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(中海油能源發(fā)展油田建設(shè)工程分公司,天津 300452)

渤海油田在役平臺(tái)，隨著投產(chǎn)年限的增加都面臨產(chǎn)量遞減的問題。為彌補(bǔ)產(chǎn)能不足需要在平臺(tái)上增設(shè)調(diào)整井，而很多平臺(tái)的預(yù)留井槽不足。近年來，在平臺(tái)上加掛井槽用于油田調(diào)整的做法得到了廣泛應(yīng)用[1-2]。加掛井槽分為內(nèi)掛井槽和外掛井槽兩種方式。內(nèi)掛井槽只需對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單改造即可，但往往由于井口區(qū)空間布置困難而無法實(shí)現(xiàn)。外掛井槽避免了空間的制約，同時(shí)外掛施工通常不影響平臺(tái)的正常生產(chǎn)，在渤海油田得到了成功運(yùn)用[3-5]。

1 外掛井槽工程實(shí)例

旅大4-2WHPB平臺(tái)16個(gè)井槽已全部用完，為彌補(bǔ)產(chǎn)能不足需要增加井槽數(shù)量。受到平臺(tái)空間限制內(nèi)掛只能增加2個(gè)井槽,無法滿足要求。經(jīng)過論證，在原井口區(qū)南側(cè)通過外掛的方式增加4個(gè)井槽，新增隔水套管由鉆井船鉆入。

為布置新增4個(gè)井槽及相應(yīng)設(shè)施，對(duì)原平臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，內(nèi)容包括：新增3層井口片結(jié)構(gòu)，每層均設(shè)有隔水套管的導(dǎo)向筒；外擴(kuò)原平臺(tái)頂層甲板，以延伸修井機(jī)滑軌覆蓋新增井口，滿足修井機(jī)在新增井位進(jìn)行常規(guī)修井作業(yè)的要求；外擴(kuò)下層甲板和中層甲板布置新增設(shè)備及電氣房間。見圖1、2。

2 外掛井槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工特點(diǎn)

外掛井槽的井槽數(shù)目一般為4～8個(gè)。通常只需對(duì)原平臺(tái)設(shè)備進(jìn)行改造更換或者新增相應(yīng)設(shè)備即可滿足工藝要求。外擴(kuò)甲板結(jié)構(gòu)與原平臺(tái)海上焊接，保證了修井機(jī)滑道梁的直線度，避免吊裝對(duì)接可能引起的滑道梁水平或垂直方向誤差。

圖1 外掛井槽位置

圖2 外掛井槽改造完工示意

2.1 井口片設(shè)計(jì)

新增井口片重量每個(gè)在8～12 t，可采用電動(dòng)葫蘆等進(jìn)行分層吊裝安裝。新增的水上井口片通常采用焊接形式與原平臺(tái)連接；由于水下焊接難以保證焊接質(zhì)量，水下井口片通常采用管卡形式與老平臺(tái)水平層連接。

由于水下井口片安裝的特殊性，需要考慮重力與浮力的關(guān)系。封閉的圓管(直徑508 mm，壁厚16 mm)，其浮力與重力非常接近，再加上隔水套管套筒等開口結(jié)構(gòu)，很可能出現(xiàn)井口片浮力大于重力無法順利入水的情況，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要提前考慮。見圖3

圖3 吊裝井口片

2.2 隔水套管的安裝

外掛井槽隔水套管的安裝通常是利用鉆修機(jī)或者鉆井船采用擴(kuò)孔器進(jìn)行隔水套管安裝，當(dāng)條件制約時(shí)，可考慮使用樁錘錘入的方式，但錘擊振動(dòng)影響平臺(tái)正常生產(chǎn)，一般較少采用。

新增水平層套筒設(shè)計(jì)，需考慮隔水套管的安裝方式。鉆入式隔水管套筒應(yīng)為雙向喇叭口結(jié)構(gòu)(以保護(hù)鉆井船或鉆修機(jī)的鉆頭)，錘入式隔水管套筒為單向喇叭口結(jié)構(gòu)，兩種套筒形式見圖4。

圖4 套筒形式

2.3 鉆井操作平臺(tái)

新增隔水套管通常與原平臺(tái)隔水套管的頂標(biāo)高一致。為滿足鉆井操作需求，設(shè)計(jì)鉆井操作平臺(tái)。鉆井操作平臺(tái)上鋪設(shè)隔柵，其高程一般在隔水套管頂標(biāo)高以下300 mm，平臺(tái)延伸出隔水套管外側(cè)不小于1 m，四周設(shè)安全圍欄，防止人員或者施工機(jī)具落海。鉆完井結(jié)束之后是否拆除或者改為集油甲板，根據(jù)平臺(tái)后續(xù)生產(chǎn)需要確定。

2.4 隔水套管防撞結(jié)構(gòu)

外掛井槽改造后的平臺(tái)，需要考慮正常作業(yè)期間船舶等偶然荷載的影響，考慮設(shè)施和平臺(tái)關(guān)鍵部位的防護(hù)使損壞后果降到最低程度。因此對(duì)直接暴露在平臺(tái)外側(cè)的隔水套管設(shè)置保護(hù)裝置，避免隔水套管直接承受船舶或者冬季冰等水平載荷作用,見圖5。

圖5 隔水套管防撞結(jié)構(gòu)

2.5 外掛井槽對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)的影響

外掛井槽需要對(duì)平臺(tái)改造后的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行校核，包括整體在位分析(靜力、地震和疲勞分析)及局部強(qiáng)度分析。外掛井槽改造對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)的影響，包括重量的變化(重力和浮力)、環(huán)境荷載變化(風(fēng)、波流力和冰力等)、設(shè)備荷載的變化(原平臺(tái)設(shè)備的拆除、移位及新增設(shè)備等)，并且增加了在新增井位進(jìn)行鉆修井作業(yè)的工況。將各種工況的最不利情況進(jìn)行組合，分析平臺(tái)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及樁基承載力是否滿足規(guī)范要求，對(duì)于原平臺(tái)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不滿足規(guī)范的桿件進(jìn)行加強(qiáng)或者更換。

3 施工中需要注意的問題

1)水下探摸。確定外掛井槽方案及井槽位置前，需對(duì)平臺(tái)周邊進(jìn)行海底探摸，確認(rèn)外掛井槽一側(cè)無海底電纜、海底管線等，保證鉆井船能夠順利就位；

2)移除管卡連接位置附近的干涉物。如果管卡連接位置附近存在原導(dǎo)管架翻身吊耳等干涉物需水下切除；移除管卡連接處原平臺(tái)的犧牲陽極塊，待水下管卡連接完成后對(duì)陽極塊進(jìn)行水下焊接復(fù)位；

3)清除海生物和桿件打磨。井口片吊裝入水前，需對(duì)管卡連接的原平臺(tái)桿件進(jìn)行海生物清除及打磨，保證桿件表面的平整度；

4)水下井口片浮力與重力計(jì)算。由于水下井口片通過吊裝入水，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該采用小管徑比桿件，重力大于浮力保證水平片順利入水；

5)水下管卡連接的預(yù)緊與防腐。根據(jù)管卡的螺栓直徑，規(guī)定合適的安裝預(yù)緊力，保證新增井口片與原平臺(tái)的緊密連接，同時(shí)應(yīng)對(duì)螺栓做熱浸鋅或者鍍鎘處理，防止螺栓松動(dòng)或失效；

6)隔水套管防撞結(jié)構(gòu)。應(yīng)設(shè)置隔水套管防撞結(jié)構(gòu)，避免新增隔水套管直接承受船舶或冬季冰的撞擊，對(duì)新增隔水套管起到保護(hù)作用。

[1] 穆 頃,張建勇,楊 光，等.LD10-1 WHPA平臺(tái)加掛井槽技術(shù)研究[J].船舶,2012,23(3): 1-5.

[2] 鄧 欣,尹彥坤,易滌非，等.海洋平臺(tái)加掛井槽技術(shù)研究與實(shí)例分析[J].中國海洋平臺(tái),2007,22(6):46-49.

[3] 高靜坤.渤海海域冰力荷載的分析與確定[J].中國海上油氣(工程),2002,14(1):15-16.

[4] 張萬鵬.淺談鋼質(zhì)樁基式導(dǎo)管架的海上安裝及注意事項(xiàng)[J].中國海洋平臺(tái)，2008,23(4)：52-56．

[5] 中國海洋石油總公司.Q/HS 3003-2002渤海海域鋼質(zhì)固定式平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定[S].北京:中國海洋石油總公司，2002.