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        海上隔水導(dǎo)管過導(dǎo)向槽遇阻處理方法

        2021-10-10 02:53:40聶斌宋吉明程忠
        當(dāng)代化工研究 2021年18期
        關(guān)鍵詞:陸豐隔水喇叭口

        *聶斌 宋吉明 程忠

        (中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)深圳分公司 廣東 518067)

        引言

        目前世界海上油田開發(fā)受經(jīng)濟(jì)技術(shù)等因素限制絕大多數(shù)位于水深小于300m的沿海大陸架,而淺海油田又大多采用鋼制導(dǎo)管架平臺(tái)模式,如若總承包某個(gè)淺海平臺(tái)的海上安裝項(xiàng)目,導(dǎo)管架的海上打樁技術(shù)是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)[1]。隔水導(dǎo)管可打入性,主要取決于土質(zhì)條件、導(dǎo)管配置、錘擊效能等[2]。

        南海東部海上鉆井常見φ609.6mm和φ508mm隔水導(dǎo)管打樁作業(yè),在打樁前需要將隔水導(dǎo)管通過若干層導(dǎo)向槽下至泥線附近,在經(jīng)過導(dǎo)向槽時(shí)常常會(huì)發(fā)生遇阻,本文以陸豐7-2平臺(tái)A/B井下φ609.6mm隔水導(dǎo)管為例,提出隔水導(dǎo)管經(jīng)過導(dǎo)向槽時(shí)可以借鑒的方法和經(jīng)驗(yàn)。

        1.基本情況

        陸豐7-2導(dǎo)管架平臺(tái)水深106m,平臺(tái)槽口分布為4×6,槽口間距2.286m×2.286m,水下共有4層導(dǎo)向槽,導(dǎo)向槽外徑710.4mm,內(nèi)徑660.4mm(如表1所示),A井和B井設(shè)計(jì)φ609.6mm隔水導(dǎo)管打樁作業(yè)至226m,入泥深度77m,φ609.6mm隔水導(dǎo)管帶穿刺引鞋(以下簡(jiǎn)稱“引鞋”),引鞋外帶有加強(qiáng)筋和硬質(zhì)合金齒,硬質(zhì)合金齒屬于高硬度合金鋼,其較高的硬度可以幫助引鞋進(jìn)入較硬地層,減少打樁作業(yè)工期,提高鉆井效率[3],加強(qiáng)筋是6mm×6mm方筋焊接在引鞋外。引鞋外徑621.6mm,各層導(dǎo)向槽與引鞋之間環(huán)空間隙19.4mm,理論上可以順利下入。實(shí)際上,A井在下隔水導(dǎo)管期間,在1-4層導(dǎo)向槽都有不同程度的遇阻,嘗試旋轉(zhuǎn)、大范圍晃動(dòng)、拉導(dǎo)鏈居中等方式,最終將隔水導(dǎo)管下至泥線附近,打樁至設(shè)計(jì)深度。通過對(duì)A井進(jìn)行總結(jié)分析,B井采取合適措施,最終快速通過。通過對(duì)陸豐7-2平臺(tái)2口井的分析總結(jié),對(duì)海上同類型下隔水導(dǎo)管遇阻有借鑒意義,對(duì)其他特殊情況(如導(dǎo)向槽嚴(yán)重形變、導(dǎo)向槽上有硬物遮擋等等)不具參考價(jià)值。

        表1 陸豐7-2平臺(tái)各層導(dǎo)向槽數(shù)據(jù)

        2.遇阻原因分析

        隔水導(dǎo)管在海面以上導(dǎo)向槽不存在無法通過的情況,因?yàn)樵谕ㄟ^水上導(dǎo)向槽時(shí)有專人密切觀察,實(shí)時(shí)扶正調(diào)整。導(dǎo)向槽遇阻都發(fā)生在海面以下,根本原因是導(dǎo)向槽與隔水導(dǎo)管不在同心圓上,偏心導(dǎo)致引鞋沒有完全進(jìn)入導(dǎo)向槽喇叭口(以下簡(jiǎn)稱“喇叭口”)而產(chǎn)生遇阻現(xiàn)象。偏心問題有很多方面的因素:

        (1)井口不是完全居中

        陸豐7-2導(dǎo)管架平臺(tái)配備模塊鉆機(jī),雖然移井架過程有對(duì)中措施,但是無法做到絕對(duì)居中,開始下隔水導(dǎo)管后,若再進(jìn)行微調(diào),一旦操作過多極可能引發(fā)設(shè)備損壞和隔水導(dǎo)管蹩卡。

        (2)吊卡存在偏斜

        頂驅(qū)左右吊耳存在高度誤差,在安裝好打樁錘后,還需要從頂驅(qū)吊耳位置掛2根鋼絲繩用來懸掛吊卡,在下隔水導(dǎo)管過程中,吊卡下的隔水導(dǎo)管串整體會(huì)出現(xiàn)偏斜的情況。

        (3)各層導(dǎo)向槽偏心

        導(dǎo)向槽是為了保證隔水導(dǎo)管在下入過程中盡量居中,在工程建造時(shí)與導(dǎo)管架一起安裝,在安裝、運(yùn)輸、就位過程中都會(huì)有不同程度的影響,導(dǎo)致最終的各層水上、水下導(dǎo)向槽存在一定的偏心情況,如果偏心較為嚴(yán)重,引鞋一部分在喇叭口外側(cè)時(shí),下隔水導(dǎo)管遇阻量會(huì)持續(xù)增加,無法正常下入。

        (4)海上波浪、洋流的影響

        由于海上天氣海況影響,海水波浪、洋流會(huì)對(duì)隔水導(dǎo)管產(chǎn)生一個(gè)推力,導(dǎo)致隔水導(dǎo)管在水下被推至下游方向,產(chǎn)生偏斜,不利于通過下一層導(dǎo)向槽。由于洋流在水下無法直觀察覺,只能觀察涌浪的方向,在惡劣天氣海況下,涌浪對(duì)隔水導(dǎo)管的下入影響較大。

        3.處理遇阻解決措施

        (1)旋轉(zhuǎn)頂驅(qū)

        如果隔水導(dǎo)管本體彎曲度較高、吊卡偏斜嚴(yán)重,旋轉(zhuǎn)可以改變偏斜方向,可以嘗試通過遇阻導(dǎo)向槽,但是一般情況下不會(huì)發(fā)生肉眼可見的隔水導(dǎo)管本體明顯彎曲,吊卡嚴(yán)重偏斜問題,所以旋轉(zhuǎn)通過遇阻導(dǎo)向槽的可能性低。

        (2)使用鋼絲繩/吊帶糾正隔水導(dǎo)管居中

        在使用鋼絲繩/吊帶拉隔水導(dǎo)管居中時(shí),方位選擇很重要,如果方位選擇錯(cuò)誤,只會(huì)適得其反?,F(xiàn)場(chǎng)在考慮方位時(shí),通常根據(jù)隔水導(dǎo)管在轉(zhuǎn)盤面補(bǔ)心的偏移的反方向來拉,忽略了涌浪對(duì)隔水導(dǎo)管產(chǎn)生偏移的影響。在井口和吊卡輕微偏移疊加影響下,隔水導(dǎo)管有可能在轉(zhuǎn)盤面顯示居中良好,甚至朝其他方向偏移都是可能的。

        根據(jù)在陸豐7-2平臺(tái)A/B井的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看,A井完全沒有考慮涌浪的影響,導(dǎo)致花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間從各個(gè)方位不斷嘗試糾正隔水導(dǎo)管,B井在對(duì)A井總結(jié)后,發(fā)現(xiàn)了這一問題,通過在涌浪風(fēng)向的上/下方嘗試?yán)羲畬?dǎo)管居中,順利通過遇阻點(diǎn)。

        假設(shè)在下入過程中,導(dǎo)向槽近乎同心圓,涌浪風(fēng)向?yàn)?°。在涌浪的作用下,隔水導(dǎo)管整體會(huì)朝著180°方向貼近導(dǎo)向槽,此時(shí)應(yīng)該朝0°方向拉鋼絲繩/吊帶進(jìn)行居中扶正,才能順利通過。

        假設(shè)在下入過程中,涌浪風(fēng)向?yàn)?°,在涌浪作業(yè)下,隔水導(dǎo)管在水下部分會(huì)朝著180°方向貼近導(dǎo)向槽。水上、水下導(dǎo)向槽的偏心方向有太多可能性,舉例4個(gè)典型方向說明問題:①如果水上、水下導(dǎo)向槽偏心方向在0°/180°,導(dǎo)向槽偏心力和涌浪的力正好方向相同,此時(shí)在轉(zhuǎn)盤面上應(yīng)該朝180°方向拉導(dǎo)鏈,才能順利通過。②如果水上、水下導(dǎo)向槽偏心方向在180°/0°,導(dǎo)向槽偏心力和涌浪的力正好相反,兩個(gè)力的大小最終決定了隔水導(dǎo)管的偏移方向,拉導(dǎo)鏈的方向有可能是0°,也有可能是180°。③如果水上、水下導(dǎo)向槽偏心方向在90°/270°、270°/90°,同理,拉導(dǎo)鏈的方向有可能是225°/135°。

        根據(jù)以上假設(shè)并推而廣之,水上、水下導(dǎo)向槽偏心方向從0°/180°~360°/540°之間變化時(shí),導(dǎo)向槽和涌浪力的合力可以是0~360°之間變化,但是考慮實(shí)際情況:導(dǎo)向槽對(duì)隔水導(dǎo)管產(chǎn)生的偏心力其實(shí)是被動(dòng)形成的,喇叭口本身就是為了防止導(dǎo)向槽偏心而引導(dǎo)隔水導(dǎo)管引鞋進(jìn)入導(dǎo)向槽的輔助裝置,涌浪對(duì)隔水導(dǎo)管的偏心力是主動(dòng)形成的,最大的變量其實(shí)是涌浪對(duì)隔水導(dǎo)管的作用力。因此,考慮隔水導(dǎo)管在導(dǎo)向槽遇阻時(shí),應(yīng)該優(yōu)先往涌浪方向的上、下方拉方位進(jìn)行居中,其次再考慮±45°方向拉正居中。

        (3)大范圍晃動(dòng)隔水導(dǎo)管

        在下隔水導(dǎo)管至導(dǎo)向槽遇阻時(shí),大范圍晃動(dòng)隔水導(dǎo)管也是一個(gè)參考方法,但是前提也是必須先確定一個(gè)方位,并且把補(bǔ)心吊出來。該方法對(duì)方位的要求較低,因?yàn)榛蝿?dòng)過程中隔水導(dǎo)管會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的擺動(dòng),但是對(duì)下放速度要求更高,因?yàn)橐瑫?huì)在喇叭口附近晃動(dòng),只有引鞋全部進(jìn)入喇叭口才能順利進(jìn)入導(dǎo)向槽。

        (4)控制遇阻量

        控制遇阻量主要為了保護(hù)導(dǎo)向槽,避免報(bào)廢。隔水導(dǎo)管在引鞋沒有完全進(jìn)入喇叭口內(nèi)時(shí),下放遇阻會(huì)持續(xù)增長(zhǎng),應(yīng)該立即上提重新下放;如果通過前述幾個(gè)方法緩慢下放,雖有遇阻但是遇阻量沒有增加,說明引鞋正在通過喇叭口,應(yīng)該在控制遇阻量的前提下緩慢下放隔水導(dǎo)管,當(dāng)引鞋通過喇叭口進(jìn)入導(dǎo)向槽時(shí),懸重會(huì)瞬間回歸正常懸重。

        圖1 隔水導(dǎo)管引鞋過水上導(dǎo)向槽喇叭口

        4.結(jié)束語

        (1)海上打樁前下隔水導(dǎo)管,會(huì)盡可能減少偏心情況發(fā)生,但是無法避免。

        (2)建議提前2m控制下放速度。A井在第3層導(dǎo)向槽的預(yù)定深度提前1.2m處遇阻,遇阻量較大,B井提前2m控制下放速度,控制遇阻量不超過2-5klbs。

        (3)當(dāng)通過水下導(dǎo)向槽時(shí),如果引鞋不在導(dǎo)向槽喇叭口內(nèi),下入過程就會(huì)產(chǎn)生遇阻無法通過,如果強(qiáng)行下壓過多,則會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)向槽喇叭口受壓變形,更嚴(yán)重的后果是槽口報(bào)廢,增加修復(fù)槽口的時(shí)間和費(fèi)用。

        (4)在隔水導(dǎo)管通過導(dǎo)向槽時(shí)要保持充分耐心,不能因?yàn)橐挥杏鲎杈蜕咸?,?dǎo)致引鞋剛進(jìn)入喇叭口又被提出來,影響后續(xù)判斷和重復(fù)工作量。

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