易滌非等.海洋平臺(tái)加掛井槽技術(shù)研究與實(shí)例分析［J］.中國海洋平臺(tái)，2007（12）：46-49.

［3］何一平.海上平臺(tái)總體設(shè)計(jì)中的修井問題［J］.中國海上油氣（工程），1995（6）：9-13.

［4］中國船級(jí)社.海上固定平臺(tái)入級(jí)與建造規(guī)范［M］.北京：人民交通出版社，1992.

［5］中國海洋石油總公司.Q/HS 3003-2002渤海海域鋼質(zhì)固定式平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定［S］.北京：2002.

Study for additional well slots on LD10-1WHPA

MU Qing ZHANG Jian-yong YANG Guang LIYan-li ZHANG Xiao-pin
（Oilfield Construction Engineering Co.，CNOOC Energy Technology&Services Limited，Tianjin 300452，China）

In the project of additional well slots on LD10-1 WHPA platform，three methods，which are internal addition，external-addition and legs extension-addition，are analyzed and demonstrated to find out the reasonable one.During the scheme demonstration and project implementation，the common problems and characteristics that need to pay attention to for the three methods are analyzed and summarized，which shall provide reference for similar projects.

wellhead platform；internal additional well slots；external additional well slots；leg extension additional well slots

TE951

A

1001-9855（2012）03-0001-05

2011-11-01

穆頃（1981-），男，漢族，工程師，主要從事海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

張建勇（1979-），男，漢族，碩士，工程師，主要從事海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

楊光（1983-），男，漢族，工程師，主要從事海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

李彥麗（1982-），女，漢族，碩士，工程師，主要從事海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

張曉頻（1984-），女，漢族，碩士，工程師，主要從事海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。