半潛式平臺電測校深精準控制技術的應用

許成強，黃亮

(1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術湛江分公司，廣東 湛江 524057；2.中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

0 引言

半潛式平臺作業(yè)時漂浮于海面，在波浪的作用下，平臺隨海況變化周期性升沉運動，在極端的海況下，平臺升沉高度差可達4～5 m。常規(guī)電測校深，電測絞車固定于平臺電測甲板，地滑輪固定于鉆臺轉盤，天滑輪固定于頂驅吊卡，由于平臺升沉運動的存在，平臺電測甲板、鉆臺轉盤以及頂驅吊卡三者都隨平臺同步升沉起伏，電測工具串在鉆具內相對鉆具有同步的升沉位移，此時，若按常規(guī)的電測方法去進行電測校深，必然會存在較大的校深誤差。針對半潛式平臺特點，根據升沉補償系統原理，優(yōu)化常規(guī)電測校深方法(圖1)，形成了一套適用于半潛式平臺的精準電測校深技術，有效解決了半潛式平臺電測校深精度誤差問題。

圖1 常規(guī)電測校深示意圖

1 天滑輪補償系統

半潛式平臺一般存在游車升沉補償系統，作業(yè)時打開游車升沉補償系統，可以補償平衡平臺升沉運動對鉆具的影響，從而保持鉆具在井底深度不變[1]。然而，電測作業(yè)時，天滑輪固定于頂驅吊卡之上(圖2)，電測工具串以及電纜的重量過輕，在平臺升沉運動時，重量不足以激活游車升沉補償系統，從而保持天滑輪相對鉆具位置不變。此時，設計增加一補償滑輪在頂驅吊卡與電測天滑輪之間，補償滑輪上穿一補償繩，補償繩一端固定于隔水管，另一端拉緊之后固定于轉盤，頂驅與隔水管之間通過補償繩繃緊，在平臺升沉運動時，游車升沉補償系統得以第一時間啟動補償。通過補償滑輪和游車升沉補償系統配合，在電測校深作業(yè)時，實現游車升沉補償系統對天滑輪的升沉補償平衡，確保天滑輪相對鉆具位置不變。

圖2 天滑輪補償系統示意圖

2 地滑輪補償系統

在平潛平臺若像常規(guī)電測校深方法將地滑輪固定于鉆臺轉盤，如圖3所示，地滑輪將跟隨平臺同步升沉運動，鉆具內電測工具串相對鉆具將產生同步升沉位移，平臺升沉對電測校深存在較大的誤差。

圖3 半潛平臺在地滑輪未補償的情況下電測校深示意圖

為消除此誤差影響，將地滑輪直接固定于鉆具之上，由于鉆具不隨平臺升沉運動，相對地層位置固定，故地滑輪不再受平臺升沉運動影響，從而保證了電測工具串位置相對鉆具位置固定，不受平臺升沉運動影響。

3 絞車補償系統

由于平臺升沉運動的存在，固定于平臺電測甲板的電測絞車會跟隨平臺同步升沉運動，從而導致鉆具內電測工具串相對鉆具產生一定的相對位移。如圖4所示，電測工具串相對鉆具的位移即地滑輪至絞車滾筒間電纜長度在升沉運動前后的長度變化。

圖4 半潛平臺在電測絞車未補償的情況下電測校深示意圖

如表1所示，電測絞車至地滑輪之間的水平距離一般不小于10 m，平臺升沉高度一般不超過2 m，取電測絞車至地滑輪之間的水平距離為10 m，地滑輪與電測絞車處于同一水平面，計算不同升沉運動變化下升沉對井下工具串位移的影響。從表1可看出，在升沉1 m時，電纜長度伸長0.05 m；在升沉2 m時，電纜長度伸長0.198 m。半潛式平臺電測校深誤差要求小于或等于0.5 m[2]，單純由電測絞車隨平臺升沉而引起的電測誤差較小，在半潛式平臺電測校深誤差允許范圍之內，可忽略影響。

表1 絞車不同升沉高度對電測工具在鉆具內位置的影響統計表

4 現場應用

南海西部崖城X氣田儲層為正常溫度系統，最高溫度為132 ℃，主體區(qū)塊地溫梯度3.19～3.96 ℃/100 m，儲層壓力系數0.992～1.007，使用半潛式平臺進行3口生產井棄井作業(yè)，對封隔器上部生產管柱進行切割回收，切割位置設計為封隔器上部油管單根中部，如圖5所示。

圖5 崖城X氣田管柱切割示意圖

3口井油管切割深度均設計為9-5/8″生產封隔器上部油管單根中部位置，各井切割深度及油管詳細參數如表2所示。

表2 3口井的切割位置及油管詳細參數表

為實現切割位置的精準控制，在電測校深后使用RCT切割方式進行切割，校深方式采用測量CCL方式，根據標志性油管接箍及封隔器以上接箍進行校深。

4.1 校深設備

(1)地面設備：CLIS或ELIS。

(2)井下儀器：2312CCL、2315CCL、RCT 切割工具、EMA錨定儀器等。

THG(熱發(fā)生器)。

型號：TG-B-150E-01，耐溫260 ℃，電阻范圍130～160 Ω。

工作原理：內部為電發(fā)熱線圈+高密度混合燃料(非危險物料級別)，通過加持續(xù)的1A電流(理論上交流、直流、正、負電均可)，使線圈產生大量熱量用于激發(fā)內部的燃料，產生高能火焰，用于激發(fā)連接在下部RCT。

RCT(徑向切割炬)。

RCT工具尺寸及藥量根據工具配置表進行選擇。

切割 3.5″/9.2#/L80 VAM TOP 油管，線重 9.2 ppf，內徑7.60 cm(2.992 in)，同時由于切割位置壓力值小于27.6 MPa，選擇外徑為2in切割工具。切割2-7/8″/6.4#/L80VAM TOP油管，線重6.4 ppf，內徑6.20 cm(2.441 in)，同時由于切割位置壓力值小于27.6 MPa，壓力值小于27.6 MPa，選擇外徑為4.29 cm(1.688 in)切割工具。

工作原理：RCT內部封裝的主要成分為鋁熱劑，被激發(fā)后在內部發(fā)生劇烈的鋁熱反應(3Fe3O4+8Al=9Fe+4Al2O3+熱量)；反應后產物及熱量推開RCT噴嘴保護滑套，從石墨噴嘴高速噴出，反應生成的Al2O3微小硬顆粒物在高溫下對管壁進行高速的機械研磨作用，將管壁切斷，這個切割過程在25 ms內完成。

EMA(錨定儀器)

EMA儀器尺寸1-3/4 in，型號EMA-1750-100，耐溫163 ℃，選擇錨臂裝置為043型和045型。

工作原理：一般接在RCT工具上部，校深定位后通過加60-90 VDC/0.6-0.8 ADC正電開腿，將工具串錨定于管壁上，防止切割過程工具串向上竄動，確保切割同一位置，正電向下不導通，不會激發(fā)RCT，只有負電才能向下導通，用于激發(fā)RCT，點火后，重新加正電收腿。

PBA(壓力平衡錨)

通孔的空心管結構，連接在工具串底部，通過壓力平衡的方式緩沖切割瞬間的能量釋放，避免工具串向上竄動，確保切割同一位置。如果沒有EMA，只使用PBA，必須要求在切割點以下有循環(huán)通道，能量可向下釋放。

(3)其他設備：工房、拖撬、發(fā)電機、發(fā)動機、井口工具箱、托盤、防噴裝置等。

4.2 作業(yè)程序

(1)就位電測設備，電測工具入井前組裝天滑輪及電纜防噴器、注脂控制頭、通井/RCT工具串。

(2)采用電纜卡將工具串全部放置進測試樹內，并坐落在防噴器上，吊裝注脂控制頭。

(3)拆卸電纜卡，注脂控制頭連接防噴器，地面試壓24.1 MPa驗證密封性能。

(4)安裝井口電纜防噴器及注脂控制頭至連續(xù)油管提升架。

(5)關閉水下測試樹上的防噴閥。

(6)組裝電纜通井工具串：通徑底錐(長0.2 m、外徑48 mm) +加重桿1根(43 mm) + CCL(43 mm) +電纜頭(28 mm) + 3根加重桿(43 mm) +電纜。

(7)對防噴器及注脂控制頭試壓封3.4 MPa×5 min，24.1 MPa×15 min，穩(wěn)壓合格。

(8)打開水下測試樹防噴閥及井下安全閥。

(9)下入通井工具串至生產封隔器以下，上提測量，記錄CCL接箍信號，根據封隔器等標志性短節(jié)校正深度，校深完畢后起出通井工具串。

(10)組裝熱發(fā)生器接頭，測量阻值在130～160 Ω范圍內，接上熱發(fā)生器保護套。

(11)組裝EMA，更換錨臂。

(12)地面檢查CCL儀器及EMA錨定儀器，連接CCL及電纜頭后，檢查CCL信號并進行試點火測試；連接扶正器、EMA錨定儀器，加正電檢查EMA開收腿是否正常，加負電進行點火測試，測試完畢注硅脂。

(13)在鉆臺豎直連接EMA錨定儀器、RCT徑向切割炬、PBA壓力平衡錨。切割工具串組合：3根空心加重桿(43 mm) +電纜頭(28 mm) + CCL(43 mm) +扶正器(最大外徑43 mm) + 1.75″EMA錨定儀器+扶正器(外徑38 mm) +徑向切割炬+ PBA壓力平衡錨+扶正器+底堵。

(14)關閉水下測試樹防噴閥，對防噴器及注脂控制頭試壓 3.4 MPa×5 min，24.1 MPa×15 min，穩(wěn)壓合格，泄壓至2.1 MPa。

(15)下放切割工具至切割點以下，上提測量，通過CCL測量出標志性短節(jié)，校深完畢后，將切割噴嘴停于設計油管切割位置。

(16)經現場監(jiān)督確認切割深度無誤后，加正電開EMA儀器腿進行錨定，上提電纜100 lbs，確定錨定裝置固定，而后切換負電進行點火，對油管實施切割。確認點火成功后，工具串下放0.5 m，再次切換正電收EMA儀器腿。

(17)確認切割完成后，起出工具串，拆井口，期間環(huán)空打壓驗證是否有切割到油管。

切割后，起出生產管柱，檢查切割位置準確，誤差全部小于0.2 m。本次半潛式平臺電測校深精準控制技術現場應用，深度精準，誤差較小，效果良好，為海上半潛式平臺電測校深作業(yè)提供了參考。

5 結語

半潛式平臺電測校深作業(yè)，需要注意到校深的三個關鍵位置，分別是天滑輪、地滑輪以及電測絞車。其中，天滑輪和地滑輪跟隨平臺升沉運動對校深誤差的影響較大，必須消除或降低其影響，電測絞車跟隨平臺升沉運動對校深誤差影響相對較小，可忽略。通過消除地滑輪的升沉運動，補償平衡天滑輪的升沉運動，可實現半潛式平臺電測校深精準控制。