隔水導(dǎo)管懸掛工藝技術(shù)應(yīng)用

尉文平，張韜，張作偉，高聳，李亞亮

隔水導(dǎo)管懸掛工藝技術(shù)應(yīng)用

尉文平1，張韜1，張作偉1，高聳1，李亞亮2

（1. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300450； 2. 中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300450）

為了增儲上產(chǎn)，探井、生產(chǎn)井作業(yè)全面鋪開，作業(yè)量增加的同時也伴隨著各類生產(chǎn)事故的發(fā)生，在保證生產(chǎn)的前提下，作業(yè)安全不容忽視。在渤海油田探井的表層作業(yè)中，通過優(yōu)化下隔水導(dǎo)管的作業(yè)程序，實(shí)現(xiàn)了提高井口穩(wěn)定性、承載力及井筒完整性的目的，既確保了后續(xù)開次作業(yè)的井眼穩(wěn)定，又簡化了作業(yè)流程，節(jié)約工期，提高了作業(yè)效率。通過總結(jié)形成一套適應(yīng)于渤海地區(qū)的隔水導(dǎo)管下入工藝技術(shù)，對海洋表層作業(yè)提速增效具有參考和借鑒意義。

隔水導(dǎo)管；井口穩(wěn)定性；井筒完整性

海上石油鉆井作業(yè)中隔水導(dǎo)管起到建立井口、支撐井口和防噴器組及部分后續(xù)開次套管重量的作用。隔水導(dǎo)管能夠隔離海水，減少鉆井液排放，為鉆井液循環(huán)提供通道。隔水導(dǎo)管常用尺寸為762、609.6、508 mm，一般隔水導(dǎo)管有3種施工方法，分別為鉆入法、錘入法、噴射法。鉆入法適合大部分隔水導(dǎo)管下入施工，應(yīng)用范圍較廣；錘入法多用于開發(fā)井、調(diào)整井作業(yè)中，先下入導(dǎo)管架，然后利用配有浮吊的工作船，采用打樁的方式將隔水管錘入泥面以下，通常錘入泥面以下50 m左右；噴射法是鉆頭與隔水管同時下入，邊鉆邊下隔水導(dǎo)管，一般用于深水鉆井。隔水導(dǎo)管下入后發(fā)生傾斜或者在固井過程中水泥漿封固效果差都會存在工程上隱患，導(dǎo)致井口失穩(wěn)、鉆具下入困難，甚至可能導(dǎo)致隔水導(dǎo)管變形、破損，從而影響了井筒的一致性，引起井控風(fēng)險［1］。

目前，在隔水導(dǎo)管關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用方面，業(yè)內(nèi)已取得較多的研究成果。謝仁軍［2］等研究了隔水導(dǎo)管的下入深度和施工控制技術(shù)。楊仲涵［3］等通過有限元模型對南海西部油田的隔水導(dǎo)管穩(wěn)定性進(jìn)行分析，優(yōu)化了隔水導(dǎo)管的入泥深度。劉賢玉［4］等在北部灣W井首次應(yīng)用新型小尺寸套管作為隔水管。石磊［5］研究隔水導(dǎo)管在渤海油田重入技術(shù)。謝領(lǐng)［6］驗證了30in隔水導(dǎo)管的錘入法施工的可行性。

上述基本都是研究隔水導(dǎo)管的穩(wěn)定性、力學(xué)分析及入泥深度，而針對隔水導(dǎo)管的作業(yè)程序、井口穩(wěn)定性研究較少。本文重點(diǎn)分析了隔水導(dǎo)管作業(yè)程序和如何有效地提高井口穩(wěn)定性［7］，為深井后續(xù)開次作業(yè)提供安全可靠的井控環(huán)境。

1 插入法固井

渤海地區(qū)海洋石油鉆井作業(yè)中，大尺寸隔水導(dǎo)管固井作業(yè)通常采用插入法固井，常規(guī)井身結(jié)構(gòu)如圖1所示，連接方式有卡箍式和螺紋式。以下 609.6 mm隔水導(dǎo)管作業(yè)流程為例，使用762 mm鉆頭鉆進(jìn)至中完井深，循環(huán)，短起下鉆，循環(huán)清潔井眼，井眼中墊滿稠漿，防止井壁坍塌，起鉆至井口后，固井作業(yè)。一般常用的鉆具組合為內(nèi)管插入 頭+變扣+鉆桿扶正器+加重鉆桿+鉆桿，如圖2所示。內(nèi)管插入頭外帶密封膠圈，入井前需要檢查密封圈密封性，在插入頭密封圈位置處涂抹絲扣油，保證插入頭能夠順利插入隔水導(dǎo)管單流閥位置上端。插入頭插進(jìn)隔水導(dǎo)管浮鞋內(nèi)，環(huán)空灌滿海水，驗證插入頭與浮鞋密封是否合格，合格后，固井前循環(huán)，驗證井眼是否穩(wěn)定，有無漏失。固井作業(yè)過程中，水泥漿通過固井泵入隔水導(dǎo)管的環(huán)空并頂替到位。插入法固井縮短頂替時間，并且能夠精確控制頂替量，保證了頂替效果和固井質(zhì)量［8］。

插入法固井的作業(yè)流程：先注入前置液、注入水泥漿、替入鉆井液，頂替到位后，通過固井泵放壓回流，間接檢查單流閥是否失效和水泥漿倒流的問題，上提鉆桿循環(huán)出鉆桿內(nèi)多余的水泥漿，防止水泥漿殘留在鉆桿內(nèi)。插入法固井工藝簡單，操作方便，提高固井效率，在渤海地區(qū)海洋鉆井作業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

圖1 常規(guī)井深結(jié)構(gòu)

圖2 插入法固井

2 隔水導(dǎo)管坐底式固井

利用頂驅(qū)、游車配合吊卡、卡瓦下入隔水導(dǎo)管，最后一根隔水導(dǎo)管坐于轉(zhuǎn)盤面，整個隔水導(dǎo)管管串距井底0.5～1 m（方便固井前循環(huán)），利用配套的卡瓦座、卡瓦、專用小補(bǔ)芯、C盤（如圖3所示）等工具下入鉆桿和插入頭組成的內(nèi)管柱，這個工藝流程耗時較長。

圖3 隔水導(dǎo)管坐底式固井的井口裝置

固井結(jié)束后，將隔水導(dǎo)管接上大小頭，通過頂驅(qū)吊卡將隔水導(dǎo)管放至井底，最后丈量建立簡易井口所需的隔水管高度，切割隔水導(dǎo)管，然后利用隔水導(dǎo)管、升高管、喇叭管等建立二開井口，期間焊接隔水導(dǎo)管扶正擋塊。隔水導(dǎo)管完全依靠水泥環(huán)直立于海底，隔水導(dǎo)管易受風(fēng)浪拍打、海冰撞擊，發(fā)生傾斜，導(dǎo)致隔水導(dǎo)管不居中，井口偏移，并且隔水導(dǎo)管存在下移問題，隔水導(dǎo)管井口承載力有限，無法為后續(xù)作業(yè)提供保障。

在表層作業(yè)過程中井壁穩(wěn)定性差，易卡鉆，易坍塌。因此隔水導(dǎo)管要在完鉆后盡快下入并固井，整個作業(yè)流程存在優(yōu)化的空間。

3 隔水導(dǎo)管懸掛式固井

區(qū)別于做底式固井，本文提出懸掛式固井方式，主要針對渤海地區(qū)鉆井裝置更替，渤海7號、渤海8號、渤海9號等鉆井船退役，新式鉆井船招商海龍5號、力神等鉆井船投入使用。新式鉆井船大部分配置一級、二級張力器，作業(yè)能力強(qiáng)，但是井口安裝耗時費(fèi)力，如何有效地利用張力器等設(shè)備，優(yōu)化作業(yè)程序，提升作業(yè)效率，提高作業(yè)質(zhì)量，是本節(jié)重點(diǎn)介紹隔水導(dǎo)管懸掛式固井的意義。

隔水導(dǎo)管懸掛式固井是指：表層鉆達(dá)完鉆深度后，計算好隔水導(dǎo)管的長度，確保接箍坐于環(huán)板上，下入最后一根隔水導(dǎo)管并懸掛于1級張力器平臺的環(huán)板上。1級張力器由補(bǔ)償液缸、承重盤和隔水管補(bǔ)心組成，并匹配相應(yīng)的儲能瓶和液壓泵站。通過液壓泵站調(diào)節(jié)液壓缸的進(jìn)油壓力以此來調(diào)節(jié)液壓缸的伸長量，減少海浪對隔水導(dǎo)管徑向沖擊，使隔水導(dǎo)管聚攏居中，保證井眼垂直無傾斜和隔水導(dǎo)管的密封性[7]。然后切割環(huán)板以上的隔水導(dǎo)管并甩至甲板，保證隔水導(dǎo)管高度能夠為后續(xù)二開作業(yè)建立井口。

隔水導(dǎo)管懸掛于井口1級張力器平臺上，實(shí)現(xiàn)了隔水導(dǎo)管居中、密封的目的，可以確保隔水導(dǎo)管的固井質(zhì)量，有效地封固淺層疏松地層。居中避免后續(xù)開次安裝井口后井眼不居中帶來的下鉆和下套管掛蹭井口頭的問題，同時由于張力器承載了隔水導(dǎo)管及防噴器的重量，避免了防噴器組重壓下，隔水導(dǎo)管傾斜帶來的井口偏移和水泥膠結(jié)面出現(xiàn)縫隙的問題［9］，確保了井身結(jié)構(gòu)質(zhì)量的同時，還規(guī)避了淺層油氣上竄的問題，從井控角度講具有重大意義，尤其是淺層存在淺層氣的井，上部穩(wěn)定的井筒，為下一開次揭開淺層氣提供了安全穩(wěn)定的井口環(huán)境；與此同時固井過程中無需專用工具座于隔水導(dǎo)管接箍上，提升了下內(nèi)管的效率，避免了井口工具落入隔水管內(nèi)，造成無法固井的事故。而且一級張力器底端的4組液缸可以使隔水導(dǎo)管居中，確保井口、轉(zhuǎn)盤、天車處于一條直線上。以渤海某平臺的張力器為例，1級張力器有4根液缸，最大行程350 mm，最大推力227 t，如圖4所示。

圖4 井口一級張力器實(shí)物圖

針對防噴器組重量大，一級張力器無法承受其重量，則可以通過二級張力器將防噴器組吊至一定高度，如圖5所示，避免井口承受防噴器組的重量，降低井口事故發(fā)生率。

圖5 井口二級張力器模擬圖

隔水導(dǎo)管懸掛式固井工藝流程能夠為后續(xù)棄井作業(yè)提供了諸多便利。棄井作業(yè)中，切割、回收隔水導(dǎo)管，可以利用一級張力器驗證隔水導(dǎo)管是否已割開，節(jié)省工期1～2 h；張力器平臺提供安全穩(wěn)定的環(huán)境，使隔水導(dǎo)管的抗風(fēng)浪能力更強(qiáng)，拆甩隔水導(dǎo)管不在受天氣影響。

4 結(jié) 論

1）隔水導(dǎo)管懸掛式固井強(qiáng)化了井眼穩(wěn)定性，避免固井作業(yè)過程中復(fù)雜的流程，規(guī)避了后續(xù)作業(yè)的井控風(fēng)險［10］。

2）隔水導(dǎo)管懸掛式固井對拆甩隔水導(dǎo)管不受天氣因素影響，減少工期，提高鉆井效率。

3）棄井作業(yè)無需通過頂驅(qū)懸掛鋼絲繩驗證隔水導(dǎo)管是否割斷，通過一級張力器液壓缸上行即可判斷隔水導(dǎo)管是否割斷，節(jié)省工期1～2 h。

4）通過本文研究，為后續(xù)隔水導(dǎo)管下入問題提供新思路，具有十分重要的意義。

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Application of Riser Suspension Technology

1,1,1,1,2

（1. Engineering Technology Company of CNOOC Energy Technology & Services Limited, Tianjin 300459, China;2. CNOOC Tianjin Branch, Tianjin 300459, China）

In order to increase reserves and production, exploration wells and production wells are spread out in an all-round way, and the workload is increasing, various production accidents often happen. Under the premise of ensuring production, the operation safety must not be ignored. In the surface operation of exploration wells in Bohai oilfield, the wellhead stability, wellhead bearing capacity and wellbore integrity were improved by optimizing the operation procedure of down riser. It not only ensured the borehole stability of subsequent operations, but also simplified the operation process, saved the construction period and improved the operation efficiency. In this paper, through the summary and research, a set of riser running technology suitable for Bohai Sea area was formed, which has reference significance to speed up the efficiency of offshore surface operation.

Riser pipe; Wellhead stability; Wellbore integrity

2021-06-19

尉文平（1985-），男，天津市人，鉆井工程師， 2010年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京），研究方向：鉆井技術(shù)。

TE256+.2

A

1004-0935（2022）01-0133-03