自升式鉆井船就位作業(yè)防滑移措施與應(yīng)用

張冠杰

中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司 天津 300459

隨著渤海油田調(diào)整井作業(yè)日益增多，鉆井船就位采油平臺(tái)的次數(shù)急劇增加，就位滑移問(wèn)題也越來(lái)越突出，渤海油田各礦區(qū)都有此類情況的發(fā)生，僅2021年就多達(dá)5次，增加工期73天，增加費(fèi)用2800余萬(wàn)元，近幾年渤海油田鉆井船就位滑移統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 近幾年渤海油田鉆井船就位滑移統(tǒng)計(jì)表

一旦就位滑移曠日持久，甚至最后失敗，將形成更加復(fù)雜的樁靴坑，使用其他鉆井平臺(tái)再就位時(shí)會(huì)更加困難，產(chǎn)生大量不必要的費(fèi)用，增加就位風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響工程作業(yè)計(jì)劃和油田開(kāi)發(fā)進(jìn)程。因此，研究滑移原因，制定有效措施，減少就位時(shí)間顯得愈發(fā)重要。本文將深入探討滑移的原因，并提出有效的預(yù)防和應(yīng)對(duì)措施。

1 常見(jiàn)滑移風(fēng)險(xiǎn)

鉆井船設(shè)計(jì)就位采油平臺(tái)的位置，往往伴隨著海底各類管線、海纜等無(wú)法移除的障礙物，同時(shí)需要比較高的就位精度，常見(jiàn)風(fēng)險(xiǎn)見(jiàn)表1。

1.1 無(wú)法滿足一批次作業(yè)井的全覆蓋

渤海井全為叢式井，調(diào)整井作業(yè)，數(shù)量一般只有幾口，即使只有兩口井，槽口分布位置也可能處于兩個(gè)極端位置，就位滑移時(shí)，同樣將無(wú)法滿足全覆蓋，造成二次動(dòng)員其他平臺(tái)就位作業(yè)，從而大大增加作業(yè)費(fèi)用。

1.2 鉆井船升降裝置受損

渤海油田鉆井船都采用自升式，樁腿數(shù)量通常為3腿或4腿，需要通過(guò)升降裝置的作用，來(lái)完成樁腿的上下活動(dòng)，從而完成就位作業(yè)，滑移對(duì)升降裝置造成的沖擊負(fù)荷較大，可能引起電機(jī)過(guò)載、樁腿斜撐彎曲變形、樁腿齒條齒面擠壓變形等情況，除了設(shè)備損壞以外，還會(huì)造成無(wú)法插樁臨時(shí)升船，無(wú)法滿足鉆井船原地升船避風(fēng)條件[1]。在就位期間出現(xiàn)大風(fēng)天氣時(shí)，必須臨時(shí)升船避風(fēng)，否則將帶來(lái)鉆井船自存安全問(wèn)題和作業(yè)人員的生命安全問(wèn)題。

1.3 碰撞采油平臺(tái)

渤海油田自升式鉆井船本身不具備航行動(dòng)力，就位作業(yè)時(shí)需要靠鉆井平臺(tái)四個(gè)錨控制船體位置，加上1條主拖輪和2條輔助拖輪的纜繩帶力，實(shí)現(xiàn)鉆井船的就位作業(yè)[2]。采油平臺(tái)布局一般有吊車、燃燒臂等突出物，考慮覆蓋作業(yè)井的同時(shí)，要避讓開(kāi)突出物。一般的，鉆井船就位的船尾側(cè)距離采油平臺(tái)最近距離只有4～5米的距離，在鉆井船就位期間，滑移的方向不確定，有碰撞采油平臺(tái)的風(fēng)險(xiǎn)。

1.4 刮蹭海管、海纜等

海上各采油平臺(tái)的原油，都需通過(guò)海底管道運(yùn)輸，平臺(tái)所需電力，很多都需要海底電纜輸送，單個(gè)采油平臺(tái)附近，往往具有3條以上的海底線纜，這些線纜承擔(dān)著整個(gè)平臺(tái)的原油和電力輸送，一旦鉆井船滑移，樁靴就有可能刮斷海管海纜等，造成平臺(tái)斷電斷油事故，甚至出現(xiàn)原油污染海洋，釀成環(huán)保事件。

1.5 鉆井船嚴(yán)重傾斜甚至傾覆

老樁靴印的深度，一般在4～8米，初始插樁滑移時(shí)，如果向老樁靴印處滑移，極易造成鉆井船傾斜，在此期間，升降裝置易受損，操控不到位，甚至?xí)l(fā)生鉆井船傾覆的風(fēng)險(xiǎn)。

2 滑移原因

2.1 土質(zhì)原因

就位插樁易滑移區(qū)塊表層土質(zhì)分為兩類，一種是表層為軟到非常軟的粘土，抗剪切強(qiáng)度低；二是表層有一層很薄的鐵板砂，下層為軟黏土。黏土層插樁較為容易，同時(shí)側(cè)向支撐力不足，不易固定樁靴；表層出現(xiàn)“軟+薄硬+軟”的地層結(jié)構(gòu)形式，更加容易出現(xiàn)平臺(tái)側(cè)傾，進(jìn)而出現(xiàn)更嚴(yán)重的滑移現(xiàn)象，大大增加操控鉆井船的難度。

2.2 老腳印多且分布混亂

多次就位同一個(gè)采油平臺(tái)可能會(huì)選用不同的鉆井船，這就會(huì)出現(xiàn)多組老腳?。ㄆ毡?組以上，大部分老平臺(tái)達(dá)到了5組以上），導(dǎo)致腳印分布雜亂，樁靴坑深淺不一、大小不一。樁靴受力不均時(shí)，易產(chǎn)生側(cè)向力，鉆井船就位時(shí)，受插樁深度、就位方案、舊樁靴坑坡度深度等影響，導(dǎo)致再就位滑移量和滑移方向的不確定性，克服滑移將變得更加困難[3]。

2.3 地層壓實(shí)作用

部分地層已被前期就位過(guò)的鉆井船樁靴踩踏多次，受壓實(shí)作用的影響，導(dǎo)致部分地層由軟變硬，留存深淺不一的樁靴坑，常規(guī)手段不易修復(fù)，存在“硬臺(tái)階”現(xiàn)象，導(dǎo)致海床凹凸不平、軟硬兼有，加劇了滑移的可能性。

2.4 鉆井船選擇不匹配

對(duì)于計(jì)劃作業(yè)的采油平臺(tái)，如果未進(jìn)行合理有效的鉆井船選型，未能充分考慮鉆井船的滑移量、滑移方向、踩實(shí)能力、覆蓋能力等，導(dǎo)致樁靴尺寸、插樁深度、滑移傾向大等不合理的鉆井船被動(dòng)安排到不匹配的采油平臺(tái)處就位，滑移風(fēng)險(xiǎn)加大。

2.5 就位操作方案有限

通常情況下，除了滿足一批次井的全覆蓋以外，還需考慮盡量滿足一個(gè)采油平臺(tái)所有槽口的覆蓋，增加作業(yè)井?dāng)?shù)的同時(shí)，也盡量利用老樁靴腳印來(lái)穩(wěn)定鉆井船，同時(shí)也減少了單個(gè)采油平臺(tái)的歷史腳印數(shù)量，方便后期鉆井船的就位作業(yè)。當(dāng)然，單個(gè)平臺(tái)所有槽口全覆蓋的設(shè)計(jì)方案，也會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響，會(huì)導(dǎo)致就位方案可調(diào)整的余地變小，就位過(guò)程中，可能出現(xiàn)頻繁操作，不易消除滑移或劈腿的帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)。

3 應(yīng)對(duì)措施

2021年出現(xiàn)的滑移較為嚴(yán)重的平臺(tái)是BZ35-2B平臺(tái)，具有典型的代表作用。本平臺(tái)設(shè)計(jì)作業(yè)3口調(diào)整井，槽口分布距離遠(yuǎn)，鉆井船實(shí)際就位過(guò)程中，無(wú)論是正就位還是斜就位方案，HYSY942都出現(xiàn)嚴(yán)重劈腿現(xiàn)象，始終無(wú)法升船，最終累計(jì)耗時(shí)18天，就位宣布失敗，改用CPOE12就位。CPOE12實(shí)際就位過(guò)程中，正就位方案失敗，滑移也很嚴(yán)重，但未劈腿，最終斜就位方案成功，但只能覆蓋2口井，累計(jì)耗時(shí)18天（其中臨時(shí)升船避風(fēng)時(shí)間7天）。兩次鉆井船實(shí)際就位情況見(jiàn)表2。

表2 HYSY942與CPOE12在BZ35-2B采油平臺(tái)就位情況表

綜合HYSY942及CPOE12的實(shí)際就位情況，能夠得出以下結(jié)論：老腳印太多、近采油平臺(tái)側(cè)的5m左右位置存在斜坡，且斜坡附近的地層特別硬，難以增加入泥深度，導(dǎo)致滑移嚴(yán)重，并最終造成樁腿劈腿，甚至出現(xiàn)無(wú)法升船離開(kāi)水面的現(xiàn)象。如果斜就位三口井，意味著鉆井船需距離平臺(tái)更近4m左右，這個(gè)位置的地層有斜坡且特別硬，最終還是會(huì)滑移，無(wú)法滿足最遠(yuǎn)端一口的覆蓋。CPOE12斜就位成功二口井的因素主要有兩個(gè)：鉆井船本身樁靴分布避讓老腳印能力最好、樁腿距離采油平臺(tái)較遠(yuǎn)后可實(shí)現(xiàn)入泥深度明顯增加、樁靴結(jié)構(gòu)防滑設(shè)計(jì)更好。

2021年其他區(qū)塊也陸續(xù)都有類似滑移、劈腿（無(wú)法升船）、不滿足設(shè)計(jì)覆蓋等復(fù)雜情況發(fā)生，下面根據(jù)本平臺(tái)實(shí)際就位中出現(xiàn)的復(fù)雜情況的處理措施及注意事項(xiàng)分析如下：

3.1 滑移，但不劈腿

3.1.1 可能的原因

與老腳印重合多，且未避讓開(kāi)；存在斜坡；向旁邊入泥更深的坑內(nèi)滑移。

3.1.2 應(yīng)對(duì)措施

根據(jù)滑移方向，朝對(duì)應(yīng)的反方向多調(diào)整一點(diǎn)船位，給滑移量留空間，通過(guò)反復(fù)試插樁，向坑內(nèi)不斷刮泥填坑，一般嘗試幾次后，情況會(huì)明顯好轉(zhuǎn)。

對(duì)于滑移不見(jiàn)好轉(zhuǎn)的情況，可用兩條輔拖在平臺(tái)尾側(cè)持續(xù)帶力，減小滑移趨勢(shì)，同時(shí)逐漸插樁，嘗試增加入泥深度。

插樁過(guò)程中，配合沖樁方式會(huì)非常有效，但斜坡很硬的就顯得無(wú)效果，此時(shí)可嘗試沖樁時(shí)間更長(zhǎng)一些。

3.1.3 注意事項(xiàng)

充分考慮滑移量，插樁要注意速度，防止刮蹭采油平臺(tái)；輔助拖輪要根據(jù)滑移的方向來(lái)調(diào)整船位，持續(xù)輸出拖帶力，穩(wěn)住鉆井船。

3.2 劈腿，但不滑移

3.2.1 可能的原因

老腳印太多，且未避讓開(kāi)；平臺(tái)本身存在缺陷，比如樁靴尺寸和結(jié)構(gòu)形式不合適。

3.2.2 應(yīng)對(duì)措施

壓載前充分活動(dòng)樁腿釋放扭矩，必要時(shí)可考慮整體壓載法，不采用單腿壓載法，使各樁腿受力均衡，平穩(wěn)入泥；平臺(tái)方允許時(shí)，可部分壓載后嘗試升船至作業(yè)氣隙，觀察劈腿值大小，減少后期壓載完畢或快壓載完畢時(shí)，再次劈腿導(dǎo)致無(wú)法升船，有的平臺(tái)已經(jīng)出現(xiàn)壓載完畢后無(wú)法升船的情況，作業(yè)時(shí)間浪費(fèi)太多。

3.2.3 注意事項(xiàng)

劈腿意味著不能正常升船，強(qiáng)制升船可能導(dǎo)致升降系統(tǒng)損壞，另外當(dāng)遇到惡劣海況時(shí)，可能升船無(wú)法升到8m以上的氣隙，涌浪大時(shí)，可能拍打船底，造成平臺(tái)升降系統(tǒng)損壞、平臺(tái)移位、刮蹭采油平臺(tái)甚至傾覆。當(dāng)不能正常升船時(shí)，應(yīng)根據(jù)預(yù)測(cè)海況情況，果斷做決定拖離到外部初就位點(diǎn)附近，盡快臨時(shí)升船避風(fēng)。

3.3 滑移，且劈腿

3.3.1 可能的原因

這種綜合了滑移和劈腿兩種情況的原因，也是最嚴(yán)重的一種情況，安全風(fēng)險(xiǎn)極高。

3.3.2 應(yīng)對(duì)措施

應(yīng)做足準(zhǔn)備工作，操作每一步都需更加小心，充分討論作業(yè)方案，將可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)先桌面演練一遍，做到遇到突發(fā)情況時(shí)，可立即采取措施應(yīng)對(duì)，增強(qiáng)決策能力。當(dāng)耗時(shí)較長(zhǎng)不能滿足設(shè)計(jì)就位時(shí)，應(yīng)果斷決定放棄部分井槽，選取只覆蓋一部分井的方式，必要時(shí)采取斜就位甚至換鉆井船的措施。

3.3.3 注意事項(xiàng)

控制安全距離，選擇平潮、海況好、能見(jiàn)度好的條件下進(jìn)行作業(yè)，保人員安全、保升降系統(tǒng)安全、保平臺(tái)安全、保不刮蹭采油平臺(tái)及海底線纜，不可冒進(jìn)。

4 鉆井船選型

設(shè)計(jì)階段應(yīng)做好如下工作：盡量避讓老腳印至少直徑的一半（0.5D）以上，否則很容易滑移；明確老腳印的入泥深度；平臺(tái)樁靴入泥深度預(yù)測(cè)要準(zhǔn)確；200m×200m范圍內(nèi)的海底障礙物要全部打撈，給斜就位等特殊就位方案留出空間。

選擇合適鉆井船最重要，不同的鉆井船，具有不同類型的樁靴結(jié)構(gòu)、樁腿長(zhǎng)度、平臺(tái)重心高度、樁腿升降系統(tǒng)等，每一個(gè)因素都至關(guān)重要。要主動(dòng)出擊，選擇合適的鉆井船，而不是選擇作業(yè)能力強(qiáng)的船，不被動(dòng)等待船舶安排，滑移風(fēng)險(xiǎn)大的鉆井船應(yīng)主動(dòng)放棄，根據(jù)樁靴形狀、尺寸等與地層的配伍關(guān)系，樁腿長(zhǎng)度、平臺(tái)重心與劈腿的關(guān)系，根據(jù)土質(zhì)調(diào)查、老腳印分析、插樁深度、覆蓋能力、海底管線等進(jìn)一步優(yōu)選鉆井船。覆蓋能力強(qiáng)的鉆井船，能設(shè)計(jì)更多就位操作方案，比如可比較大范圍的改變樁靴入泥位置、保留斜就位方案等，大大降低滑移帶來(lái)的困難。

5 結(jié)束語(yǔ)

鉆井船在就位過(guò)程中出現(xiàn)的滑移、劈腿等問(wèn)題需被高度重視，因?yàn)檫@些問(wèn)題可能引發(fā)更復(fù)雜的情況和安全隱患，決策時(shí)應(yīng)當(dāng)果斷，避免優(yōu)柔寡斷和強(qiáng)制夜間作業(yè)等可能增加風(fēng)險(xiǎn)的行為。選擇覆蓋能力強(qiáng)的鉆井船，可增加就位方案數(shù)量，在平潮、能見(jiàn)度好、海況好等條件下進(jìn)行就位作業(yè)，降低海水涌浪和流速的客觀影響，增強(qiáng)鉆井船就位作業(yè)的操船性能，保護(hù)好設(shè)備的完整性，結(jié)合實(shí)際發(fā)生滑移類型，采取對(duì)應(yīng)的防滑措施，可以進(jìn)一步降低就位作業(yè)的總時(shí)間，實(shí)現(xiàn)安全高效的目的。這些方法和建議不僅為當(dāng)前的作業(yè)提供了指導(dǎo)，也為未來(lái)的決策和工作流程提供了重要的參考。