深水油氣田水下采油樹內(nèi)樹帽安裝及要點分析

唐咸弟 楊樂樂 趙蘇文

摘 要

水下采油樹是深水油氣田開發(fā)的重要設(shè)備，水下作業(yè)的不可視性，對采油樹內(nèi)帽的安裝作業(yè)帶來了很大的挑戰(zhàn)。本文介紹了采油樹內(nèi)樹帽及機械安裝工具的結(jié)構(gòu)、安裝過程。采油樹內(nèi)樹帽的安裝及要點，同樣適用于水下采油樹其他部分的安裝作業(yè)，為水下采油樹完井作業(yè)提供寶貴經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞

水下采油樹;采油樹內(nèi)樹帽;井眼清潔

中圖分類號： TE952 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.19.048

1 水下采油樹的應(yīng)用及結(jié)構(gòu)

我國南海油氣資源量豐富，其中70%位于深水區(qū)，深水油氣開發(fā)已經(jīng)成為我國的戰(zhàn)略要點。水下采油樹是深水油氣開發(fā)的重要設(shè)備，其成本高、技術(shù)復(fù)雜。南海東部某自營氣田使用了一種臥式水下采油樹進(jìn)行開發(fā)，主要由導(dǎo)向基盤、采油樹本體、油管掛及配套的5.25″堵頭、內(nèi)樹帽及配套的5.75″堵頭、外樹帽以及用于控制氣井生產(chǎn)的閥門組等組成。油管掛及配套的5.25″堵頭為第一道保護(hù)屏障，內(nèi)樹帽及配套的5.75″堵頭為第二道保護(hù)屏障，確保井筒安全。

2 水下采油樹內(nèi)樹帽及其機械送入工具

2.1 采油樹內(nèi)樹帽結(jié)構(gòu)

采油樹內(nèi)樹帽安裝于油管掛及堵頭以上，能夠為采油樹提供一道壓力等級為10000psi的屏障。其主要由本體、鎖定機構(gòu)、密封機構(gòu)等組成。內(nèi)樹帽下入到位后，驅(qū)動套在送入工具的推動下，向下運動，從而使鎖環(huán)伸出與采油樹的凹槽配合將內(nèi)樹帽鎖定在采油樹內(nèi)部。內(nèi)樹帽密封機構(gòu)主要由數(shù)條橡膠密封和一道金屬密封組成。

2.2 內(nèi)樹帽機械送入工具結(jié)構(gòu)

采油樹內(nèi)樹帽的鎖定機構(gòu)與油管掛類似，因此可以通過油管掛送入工具（THRT）或機械送入工具（MITCRT）下入和鎖定。本文主要介紹MITCRT下入內(nèi)樹帽方式。

如圖1所示為MITCRT結(jié)構(gòu)示意圖，其主要由本體、鎖定機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、應(yīng)急脫手機構(gòu)等組成。

鎖定機構(gòu)用于將MITCRT與內(nèi)樹帽連接并鎖定，其主要由驅(qū)動環(huán)（Actuating Ring）和鎖環(huán)（Latch Ring）組成。正轉(zhuǎn)MITCRT （相對于驅(qū)動環(huán)）6圈，驅(qū)動環(huán)下行，將鎖環(huán)伸出，從而與內(nèi)樹帽連接鎖定。反轉(zhuǎn)MITCRT 6圈，驅(qū)動環(huán)上行 ，鎖環(huán)收回，脫手MITCRT與內(nèi)樹帽的鎖定。

當(dāng)反轉(zhuǎn)MITCRT無法脫手時，過提110-130klbs，可以將應(yīng)急脫手拉力銷釘拉斷，繼續(xù)上提MITCRT，應(yīng)急脫手承托底座相對于本體下行，鎖環(huán)收回，脫手MITCRT與內(nèi)樹帽的鎖定。

3 水下采油樹內(nèi)樹帽的安裝程序

3.1 井口清潔

下入內(nèi)樹帽之前，按照施工程序，首先使用強磁打撈器和內(nèi)樹帽專用沖洗工具Jetting Tool沖洗采油樹及BOP組內(nèi)腔，以清潔井眼。

沖洗流程：

（1）組合下入沖洗工具組合，將Jetting Tool坐在油管掛上。

（2）開大排量沖洗，每沖洗5分鐘左右，上提工具1m左右，旋轉(zhuǎn)90°繼續(xù)沖洗。

（3）起出沖洗工具，檢查強磁打撈器及Jetting Tool撈杯內(nèi)部雜質(zhì)，如果雜質(zhì)較多，則以上述沖洗方式重新沖洗直至井筒清潔為止。

3.2 準(zhǔn)備工作

（1）檢查內(nèi)樹帽及內(nèi)部的5.75″堵頭，并使用測試工具對堵頭試壓：10000psi×15min。

（2）使用測試螺桿上下活動活塞，檢查其功能是否正常，最終保證活塞位于上部初始位置。

（3）檢查MITCRT鎖定機構(gòu)，正反轉(zhuǎn)鎖定機構(gòu)驅(qū)動環(huán) ，檢查鎖定機構(gòu)活動是否靈活，并最終位于解鎖為止。

（4）檢查MITCRT，保證工具沒有損壞，同時銷釘、密封圈安裝到位并狀況良好。

（5）將MITCRT調(diào)整方向至定位鍵對準(zhǔn)內(nèi)樹帽的定位槽，將MITCRT放入內(nèi)樹帽，確認(rèn)兩者間隙為0.2″后，正轉(zhuǎn)MITCRT約6圈使其與內(nèi)樹帽鎖定，記錄正轉(zhuǎn)圈數(shù)，最后反轉(zhuǎn)1/4圈。

（6）通過專用試壓孔，對MITCRT與內(nèi)樹帽連接進(jìn)行試壓：3000psi×5min。

3.3 安裝及測試流程

（1）將內(nèi)樹帽及MITCRT連接至鉆桿，下入之前在內(nèi)樹帽驅(qū)動套上安裝剪切銷釘，并在內(nèi)樹帽的坐掛及鎖環(huán)位置噴白色油漆。

（2）根據(jù)采油樹方向，在鉆臺調(diào)整內(nèi)樹帽方向，保證其定向鍵位置滿足要求。

（3）關(guān)閉BOP組阻流、壓井管線，ROV檢查并打開采油樹環(huán)空加入閥AAV、內(nèi)樹帽測試閥TCT，其他閥門處于關(guān)閉位置。

（4）緩慢下放內(nèi)樹帽，防止內(nèi)樹帽遇阻提前鎖掛，在進(jìn)入BOP組之前打開鉆柱補償器。

（5）接完最后一柱鉆桿，鉆桿內(nèi)灌滿海水，測上提下放懸重。

（6）緩慢下放內(nèi)樹帽至遇阻位置，此時內(nèi)樹帽金屬密封開始與采油樹接觸并逐漸嚙合。

（7）內(nèi)樹帽與油管掛之間的液體會因為內(nèi)樹帽的下行而被從TCT排出至地面。

（8）逐次下壓5klbs，直至下壓至45klbs，每次下壓后保持幾分鐘等待內(nèi)樹帽下行并排出液體。

（9）當(dāng)返出液體達(dá)到13L時，說明內(nèi)樹帽已經(jīng)基本到位。

（10）調(diào)低萬能防噴器控制壓力，關(guān)閉萬能防噴器，環(huán)空加壓500psi再次助推內(nèi)樹帽到位;同時對ITC試壓：500psi×5min。

（11）如果試壓合格繼續(xù)下部作業(yè)，如果不合格，可以將內(nèi)樹帽提起重新坐到位或者將內(nèi)樹帽起出檢查。

（12）以每次500psi的增量提高環(huán)空壓力，每次提高后保持5min左右，環(huán)空壓力在2000～3000psi之間，MITCRT活塞固定銷釘將會剪斷，活塞推動內(nèi)樹帽驅(qū)動環(huán)下行，開始鎖掛內(nèi)樹帽。

（13）環(huán)空壓力下降同時管柱內(nèi)冒出海水，說明內(nèi)樹帽鎖掛到位。

（14）繼續(xù)保持環(huán)空壓力2～3min，保證內(nèi)樹帽鎖掛到位。

（15）保持下壓5klbs于內(nèi)樹帽，反轉(zhuǎn)管柱6圈左右（扭矩不大于4000ft·lbs），上提管柱，脫手MITCRT。

（16）如果無法脫手，繼續(xù)過提110～130klbs，剪斷應(yīng)急脫手機構(gòu)拉力銷釘，脫手MITCRT。

（17）關(guān)閉剪切閘板防噴器，打開AAV及TCT閥門，按照防噴器試壓程序?qū)?nèi)樹帽上部試壓。

（18）通過TCT及AAV管線，對內(nèi)樹帽下部試壓：10000psi×5min。

4 水下采油樹內(nèi)樹帽的安裝要點分析

4.1 充分的準(zhǔn)備工作

對內(nèi)樹帽及安裝工具進(jìn)行嚴(yán)格的檢查、準(zhǔn)備，保證各工具工作正常，固定及剪切銷釘安裝到位，密封圈及密封件安裝到位并完好無損，試壓符合要求。充分的準(zhǔn)備工作可以有效避免復(fù)雜情況的發(fā)生。

4.2 井口清潔

水下采油樹設(shè)備較地面采油樹復(fù)雜，對設(shè)備之間的配合要求較高，因此配合界面中的鐵銹等雜質(zhì)對安裝會造成很大影響，安裝作業(yè)之前，必須保證井眼清潔滿足要求。本氣田實際作業(yè)中一般沖洗兩次至三次，正是嚴(yán)格保證了井眼清潔，才保證了所有采油樹內(nèi)樹帽的一次安裝成功。

4.3 下入過程控制細(xì)節(jié)

由于水下作業(yè)的不可視性，容易因為誤判而導(dǎo)致工具提前鎖掛等情況時有發(fā)生，下送內(nèi)樹帽過程中，控制下放速度，過BOP組等位置時，打開補償器并緩慢通過，避免遇阻。

下入至采油樹后，根據(jù)下入深度判斷內(nèi)樹帽是否到位，然后嚴(yán)格按照施工程序進(jìn)行坐鎖內(nèi)樹帽作業(yè)，避免復(fù)雜情況的發(fā)生。

5 結(jié)束語

正是由于在該氣田水下采油樹內(nèi)樹帽安裝作業(yè)中，控制了作業(yè)要點，安裝作業(yè)非常順利。水下采油樹內(nèi)樹帽安裝中的要點適用于大部分水下采油樹設(shè)備的安裝，對今后的水下采油樹完井作業(yè)提供了寶貴的經(jīng)驗。