液壓舉升裝置加支持船模式在修井作業(yè)過程中的應(yīng)用

徐 斌，吳 剛，魏 杰，周厚良，譚 燕

（中海油能源發(fā)展股份有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057）

引言

目前，南海西部設(shè)有鉆修井平臺10 座，在生產(chǎn)的油井共67 口，平均每年產(chǎn)油約170×104m3。由于井下作業(yè)數(shù)量的急劇增長，還存在著怎樣使無修井機(jī)平臺的躺井迅速復(fù)產(chǎn)等問題。當(dāng)前鉆井船修井面臨“兩高、一慢、一難”特點，而液壓舉升裝置占地小、舉升能力強(qiáng)等優(yōu)點，支持船可以有效解決場地不足、循環(huán)能力不足、吊車能力差和人員食宿不便等問題，南海西部并無此模式應(yīng)用。南海西部海域首次對液壓舉升裝置加支持船模式進(jìn)行可行性評估，在WZ11-2B 平臺三口井成功完成該作業(yè)模式先導(dǎo)性試驗，也為同模式作業(yè)提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持[1-3]。

1 WZ11-2B 平臺基本情況

WZ11-2B 平臺位于北部灣海域，生產(chǎn)層位為W3Ⅵ、W3Ⅶ、W3Ⅷ、L1Ⅰ下、L1Ⅱ上、L1Ⅱ下油組。正常作業(yè)風(fēng)力21.6 m/s，極端作業(yè)風(fēng)力47.8 m/s。平臺甲板面積70 m3，平臺吊裝能力10 t/10 m，作業(yè)現(xiàn)場條件均可適應(yīng)液壓舉升裝置加支持船模式作業(yè)。B5/B6/B7 三口井井口套管懸掛最大載荷27 t，液壓舉升裝置自重32 t，防噴器自重18 t，升高立管自重6 t。WZ11-2-B5/B6/B7 三口井產(chǎn)能較高（64～75 m3/d/MPa），目前泵排量較小，含水逐漸升高，油藏分析出該井仍有提液潛力，計劃進(jìn)行換大泵提液作業(yè)，但是WZ11-2B 平臺無修井機(jī)，吊裝能力差，躺井后自身不能進(jìn)行動管柱作業(yè)（見圖1）。

2 液壓舉升裝置加支持船模式作業(yè)可行性分析

本次作業(yè)考慮打撈復(fù)雜情況，使用3-1/2″S135的鉆桿，深度按4 000 m，管柱自重約為88.84 t，解封封隔器時過提量為25 t，那么管柱總重約為113.84 t，根據(jù)舉升載荷選用340K 型液壓舉升裝置?？紤]場地限制，除支持船配合外，舉升裝置采用套管頭承載形式的安裝方式，液壓舉升裝置+支持船新模式解決了無修井機(jī)平臺作業(yè)難題（見圖2）。依據(jù)有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，從隔水導(dǎo)管承壓、裝置的風(fēng)載計算等兩個方面進(jìn)行模擬校核與評估[4]。

2.1 液壓舉升裝置隔水導(dǎo)管承載力校核

在正常和極端作業(yè)工況下，該隔水導(dǎo)管的樁基承載力都能滿足承載力安全性要求。對于這個校核過程一般是通過SACS 專業(yè)軟件來實現(xiàn)的，分別將正常工況和極端工況下的參數(shù)加載到軟件中，就能得到隔水導(dǎo)管承載力的詳細(xì)數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)用UC（綜合機(jī)械強(qiáng)度性能指標(biāo)）值來表示。對于裝置構(gòu)件來說，UC 值小于1 就能滿足符合隔水管強(qiáng)度的基本要求。此次校核結(jié)果顯示無論是常規(guī)工況下還是在極端工況下的隔水導(dǎo)管UC 值都小于1，其中極端環(huán)境下B5/B6/B7 井的最大UC 值都小于0.5，完全滿足設(shè)備運行安全的基本要求。

2.2 液壓舉升裝置風(fēng)載計算

根據(jù)《淺海固定平臺規(guī)范》和《APIRP 2A-WSD-2014 海上固定平臺規(guī)劃、設(shè)計和建造的推薦作法》相關(guān)要求，進(jìn)行正常和極端兩種工況下，對液壓舉升裝置在0°/45°/90°三個風(fēng)向的風(fēng)載荷計算，詳細(xì)計算公式為：

式中：F 為液壓舉升裝置承受風(fēng)載荷，kN；K 為風(fēng)載荷的形狀系數(shù)（梁及建筑物側(cè)壁取值1.5）；KZ為海上高度變化系數(shù)；Po為基本風(fēng)壓，N/m2，Po=avt2，a=0.613 N·s2/m4；Vt為風(fēng)速，m/s；A 為受風(fēng)面積，m2。

對液壓舉升裝置每個構(gòu)件單元進(jìn)行風(fēng)載荷計算，結(jié)果如表1 所示（其中ZS表示距海平面高度，M 表示整體承受的風(fēng)載）。

表1 液壓舉升裝置風(fēng)載計算

根據(jù)表1 可知，在同樣工況下，45°風(fēng)向?qū)σ簤号e升裝置的風(fēng)載影響最大，并且極端工況下的風(fēng)載約為正常工況下的三倍。在作業(yè)現(xiàn)場，則使用鋼絲繩加固工作籃來減輕風(fēng)載影響。

除了多繃?yán)K的抗拉強(qiáng)度滿足相關(guān)規(guī)范要求外，還要利用UC 值作為參考的依據(jù)對液壓舉升裝置的內(nèi)部構(gòu)件在正常和極端兩種工況下45°風(fēng)向進(jìn)行強(qiáng)度校核。

根據(jù)SAFI 有限元模型的計算結(jié)果顯示，如果是正常工況，裝置各類設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的UC 值都小于1，完全滿足運行需要；而到了如作業(yè)現(xiàn)場出現(xiàn)10 級甚至大于10 級的大風(fēng)時，這時候的工作籃底部支撐處UC 值為1.06，大于1 的極限，這時就需要馬上作業(yè)停止并使用多繃?yán)K固定，確保設(shè)備整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，可以有效減小風(fēng)載影響（見圖3）。

3 作業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 作業(yè)現(xiàn)場情況

本次作業(yè)包括就作業(yè)前準(zhǔn)備（就位支持船、擺放井控及循環(huán)設(shè)備）、鋼絲作業(yè)通井撈Y 堵建立壓井循環(huán)通道、循環(huán)洗井、拆卸采油樹、安裝升高管及防噴器組、安裝液壓舉升裝置、起出原井電泵生產(chǎn)管柱、下入新生產(chǎn)管柱、拆卸液壓舉升裝置及防噴器組、安裝采油樹、試泵、坐封驗封、交井等。前期準(zhǔn)備用時4.5 d，主要是拖航、精就位、壓載、升船、安裝泥漿泵及泥漿池和庫美系統(tǒng)[5]。在支持船的配合下，安裝液壓舉升裝置的作業(yè)效率大幅提高，安裝作業(yè)時間從首次作業(yè)井的1.6 d 降至最后一口井的1.06 d；同時，在支持船的配合下，加工電泵工樁，實現(xiàn)電泵機(jī)組提前組裝，在支持船吊車配合下，電泵機(jī)組一次入井，由原井口電泵組裝下入的15.5 h 降至6.5 h，縮短了作業(yè)工期，也保證了井控安全，三口井總作業(yè)時間27.77 d。

3.2 現(xiàn)場作業(yè)分析

3.2.1 時效分析

本次三口井作業(yè)實際工期27.77 d，比計劃工期多用3.29 d，主要影響有：B7 井下新電泵生產(chǎn)管柱期間，無絕緣，起出檢查小扁磨損，影響時效32 h；作業(yè)期間，大風(fēng)等天氣影響6 h。

3.2.2 產(chǎn)量分析

B5/B6/B7 井作業(yè)前，產(chǎn)液量為532 m3/d，產(chǎn)油量為346 m3/d；作業(yè)后，產(chǎn)液量為1159 m3/d，產(chǎn)油量為848 m3/d，增油為502 m3/d；因此，采用液壓舉升裝置加支持船模式修井可以快速復(fù)產(chǎn)并實現(xiàn)增油效果。

4 結(jié)論

1）通過對液壓舉升裝置的風(fēng)載測試，表明在正常作業(yè)時，可以滿足工況要求；極端工況下，空載可以滿足工況要求；10 級風(fēng)及以上停止現(xiàn)場作業(yè)。

2）通過對套管頭承載計算，表明在正常和極端工況下，均能滿足作業(yè)要求。

3）液壓舉升裝置加支持船模式作業(yè)，可以有效解決無修井機(jī)平臺躺井快速復(fù)產(chǎn)要求。