張武輦，賈銀鴿，張 靜，劉 健，欒 波

[1. 深圳市遠東石油鉆采工程有限公司，廣東 深圳 518068； 2. 中海油研究總院，北京 100027； 3. 中國石油大學(華東)機電工程學院，山東 青島 266580]

無隔水管深水井口系統(tǒng)切割回收工程化應用

張武輦1，賈銀鴿1，張 靜1，劉 健2，欒 波3

[1. 深圳市遠東石油鉆采工程有限公司，廣東 深圳 518068； 2. 中海油研究總院，北京 100027； 3. 中國石油大學(華東)機電工程學院，山東 青島 266580]

深水水下井口系統(tǒng)切割回收作業(yè)是深水鉆井工程無隔水導管作業(yè)之一。介紹了我國自主研制的深水外懸掛水下井口切割回收工具系統(tǒng)各關鍵設備的研制、試驗和改進完善進程。統(tǒng)計了10口井的實際作業(yè)簡況，與國外技術進行比對，證實所研制的深水機械切割系列和動力切割系列裝備都達到工程化應用水平。還進行了刀片受力分析和工程系統(tǒng)水力學設計，說明了作業(yè)排量和割刀噴嘴直徑合理選配的重要性。

水下井口系統(tǒng)；切割回收；外懸掛器；螺桿馬達

0 引 言

我國在20世紀80年代才正式進入海洋石油勘探開發(fā)工作，而涉足深水油氣勘探則是21世紀初的事了。海上作業(yè)的裝備和工具大多為進口，長期受國外技術壟斷所限制。我國非常重視海洋石油特別是深水作業(yè)裝備和工具的國產(chǎn)化研制?！吧钏戮谇懈罨厥展ぞ呦到y(tǒng)研制”是“深水鉆完井工程技術”項目中的一個子課題，為配合981平臺深水作業(yè)的需要，要求用三年時間，自主研發(fā)一套完全具有自主知識產(chǎn)權的深水外懸掛水下井口切割回收工具系統(tǒng)，達到實現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)工程化的水平。經(jīng)過艱苦努力，我們于2012年8月6日，用自己研發(fā)的工具在981平臺BY13-2-1井721.8 m水深首次試驗中成功完成了深水水下井口頭國產(chǎn)化工具切割回收作業(yè)；而后經(jīng)過一年多的改進、完善和提高，完全國產(chǎn)化的深水水下井口切割回收工具，不管是機械式還是螺桿動力式系列，都達到了工程化應用水平，成為極少數(shù)能在981平臺上使用的全國產(chǎn)化裝備之一。本文全面介紹該深水井口系統(tǒng)切割回收工具系統(tǒng)各關鍵設備的研制、試驗及改進過程。

1 水下井口系統(tǒng)切割回收概念

對于海洋石油鉆井而言，水深不同，使用的鉆井平臺不同，水下井口裝備也不同[1]。水深超過300 m的井國內一般就稱為深水井。深水井的鉆井只能用半潛式平臺或浮式鉆井平臺來實施，它的井口裝置安裝在轉盤正下方的海底，除了建立鉆井循環(huán)，最重要的是為了座掛各種套管，完成井控作業(yè)，保證建井安全。如圖1所示，它包括：(1) 座在海底支撐井口裝置的導向基座；(2) 連接30英寸(1英寸=2.54 cm)或36英寸等尺寸導管并鎖緊在導向基座上的低壓井口頭；(3) 連接20英寸表層套管并座掛在低壓井口頭內的高壓井口頭；(4) 高壓井口頭內組裝各層套管、套管掛和密封總成、防磨套等附件；(5) 通過H-4液壓連接器將防噴器(BOP)系統(tǒng)組裝在高壓井口頭上。以上裝置的嚴密組合，就形成了深水鉆井水下井口系統(tǒng)。

圖1 水下井口系統(tǒng)圖Fig.1 Subsea wellhead system

隨著我國海洋事業(yè)的迅猛發(fā)展，漁業(yè)、海洋資源勘探開發(fā)、國防等各方面對深海海床清潔環(huán)境的要求越來越高，越來越嚴格。按照國家海洋局的要求：800 m水深以內的油氣井，或者水深超過800 m，只要國家有要求，在實施永久棄井前，必須清除泥線以上的構筑物，必須對水下井口系統(tǒng)從泥線下4 m左右進行切割，并將其從海底清理回收到平臺上。這就是深水水下井口系統(tǒng)的切割回收[2]。該作業(yè)是在棄井前，準備拖離平臺時，井口頭內各層套管被取出并完成起出隔水導管和BOP系統(tǒng)后，高壓井口頭裸露在海水中進行的，是無隔水導管深水水下作業(yè)的一部分。這一作業(yè)要求作業(yè)人員在鉆臺上，操控一套適合深水切割回收的工具，對幾百米甚至千多米水深的水下井口系統(tǒng)進行遠距離切割并回收。由于作業(yè)環(huán)境惡劣，作業(yè)難度大，以往這套工具和切割回收技術都由國外公司壟斷。21世紀到來之前，中方通過合作公司參與了水下井口系統(tǒng)的切割回收作業(yè)，但僅限于淺水區(qū)，且全套核心技術仍控制在國外公司手中。隨著我國海洋油氣勘探開發(fā)開始向深水進軍，無隔水導管深水水下井口系統(tǒng)切割回收技術的攻關被列入了國家重大專項科研項目中。深圳市遠東石油鉆采工程有限公司承擔了“深水水下井口切割回收工具系統(tǒng)研制”子課題，而且為了配合981平臺深水鉆井作業(yè)的急需，要求2013年達到工程化應用水平。

2 2009年前水下井口系統(tǒng)切割回收技術狀況

2.1 國內情況

2009年國內遠東公司是唯一能提供淺水(小于300 m水深)水下井口系統(tǒng)切割回收的專業(yè)公司。其切割回收采用的是傳統(tǒng)座壓式切割，撈矛打撈回收的辦法，如圖2所示。

圖2 壓彎鉆具座壓式切割圖Fig.2 Schematic of drill stem pressure cutting

在切割鉆柱受壓彎曲的環(huán)境條件下，靠鉆柱一部分質量壓住旋轉頭壓在高壓井口頭上，靠鉆柱轉動帶動割刀實施對井口導管的機械切割。這套作業(yè)方式相對落后，存在許多問題：

(1) 在無隔水導管約束環(huán)境下，受壓彎曲鉆柱自轉并公轉形成彎曲甩動，并可能造成鉆柱沿軸向伸縮的縱向振動。當某一激勵與鉆柱自身的固有頻率接近時，會發(fā)生鉆柱位移場突變的共振現(xiàn)象，其交變應力和振幅的變化容易導致斷鉆具事故。

(2) 由于旋轉頭與高壓井口頭之間沒有相對固定關系，因此切割過程中刀具晃動大，不易扶正，不能保證刀片在一個水平面上切割，容易對管體形成橢圓切口，或造成大半邊切斷留下一小段未切斷的問題；而且刀片受力不均，極易卡蹩，割刀工況十分惡劣。

(3) 旋轉頭位置與20英寸內撈矛位置的長度配置繁瑣且不精確，造成撈矛擋環(huán)頂著高壓井口內臺肩進行切割，撈矛極易磨損并碰撞井口頭內密封面，造成高壓井口頭報廢損失。

(4) 容易造成撈矛撈不住，或撈矛卡在高壓井口頭內從而撈住卻不易卸脫的問題。

(5) 容易發(fā)生井口頭割斷后的傾倒或導向基座連同導向繩纏繞在一起的問題，造成打撈困難。

(6) 當20英寸割斷，而30英寸未斷完，需要換刀時，常發(fā)生刀片蹩進割縫內被卡死、起鉆換刀難的問題。

(7) 切割鉆柱受風浪流影響嚴重，天氣條件往往帶來許多非生產(chǎn)時間發(fā)生。

很顯然，這套座壓式水下井口系統(tǒng)切割回收技術用于淺水還勉強可行，要用于鉆柱長的深水井口切割回收則是絕對不行的。因此，當時水深大于300 m的水下井口切割回收工作只能由國外公司來完成。美國威德福公司對這一技術在中國形成了壟斷。

2.2 國外情況

對于深水水下井口系統(tǒng)切割回收技術，國外以威德福公司發(fā)明的MOST(Mechanical Outside Trip)外懸掛深水水下井口切割回收工具為代表，形成兩套系列：在MOST上部加1400MS旋轉頭組合的水下機械切割(見圖3)；MOST配套螺桿馬達的動力切割回收技術(見圖4)，在墨西哥灣作業(yè)水深達到2 133 m[3]。

圖3 機械切割Fig.3 Mechanical cutting

圖4 動力切割Fig.4 Dynamic cutting

該套深水水下井口系統(tǒng)切割回收工具的功能優(yōu)點如下。

(1) 提拉切割：外懸掛工具的卡爪在受控狀態(tài)下抱緊18-3/4英寸高壓井口頭，切割鉆柱處于受拉狀態(tài)，避免彎曲甩動問題發(fā)生；切割鉆柱與水下井口系統(tǒng)連為一體，鉆柱下部失去了縱向振動場發(fā)生的條件，確保下部水力割刀系統(tǒng)處于最優(yōu)外側力支撐，切割平穩(wěn)，對中性好，切割效率高，并且不會形成橢圓切口問題，更不會發(fā)生井口割斷傾倒問題。

(2) 鉆柱處于提拉狀態(tài)的動力切割，鉆柱不旋轉，其割刀由螺桿馬達驅動，作業(yè)更加平穩(wěn)、高效、安全，可以在水深更深的井口應用。

(3) 高壓井口頭內密封面得到很好保護，不會有磨損撞擊破壞密封面問題發(fā)生。深水高壓井口頭的重復使用可大大降低設備費用。

(4) 中途換刀方便安全。由于切割鉆柱下部有伸縮短節(jié)，可有0.5 m活動伸縮距，便于刀片的收攏和防卡，中途換刀快捷方便安全。

(5) 提升回收安全可靠，外懸掛工具就是提撈工具，免去了撈矛打撈作業(yè)的復雜和不安全問題發(fā)生，而且工具容易從井口系統(tǒng)解脫。

(6) 風、浪、流對該切割工具影響小，提高了對惡劣天氣條件的適應性，減少非生產(chǎn)時間。

這項新技術使鉆柱受壓變?yōu)槭芾?，鉆柱卡住水下井口形成一體，動力切割鉆柱只拉不轉，大大改善了作業(yè)條件，加上外懸掛器對多家不同類型的井口頭都可連接，使MOST技術成為世界領先技術，堪稱水下井口系統(tǒng)切割回收領域的一場革命。我們通過對其學習、吸收并加以創(chuàng)新，研發(fā)出一套完全國產(chǎn)化的全新深水水下井口系統(tǒng)切割回收工具，并已有一批工程師很好地掌握了這套技術。

3 國產(chǎn)工具設備研制

3.1 外懸掛器的研制

外懸掛器是抓牢高壓井口頭使切割鉆柱實現(xiàn)受拉狀態(tài)拉直切割的關鍵設備，也是組配水下切割工具的關鍵設備。切割方式不同，配套裝備也不同。深水機械切割由外懸掛器配合水下旋轉頭帶動割刀切割；深水動力切割其外懸掛器組配螺桿鉆具做動力，帶動割刀切割[4-5]。因此，外懸掛器是棄井操作中最關鍵的一套設備(圖5)。

圖5 外懸掛器結構Fig.5 Structure of the outside stretch latch rotary (OSLR) tool

利用ANSYS軟件對關鍵卡爪進行了安全性分析。分析時的網(wǎng)絡劃分及應力云圖見圖6、圖7。

圖6 卡爪網(wǎng)格劃分圖Fig.6 Grid pattern of slip

圖7卡爪應力云圖Fig.7 Stress pattern of slip

首先，利用Solidworks 2010建立三維參數(shù)化模型。

設計卡爪總受力980 kN，單爪受力324 kN，考慮三爪受力不均衡性，受力分析取單爪392 kN。

劃分網(wǎng)絡形成196 500節(jié)點和136 800個單元。

卡爪材料屬性為：42CrMo鋼，屈服強度[σ]=950 MPa，楊氏模量E=210 GPa，泊松比μ=0.3，密度ρ=7.85 g/cm3。

≤[σ]的計算應力分布圖校核結果，卡爪危險斷面最大應力值為209.6 MPa，即σmax=209.6 MPa<[σ]=950 MPa，安全。

對外懸掛器卡爪實施1 177 kN(設計值980 kN)24 h強拉試驗，無任何變形和裂紋問題。

我們研制的外懸掛器在結構和安全性上與MOST相比有許多創(chuàng)新點：徑向離合器的設計，可對井口實施拉/壓兩種方式的切割作業(yè)，這一點非常重要；另外，加裝了定位鎖緊防掉裝置，井口系統(tǒng)切割完成后，在系統(tǒng)回收上提過程中發(fā)生涌浪沖擊時可能因卡爪松脫而造成水下井口系統(tǒng)掉海的嚴重事故。該裝置可防止事故的發(fā)生。威德福公司MOST是沒有這些功能的。詳細比較見表1及圖8。

表1 研發(fā)工具與威德福工具對比

圖8 研制設備相對于MOST的改進設計Fig.8 Improvement of the new design in comparison with MOST

3.2 提拉與下壓雙程序徑向離合器的研制

鑒于作業(yè)實踐中，經(jīng)常發(fā)生提拉切割時，當20英寸表層套管割斷后，磨削并張開刀桿切割30英寸/36英寸導管時，高壓井口頭與低壓井口頭連接卡簧滑脫致使高壓井口頭連同割斷的20英寸套管一起被拔出的情況，占了總作業(yè)量60%以上。要將水下井口系統(tǒng)全套切割完后整體提撈上來，必須把20英寸套管連同高壓井口頭插回低壓頭內，再次鎖緊卡簧繼續(xù)切割外層大導管。此時的切割為防止再拔出就只能在高壓井口頭加壓的狀態(tài)下實施切割作業(yè)。單軸向離合只能提拉作業(yè)，無法實施下壓切割作業(yè)。為此，我們改進設計了徑向拉壓雙程序離合裝置(見圖8)，很好地解決了這個問題，在981平臺深水棄井作業(yè)中發(fā)揮了很好的作用。

3.3 水下旋轉頭和動力螺桿配套外懸掛器系統(tǒng)的研制

當實施機械切割時，用頂驅或轉盤帶動鉆柱旋轉驅動水力割刀切割，必須在外懸掛器芯軸上與鉆柱之間組配水下旋轉頭，用于傳遞扭矩和循環(huán)液流；而當實施動力切割方式時，必須用螺桿馬達替換外懸掛器芯軸。支撐外懸掛器重量施加在螺桿外殼體上，就要有與外懸掛器內腔配合的提放結構設計；并且該位置與下部割刀系統(tǒng)配長要滿足割口在泥線下4 m的要求。

3.4 伸縮節(jié)的研制

伸縮節(jié)(圖9)裝在外懸掛芯軸或螺桿轉子下部與水力割刀之間。它不僅要傳遞扭矩，循環(huán)液流，還要有0.5 m伸縮距，這是卡爪解鎖所需行程，并使換刀時刀片容易縮回提起。設計抗扭強度安全系數(shù)達到5.06倍，剛度校核最大扭轉角θmax=0.975°/m < [θ] = 2°/m。

3.5 活塞噴嘴式水力割刀的研制

活塞噴嘴式水力割刀(圖9)既能保證流體通過噴嘴形成對割刀片的冷卻并循環(huán)出鐵屑；又能通過噴嘴形成的壓差使活塞受壓下行頂壓刀桿，使割刀片張開，在旋轉力帶動下對井口管實施切割作業(yè)。當然，機械切割和螺桿動力切割對水力壓降要求不同，配置噴嘴直徑也不同。隨著深水井井身結構的變化，導管已不是單一的30英寸，而是用到36英寸甚至42英寸導管。對割刀刀桿長度的合理匹配設計也是必不可少的，原則是一付刀片可以完成切割20*30英寸或20*36英寸兩層管。

其余切割鉆柱的引導頭、非旋轉扶正器、配長短節(jié)等當然也是不可少的工具，必須配套完成。當以上設備加工完成后，必須對工具系統(tǒng)進行地面和井下的試驗和作業(yè)實踐，通過實踐發(fā)現(xiàn)問題，改進、提高、完善后才能逐步邁向工程化應用。

4 螺桿動力切割系統(tǒng)地面試驗

試驗主要要弄清楚以下問題：

(1) 使用國產(chǎn)鉆井螺桿做動力，而鉆井螺桿是一種容積式馬達，液流在馬達兩端形成壓差推動馬達轉子旋轉，扭矩和轉速通過萬向軸和傳動軸傳遞給鉆頭。此時馬達是受壓的，當鉆壓加大時，馬達壓降增加，旋轉扭矩也加大。然而，切割鉆柱螺桿馬達作業(yè)工況變化了，是在懸吊狀況下工作的。懸吊工況螺桿扭矩與割刀切割扭矩到底是什么關系？懸吊工況螺桿馬達能否輸出大扭矩？這是關鍵問題，關系到能否用鉆井螺桿馬達來改裝成動力切割的動力源。

(2) 螺桿懸吊切割時，螺桿軸向竄動量變化情況。

(3) 螺桿起動排量、空轉轉速、螺桿壓降、輸出扭矩這些變量間的相互關系。

(4) 檢驗K7LZ203*7.0螺桿，其輸出扭矩11000 N·m，最大扭矩17600 N·m，是否能夠滿足切割20*30英寸或20*36英寸厚壁管的功率要求。

(5) 割刀噴嘴大小對螺桿馬達壓降的影響關系。

通過這些現(xiàn)場試驗資料，證實鉆井螺桿馬達懸吊工況可以輸出高扭矩。重新選配C7LZ244*7.0高扭矩馬達，工作30 h以上，螺桿竄動量變化很小?；诖?，可對動力切割系統(tǒng)重新進行全套水力學設計。

5 系統(tǒng)水力學計算

水力學計算原則是：切割系統(tǒng)總壓耗ptot應小于泥漿泵相對排量下允許的功率壓耗值pp，即

ptot=pgr+pst+psc+pcut≤pp,

(1)

式中：pgr,pst,psc,pcut,pp分別表示地面、鉆柱、螺桿、割刀的壓耗，單位均為MPa。

計算公式采用《海洋鉆井手冊》第四章第五節(jié)水力參數(shù)設計篇，單位采用法定計量單位。

本系統(tǒng)割刀活塞直徑20.3 cm，噴嘴直徑d對應活塞受力面積S的值如表2所示。

表2 噴嘴直徑與活塞受力面積的對應關系

割刀刀片切割20*30英寸套(導)管的受力分析如圖10所示。圖10中：

F1為割刀活塞加在刀片頂端的力；

F2為對應F1的力偶力；

F3為割刀活塞加在刀片頂端的力；

F4為對應F3的力偶力；

圖10 刀片受力分析圖Fig.10 Analysis of force on the blade

螺桿本身壓降為3.6 MPa，而螺桿保持正常工作要求下部割刀壓降應在1.8～7.0 MPa之間，同時綜合分析實際切割資料，其刀尖對套(導)管切割時的正壓力在8～14 kN時可以正常切割。綜合試運算，對排量和割刀噴嘴直徑進行優(yōu)化選配。

(1) 切割20英寸表層套管時選用排量Q=55～58 L/s，d=26～27 mm合適。取Q=55 L/s，d=27 mm,對應的受力面積S=317.93 cm2。

(2) 切割30英寸套管時選用Q=60～65 L/s，d=28 mm為宜。取Q=60 L/s,d=28 mm,對應的受力面積S=317.50 cm2。

接下來對總壓耗進行校核。平臺上常用F1300泵或F1600泵，配以φ165 mm缸套，其每沖程排量為19.7 L，而抗壓分別為22.5 MPa和27.7 MPa，那么如果泵沖為每分鐘100～120沖，當容積系數(shù)取0.95時單泵排量可以達到29.7～35.5 L/s，作業(yè)時開雙泵正好在所需排量范圍?？倝航档挠嬎愎揭娛?1)。

計算可得，Q=55 L/s時，ptot=12.91 MPa;Q=60 L/s時，ptot=13.26 MPa。在兩種情況下，總壓降均小于22.5 MPa或27.7 MPa的抗壓值。

綜上所述，通過計算校核，得到如下結論：

(1) 優(yōu)選排量和割刀噴嘴匹配組合很重要。選取20*30英寸組合時，C13割刀配合C13-42刀片組合可以一刀完成切割工作。切割20英寸表層套管時，Q=55～58 L/s，噴嘴直徑選用26～27 mm；而切割30英寸套管時，Q=60～65 L/s，d=28 mm為宜。

(2) 校核刀具正壓力為12 663 N和12 619 N，為正常力范圍。從計算可以看出，C13型割刀活塞直徑達203 mm，盡管螺桿允許割刀壓降1.8～7.0 MPa，但實際操作時，其割刀噴嘴壓降應控制在6 MPa以內，否則會造成過大的正壓力，從而帶來切割時刀具蹩卡的問題。

(3) 總壓降為12.91～13.26 MPa，小于泵允許值22.5 MPa。整個作業(yè)可以控制泵壓小于14 MPa，這是非常安全的作業(yè)條件。

6 切割回收技術工程化水平評價

課題研究內容是深水水下井口系統(tǒng)動力切割與回收。結合國外狀況，自主配套完成了機械切割和動力切割雙系列裝備和技術研究。

(1) 深水水下井口機械切割回收工具(MROL Tool)。切割鉆柱在外懸掛器上部加3-6柱鉆鋌，再接加重鉆桿，上接一般鉆桿，確保拉伸或加壓切割都不會壓彎切割鉆柱，因為中和點肯定在下部鉆鋌上，避免機械切割時公轉的發(fā)生，就會使切割平穩(wěn)得多。外懸掛機械切割在981平臺已用到近800 m水深。

(2) 深水水下井口動力切割回收工具(DROL Tool)。動力切割鉆柱在外懸掛組合螺桿的上部加上兩柱152～203 mm(6～8英寸)的鉆鋌即可保證即使壓住井口頭實施動力切割，鉆柱也是直的，不旋轉鉆柱更安全可靠。

通過現(xiàn)場實際作業(yè)應用(見圖11)，發(fā)現(xiàn)問題，改進完善。從2011年起正式開始在深水井對機械切割工具進行實際作業(yè)，共試驗6次；2013年組配的螺桿馬達動力切割工具則進行了4次實際作業(yè)試驗。試驗證實我們自主研制的深水水下井口系統(tǒng)切割回收工具實現(xiàn)了工程化應用水平。詳細情況見作業(yè)統(tǒng)計，即表3。

圖11 現(xiàn)場棄井作業(yè)照片F(xiàn)ig.11 Scenes of well abandonment

表3 外懸掛棄井組合工具作業(yè)統(tǒng)計

續(xù)表3

7 結 論

遠東公司自主研發(fā)的全國產(chǎn)化深水水下井口切割回收工具是非常成功的。我們走的是一套集成創(chuàng)新的路子，即收集和學習國外先進技術，消化吸收后進行國產(chǎn)化研制創(chuàng)新，確保短時間內實現(xiàn)關鍵技術的重大突破和系統(tǒng)集成能力的提高，緊密結合中海油現(xiàn)場試驗的有利條件，邊研制、邊試驗、邊提高完善。這是一條快速實現(xiàn)工具研制工程化的正確有效的技術路線。

我們的工具系統(tǒng)經(jīng)過了十幾口井現(xiàn)場試驗和正規(guī)作業(yè)的考驗。不斷的改進提高完善，證實工具功能發(fā)揮正常，強度設計符合安全要求，系統(tǒng)配套合理，符合國家要求切割深度泥線以下4 m的鉆具組合要求，可以達到國外先進工具作業(yè)水平。因此，可以說該套深水外懸掛水下井口切割回收工具達到了無隔水導管工況下作業(yè)工程化應用水平，完全打破了國外公司在此項技術上的壟斷，并且有創(chuàng)新。特別是設計了防涌浪沖脫掉海的安全裝置和徑向離合器，可在鉆柱受拉不彎的情況下實現(xiàn)對井口的拉壓雙向切割。這些特點是國外工具不具備的。

但在工具系統(tǒng)整體質量和先進性方面，我們的工具與國外公司工具相比是有差距的。我們的外懸掛裝置，由于將旋轉頭組配到外懸掛器內腔，加裝了防涌浪安全鎖緊裝置，又加了防鐵屑進入的濾網(wǎng)和拉壓雙程序離合裝置，所以占用了外懸掛器許多內空腔。整體結構是緊湊了，功能也多了，但液流空腔小了，排屑流道既復雜又窄小，相對影響切割作業(yè)效率的提高，必須加以改進。

關于動力源，我們沒有專門用于懸吊切割作業(yè)的螺桿馬達。由于要求高扭低轉速，目前國內只能利用仍處于試用階段的空氣鉆井螺桿馬達來改裝，其效率、可靠性和使用壽命都比不過國外螺桿。用這樣的螺桿做動力，帶來總體切割效率比不過國外工具的現(xiàn)實。這也有待我們通過總體制造水平的提高來實現(xiàn)螺桿質量的提高，使得該動力切割深水水下井口系統(tǒng)的作業(yè)效率得到提高。

[1] 《海洋鉆井手冊》編寫組. 海洋鉆井手冊[M]. 北京：中國海洋石油總公司，1996.

[2] 中國海洋石油總公司. Q/HS 2025—2006，海洋石油棄井規(guī)范[S]. 北京： 中國海洋石油總公司， 2006-03-10.

[3] Weatherford. 深海(水深>1 500英尺)棄井作業(yè)服務[R]. 2002.

[4] 北京石油機械廠. 螺桿鉆具使用手冊(V2010-1)[R]. 北京： 2010.

[5] 北京石油機械廠. 螺桿鉆維修手冊(2009-02)[R]. 北京： 2010.

EngineeringApplicationofCuttingandRetrievingforRiserlessDeepwaterSubseaWellheadSystem

ZHANG Wu-nian1, JIA Yin-ge1, ZHANG Jing1, LIU Jian2, LUAN Bo3

(1.ShenzhenFarEastOilDrillingEngineeringLtd.,Shenzhen，Guangdong518068,China； 2.CNOOCResearchInstitute,Beijing100027,China； 3.CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,Qingdao,Shandong266580,China)

Cutting and retrieving of deepwater subsea wellhead system are an operation with no riser in deepwater drilling engineering. We introduce the researches, test, and improvement process of all the key equipments of our self-developed outside stretch latch rotary (OSLR) tool. According to the operational statistics of 10 wells and by comparison with foreign technology, it is proved that both of the self-developed deepwater mechanical cutting equipments and the dynamic cutting equipments have reached the level of engineering application. The importance of a rational selection of pump rate and the nozzle of the cutter is also discussed by analysis of force on the blade and the hydraulic design of engineering systems.

subsea wellhead system; cutting and retrieving; outside stretch latch rotary tool; screw motor

TE952

A

2095-7297(2014)02-0119-10

2014-05-29

國家科技重大專項(2011ZX05026-001-008)

張武輦(1943-)，男，教授級高級工程師，主要從事鉆完井和海洋油氣田開發(fā)方面的研究。