丁鵬飛

(中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津 300459)

1 液壓舉升裝置簡介

液壓舉升裝置[1]是解決海洋邊際油田及無修井機(jī)平臺開發(fā)開采的一種新模式，也是解決雙井區(qū)平臺作業(yè)量大的一種新方法。傳統(tǒng)的陸地液壓修井設(shè)備因設(shè)備自重、占地面積、作業(yè)通徑、抗風(fēng)能力等諸多限制因素，無法滿足海上平臺的作業(yè)要求；而液壓舉升裝置具有體積小、重量輕、功能齊全、靈活性強(qiáng)、模塊化安裝等特點(diǎn)，能夠滿足海上平臺大部分作業(yè)的需求，目前已在渤海海域應(yīng)用于常規(guī)修井作業(yè)十余井次。

1.1 裝置特點(diǎn)

該裝置與常規(guī)鉆、修井機(jī)修井模式不同，自有一套完整獨(dú)立的系統(tǒng)，其系統(tǒng)主要由舉升系統(tǒng)、井控系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)及相關(guān)附屬設(shè)備組成，可實(shí)現(xiàn)自給自足。該裝置具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、單件設(shè)備重量輕、占用場地小、安裝方便等特點(diǎn)，有套管頭承載[2](圖1a)和導(dǎo)軌滑移承載(圖1b)兩種作業(yè)方式。導(dǎo)軌滑移承載是依托平臺自帶修井機(jī)導(dǎo)軌，安裝液壓舉升裝置專用底座，其優(yōu)勢是在批量作業(yè)時(shí)，減少設(shè)備拆裝次數(shù)，提高作業(yè)效率，同時(shí)針對部分極限井位，可不受吊車爬桿噸位的限制，作業(yè)適應(yīng)范圍廣。套管頭承載方式是依托作業(yè)井的隔水導(dǎo)管來承重，其優(yōu)勢是單井扶井時(shí)效快，通過吊車配合即可進(jìn)行設(shè)備的拆裝。液壓舉升裝置安裝調(diào)試正常后，通過液壓缸上游動卡瓦的往復(fù)運(yùn)動與固定卡瓦相互配合來實(shí)現(xiàn)井下鉆具的起下作業(yè)(圖2a)。油管單根卸甩在上工作籃進(jìn)行，依托兩臺小絞車，通過鋼絲滑輪，由管橋代替貓道、坡道。管柱附屬井下工具、電纜及液控管線的起下以及固定裝置(電纜護(hù)罩等)的安裝拆卸，均在下工作籃進(jìn)行(圖2b)。

1.2 井控風(fēng)險(xiǎn)

常規(guī)鉆、修井機(jī)通過頂驅(qū)或者游車大鉤來起下井下鉆具，若出現(xiàn)溢流、井涌等井控風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，可以較快地將管柱放至合適位置，然后實(shí)施關(guān)閉防噴器和搶裝考克等井控控制措施。而液壓舉升裝置起下井下鉆具是通過液壓缸的往復(fù)運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)，將一卡瓦置于液壓缸的頂部，該卡瓦為游動卡瓦，另一卡瓦置于液壓缸中部的工作臺，該卡瓦為固定卡瓦，游動卡瓦依托于液壓缸的往復(fù)運(yùn)動與固定卡瓦相互配合來實(shí)現(xiàn)管柱的上提和下放。由于受到液壓缸高度的限制，游動卡瓦單次最大行程3.3 m左右，所以，通常起出單根油管(9.5 m左右)需要舉升3～4次，在起下井下工具時(shí)，受到卡瓦通徑的限制，還需要根據(jù)工具的長度調(diào)整好相應(yīng)位置，然后將游動卡瓦和固定卡瓦依次挪開，待工具下過相應(yīng)卡瓦后，再將卡瓦推回原位。若井內(nèi)發(fā)生溢流、井涌等情況，在該作業(yè)方式下，井控處理速度明顯受限，尤其是在起下工具過程中。所以，規(guī)范好不同井況下液壓舉升裝置井控的處理方式，對現(xiàn)場安全作業(yè)尤為重要。

2 井控管理

井控?zé)o小事，因海上油田的特殊性，若發(fā)生井噴事故，存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)高、人員逃生難、溢油易擴(kuò)散、救援難度大等諸多問題，而且液壓舉升裝置作為非常規(guī)修井裝置，海上平臺應(yīng)用少，建立針對液壓舉升裝置的管理體系和規(guī)范井控處理措施，對保障該類裝置的井控安全至關(guān)重要。

2.1 體系制度

建立針對海洋油田特有的液壓舉升裝置作業(yè)管理體系，從作業(yè)前、中、后3方面細(xì)化管理，明確各方職責(zé)，制定完善的人員及設(shè)備審查機(jī)制、設(shè)備安全操作規(guī)程、維護(hù)保養(yǎng)制度、隱患整改臺賬等，嚴(yán)格把關(guān)出海設(shè)備的井控完整性及設(shè)備完整性。成立現(xiàn)場級井控工作小組，明確各成員的崗位職責(zé)[3]，作業(yè)前進(jìn)行井控設(shè)備交底，作業(yè)中落實(shí)井控巡檢保養(yǎng)制度及井控例會制度，作業(yè)后總結(jié)井控不足之處，并完善整改。

2.2 應(yīng)急預(yù)案

針對液壓舉升裝置的特殊性，編制針對性的應(yīng)急預(yù)案[4]，根據(jù)不同的井下工況，制定相應(yīng)的應(yīng)急處理措施，重點(diǎn)需要相關(guān)作業(yè)人員明確不同應(yīng)急情況下的各自崗位職責(zé)及處理步驟，正式作業(yè)前進(jìn)行相應(yīng)演練，通過演練來提升作業(yè)人員及管理人員的應(yīng)急處理反應(yīng)，提高安全技能和應(yīng)急逃生能力，保證自身和他人的生命安全。

2.3 安全培訓(xùn)

作業(yè)人員的水平參差不平，對制度體系和相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案認(rèn)知不足也是現(xiàn)場的一項(xiàng)重大隱患。為提高作業(yè)人員的安全意識，首先要保證個(gè)人的安全技能達(dá)標(biāo)，上崗人員對相應(yīng)設(shè)備能熟練操作，并能在緊急情況下采取有效的處理措施，不達(dá)標(biāo)者嚴(yán)禁出海作業(yè)。另外需要不定期對現(xiàn)場作業(yè)人員進(jìn)行安全教育及警示，繃緊安全這根弦，只有全員的安全意識提升，才能保證現(xiàn)場的作業(yè)安全。

3 井控應(yīng)急措施

根據(jù)液壓舉升裝置的特殊性，井控應(yīng)急狀態(tài)主要分為4個(gè)方面，針對上文提到的液壓舉升裝置井控風(fēng)險(xiǎn)，制定在不同井況下的井控處理方式，規(guī)范井控處理流程，最大限度地控制和規(guī)避井內(nèi)的溢流及井涌等井控風(fēng)險(xiǎn)。

3.1 空井狀態(tài)

空井時(shí)發(fā)生井控問題主要由于起鉆抽吸、未灌滿鉆井液，或者前期循環(huán)脫氣不完全等原因?qū)е職馇?，天然氣長時(shí)間向上滑脫并接近井口，進(jìn)而導(dǎo)致液柱壓力迅速降低出現(xiàn)井涌。空井狀態(tài)下因井內(nèi)無鉆具進(jìn)行循環(huán)脫氣壓井，故較正常狀態(tài)下壓井更加困難。液壓舉升裝置單次只能起下一根鉆具，無法像鉆、修井機(jī)一樣兩根立柱或三根立柱搶下鉆具，而且液壓舉升裝置下入鉆具的速度每小時(shí)在10～15根，在井內(nèi)氣侵狀況無法確定的情況下，若強(qiáng)行搶下鉆具，可能存在井內(nèi)鉆具深度不足和懸重較低，受到井內(nèi)氣體的上頂力，導(dǎo)致鉆具上移，風(fēng)險(xiǎn)將更高。所以，空井出現(xiàn)溢流時(shí)，應(yīng)立即關(guān)井，優(yōu)先選擇置換法壓井，具體操作步驟如下：

①發(fā)出溢流、井涌報(bào)警信號；②關(guān)閉全封閘板或剪切閘板防噴器；③打開液動放噴閥；④報(bào)告現(xiàn)場監(jiān)督和作業(yè)隊(duì)長；⑤記錄關(guān)井后10～15 min的套管壓力和循環(huán)池井液增量；⑥計(jì)算最大允許關(guān)井套壓，即井口額定工作壓力、套管抗內(nèi)壓強(qiáng)度80%和地層破裂壓力減去管鞋以上液柱壓力，不超過上述三者中的最小值；⑦在控制好關(guān)井套壓前提下，通過重復(fù)擠注壓井液、關(guān)井記錄套壓、開啟節(jié)流閥釋放氣體及壓力，直至關(guān)井套壓為0；⑧打開全封閘板或剪切防噴器，搶下鉆具，做好觀察，下至預(yù)定深度后進(jìn)行循環(huán)壓井。

3.2 起下管柱狀態(tài)

液壓舉升裝置相對于常規(guī)修井機(jī)，在起下鉆方面主要不同就是起下鉆速度及起下方式。起下管柱主要分為兩種情況：帶電纜和不帶電纜。所以發(fā)生溢流后，若有電纜，將電纜迅速剪斷并固定好，下放管柱至合適位置，進(jìn)行壓井：

①發(fā)出溢流、井涌警報(bào)信號；②剪斷電纜并固定(若有電纜)，將鉆具下放至能關(guān)閉防噴器的合適位置；③連接考克及管線，關(guān)閉相應(yīng)防噴器；④打開液動放噴閥；⑤報(bào)告現(xiàn)場監(jiān)督和作業(yè)隊(duì)長；⑥記錄關(guān)井后10～15 min的立管和套管壓力、循環(huán)池井液增量及時(shí)間；⑦根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，采用司鉆法或工程師法進(jìn)行壓井；⑧必要時(shí)可關(guān)閉剪切閘板防噴器。

3.3 起下工具狀態(tài)

液壓舉升裝置井控風(fēng)險(xiǎn)最高的環(huán)節(jié)為起下工具狀態(tài)，因?yàn)楣ぞ咄鈴捷^油管大，受到裝置結(jié)構(gòu)的限制，在起下工具時(shí)，需要依次將游動卡瓦和固定卡瓦從井眼位置移開，卡瓦拆裝每次需要幾分鐘的時(shí)間，若在該時(shí)間段發(fā)生溢流、井涌等情況，無法及時(shí)將鉆具放至合適位置抱防噴器及安裝考克等井控措施。在常規(guī)修井中，大外徑工具主要有油管掛、封隔器、井下安全閥等，另外解、聯(lián)泵過程也是井控防護(hù)的重點(diǎn)時(shí)期。所以，主要針對該兩種狀態(tài)，制定相應(yīng)的井控防護(hù)措施。

3.3.1 大外徑工具

起油管掛，該狀態(tài)是井內(nèi)管柱已經(jīng)解封，井內(nèi)圈閉氣已釋放，故解封后二次循環(huán)脫氣必須徹底。連接過電纜封隔器，除了要移動相應(yīng)卡瓦外，還需要連接動力電纜，工具入井準(zhǔn)備時(shí)間較長，連接此工具前需確認(rèn)井況狀態(tài)。若發(fā)生井涌等情況，處理原則就是根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際作業(yè)狀態(tài)，能盡快實(shí)現(xiàn)關(guān)閉防噴器進(jìn)行壓井，起或下工具狀態(tài)下處理原則一致，下面介紹工具起鉆狀態(tài)下相應(yīng)井控處理措施。工具主要分為3種狀態(tài)，在固定卡瓦以下、在固定卡瓦和游動卡瓦之間以及在游動卡瓦以上。

首先，發(fā)出溢流、井涌警報(bào)信號。

其二，工具在固定卡瓦以下，剪斷電纜并固定(若有電纜)，將鉆具下放至能關(guān)閉防噴器的合適位置。工具在固定卡瓦和游動卡瓦之間：井內(nèi)無電纜，根據(jù)上工作籃處鉆具位置，若能直接裝接考克，且鉆具位置合適可直接關(guān)閉防噴器，進(jìn)行循環(huán)壓井；若上工作籃處鉆具位置過高，則建議將工具下至井筒內(nèi)，必要時(shí)可再搶下一根鉆具后下放至合適位置關(guān)閉防噴器。若井內(nèi)有電纜，迅速剪斷電纜并固定，下放工具至井筒內(nèi)，根據(jù)上工作籃處鉆具位置，必要時(shí)再搶下一根鉆具后下放至合適位置關(guān)閉防噴器。工具在游動卡瓦以上：將工具卸甩，井內(nèi)無電纜，則調(diào)整鉆具位置后關(guān)閉防噴器；井內(nèi)有電纜，則在下工作籃處迅速斷電纜并固定，根據(jù)斷電纜處下放鉆具至合適位置，必要時(shí)再搶下一根鉆具后下放至合適位置關(guān)閉防噴器。

其三，后續(xù)步驟參照起下鉆相關(guān)步驟。

其四，必要時(shí)可選擇合適位置關(guān)閉剪切閘板防噴器。

3.3.2 電泵機(jī)組

因機(jī)組的特殊性，解、聯(lián)泵時(shí)發(fā)生井控事件處理手段較為繁瑣。液壓舉升裝置解、聯(lián)泵時(shí)需要通過裝置自帶桅桿或者吊車進(jìn)行相應(yīng)作業(yè)，針對普通合采電泵和Y管分采電泵采取不同的處理方式，均以聯(lián)泵為例。

普通合采電泵：渤海油田常用普通合采電泵管柱長度基本在20～25 m，液壓舉升裝置桅桿提升至最高處后距防噴器喇叭口高度約23 m。發(fā)生溢流后，若井內(nèi)機(jī)組總長度可以滿足吊車或者桅桿整體提出的要求，則在整體提出后，按照空井狀態(tài)進(jìn)行壓井。若無法全部提出，則根據(jù)井內(nèi)機(jī)組總長度，拆掉一節(jié)或整體拆掉兩節(jié)電泵后，將剩余部分全部提出再關(guān)閉全封閘板防噴器。若機(jī)組已與油管連接，則迅速剪斷電纜并將其固定，搶下部分鉆具后，按照起下管柱情況進(jìn)行壓井。

Y管分采電泵：①Y接頭與電泵還未連接，則將井內(nèi)機(jī)組全部提出，若無法全部提出則迅速拆掉一節(jié)或整體拆掉兩節(jié)電泵后再將剩余部分全部提出，卸掉Y接頭后，按照起下管柱情況進(jìn)行壓井；②Y接頭與電泵已連接，則迅速剪斷電纜固定后，搶下部分鉆具后，按照起下管柱情況進(jìn)行壓井。

3.4 鋼絲電纜狀態(tài)

使用液壓舉升裝置進(jìn)行鋼絲電纜作業(yè)前，要充分循環(huán)脫氣，保證井筒穩(wěn)定性，作業(yè)前按照要求安裝鋼絲電纜防噴器組并試壓合格。此狀態(tài)下主要分為空井測試和井內(nèi)有鉆具兩種情況。

空井測試：若發(fā)生溢流，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，看能否將電纜全部起出井筒；若溢流較嚴(yán)重，則嚴(yán)禁起出測井儀器，應(yīng)立即關(guān)閉環(huán)形防噴器，并請示監(jiān)督是否需要剪斷電纜，后續(xù)按照空井狀態(tài)進(jìn)行壓井。

井內(nèi)有鉆具：若發(fā)生溢流，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，看能否將鋼絲電纜全部起出井筒；若溢流較嚴(yán)重，則通過防噴管處三通進(jìn)行循環(huán)壓井。

以上4種井控應(yīng)急處理方式基本涵蓋了使用液壓舉升裝置修井作業(yè)過程中不同井況下的應(yīng)急情況，因裝置結(jié)構(gòu)的特殊性，在其處理方式及時(shí)效上較常規(guī)鉆、修井機(jī)有著明顯的差距，但是處理原則是一致的，都需要盡快將溢流等井控風(fēng)險(xiǎn)控制到一級井控狀態(tài)，故需要現(xiàn)場管理人員及相關(guān)操作人員熟知設(shè)備性能及相關(guān)應(yīng)急預(yù)案。

4 結(jié) 語

液壓舉升裝置在海上平臺的成功應(yīng)用，解決了雙井區(qū)平臺作業(yè)量大的難題，同時(shí)為邊際油田及無修井機(jī)平臺的開發(fā)開采提供了新思路。液壓舉升裝置修井常態(tài)化趨勢十分明顯，所以液壓舉升裝置的作業(yè)安全和井控安全需要高度重視，構(gòu)建起完善的體系管理制度及井控監(jiān)管機(jī)制，將各項(xiàng)安全管理職責(zé)進(jìn)行嚴(yán)格落實(shí)，才能最大程度地降低該類裝置的安全事故，同時(shí)促進(jìn)邊際油田及無修井機(jī)平臺的開發(fā)開采?！?/p>