可搬遷修井機(jī)模塊化組合吊裝在棄置作業(yè)中的應(yīng)用

齊延云，黃開展，馬 勇，王慶振，吳泓霖

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)湛江分公司，廣東 湛江 524057）

引言

隨著海上油田群小區(qū)塊油田滾動(dòng)開發(fā)項(xiàng)目和邊際油田開發(fā)項(xiàng)目的不斷增加，無(wú)修井機(jī)海洋石油平臺(tái)的修井作業(yè)量也在逐年增加，電泵井投產(chǎn)后出現(xiàn)故障時(shí)，必須等待自升式懸臂梁鉆井平臺(tái)進(jìn)行修復(fù)解決。為解決自有鉆井平臺(tái)資源有限，租用成本高、實(shí)施增產(chǎn)措施手段受限等問(wèn)題，中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司2009 年在WZ11-1 平臺(tái)和WZ11-4D 平臺(tái)投入增加了一套每個(gè)部件采用小模塊化設(shè)計(jì)、單個(gè)模塊質(zhì)量不超過(guò)8 t，液氣路管線隨模塊布置，模塊間軟管快速連接的90 t 可搬遷輕型修井機(jī)，該修井機(jī)屬于可搬遷式輕型修井機(jī)，通用于WZ11-1A 平臺(tái)和WZ11-4D 平臺(tái)。多年來(lái)有效地解決了油田油井故障，井下工藝和增產(chǎn)措施實(shí)施難得問(wèn)題，此外對(duì)于修井機(jī)的安裝和拆卸也形成了一套成熟的拆裝技術(shù)，對(duì)特殊情況（外部資源協(xié)助，吊裝能力滿足）下的修井機(jī)調(diào)向（旋轉(zhuǎn)180°）進(jìn)行了研究和計(jì)算，通過(guò)對(duì)該套修井機(jī)上移動(dòng)座結(jié)構(gòu)吊裝計(jì)算，上移動(dòng)座在吊裝工況下，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及吊耳強(qiáng)度，滿足模塊化組合整體吊裝要求，在作業(yè)過(guò)程中可大幅提升調(diào)向作業(yè)時(shí)效。海洋90 t 可搬遷修井機(jī)模塊化組合整體吊裝在南海WZ11-4D 井口平臺(tái)棄置項(xiàng)目中的成功應(yīng)用，為可搬遷修井機(jī)在我國(guó)海上油田的安裝、拆卸和調(diào)向技術(shù)提供參考。

1 項(xiàng)目背景

WZ11-4D 平臺(tái)于1986 年安裝完成，1987 年投產(chǎn)使用，是一座四樁八腿的導(dǎo)管架平臺(tái)，該平臺(tái)從投產(chǎn)到2019 年已經(jīng)服役32 年。目前平臺(tái)共有15 口井，都處于關(guān)井狀態(tài)，平臺(tái)固定人員已全部撤離，平臺(tái)已無(wú)生產(chǎn)價(jià)值，同時(shí)由于平臺(tái)設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間處于閑置狀態(tài)，導(dǎo)致設(shè)備及管道腐蝕嚴(yán)重，有限公司湛江分公司計(jì)劃對(duì)該平臺(tái)進(jìn)行廢棄處置。WZ11-4D 平臺(tái)無(wú)法滿足生活支持，本次WZ11-4D 平臺(tái)15 口井永久棄井作業(yè)采用了90 t 可搬遷修井機(jī)+修井支持平臺(tái)模式進(jìn)行棄井作業(yè)。同時(shí)修井機(jī)一次安裝完成后，因井位限制，無(wú)法全覆蓋15 口井的作業(yè)，需要在中途對(duì)修井機(jī)進(jìn)行一次180°的旋轉(zhuǎn)，方能滿足作業(yè)需求。由于支持平臺(tái)（德盛287）吊車吊裝能力高達(dá)190 t，作業(yè)中途的修井機(jī)轉(zhuǎn)向，為節(jié)約時(shí)間，計(jì)劃采用修井機(jī)上移動(dòng)座模塊組合整體吊裝方式進(jìn)行[1]。

2 海上平臺(tái)棄置作業(yè)前設(shè)備布局

2.1 可搬遷修井機(jī)在WZ11-4D 平臺(tái)上的布局

WZ11-4D 平臺(tái)上甲板尺寸長(zhǎng)30 m，寬16 m，總面積480 m2。井口區(qū)域共有15 口井，布置形式為5×3，井間距為2.286 m×2.286 m。由于平臺(tái)吊機(jī)能力為10 t，可搬遷修井機(jī)在WZ11-4 平臺(tái)上的布局需要能覆蓋所有井位。

2.2 支持平臺(tái)德盛287 ?？縒Z11-4D 平臺(tái)的情況介紹

支持平臺(tái)德盛287 ?？縒Z11-4D 平臺(tái)的就位示意圖如下頁(yè)圖1 所示。支持平臺(tái)?？縒Z11-4D 平臺(tái)平面的現(xiàn)場(chǎng)效果圖如下頁(yè)圖2 所示。

3 可搬遷修井機(jī)上移動(dòng)座模塊化組合整體吊裝計(jì)算

可搬遷修井機(jī)上移動(dòng)總成主體大梁采用整體焊接式結(jié)構(gòu)，動(dòng)力絞車橇系統(tǒng)通過(guò)螺栓與大梁連接成一體，走道與大梁通過(guò)銷子連接成一體，這樣既保證了整體性，又保證了裝拆運(yùn)輸?shù)姆奖阈?。主材料采用?yōu)質(zhì)低碳鋼板組焊成的H 型鋼進(jìn)行焊接，并在適當(dāng)?shù)奈恢镁赣屑訌?qiáng)筋板，保證上移動(dòng)座的承載能力。上移動(dòng)座結(jié)構(gòu)吊裝計(jì)算主要包括結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和吊耳強(qiáng)度校核兩個(gè)方面[2]。

3.1 上移動(dòng)座吊裝結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算

上移動(dòng)座吊裝模型如圖3 所示，四個(gè)吊索的頂端固定，4 根鋼絲繩模擬為只受拉的構(gòu)件。

其中上移動(dòng)座模塊重量約為55 t，設(shè)備重量考慮1.35 的動(dòng)力系數(shù)，在此重力影響下上移動(dòng)座吊裝工況結(jié)構(gòu)通過(guò)計(jì)算，UC 值最大為0.99，主梁的最大UC 值為0.64，均小于美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)許用UC 值1.0，說(shuō)明上移動(dòng)座結(jié)構(gòu)強(qiáng)度足夠，滿足吊裝要求。

設(shè)備重量考慮2 的動(dòng)力系數(shù)，在此重力影響下通過(guò)計(jì)算，上移動(dòng)座吊裝工況結(jié)構(gòu)UC 值主梁上最大UC 值為0.15，小于美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)許用UC 值1.0，說(shuō)明上移動(dòng)座結(jié)構(gòu)強(qiáng)度足夠，滿足吊裝要求。

3.2 吊耳強(qiáng)度校核

設(shè)備重量考慮2.0 的動(dòng)力系數(shù)，在此重力影響下井架合套吊裝鋼絲繩拉力計(jì)算結(jié)果如圖4 所示。

可以看出，鋼絲繩最大拉力為396 kN。而吊裝耳板材料：-50/Q345D 經(jīng)過(guò)對(duì)耳板圓孔擠壓強(qiáng)度校核、耳板圓孔薄弱處剪切強(qiáng)度校核、焊縫強(qiáng)度校核，計(jì)算得出安全系數(shù)分別是2.98、1.73、5.07，均大于1.67 的安全系數(shù)，強(qiáng)度足夠。

通過(guò)上述吊裝分析計(jì)算，90 t 可搬遷修井機(jī)上移動(dòng)座模塊化組合后，在吊裝工況下，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及吊耳強(qiáng)度，滿足整體吊裝工況要求。

4 模塊化組合整體吊裝在棄置作業(yè)中的應(yīng)用

2020 年11 月20 日，因WZ11-4D 平臺(tái)永久棄井作業(yè)需求，需要對(duì)90 t 可以搬遷修井機(jī)整體旋轉(zhuǎn)180°才能完成剩余井位的棄井作業(yè)?，F(xiàn)場(chǎng)結(jié)合實(shí)際作業(yè)條件、吊車吊裝能力以及上甲板平面空間，采用了支持平臺(tái)190 t 吊車和WZ11-4D 平臺(tái)10T 吊車配合完成修井機(jī)整體轉(zhuǎn)向的作業(yè)思路。

4.1 修井機(jī)整體轉(zhuǎn)向思路

拆除井架以及可搬遷修井機(jī)上移動(dòng)座模塊化組合整體吊裝計(jì)算以外所有鉆臺(tái)附屬件和設(shè)備→利用支持平臺(tái)190 t 吊車將修井機(jī)上移動(dòng)座整體吊起，并平移至WZ11-4D 船尾（不解鉤）→再利用WZ11-4D平臺(tái)10 t 吊車將修井機(jī)下底座吊起，并轉(zhuǎn)向180°進(jìn)行就位固定→回移190 t 吊車，并將吊起的上移動(dòng)座回轉(zhuǎn)180°，之后回裝在下底座上進(jìn)行固定。

4.2 整體吊裝轉(zhuǎn)向施工內(nèi)容

按照修井機(jī)整體轉(zhuǎn)向思路采取了如下頁(yè)表1 所示的施工順序進(jìn)行了整體吊裝轉(zhuǎn)向施工。并完成安裝現(xiàn)場(chǎng)模塊化組合整體吊裝，現(xiàn)場(chǎng)效果如下頁(yè)圖5所示。

表1 90 t 修井機(jī)整體吊裝轉(zhuǎn)向施工順序及內(nèi)容

5 結(jié)語(yǔ)

海洋90 t 可搬遷修井機(jī)在作業(yè)過(guò)程中，如因作業(yè)需要涉及轉(zhuǎn)向時(shí)，在平臺(tái)吊裝能力允許的情況下，修井機(jī)上移動(dòng)座模塊化組合整體吊裝是可行的，也很有必要，能有效地縮短施工周期，大大降低作業(yè)費(fèi)用，為海上油田節(jié)約大量的操作成本，提高油氣田的經(jīng)濟(jì)效益。此次海洋90 t 可搬遷修井機(jī)模塊化組合整體吊裝在南海WZ11-4D 井口平臺(tái)棄置項(xiàng)目中成功應(yīng)用，同時(shí)在海洋石油平臺(tái)尚屬首次，為可搬遷修井機(jī)在海上油田的安裝、拆卸和調(diào)向技術(shù)提供了很好參考。