巖屑回注井井口改造在海上油田中的應(yīng)用

陳國(guó)宏

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司)

鉆井過程中會(huì)產(chǎn)生巖屑、廢液等廢棄物，廢棄物一般處理方法有處理后排放、循環(huán)回收再利用、生物處理、化學(xué)方法、填埋、地下回注等[1-3]。開發(fā)初期，中海油在渤海某油田采用鉆屑回注技術(shù)，完成了鉆井液海上零排放的目標(biāo)。由于該油田最初開發(fā)是中海油與國(guó)外石油公司合作，在鉆屑回注時(shí)，采用井口裝置為水平式井口，使用的是芯軸式懸掛器[4-5]。這種井口裝置的優(yōu)點(diǎn)是井口裝置整體高度相對(duì)比較短，占用空間小。

為滿足油田后期綜合調(diào)整和完善注采井網(wǎng)，需對(duì)油田井位進(jìn)行加密，但該油田經(jīng)過多年開發(fā)目前已無(wú)剩余空槽口，因此只能利用低效井井槽側(cè)鉆至新井位，其中鉆屑回注井的側(cè)鉆較為特殊。由于鉆屑回注井在結(jié)構(gòu)，壓力和防腐級(jí)別方面與生產(chǎn)井井口差別較大，在利用前必須對(duì)井口進(jìn)行改造置換。為此，本文從更換井口裝置方案到最終實(shí)施等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了闡述，為后續(xù)此類作業(yè)提供借鑒。

一、D32ST01井原井口裝置

D32ST01井原井口裝置從下至上，主要由?508 mm×?339.7 mm套管頭，復(fù)合式套管頭，油管掛，生產(chǎn)主閥，生產(chǎn)閥門，采油樹帽等組成。?508 mm×?339.7 mm套管頭與復(fù)合式套管頭通過螺栓連接，油管掛坐于復(fù)合式套管頭內(nèi)，油管掛上端則通過法蘭與生產(chǎn)主閥連接，生產(chǎn)主閥之上通過法蘭與生產(chǎn)閥門連接，生產(chǎn)閥門之上則連接采油樹帽。

?508 mm×?339.7 mm套管頭坐于?508 mm隔水管頂部，?339.7 mm套管與懸掛器通過絲扣連接后坐掛于?508 mm×?339.7 mm套管頭內(nèi)，?339.7 mm套管掛與復(fù)合式套管頭密封。同時(shí)，復(fù)合式套管頭內(nèi)坐有?244.6 mm套管懸掛器臺(tái)階，?339.7 mm套管與懸掛器連接后坐掛于復(fù)合式套管頭內(nèi)。同樣，油管懸掛器懸掛?114.3 mm油管，并與復(fù)合式套管頭密封。復(fù)合式套管頭側(cè)面安裝生產(chǎn)閥門，其通道與油管掛的橋式通道溝通，通道上下位置由油管掛與復(fù)合式套管頭密封。油管與套管的懸掛位置示意圖如圖1所示。

清蠟閥主要用于鋼絲作業(yè)等提供通道，油管環(huán)空閥可提供?114.3 mm油管與?244.6 mm套管內(nèi)環(huán)空的液體循環(huán)通道，?244.6 mm與?339.7 mm套管油套環(huán)空閥主要用于套管環(huán)空壓力變化，生產(chǎn)閥門則用于開啟或關(guān)閉生產(chǎn)，鉆屑回注時(shí)，將回注管線接在生產(chǎn)閥門上，打開閥門，即可回注。

圖1 D32ST01井油套管懸掛位置示意圖

二、井口改造方案優(yōu)選

目前海上油氣田在生產(chǎn)井有上千口，使用井口從國(guó)外的FMC、喀麥隆、DRIL-QUIP到國(guó)內(nèi)的金石等有數(shù)種，但井口裝置改造是第一次，無(wú)經(jīng)驗(yàn)可借鑒，因此選擇一種安全、經(jīng)濟(jì)、易于實(shí)施的方案尤為重要。針對(duì)D32ST01井井口特點(diǎn)，篩選以下方案進(jìn)行了充分論證和分析。

方案：保持井內(nèi)套管不動(dòng)，僅在地面進(jìn)行井口切割。此方案需對(duì)平臺(tái)上下甲板高度、?508 mm導(dǎo)管高度、導(dǎo)管頭、?346.1 mm復(fù)合式套管頭、?339.7 mm套管和?244.6 mm套管懸掛器高度，以及生產(chǎn)流程管線布局精確測(cè)量。該方案首先使用水力割刀從?244.6 mm套管懸掛器尾端進(jìn)行冷切割，起出?244.6 mm套管懸掛器并拆除?346.1 mm復(fù)合套管頭，此后再采用氣焊熱切割從外部切割?508 mm導(dǎo)管和?339.7 mm套管懸掛器，回收?508 mm導(dǎo)管頭及?339.7 mm套管懸掛器。

此方案整個(gè)過程都在井筒內(nèi)作業(yè)，操作復(fù)雜風(fēng)險(xiǎn)大、工具稀缺、費(fèi)用較高約需150萬(wàn)元，如回接失敗基本無(wú)處理手段。該方案整個(gè)切割置換井口作業(yè)都在地面進(jìn)行，可精確操作和把控，即使出現(xiàn)問題利于查找和解決，使用工具普通且費(fèi)用較低僅為30萬(wàn)元。此方案經(jīng)濟(jì)可行，易于實(shí)施。

三、井口裝置改造目標(biāo)

1. 關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)油田生產(chǎn)需求，D32ST01井需要側(cè)鉆為一口電泵生產(chǎn)井，為此需要將原油管掛提出井口，并更換有電纜穿越的油管掛；套管頭也需換為能滿足生產(chǎn)防腐、壓力級(jí)別和結(jié)構(gòu)要求的生產(chǎn)型井口。改造后井口見圖2。

圖2 D32ST01井改造后立式井口裝置

此井口裝置包括三大部分，即套管頭、油管頭、采油樹。套管頭的上端與油管頭的下端通過法蘭連接，油管頭的上端則與采油樹通過法蘭連接。

在此對(duì)立式井口裝置下部套管頭部分進(jìn)行重點(diǎn)介紹，?346.1 mm套管頭采用WD型反向卡瓦坐于?339.7 mm套管頂端并采用2道BT密封，?244.6 mm套管通過WE型卡瓦坐于?346.1 mm套管頭內(nèi)，并在其上部坐?279.4 mm油管四通，油管掛坐于油管四通內(nèi)，懸掛?88.9 mm油管，油管掛帶有電纜穿越通道。

2. 井口改造程序

(1)先將采油樹、油管掛及油管拆除。

(2)安裝升高管、防噴器并對(duì)井口和套管試壓。

(3)下入水力割刀切割?244.6 mm套管，切割位置盡量靠近套管懸掛器下端。

(4)下入可退式撈矛打撈?244.6 mm套管掛。

(5)拆升高管、防噴器及復(fù)合式?346.1 mm套管頭。

(6)將導(dǎo)管頭底部導(dǎo)管切割移除掉400 mm左右，避免割到?339.7 mm套管，敲擊擠壓使導(dǎo)管頭下沉，脫離?339.7 mm芯軸式懸掛器。

(7)從復(fù)合式井口下部，緊靠下法蘭面切割?339.7 mm芯軸式懸掛器延長(zhǎng)頸，避免損壞?244.6 mm套管。

(8)移除整個(gè)復(fù)合式井口，拆除?339.7 mm芯軸式懸掛器及?508 mm導(dǎo)管頭。

(9)重新作業(yè)安裝新井口。

四、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

1. 拆除井口頭和?244.6 mm套管頭

(1)精確測(cè)量?244.6 mm套管掛頂?shù)讲捎蜆渖掀矫娴木嚯x，精確測(cè)量油補(bǔ)距。

(2)拆除油管掛壓帽，安裝油管掛適配接頭，組裝升高管、防噴器組，對(duì)環(huán)形防噴器及連接部位試壓。

(3)使用灌注泵向井內(nèi)灌滿海水，排除井內(nèi)氣體。

(4)鉆臺(tái)組合探?244.6 mm套管頭管柱。管柱組合：?308 mm平底磨鞋+變扣(631×410)+?127 mm鉆桿。

(5)緩慢下放鉆具探?244.6 mm套管掛頂部，精確測(cè)量鉆具方入，并與前面測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照，為切割深度的精確定位做好準(zhǔn)備。

(6)仔細(xì)檢查各下井工具尺寸，組下切割管柱：?146.1 mm水力割刀(配?88.9 mm刀片，最大切割外徑?276.1 mm)+變扣(330×410)+?127 mm鉆桿。

(7)切割深度：探?244.6 mm套管頂鉆具方入+0.45 m(套管掛切割深度，套管掛長(zhǎng)0.45 m)。

(8)割刀下井前應(yīng)在井口做試驗(yàn)，以檢驗(yàn)工具的可靠性及刀片張開前后的泵壓變化值，并做好記錄，為判斷井下情況提供參考。

(9)用細(xì)麻繩將刀片卡緊，以防在下鉆的過程中將刀片的刀尖碰壞，造成切割作業(yè)的失敗。下鉆過程，操作要平穩(wěn)并控制下放速度，以防損壞刀片。

(10)將工具下至預(yù)定位置，接頂驅(qū)，啟動(dòng)頂驅(qū)，待鉆柱旋轉(zhuǎn)正常后，方能開泵。

(11)在切割中不要再調(diào)整泵壓，以防切割不穩(wěn)，損壞刀片，轉(zhuǎn)速以80～100 r/min為宜。

(12)起鉆。檢查刀片，判斷是否切割成功。

(13)拆立管防噴器組，將復(fù)合式井口頭及割斷的?244 mm芯軸式套管懸掛器上提移除。

2. 拆除?508 mm導(dǎo)管頭

(1)連接管線至?508 mm導(dǎo)管旁側(cè)口，使用隔膜泵向?508 mm導(dǎo)管和?339.7 mm套管環(huán)空注入海水，排空環(huán)空的氣體，為后續(xù)切割導(dǎo)管作準(zhǔn)備。

(2)使用乙炔切割一段導(dǎo)管頭下端的一段導(dǎo)管(約50 cm)。

(3)下放導(dǎo)管頭直至露出?339.7 mm套管掛。

(4)使用乙炔切割?339.7 mm套管掛。(由于導(dǎo)管頭下移空間有限，該步先粗割?339.7 mm套管頭絲扣位置)。

(5)移除?339.7 mm套管掛和?508 mm導(dǎo)管頭。

(6)使用乙炔精割?339.7 mm套管并打磨。

備注：如?508 mm和?339.7 mm套管環(huán)空水泥較多，下入套銑筒進(jìn)行套銑。

3. 依次安裝新的井口裝置

(1)安裝套管頭，?346.1 mm套管頭下部?jī)?nèi)置WD型反向卡瓦，坐卡?339.7 mm套管，上部安裝WE型卡瓦，坐卡?244.6 mm套管。

(2)安裝?279.4 mm油管四通，下入油管，油管掛坐于油管四通內(nèi)。

(3)安裝主閥、采油樹。

(4)連接試壓管線至?244.6 mm套管翼閥，試壓：低壓2 MPa×5 min，高壓20 MPa×15 min，壓力不降，泄壓，關(guān)閉所有閥門。安裝結(jié)束后，試壓合格，達(dá)到作業(yè)要求。

五、結(jié)束語(yǔ)

(1)D32ST01井為中海油第一口地面更換井口裝置的回注井，通過設(shè)計(jì)方案與論證，摸索了一套較為有效的切割方案和坐井口方法。該井的成功實(shí)施，為后續(xù)類似井作業(yè)提供了基礎(chǔ)。

(2)地面置換井口技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了側(cè)鉆方式和井身結(jié)構(gòu)、降低了鉆完井作業(yè)費(fèi)用和井控風(fēng)險(xiǎn)。

(3)該項(xiàng)技術(shù)不僅可用于側(cè)鉆井，還可用于海上無(wú)人平臺(tái)鐵銹腐蝕、井流物腐蝕等因素造成的井口失效情況。

[1]趙雄虎，王風(fēng)春.廢棄鉆井液處理研究進(jìn)展[J].鉆井液與完井液，2004，21(2)：45-48.

[2]李厚銘，李學(xué)軍，張福銘，等.國(guó)外油田鉆井廢棄物回注處理技術(shù)進(jìn)展[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2012,12(28):7318-7325.

[3]蘇勤，何青水，張輝，等.國(guó)外陸上鉆井廢棄物處理技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2010,38(5):106-110.

[4]劉亮，張鐵軍，李朝明，等.基于有限元分析的套管懸掛器頸部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 重慶文理學(xué)院學(xué)報(bào)，2015,34(5):59-63.

[5]辜志宏，彭慧琴，徐云喜，等.井口裝置和采油樹PR2性能鑒定試驗(yàn)研究[J]. 石油機(jī)械，2012，40(4)：79-82.