海上調(diào)整井井槽利用技術(shù)創(chuàng)新實踐

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摘要：平臺槽口作為海上油田設(shè)施的核心，其具有無法替代的稀缺性和重要性。為了能在調(diào)整井中高效再利用槽口資源，使其效益最大化，海上油田通過技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)了降本增效。分析了海上調(diào)整井槽口再利用中的困難和挑戰(zhàn)，利用建模和實踐對比等方法對隔水管重置、擴(kuò)容和擴(kuò)邊等關(guān)鍵性的裝備改造技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)突破，從應(yīng)用效果看大幅降低了調(diào)整井的開發(fā)成本，推廣性強，為海洋石油可持續(xù)開發(fā)提供了有力技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：槽口；調(diào)整井；隔水管；鉆完井

引言

調(diào)整井主要分布在老油田老平臺上，需要進(jìn)行井間加密和探邊擴(kuò)邊。由于海上平臺空間的特殊性，每個平臺的槽口數(shù)量都有限且是固定的，另外由于開發(fā)歷史、經(jīng)濟(jì)評價等種種原因，很多調(diào)整井分布的槽口沒有隔水套管，這成為阻礙調(diào)整井開發(fā)的大難題[1]。為此，渤海油田針對調(diào)整井作業(yè)槽口稀缺的難題展開研究，建立一套系統(tǒng)的調(diào)整井井槽高效利用技術(shù)，并通過不斷地裝備改造創(chuàng)新和實踐，取得了顯著成績。

1海上油田井槽利用技術(shù)現(xiàn)狀

海上油田不同于陸地油田，槽口是油田開發(fā)中極為稀缺和重要的資源，因此只有在調(diào)整井開發(fā)中高效利用現(xiàn)有設(shè)施的槽口資源，才能最大限度的創(chuàng)造價值。渤海油田到“十三五”時期，低效井增加，棄置效率低導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益低，調(diào)整井基本無新槽口可用；并且受井眼尺寸限制，利用老槽口側(cè)鉆愈發(fā)困難。加之，海洋油氣用海矛盾突出，渤海油田74%礦區(qū)處于受限區(qū)域。有限的槽口資源嚴(yán)重制約了渤海油田的開發(fā)。

2海上油田井槽再利用困難和挑戰(zhàn)

（1）平臺空間受限（如1圖所示），井槽擴(kuò)容難度大，需井槽內(nèi)外掛槽口。（2）油價不穩(wěn)定，井槽工程造價不斷走高，只能充分利用現(xiàn)有資源，提高效益。（3）養(yǎng)殖區(qū)和環(huán)保區(qū)擴(kuò)大，新建平臺數(shù)量受限，只能增加單平臺井?dāng)?shù)。（4）油田到開發(fā)后期，井槽廢棄，生產(chǎn)井?dāng)?shù)量急劇減少，需井槽修復(fù)再利用。（5）在領(lǐng)海受限軍事航道，無法新建平臺，大斜度井，大位移井方案增加。

3調(diào)整井井槽高效利用關(guān)鍵技術(shù)

3.1調(diào)整井井槽高效利用關(guān)鍵技術(shù)分析

通過多年的研究和實踐，渤海油田通過合理的井位布置，設(shè)計合理的井身軌跡，制定合理的鉆井順序，從而實現(xiàn)在有限的槽口和空間資源條件下完成鉆完井目的，其技術(shù)路線如圖2所示。

3.2單井槽擴(kuò)容技術(shù)

通過長期研究，對現(xiàn)有單筒雙井技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化，最終得到了安全、高效的單筒多井作業(yè)技術(shù)方案?；趶?fù)合載荷導(dǎo)管入泥深度模型、單筒三井空間展布模型、超大井眼防斜打直技術(shù)，創(chuàng)建了單筒多井高效鉆井技術(shù)，如圖3所示，填補了國內(nèi)空白，井槽數(shù)增加了2倍。（1）表層預(yù)斜技術(shù)解決井間防碰井密就會導(dǎo)致防碰風(fēng)險增高，加之渤海油田表層疏松、砂泥巖互混，造斜難度大。為保證表層井眼順利分離，通過鉆具鐘擺作用，即：在斜井中，鉆頭至鉆具切點以下的鉆鋌像一個“鐘擺”，鉆頭在鐘擺力的作用下，緊靠井眼下側(cè)并切削巖石，靠鉆頭側(cè)向力控制井斜。作業(yè)中利用小于5kN的鉆壓，并控制最大允許排量來保證井斜和井壁質(zhì)量；采用牙輪鉆頭，低鉆速，確保防碰提前預(yù)判；利用占位鉆具保障固井質(zhì)量和效率[3]。（2）擴(kuò)眼關(guān)鍵技術(shù)擴(kuò)眼關(guān)鍵在于鉆具剛性的設(shè)計，防止擴(kuò)眼作業(yè)時出現(xiàn)新井眼。通過與馬達(dá)鉆具對比，模擬計算新擴(kuò)眼鉆具的剛性及撓性可以得出，新擴(kuò)眼鉆具組合不易出現(xiàn)新井眼，滿足其擴(kuò)眼作業(yè)要求。（3）新型環(huán)板技術(shù)在原有基礎(chǔ)上重新設(shè)計了新型單筒雙井井口環(huán)板，同一中心線位置設(shè)有2個不同直徑的槽孔；大直徑槽孔下入長套管串，小直徑槽孔下入短套管串，可根據(jù)實際加裝相對應(yīng)的扶正器通過。還通過建立單筒三井空間展布模型，設(shè)計單筒三井井口環(huán)板，使單井槽擴(kuò)容更加優(yōu)化合理（如圖4所示）。從模型圖和公式可以看出對稱性單通三井中外筒、內(nèi)筒和間隙參數(shù)之間的關(guān)系，其中D決定了導(dǎo)管架單腿的結(jié)構(gòu)和尺寸，d和ΔL則決定了鉆井工程的措施和風(fēng)險。通過對三個參數(shù)優(yōu)化組合，可以對不同尺寸的隔水管分析，確保內(nèi)外筒間隙最大化，避免作業(yè)中發(fā)生阻掛、不垂直等發(fā)生而無法作業(yè)。

3.3井槽內(nèi)外掛擴(kuò)邊技術(shù)

通過槽口外掛或內(nèi)掛，增加平臺的槽口數(shù)量，降低導(dǎo)管架平臺的造價，包括井槽內(nèi)掛、井槽外掛、樁腿加掛三種方式，它具有工程周期短、成本低等特點，思路如下：首先根據(jù)選定的鉆井機具作業(yè)范圍確定井槽的位置。無論是鉆井船，還是鉆修機都較容易實現(xiàn)對井槽內(nèi)掛的作業(yè)。對于井槽外掛和樁腿加掛（如圖5所示），如用鉆井船作業(yè)，則平臺結(jié)構(gòu)須滿足鉆井船就位和覆蓋要求。如使用鉆修機作業(yè)，因結(jié)構(gòu)受力增加較大，故需要對平臺及鉆修井機進(jìn)行較大改造。對于井槽內(nèi)掛和外掛，由于水下操作難度大、風(fēng)險高，所以新增隔水套管與原導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)應(yīng)保持一定的安全距離。樁腿加掛屬于大型改造工程，對原平臺結(jié)構(gòu)影響大。因此，要將新增樁腿結(jié)構(gòu)和老平臺結(jié)構(gòu)一起進(jìn)行詳細(xì)的整體分析，包括靜力、地震、疲勞等分析。對新增樁腿結(jié)構(gòu)也要進(jìn)行安裝分析，包括吊裝分析、裝船分析、拖航分析、樁和隔水套管的自由站立及打入可行性分析。此外，還需根據(jù)具體分析結(jié)果進(jìn)行新增樁腿結(jié)構(gòu)優(yōu)化和老平臺設(shè)施改造。最后，基于風(fēng)浪流、海冰、地震對內(nèi)外掛井槽及平臺穩(wěn)定性風(fēng)險評價，建立了以樁基承載力、結(jié)構(gòu)桿件強度和內(nèi)外掛位置為約束的井槽擴(kuò)展和強度計算模型，使井槽數(shù)量增加35%，實現(xiàn)了高效擴(kuò)容，節(jié)省了新建平臺工程投資。導(dǎo)管架多維單元剛度矩陣：基于內(nèi)外掛井槽的載荷分布、平臺空間展布、懸臂梁載荷分布特征，建立了鉆井平臺懸臂梁覆蓋評價模型，實現(xiàn)了鉆井全覆蓋。

3.4隔水導(dǎo)管高效重置與修復(fù)技術(shù)

隔水導(dǎo)管在安裝時，少數(shù)導(dǎo)管發(fā)生變形和偏斜，致使后期鉆井時，鉆具無法通過或與臨井相碰現(xiàn)象，造成槽口無法被利用的現(xiàn)象。如果形變較小，一般采用磨銑修復(fù)?；诟羲畬?dǎo)管變形特征，自主研發(fā)了大尺寸導(dǎo)管銑鞋、磨鞋等配套修復(fù)工具，形成套管修復(fù)成套技術(shù)，作業(yè)時效提高了65%。對于平臺外排的槽口，視水泥返高和套管層數(shù)而選擇使用隔水管重置技術(shù)，還是水力割刀。隔水管重置作業(yè)首先用水泥將老井泥面以下封堵棄置后，再用磨料水射流一次性切割或是水力割刀切割泥面以下多層套管，并一次性全部回收套管，然后重新下入特殊設(shè)計的自帶窗口的隔水導(dǎo)管，最后轉(zhuǎn)入常規(guī)鉆井作業(yè)。有效解決了常規(guī)棄置作業(yè)中多層套管分別套銑作業(yè)時間長、套管偏心套銑困難、損壞鄰井套管等難題，大大提高了生產(chǎn)時效。在現(xiàn)場施工過程中進(jìn)行了兩個方面的創(chuàng)新：（1）磨料射流可以更高效切割套管，所形成的切割面的平整度滿足座掛斜向器的穩(wěn)定要求；（2）設(shè)計了預(yù)開口斜向器，根據(jù)測量現(xiàn)場回收的套管偏心距，調(diào)節(jié)導(dǎo)向錐位置（如圖6所示），以確保斜向器與原井眼套管偏心位置吻合。最后，基于隔水導(dǎo)管受力和腐蝕特征，自主研制了斜向器、錨定器等系列工具，實現(xiàn)了老油田復(fù)產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)目標(biāo)。

4應(yīng)用效果

單通多井技術(shù)在渤海灣運用廣泛，LD10-1、BZ28-2S等油田，多達(dá)80多口，產(chǎn)油量增加近3萬方。井槽內(nèi)外掛擴(kuò)邊技術(shù)，按照每口井產(chǎn)量日產(chǎn)15方計算，產(chǎn)油量增加近3萬方，創(chuàng)造產(chǎn)值每年近6330萬元。隔水導(dǎo)管重置技術(shù)應(yīng)用于LD10-1、BZ26-2等多個平臺，實現(xiàn)年增油量近4萬方，預(yù)計節(jié)約鉆井成本近2000萬元。

5結(jié)束語

（1）井槽高效利用技術(shù)的創(chuàng)新，在現(xiàn)有的條件下提高了資源再利用率，降低成本；（2）海上平臺槽口加密和擴(kuò)容可以充分利用有限空間資源，得到較好的經(jīng)濟(jì)效益，但是會擠占生產(chǎn)作業(yè)空間，安全可靠性仍需考驗；（3）隔水管高效重置和內(nèi)外掛槽口擴(kuò)邊技術(shù)是基于工程建設(shè)的改造技術(shù)，在實踐中需要進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化，并且在新建平臺預(yù)留擴(kuò)展支架，從工程建造開始就要考慮其擴(kuò)展功能。海上調(diào)整井井槽高效利用技術(shù)，具有可復(fù)制和推廣性，推動了石油工程、海洋裝備等相關(guān)領(lǐng)域的科技進(jìn)步，對海上能源開發(fā)具有重大意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]付建民，韓雪銀，范白濤，等.海上平臺井槽高效利用關(guān)鍵技術(shù)[J].中國海上油氣，2016，28（2）：103-108．

[2]王寶軍，張彬奇，宋昱東.海上調(diào)整井資源優(yōu)化利用創(chuàng)新研究與應(yīng)用[J].當(dāng)代化工研究，2018（6）：99-101.

[3]陳國宏.單筒雙井占位鉆具鉆井技術(shù)在海上油氣田的應(yīng)用[J].鉆采工藝，2016，02（12）：43-46.

作者：王寶軍 張彬奇 馬長亮 劉成杰 王太 單位：中海石油(中國)有限公司天津分公司