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        搬遷修井機(jī)進(jìn)行海上生產(chǎn)井棄井的研究

        2018-11-08 05:06:10霍宏博
        石油工程建設(shè) 2018年5期
        關(guān)鍵詞:隔水覆蓋范圍修井

        霍宏博

        1.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司,天津 300459

        2.海洋石油高效開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300459

        國(guó)際公約及國(guó)內(nèi)法律規(guī)定,停產(chǎn)油氣田必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)拆除[1]。隨著開(kāi)采年限增加,未來(lái)我國(guó)越來(lái)越多的海上油田面臨棄置[2-3]。油田棄置處于油田生命周期的最后階段,作業(yè)難度大且投資無(wú)收益[4]。鉆井船或模塊鉆機(jī)是目前老井棄置的主要作業(yè)機(jī)具[5],利用修井機(jī)實(shí)施棄置的井較少。修井機(jī)作業(yè)日費(fèi)低廉、能耗低[6-7]、搬遷費(fèi)用低,將其作為棄井工程裝備可有效降低棄井工程的投資。海洋石油修井機(jī)配備有旋轉(zhuǎn)、起升、循環(huán)和井控設(shè)備[8],可滿(mǎn)足棄井作業(yè)的起管柱、注水泥塞、拆除套管等功能要求[9]。目前,渤海已經(jīng)進(jìn)行過(guò)海洋修井機(jī)改造并搬遷用于修井、調(diào)整井作業(yè),但對(duì)利用修井機(jī)進(jìn)行棄井作業(yè)的研究應(yīng)用較少。通過(guò)對(duì)Q油田W平臺(tái)棄井設(shè)計(jì)方案研究,開(kāi)展了區(qū)域修井機(jī)資源篩選,得出修井機(jī)進(jìn)行棄井的方案可行,并提出了修井機(jī)棄井作業(yè)的適應(yīng)性改造方案。經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)顯示,采用修井機(jī)棄井方案較鉆井船棄井方案,可大幅度節(jié)省經(jīng)濟(jì)投入。

        搬遷修井機(jī)用于生產(chǎn)井棄置設(shè)計(jì)分析,能夠?yàn)榻窈蟛澈D酥疗渌S蛴吞飾壷米鳂I(yè)機(jī)具的選擇提供經(jīng)驗(yàn)參考和技術(shù)支持。

        1 搬遷修井機(jī)匹配

        Q油田W平臺(tái)共有9口井及3口空井槽待棄置。建造初期配置有一臺(tái)HXJ158修井機(jī)(鉤載質(zhì)量158 t),但隨著油田生產(chǎn)開(kāi)發(fā)潛力降低、經(jīng)濟(jì)效益變差,再無(wú)修井需求,修井機(jī)已被搬遷至其他平臺(tái),且正在作業(yè),無(wú)遷回可能。原修井機(jī)采用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng),下底座滑軌跨距14 m,平臺(tái)為修井機(jī)動(dòng)力設(shè)備保留了能源供給端口,具備動(dòng)力回接條件。平臺(tái)吊機(jī)大鉤最大鉤載質(zhì)量15 t,作業(yè)半徑15 m;小鉤最大鉤載質(zhì)量3 t,作業(yè)半徑26.5 m。

        1.1 作業(yè)能力校核

        棄井作業(yè)的修井機(jī)要具備井口覆蓋范圍,滿(mǎn)足起下管柱鉤載、井控設(shè)備等能力要求。按照修井經(jīng)驗(yàn),一臺(tái)F800以上泥漿泵即可滿(mǎn)足棄井作業(yè)所需循環(huán)系統(tǒng)的作業(yè)要求,平臺(tái)污水可通過(guò)未棄置的海底管道進(jìn)入生產(chǎn)流程。

        針對(duì)平臺(tái)最深井(P1井)進(jìn)行作業(yè)鉤載校核,該井最深達(dá)3 970 m,作業(yè)難度極大。按照3 1/2 in(1in=25.4 mm)鉆桿作業(yè);井筒內(nèi)液體密度按照1.03 g/cm3進(jìn)行校核。經(jīng)計(jì)算,最大鉤載出現(xiàn)在鉆柱下到底之后的上提工況,最大鉆柱重力700 kN。

        按照標(biāo)準(zhǔn)要求[9],鉆機(jī)鉤載應(yīng)滿(mǎn)足以下條件:

        式中:Q鉤載為滿(mǎn)足作業(yè)需求的鉆機(jī)大鉤載荷,kN;F管柱為最大鉆柱的重力,kN。

        修井機(jī)鉤載應(yīng)滿(mǎn)足1 340 kN的作業(yè)能力,HXJ135及以上級(jí)別修井機(jī)可滿(mǎn)足棄井作業(yè)要求。

        1.2 修井機(jī)與生產(chǎn)平臺(tái)匹配

        修井機(jī)與平臺(tái)匹配主要針對(duì)修井機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)來(lái)源、平臺(tái)吊機(jī)吊裝能力與修井機(jī)撬塊重量匹配、修井機(jī)底座與滑軌跨距匹配、修井機(jī)負(fù)荷與導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)匹配等。

        電驅(qū)HXJ135修井機(jī)功率至少1 560 kW,超過(guò)平臺(tái)冗余供電負(fù)荷,且電壓為690 V,W平臺(tái)為380 V及220 V電驅(qū),需要配備電控房,而W平臺(tái)甲板空間有限,綜上,電驅(qū)修井機(jī)不具備搬遷條件。

        根據(jù)鉤載限制和動(dòng)力來(lái)源,兼顧修井機(jī)跨距為14 m的限制,對(duì)渤海修井機(jī)資源進(jìn)行篩選,共有2臺(tái)修井機(jī)滿(mǎn)足要求,見(jiàn)表1。

        表1 可匹配修井機(jī)篩選

        HXJ180修井機(jī)覆蓋范圍如圖1所示,分析表明其進(jìn)行平臺(tái)最邊緣井棄井作業(yè)時(shí),修井機(jī)底座部分懸空。若對(duì)工程結(jié)構(gòu)物進(jìn)行適應(yīng)性改造,則工作量大并且需重新進(jìn)行平臺(tái)穩(wěn)性校核,故主推搬遷HXJ158修井機(jī)棄井方案,HXJ158修井機(jī)覆蓋范圍見(jiàn)圖2,分析表明其滿(mǎn)足平臺(tái)棄井覆蓋要求。

        圖1 HXJ180修井機(jī)覆蓋范圍

        圖2 HXJ158修井機(jī)覆蓋范圍

        1.3 作業(yè)工況設(shè)備匹配

        棄井作業(yè)與修井作業(yè)工況大致相同,修井機(jī)可滿(mǎn)足洗井、起管柱、注水泥塞、起套管等常規(guī)修井作業(yè)要求。但大尺寸隔水導(dǎo)管拆除作業(yè)需要轉(zhuǎn)盤(pán),開(kāi)口尺寸要求苛刻,常規(guī)修井機(jī)配置轉(zhuǎn)盤(pán)型號(hào)通常為ZP275(轉(zhuǎn)盤(pán)開(kāi)口直徑27 1/2 in),無(wú)法通過(guò)棄井作業(yè)割斷φ 30 in以上隔水導(dǎo)管,也無(wú)法滿(mǎn)足隔水導(dǎo)管分段切割的作業(yè)要求。

        切割隔水導(dǎo)管作業(yè)不需要管柱的旋轉(zhuǎn),因此對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)改造(見(jiàn)圖3),拆除旋轉(zhuǎn)單元,并制造工裝代替,配合大尺寸耐磨補(bǔ)心,可使轉(zhuǎn)盤(pán)開(kāi)口直徑達(dá)到42 in,滿(mǎn)足起甩φ 36 in隔水導(dǎo)管坐卡瓦要求,使修井機(jī)具備大尺寸隔水導(dǎo)管拆除作業(yè)的能力。

        2 修井機(jī)棄井經(jīng)濟(jì)性分析

        2.1 修井機(jī)作業(yè)效率

        據(jù)統(tǒng)計(jì),渤海已棄置的24口井棄井作業(yè)各工序時(shí)間占比,如圖4所示。

        圖3 HXJ158修井機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)改造

        圖4 棄井作業(yè)各工序時(shí)間占比

        統(tǒng)計(jì)修井機(jī)118井次修井作業(yè)及鉆井船52次修井作業(yè),作業(yè)效率對(duì)比數(shù)據(jù)如表2所示。據(jù)表2可測(cè)算鉆井船及修井機(jī)的棄井作業(yè)工期。

        表2 不同機(jī)具修井作業(yè)效率比較

        W平臺(tái)區(qū)域水深7.8 m,隔水管端面海拔12.5 m,在泥面以下5 m切割,隔水管長(zhǎng)度25.3 m。吊機(jī)最大鉤載質(zhì)量15 t,可滿(mǎn)足最長(zhǎng)10 m隔水管吊裝,因此隔水管需要分割成3段。受吊機(jī)鉤載和井架高度等影響,鉆井船只需切割成2段。鉆井船拆隔水管效率是修井機(jī)的1.5倍。

        2.2 修井機(jī)棄井工程投資概算

        根據(jù)修井機(jī)作業(yè)效率測(cè)算棄井工期,修井機(jī)完成W平臺(tái)棄井工期較鉆井船增加36天,但修井機(jī)作業(yè)日費(fèi)較鉆井船節(jié)省73%,修井機(jī)搬遷費(fèi)用較鉆井船拖航費(fèi)用節(jié)省約41%。綜合測(cè)算,采用修井機(jī)棄井較鉆井船方案節(jié)省投資約1 689萬(wàn)元。

        3 結(jié)論和建議

        采用搬遷修井機(jī)進(jìn)行棄井的方案在技術(shù)上具有可行性,并且在經(jīng)濟(jì)上具備較大優(yōu)勢(shì)。

        對(duì)搬遷修井機(jī)棄井方案有以下建議:

        (1)匹配修井機(jī)時(shí),搬遷對(duì)象要考慮目標(biāo)生產(chǎn)平臺(tái)吊機(jī)作業(yè)能力,修井機(jī)撬塊重量需小于目標(biāo)平臺(tái)鉤載。

        (2)特殊井[11]棄井作業(yè)對(duì)井控設(shè)備要求較高,安裝高壓力等級(jí)防噴器所需空間較大,要對(duì)修井機(jī)進(jìn)行改造和校核。

        (3)棄井作業(yè)的注水泥塞作業(yè)需要帶固井設(shè)備的支持船配合,在經(jīng)濟(jì)性分析時(shí)需要考慮。

        (4)未安裝過(guò)修井機(jī)的平臺(tái)進(jìn)行搬遷需要重新校核生產(chǎn)平臺(tái)工程結(jié)構(gòu)的承載能力。

        (5)修井機(jī)搬遷還需考慮運(yùn)輸距離,對(duì)于運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)的修井機(jī)具應(yīng)在經(jīng)濟(jì)性分析時(shí)考慮。

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