許成強(qiáng)，黃亮

(1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)湛江分公司，廣東 湛江 524057；2.中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

0 引言

半潛式平臺(tái)作業(yè)時(shí)漂浮于海面，在波浪的作用下，平臺(tái)隨海況變化周期性升沉運(yùn)動(dòng)，在極端的海況下，平臺(tái)升沉高度差可達(dá)4～5 m。常規(guī)電測(cè)校深，電測(cè)絞車固定于平臺(tái)電測(cè)甲板，地滑輪固定于鉆臺(tái)轉(zhuǎn)盤，天滑輪固定于頂驅(qū)吊卡，由于平臺(tái)升沉運(yùn)動(dòng)的存在，平臺(tái)電測(cè)甲板、鉆臺(tái)轉(zhuǎn)盤以及頂驅(qū)吊卡三者都隨平臺(tái)同步升沉起伏，電測(cè)工具串在鉆具內(nèi)相對(duì)鉆具有同步的升沉位移，此時(shí)，若按常規(guī)的電測(cè)方法去進(jìn)行電測(cè)校深，必然會(huì)存在較大的校深誤差。針對(duì)半潛式平臺(tái)特點(diǎn)，根據(jù)升沉補(bǔ)償系統(tǒng)原理，優(yōu)化常規(guī)電測(cè)校深方法(圖1)，形成了一套適用于半潛式平臺(tái)的精準(zhǔn)電測(cè)校深技術(shù)，有效解決了半潛式平臺(tái)電測(cè)校深精度誤差問題。

圖1 常規(guī)電測(cè)校深示意圖

1 天滑輪補(bǔ)償系統(tǒng)

半潛式平臺(tái)一般存在游車升沉補(bǔ)償系統(tǒng)，作業(yè)時(shí)打開游車升沉補(bǔ)償系統(tǒng)，可以補(bǔ)償平衡平臺(tái)升沉運(yùn)動(dòng)對(duì)鉆具的影響，從而保持鉆具在井底深度不變[1]。然而，電測(cè)作業(yè)時(shí)，天滑輪固定于頂驅(qū)吊卡之上(圖2)，電測(cè)工具串以及電纜的重量過輕，在平臺(tái)升沉運(yùn)動(dòng)時(shí)，重量不足以激活游車升沉補(bǔ)償系統(tǒng)，從而保持天滑輪相對(duì)鉆具位置不變。此時(shí)，設(shè)計(jì)增加一補(bǔ)償滑輪在頂驅(qū)吊卡與電測(cè)天滑輪之間，補(bǔ)償滑輪上穿一補(bǔ)償繩，補(bǔ)償繩一端固定于隔水管，另一端拉緊之后固定于轉(zhuǎn)盤，頂驅(qū)與隔水管之間通過補(bǔ)償繩繃緊，在平臺(tái)升沉運(yùn)動(dòng)時(shí)，游車升沉補(bǔ)償系統(tǒng)得以第一時(shí)間啟動(dòng)補(bǔ)償。通過補(bǔ)償滑輪和游車升沉補(bǔ)償系統(tǒng)配合，在電測(cè)校深作業(yè)時(shí)，實(shí)現(xiàn)游車升沉補(bǔ)償系統(tǒng)對(duì)天滑輪的升沉補(bǔ)償平衡，確保天滑輪相對(duì)鉆具位置不變。

圖2 天滑輪補(bǔ)償系統(tǒng)示意圖

2 地滑輪補(bǔ)償系統(tǒng)

在平潛平臺(tái)若像常規(guī)電測(cè)校深方法將地滑輪固定于鉆臺(tái)轉(zhuǎn)盤，如圖3所示，地滑輪將跟隨平臺(tái)同步升沉運(yùn)動(dòng)，鉆具內(nèi)電測(cè)工具串相對(duì)鉆具將產(chǎn)生同步升沉位移，平臺(tái)升沉對(duì)電測(cè)校深存在較大的誤差。

圖3 半潛平臺(tái)在地滑輪未補(bǔ)償?shù)那闆r下電測(cè)校深示意圖

為消除此誤差影響，將地滑輪直接固定于鉆具之上，由于鉆具不隨平臺(tái)升沉運(yùn)動(dòng)，相對(duì)地層位置固定，故地滑輪不再受平臺(tái)升沉運(yùn)動(dòng)影響，從而保證了電測(cè)工具串位置相對(duì)鉆具位置固定，不受平臺(tái)升沉運(yùn)動(dòng)影響。

3 絞車補(bǔ)償系統(tǒng)

由于平臺(tái)升沉運(yùn)動(dòng)的存在，固定于平臺(tái)電測(cè)甲板的電測(cè)絞車會(huì)跟隨平臺(tái)同步升沉運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致鉆具內(nèi)電測(cè)工具串相對(duì)鉆具產(chǎn)生一定的相對(duì)位移。如圖4所示，電測(cè)工具串相對(duì)鉆具的位移即地滑輪至絞車滾筒間電纜長(zhǎng)度在升沉運(yùn)動(dòng)前后的長(zhǎng)度變化。

圖4 半潛平臺(tái)在電測(cè)絞車未補(bǔ)償?shù)那闆r下電測(cè)校深示意圖

如表1所示，電測(cè)絞車至地滑輪之間的水平距離一般不小于10 m，平臺(tái)升沉高度一般不超過2 m，取電測(cè)絞車至地滑輪之間的水平距離為10 m，地滑輪與電測(cè)絞車處于同一水平面，計(jì)算不同升沉運(yùn)動(dòng)變化下升沉對(duì)井下工具串位移的影響。從表1可看出，在升沉1 m時(shí)，電纜長(zhǎng)度伸長(zhǎng)0.05 m；在升沉2 m時(shí)，電纜長(zhǎng)度伸長(zhǎng)0.198 m。半潛式平臺(tái)電測(cè)校深誤差要求小于或等于0.5 m[2]，單純由電測(cè)絞車隨平臺(tái)升沉而引起的電測(cè)誤差較小，在半潛式平臺(tái)電測(cè)校深誤差允許范圍之內(nèi)，可忽略影響。

表1 絞車不同升沉高度對(duì)電測(cè)工具在鉆具內(nèi)位置的影響統(tǒng)計(jì)表

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

南海西部崖城X氣田儲(chǔ)層為正常溫度系統(tǒng)，最高溫度為132 ℃，主體區(qū)塊地溫梯度3.19～3.96 ℃/100 m，儲(chǔ)層壓力系數(shù)0.992～1.007，使用半潛式平臺(tái)進(jìn)行3口生產(chǎn)井棄井作業(yè)，對(duì)封隔器上部生產(chǎn)管柱進(jìn)行切割回收，切割位置設(shè)計(jì)為封隔器上部油管單根中部，如圖5所示。

圖5 崖城X氣田管柱切割示意圖

3口井油管切割深度均設(shè)計(jì)為9-5/8″生產(chǎn)封隔器上部油管單根中部位置，各井切割深度及油管詳細(xì)參數(shù)如表2所示。

表2 3口井的切割位置及油管詳細(xì)參數(shù)表

為實(shí)現(xiàn)切割位置的精準(zhǔn)控制，在電測(cè)校深后使用RCT切割方式進(jìn)行切割，校深方式采用測(cè)量CCL方式，根據(jù)標(biāo)志性油管接箍及封隔器以上接箍進(jìn)行校深。

4.1 校深設(shè)備

(1)地面設(shè)備：CLIS或ELIS。

(2)井下儀器：2312CCL、2315CCL、RCT 切割工具、EMA錨定儀器等。

THG(熱發(fā)生器)。

型號(hào)：TG-B-150E-01，耐溫260 ℃，電阻范圍130～160 Ω。

工作原理：內(nèi)部為電發(fā)熱線圈+高密度混合燃料(非危險(xiǎn)物料級(jí)別)，通過加持續(xù)的1A電流(理論上交流、直流、正、負(fù)電均可)，使線圈產(chǎn)生大量熱量用于激發(fā)內(nèi)部的燃料，產(chǎn)生高能火焰，用于激發(fā)連接在下部RCT。

RCT(徑向切割炬)。

RCT工具尺寸及藥量根據(jù)工具配置表進(jìn)行選擇。

切割 3.5″/9.2#/L80 VAM TOP 油管，線重 9.2 ppf，內(nèi)徑7.60 cm(2.992 in)，同時(shí)由于切割位置壓力值小于27.6 MPa，選擇外徑為2in切割工具。切割2-7/8″/6.4#/L80VAM TOP油管，線重6.4 ppf，內(nèi)徑6.20 cm(2.441 in)，同時(shí)由于切割位置壓力值小于27.6 MPa，壓力值小于27.6 MPa，選擇外徑為4.29 cm(1.688 in)切割工具。

工作原理：RCT內(nèi)部封裝的主要成分為鋁熱劑，被激發(fā)后在內(nèi)部發(fā)生劇烈的鋁熱反應(yīng)(3Fe3O4+8Al=9Fe+4Al2O3+熱量)；反應(yīng)后產(chǎn)物及熱量推開RCT噴嘴保護(hù)滑套，從石墨噴嘴高速噴出，反應(yīng)生成的Al2O3微小硬顆粒物在高溫下對(duì)管壁進(jìn)行高速的機(jī)械研磨作用，將管壁切斷，這個(gè)切割過程在25 ms內(nèi)完成。

EMA(錨定儀器)

EMA儀器尺寸1-3/4 in，型號(hào)EMA-1750-100，耐溫163 ℃，選擇錨臂裝置為043型和045型。

工作原理：一般接在RCT工具上部，校深定位后通過加60-90 VDC/0.6-0.8 ADC正電開腿，將工具串錨定于管壁上，防止切割過程工具串向上竄動(dòng)，確保切割同一位置，正電向下不導(dǎo)通，不會(huì)激發(fā)RCT，只有負(fù)電才能向下導(dǎo)通，用于激發(fā)RCT，點(diǎn)火后，重新加正電收腿。

PBA(壓力平衡錨)

通孔的空心管結(jié)構(gòu)，連接在工具串底部，通過壓力平衡的方式緩沖切割瞬間的能量釋放，避免工具串向上竄動(dòng)，確保切割同一位置。如果沒有EMA，只使用PBA，必須要求在切割點(diǎn)以下有循環(huán)通道，能量可向下釋放。

(3)其他設(shè)備：工房、拖撬、發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、井口工具箱、托盤、防噴裝置等。

4.2 作業(yè)程序

(1)就位電測(cè)設(shè)備，電測(cè)工具入井前組裝天滑輪及電纜防噴器、注脂控制頭、通井/RCT工具串。

(2)采用電纜卡將工具串全部放置進(jìn)測(cè)試樹內(nèi)，并坐落在防噴器上，吊裝注脂控制頭。

(3)拆卸電纜卡，注脂控制頭連接防噴器，地面試壓24.1 MPa驗(yàn)證密封性能。

(4)安裝井口電纜防噴器及注脂控制頭至連續(xù)油管提升架。

(5)關(guān)閉水下測(cè)試樹上的防噴閥。

(6)組裝電纜通井工具串：通徑底錐(長(zhǎng)0.2 m、外徑48 mm) +加重桿1根(43 mm) + CCL(43 mm) +電纜頭(28 mm) + 3根加重桿(43 mm) +電纜。

(7)對(duì)防噴器及注脂控制頭試壓封3.4 MPa×5 min，24.1 MPa×15 min，穩(wěn)壓合格。

(8)打開水下測(cè)試樹防噴閥及井下安全閥。

(9)下入通井工具串至生產(chǎn)封隔器以下，上提測(cè)量，記錄CCL接箍信號(hào)，根據(jù)封隔器等標(biāo)志性短節(jié)校正深度，校深完畢后起出通井工具串。

(10)組裝熱發(fā)生器接頭，測(cè)量阻值在130～160 Ω范圍內(nèi)，接上熱發(fā)生器保護(hù)套。

(11)組裝EMA，更換錨臂。

(12)地面檢查CCL儀器及EMA錨定儀器，連接CCL及電纜頭后，檢查CCL信號(hào)并進(jìn)行試點(diǎn)火測(cè)試；連接扶正器、EMA錨定儀器，加正電檢查EMA開收腿是否正常，加負(fù)電進(jìn)行點(diǎn)火測(cè)試，測(cè)試完畢注硅脂。

(13)在鉆臺(tái)豎直連接EMA錨定儀器、RCT徑向切割炬、PBA壓力平衡錨。切割工具串組合：3根空心加重桿(43 mm) +電纜頭(28 mm) + CCL(43 mm) +扶正器(最大外徑43 mm) + 1.75″EMA錨定儀器+扶正器(外徑38 mm) +徑向切割炬+ PBA壓力平衡錨+扶正器+底堵。

(14)關(guān)閉水下測(cè)試樹防噴閥，對(duì)防噴器及注脂控制頭試壓 3.4 MPa×5 min，24.1 MPa×15 min，穩(wěn)壓合格，泄壓至2.1 MPa。

(15)下放切割工具至切割點(diǎn)以下，上提測(cè)量，通過CCL測(cè)量出標(biāo)志性短節(jié)，校深完畢后，將切割噴嘴停于設(shè)計(jì)油管切割位置。

(16)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督確認(rèn)切割深度無誤后，加正電開EMA儀器腿進(jìn)行錨定，上提電纜100 lbs，確定錨定裝置固定，而后切換負(fù)電進(jìn)行點(diǎn)火，對(duì)油管實(shí)施切割。確認(rèn)點(diǎn)火成功后，工具串下放0.5 m，再次切換正電收EMA儀器腿。

(17)確認(rèn)切割完成后，起出工具串，拆井口，期間環(huán)空打壓驗(yàn)證是否有切割到油管。

切割后，起出生產(chǎn)管柱，檢查切割位置準(zhǔn)確，誤差全部小于0.2 m。本次半潛式平臺(tái)電測(cè)校深精準(zhǔn)控制技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，深度精準(zhǔn)，誤差較小，效果良好，為海上半潛式平臺(tái)電測(cè)校深作業(yè)提供了參考。

5 結(jié)語

半潛式平臺(tái)電測(cè)校深作業(yè)，需要注意到校深的三個(gè)關(guān)鍵位置，分別是天滑輪、地滑輪以及電測(cè)絞車。其中，天滑輪和地滑輪跟隨平臺(tái)升沉運(yùn)動(dòng)對(duì)校深誤差的影響較大，必須消除或降低其影響，電測(cè)絞車跟隨平臺(tái)升沉運(yùn)動(dòng)對(duì)校深誤差影響相對(duì)較小，可忽略。通過消除地滑輪的升沉運(yùn)動(dòng)，補(bǔ)償平衡天滑輪的升沉運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)半潛式平臺(tái)電測(cè)校深精準(zhǔn)控制。