海上隔水導(dǎo)管過導(dǎo)向槽遇阻處理方法

＊聶斌 宋吉明 程忠

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)深圳分公司 廣東 518067）

引言

目前世界海上油田開發(fā)受經(jīng)濟(jì)技術(shù)等因素限制絕大多數(shù)位于水深小于300m的沿海大陸架，而淺海油田又大多采用鋼制導(dǎo)管架平臺(tái)模式，如若總承包某個(gè)淺海平臺(tái)的海上安裝項(xiàng)目，導(dǎo)管架的海上打樁技術(shù)是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)[1]。隔水導(dǎo)管可打入性，主要取決于土質(zhì)條件、導(dǎo)管配置、錘擊效能等[2]。

南海東部海上鉆井常見φ609.6mm和φ508mm隔水導(dǎo)管打樁作業(yè)，在打樁前需要將隔水導(dǎo)管通過若干層導(dǎo)向槽下至泥線附近，在經(jīng)過導(dǎo)向槽時(shí)常常會(huì)發(fā)生遇阻，本文以陸豐7-2平臺(tái)A/B井下φ609.6mm隔水導(dǎo)管為例，提出隔水導(dǎo)管經(jīng)過導(dǎo)向槽時(shí)可以借鑒的方法和經(jīng)驗(yàn)。

1.基本情況

陸豐7-2導(dǎo)管架平臺(tái)水深106m，平臺(tái)槽口分布為4×6，槽口間距2.286m×2.286m，水下共有4層導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽外徑710.4mm，內(nèi)徑660.4mm（如表1所示），A井和B井設(shè)計(jì)φ609.6mm隔水導(dǎo)管打樁作業(yè)至226m，入泥深度77m，φ609.6mm隔水導(dǎo)管帶穿刺引鞋（以下簡(jiǎn)稱“引鞋”），引鞋外帶有加強(qiáng)筋和硬質(zhì)合金齒，硬質(zhì)合金齒屬于高硬度合金鋼，其較高的硬度可以幫助引鞋進(jìn)入較硬地層，減少打樁作業(yè)工期，提高鉆井效率[3]，加強(qiáng)筋是6mm×6mm方筋焊接在引鞋外。引鞋外徑621.6mm，各層導(dǎo)向槽與引鞋之間環(huán)空間隙19.4mm，理論上可以順利下入。實(shí)際上，A井在下隔水導(dǎo)管期間，在1-4層導(dǎo)向槽都有不同程度的遇阻，嘗試旋轉(zhuǎn)、大范圍晃動(dòng)、拉導(dǎo)鏈居中等方式，最終將隔水導(dǎo)管下至泥線附近，打樁至設(shè)計(jì)深度。通過對(duì)A井進(jìn)行總結(jié)分析，B井采取合適措施，最終快速通過。通過對(duì)陸豐7-2平臺(tái)2口井的分析總結(jié)，對(duì)海上同類型下隔水導(dǎo)管遇阻有借鑒意義，對(duì)其他特殊情況（如導(dǎo)向槽嚴(yán)重形變、導(dǎo)向槽上有硬物遮擋等等）不具參考價(jià)值。

表1 陸豐7-2平臺(tái)各層導(dǎo)向槽數(shù)據(jù)

2.遇阻原因分析

隔水導(dǎo)管在海面以上導(dǎo)向槽不存在無法通過的情況，因?yàn)樵谕ㄟ^水上導(dǎo)向槽時(shí)有專人密切觀察，實(shí)時(shí)扶正調(diào)整。導(dǎo)向槽遇阻都發(fā)生在海面以下，根本原因是導(dǎo)向槽與隔水導(dǎo)管不在同心圓上，偏心導(dǎo)致引鞋沒有完全進(jìn)入導(dǎo)向槽喇叭口（以下簡(jiǎn)稱“喇叭口”）而產(chǎn)生遇阻現(xiàn)象。偏心問題有很多方面的因素：

(1)井口不是完全居中

陸豐7-2導(dǎo)管架平臺(tái)配備模塊鉆機(jī)，雖然移井架過程有對(duì)中措施，但是無法做到絕對(duì)居中，開始下隔水導(dǎo)管后，若再進(jìn)行微調(diào)，一旦操作過多極可能引發(fā)設(shè)備損壞和隔水導(dǎo)管蹩卡。

(2)吊卡存在偏斜

頂驅(qū)左右吊耳存在高度誤差，在安裝好打樁錘后，還需要從頂驅(qū)吊耳位置掛2根鋼絲繩用來懸掛吊卡，在下隔水導(dǎo)管過程中，吊卡下的隔水導(dǎo)管串整體會(huì)出現(xiàn)偏斜的情況。

(3)各層導(dǎo)向槽偏心

導(dǎo)向槽是為了保證隔水導(dǎo)管在下入過程中盡量居中，在工程建造時(shí)與導(dǎo)管架一起安裝，在安裝、運(yùn)輸、就位過程中都會(huì)有不同程度的影響，導(dǎo)致最終的各層水上、水下導(dǎo)向槽存在一定的偏心情況，如果偏心較為嚴(yán)重，引鞋一部分在喇叭口外側(cè)時(shí)，下隔水導(dǎo)管遇阻量會(huì)持續(xù)增加，無法正常下入。

(4)海上波浪、洋流的影響

由于海上天氣海況影響，海水波浪、洋流會(huì)對(duì)隔水導(dǎo)管產(chǎn)生一個(gè)推力，導(dǎo)致隔水導(dǎo)管在水下被推至下游方向，產(chǎn)生偏斜，不利于通過下一層導(dǎo)向槽。由于洋流在水下無法直觀察覺，只能觀察涌浪的方向，在惡劣天氣海況下，涌浪對(duì)隔水導(dǎo)管的下入影響較大。

3.處理遇阻解決措施

(1)旋轉(zhuǎn)頂驅(qū)

如果隔水導(dǎo)管本體彎曲度較高、吊卡偏斜嚴(yán)重，旋轉(zhuǎn)可以改變偏斜方向，可以嘗試通過遇阻導(dǎo)向槽，但是一般情況下不會(huì)發(fā)生肉眼可見的隔水導(dǎo)管本體明顯彎曲，吊卡嚴(yán)重偏斜問題，所以旋轉(zhuǎn)通過遇阻導(dǎo)向槽的可能性低。

(2)使用鋼絲繩/吊帶糾正隔水導(dǎo)管居中

在使用鋼絲繩/吊帶拉隔水導(dǎo)管居中時(shí)，方位選擇很重要，如果方位選擇錯(cuò)誤，只會(huì)適得其反?，F(xiàn)場(chǎng)在考慮方位時(shí)，通常根據(jù)隔水導(dǎo)管在轉(zhuǎn)盤面補(bǔ)心的偏移的反方向來拉，忽略了涌浪對(duì)隔水導(dǎo)管產(chǎn)生偏移的影響。在井口和吊卡輕微偏移疊加影響下，隔水導(dǎo)管有可能在轉(zhuǎn)盤面顯示居中良好，甚至朝其他方向偏移都是可能的。

根據(jù)在陸豐7-2平臺(tái)A/B井的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，A井完全沒有考慮涌浪的影響，導(dǎo)致花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間從各個(gè)方位不斷嘗試糾正隔水導(dǎo)管，B井在對(duì)A井總結(jié)后，發(fā)現(xiàn)了這一問題，通過在涌浪風(fēng)向的上/下方嘗試?yán)羲畬?dǎo)管居中，順利通過遇阻點(diǎn)。

假設(shè)在下入過程中，導(dǎo)向槽近乎同心圓，涌浪風(fēng)向?yàn)?°。在涌浪的作用下，隔水導(dǎo)管整體會(huì)朝著180°方向貼近導(dǎo)向槽，此時(shí)應(yīng)該朝0°方向拉鋼絲繩/吊帶進(jìn)行居中扶正，才能順利通過。

假設(shè)在下入過程中，涌浪風(fēng)向?yàn)?°，在涌浪作業(yè)下，隔水導(dǎo)管在水下部分會(huì)朝著180°方向貼近導(dǎo)向槽。水上、水下導(dǎo)向槽的偏心方向有太多可能性，舉例4個(gè)典型方向說明問題：①如果水上、水下導(dǎo)向槽偏心方向在0°/180°，導(dǎo)向槽偏心力和涌浪的力正好方向相同，此時(shí)在轉(zhuǎn)盤面上應(yīng)該朝180°方向拉導(dǎo)鏈，才能順利通過。②如果水上、水下導(dǎo)向槽偏心方向在180°/0°，導(dǎo)向槽偏心力和涌浪的力正好相反，兩個(gè)力的大小最終決定了隔水導(dǎo)管的偏移方向，拉導(dǎo)鏈的方向有可能是0°，也有可能是180°。③如果水上、水下導(dǎo)向槽偏心方向在90°/270°、270°/90°，同理，拉導(dǎo)鏈的方向有可能是225°/135°。

根據(jù)以上假設(shè)并推而廣之，水上、水下導(dǎo)向槽偏心方向從0°/180°～360°/540°之間變化時(shí)，導(dǎo)向槽和涌浪力的合力可以是0～360°之間變化，但是考慮實(shí)際情況：導(dǎo)向槽對(duì)隔水導(dǎo)管產(chǎn)生的偏心力其實(shí)是被動(dòng)形成的，喇叭口本身就是為了防止導(dǎo)向槽偏心而引導(dǎo)隔水導(dǎo)管引鞋進(jìn)入導(dǎo)向槽的輔助裝置，涌浪對(duì)隔水導(dǎo)管的偏心力是主動(dòng)形成的，最大的變量其實(shí)是涌浪對(duì)隔水導(dǎo)管的作用力。因此，考慮隔水導(dǎo)管在導(dǎo)向槽遇阻時(shí)，應(yīng)該優(yōu)先往涌浪方向的上、下方拉方位進(jìn)行居中，其次再考慮±45°方向拉正居中。

(3)大范圍晃動(dòng)隔水導(dǎo)管

在下隔水導(dǎo)管至導(dǎo)向槽遇阻時(shí)，大范圍晃動(dòng)隔水導(dǎo)管也是一個(gè)參考方法，但是前提也是必須先確定一個(gè)方位，并且把補(bǔ)心吊出來。該方法對(duì)方位的要求較低，因?yàn)榛蝿?dòng)過程中隔水導(dǎo)管會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的擺動(dòng)，但是對(duì)下放速度要求更高，因?yàn)橐瑫?huì)在喇叭口附近晃動(dòng)，只有引鞋全部進(jìn)入喇叭口才能順利進(jìn)入導(dǎo)向槽。

(4)控制遇阻量

控制遇阻量主要為了保護(hù)導(dǎo)向槽，避免報(bào)廢。隔水導(dǎo)管在引鞋沒有完全進(jìn)入喇叭口內(nèi)時(shí)，下放遇阻會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，應(yīng)該立即上提重新下放；如果通過前述幾個(gè)方法緩慢下放，雖有遇阻但是遇阻量沒有增加，說明引鞋正在通過喇叭口，應(yīng)該在控制遇阻量的前提下緩慢下放隔水導(dǎo)管，當(dāng)引鞋通過喇叭口進(jìn)入導(dǎo)向槽時(shí)，懸重會(huì)瞬間回歸正常懸重。

圖1 隔水導(dǎo)管引鞋過水上導(dǎo)向槽喇叭口

4.結(jié)束語

（1）海上打樁前下隔水導(dǎo)管，會(huì)盡可能減少偏心情況發(fā)生，但是無法避免。

（2）建議提前2m控制下放速度。A井在第3層導(dǎo)向槽的預(yù)定深度提前1.2m處遇阻，遇阻量較大，B井提前2m控制下放速度，控制遇阻量不超過2-5klbs。

（3）當(dāng)通過水下導(dǎo)向槽時(shí)，如果引鞋不在導(dǎo)向槽喇叭口內(nèi)，下入過程就會(huì)產(chǎn)生遇阻無法通過，如果強(qiáng)行下壓過多，則會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)向槽喇叭口受壓變形，更嚴(yán)重的后果是槽口報(bào)廢，增加修復(fù)槽口的時(shí)間和費(fèi)用。

（4）在隔水導(dǎo)管通過導(dǎo)向槽時(shí)要保持充分耐心，不能因?yàn)橐挥杏鲎杈蜕咸?，?dǎo)致引鞋剛進(jìn)入喇叭口又被提出來，影響后續(xù)判斷和重復(fù)工作量。