一種用于海洋石油的新型試井設(shè)備開發(fā)

黃佳 姜曉君 楊睿 吳永歡

摘要：目前，渤海油田已進入開發(fā)中后期，壓力測試以及增產(chǎn)增注過程中的鋼絲作業(yè)顯得尤為重要。但如海上平臺鉆修井期間井槽占用或場地緊張，而使鋼絲試井作業(yè)無法進行，就會影響采收率的提高。針對此難題，開發(fā)了一種新型鋼絲試井設(shè)備，對其結(jié)構(gòu)和功能進行設(shè)計研究，利用平臺中層或下層甲板空間對目標井進行鋼絲試井作業(yè)，以滿足增產(chǎn)措施工藝手段及井下數(shù)據(jù)的錄取工作。就該鋼絲試井設(shè)備在海上油田現(xiàn)場實際應(yīng)用情況來看，其實現(xiàn)了與鉆完井的交叉作業(yè)，達到了設(shè)計要求，提高了生產(chǎn)時效;同時施工安全可靠，操作便捷，形成了一套完整的技術(shù)體系。

關(guān)鍵詞：海洋石油;鋼絲作業(yè);新型試井設(shè)備;降本增效

0 ? ?引言

由于海上油田平臺井口密集且甲板空間場地限制，大量增產(chǎn)增注施工計劃被擱置或推遲，嚴重影響了海上油氣田的開發(fā)生產(chǎn)。為了不影響海上平臺的鉆修井及其他增產(chǎn)措施作業(yè)，有必要開發(fā)一種新型鋼絲試井設(shè)備，利用平臺中層或下層甲板空間對目標井進行鋼絲作業(yè)，以滿足壓力測試及其他增產(chǎn)措施工藝手段，實現(xiàn)交叉作業(yè)，同時提高生產(chǎn)時效，增加經(jīng)濟效益。

1 ? ?新型鋼絲試井絞車的研制

1.1 ? ?新型鋼絲試井絞車的設(shè)計

新型鋼絲試井絞車要突出小的特點，并且要具備常規(guī)鋼絲試井設(shè)備的性能，所以需根據(jù)海上油田現(xiàn)場實際情況，對其結(jié)構(gòu)尺寸及性能參數(shù)進行合理設(shè)計。

1.1.1 ? ?結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計

新型鋼絲試井絞車結(jié)構(gòu)由兩部分組成：絞車模塊和動力模塊。絞車模塊安裝有操作臺、鋼絲滾筒、剎車系統(tǒng)、鏈條式排繩裝置、深度計量系統(tǒng)、拉力測量系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、馬達控制系統(tǒng)等。動力模塊由防爆電機、液壓油泵、液壓油箱、液壓油散熱系統(tǒng)、防爆電控箱等組成。

在尺寸上，根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行優(yōu)化設(shè)計，如表1所示。

1.1.2 ? ?性能優(yōu)化設(shè)計

此次設(shè)計的絞車底部配有腳輪，可以升降，方便運輸及就位;并且配備了良好的動力系統(tǒng)，動力模塊采用防爆配電箱控制絞車的電氣部分，可以通過配電箱分別控制散熱系統(tǒng)風(fēng)機和主液壓泵的啟動和停止。為適應(yīng)采油平臺防爆要求，整個設(shè)備除動力部分采用防爆電器外，絞車部分均采用液壓機械傳動和機械操作?？紤]閉式液壓傳動系統(tǒng)，合理選擇油泵、馬達等主要液壓元件，且系統(tǒng)設(shè)有安全保護裝置。該系統(tǒng)不僅傳動平穩(wěn)可靠，而且絞車速度范圍較寬，為鋼絲試井作業(yè)提供了良好的傳動系統(tǒng)[1-4]。絞車相關(guān)性能參數(shù)如表2所示。

1.2 ? ?新型鋼絲試井絞車與平臺甲板的固定方式研究

由于新型鋼絲試井絞車重量偏小，同時鋼絲作業(yè)過程中隨著線纜輸送工具的下井，絞車受到的井口方向牽引力也在增大，絞車重量輕、摩擦力不足，造成了其與甲板的相對移動，這將成為作業(yè)過程中最大的安全隱患。

為此設(shè)計配重加永磁吸附解決方式，在絞車底部加裝永磁鐵，在絞車兩側(cè)固定架上加裝配重塊，設(shè)計配重塊體積為800 mm×400 mm×20 mm，單塊重量50 kg，滿足人力搬運要求。每側(cè)配重30塊，總配重3 t。

2018年12月，蓬萊19-3油田C平臺現(xiàn)場試驗，配重后的小型化鋼絲試井絞車結(jié)合永磁吸附方式，在499 kg（1 100磅）的牽引力下只發(fā)生了微弱移動，最終滿足了平臺中層甲板作業(yè)固定需求。

2 ? ?試井防噴系統(tǒng)提升裝置研制——可移動井口簡易支架

2.1 ? ?試井防噴系統(tǒng)提升裝置的研究思路

由于采油樹在底層甲板，而頂甲板井口被鉆井模塊、修井機或其他大型撬裝設(shè)備覆蓋，致使平臺吊車無法配合鋼絲試井作業(yè)的防噴系統(tǒng)組裝及拆卸工作。所以，需要研制一種試井防噴系統(tǒng)提升裝置，通過人工搭建的方式安裝在平臺中層甲板對應(yīng)井槽位置，代替吊車功能，實現(xiàn)吊裝作業(yè)，完成防噴系統(tǒng)拆裝及井下工具更換工作;并且該裝置應(yīng)具有模塊化及可移動的特點，具備“自升式”功能，以簡化現(xiàn)場作業(yè)的程序。

2.2 ? ?可移動井口簡易支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計

可移動井口簡易支架，采用矩形鋼管為主體，由底座、底座支腿、水平調(diào)節(jié)裝置、井口蓋板、立式升降桅桿、起升絞盤、起重絞車、繃繩等部分構(gòu)成。該裝置采用模塊化設(shè)計，分體可組裝拆卸，便于作業(yè)人員的搬運及安裝，最重部分僅80 kg。防噴管吊裝架采用直立式三級升降桅桿結(jié)構(gòu)，每級桅桿可從上一級中伸出，通過一定傳動比的升降手動絞盤實現(xiàn)，總體升高可達6 m，起重絞盤采用9 mm鋼絲繩，承載2 t，可以控制起重吊鉤吊起或下放重物，實現(xiàn)防噴系統(tǒng)的吊裝作業(yè)[5-6]。

3 ? ?新型鋼絲試井設(shè)備在蓬萊19-3油田D平臺D39ST1井的現(xiàn)場應(yīng)用

2019年4月，小型化鋼絲試井設(shè)備首次應(yīng)用于蓬萊19-3油田D平臺D39ST1井，進行鋼絲作業(yè)通井及開關(guān)滑套作業(yè)，施工安全順利，作業(yè)效果理想。

3.1 ? ?設(shè)備就位情況

通過蓬萊19-3油田D平臺中層甲板吊貨口，將小型化鋼絲試井設(shè)備運輸至合適位置。絞車模塊就位并正對D39ST1井井口，配重模塊置于絞車兩側(cè)，啟動永磁吸盤。

3.2 ? ?防噴系統(tǒng)組裝情況

在中層甲板組裝可移動井口簡易支架，準備防噴系統(tǒng)，通過簡易支架吊起防噴系統(tǒng)總成后與采油樹帽進行連接。

3.3 ? ?鋼絲作業(yè)

組裝PL19-3 D39ST1井開關(guān)滑套作業(yè)工具串，工具下井過程中進行懸重測試，移位工具下過目標滑套位置后，向上震擊關(guān)閉滑套，震擊力量階梯式增加，4次震擊，最大震擊力272 kg（600磅），小型化絞車不發(fā)生移動。

4 ? ?結(jié)語

新型鋼絲試井設(shè)備成本低廉、綠色環(huán)保、節(jié)能降耗，作業(yè)過程中無需動用平臺吊車、鉆修井機等大型起升設(shè)備配合，可實現(xiàn)獨立施工。

通過調(diào)研、試驗及油田現(xiàn)場實際應(yīng)用可知，此種新型鋼絲試井設(shè)備能適應(yīng)海上平臺交叉作業(yè)，施工安全可靠，形成了一套完整的技術(shù)體系，解決了平臺場地局限性造成的鋼絲試井作業(yè)停滯現(xiàn)象，具有良好的推廣前景。

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收稿日期：2020-02-24

作者簡介：黃佳（1982—），男，天津人，工程師，研究方向：鋼絲試井及電纜生產(chǎn)測井。