LD10-1油田井口平臺加掛井槽技術研究

穆頃 張建勇 楊光 李彥麗 張曉頻

（中海油能源發展股份有限公司 油田建設工程分公司 天津 300452）

LD10-1油田井口平臺加掛井槽技術研究

穆頃 張建勇 楊光 李彥麗 張曉頻

（中海油能源發展股份有限公司 油田建設工程分公司 天津 300452）

LD10-1油田井口平臺加掛井槽項目中，對三種加掛井槽的方法（內掛井槽、外掛井槽和新增樁腿加掛井槽）進行詳細分析論證，最終確定合理的加掛井槽方案。在加掛井槽的方案論證和實施工程中，對三種加掛井槽方式需要注意的共性問題和各自特點進行分析總結，為類似的工程項目提供借鑒。

井口平臺；內掛井槽；外掛井槽；新增樁腿

0 引言

LD10-1油田位于渤海遼東灣中部海域，平均水深約30m。油田設施包括井口平臺（即LD10-1WHPA）和中心設備平臺。隨著平臺投產年限不斷增加，油田產量已逐年遞減。為了彌補產量的下降，企業常采取側鉆井、注水、注聚等措施使原油產量保持穩定。為實現油田合理高效開發、完善注采井網、使油田穩產，需要對LD10-1WHPA進行綜合調整，并新增10口調整井。

平臺加掛井槽具有工程周期短、投資成本低等特點，且能滿足新增調整井的要求。本文將結合LD10-1WHPA加掛井槽項目，對加掛井槽的幾種方式進行分析和歸納。

1 加掛井槽的方式

加掛井槽主要有內掛井槽［1］、外掛井槽［2］、新增樁腿加掛井槽三種方式。

SZ36-1B平臺采用的是內掛井槽方案，見圖1；SZ36-1 E/G平臺采用新增樁腿加掛井槽方案，見圖2；LD10-1WHPA采用的是外掛井槽及新增樁腿加掛井槽方案，見圖3。

三種加掛井槽方案的基本特點見表1。

圖1 SZ36-1 B平臺內掛井槽方案

圖2 SZ36-1 E/G平臺新增樁腿加掛井槽方案

圖3 LD10-1WHPA外掛井槽及新增樁腿加掛井槽方案

表1 三種加掛井槽方案比較

2 加掛井槽位置的選取原則

平臺加掛井槽不論是內掛井槽、外掛井槽還是新增樁腿加掛井槽，其新增井槽位置的選取主要考慮如下因素：

（1）滿足鉆完井需要

首先需要確定是采用鉆井船還是平臺的鉆修井機進行鉆完井作業，然后根據選定的鉆井設施極限工作范圍選擇加掛井槽的位置。一般而言，內掛井槽仍然位于原平臺的井口區內。無論是鉆井船還是鉆修井機都較易實現對內掛井槽的鉆完井作業。外掛井槽和新增樁腿加掛井槽，一般位于原井口區外部。如用鉆井船進行鉆完井作業，則平臺結構必須滿足鉆井船的靠船要求，且必須位于鉆井船的作業范圍內［3］。如使用平臺的鉆修井機進行鉆完井作業，需要將原平臺鉆修井機滑移至外掛井槽或新增樁腿平臺區域進行作業。因結構受力增加較大，故需要對平臺及鉆修井機進行較大改造。

（2）與平臺結構的相互影響

平臺加掛井槽后，需在井槽內安裝隔水套管。隔水套管需要通過平臺、導管架直至入泥，所以新增井槽必須考慮新增隔水套管、井口片及樁腿對平臺原結構的影響。

對于內掛井槽和外掛井槽來說，因為水下施工操作難度較大、風險較高，所以一般要求加掛井槽時盡量不改變導管架的原結構。新增隔水套管自上而下與原導管架結構應保持一定的安全距離，避免安裝時損傷原結構。若新增隔水套管與原導管架結構有碰撞且難以避免時，可考慮一些非常措施，如減小隔水套管尺寸且在滿足鉆完井要求的前提下，將隔水套管設計為一定斜度。若隔水套管與輔助結構（如陽極、防沉板等）發生干涉，則可以經過計算分析后，在滿足導管架強度及防腐的要求下拆除該結構，或者拆除后再進行加強。

新增樁腿加掛井槽屬于大型改造，對平臺結構的整體影響很大。因此需要將新增樁腿結構和老平臺結構一起進行詳細的整體在位分析，包括靜力分析、地震分析、疲勞分析。對新增樁腿結構也要進行安裝分析，包括吊裝分析、裝船分析、拖航分析、樁和隔水套管的自由站立及打入可行性分析［4-5］。此外，還需根據具體分析結果進行新增樁腿結構設計和老平臺改造。

（3）海底管線電纜對加掛井槽的影響

由于外掛井槽和新增樁腿加掛井槽的位置與原平臺井口區距離較遠（一般位于原平臺結構外部），因此需要對平臺附近的海底管線、電纜路由進行仔細探查，以免隔水套管與海底管線及電纜距離過近或發生干涉。

（4）對上部組塊的空間要求

加掛井槽肯定會占用原組塊的空間。由于海洋平臺的海上空間狹小，因此新增井槽周圍必須考慮有足夠的空間進行井口設備的回接，以及對原有安全通道及安全區劃分的影響。

3 主要技術問題和解決方案

通過對LD10-1WHPA原始設計資料的詳細研究和現場調研，形成內掛井槽、外掛井槽及新增樁腿加掛井槽三種方案。三種方案都存在一些技術問題需要解決，下面將對三種方案的主要技術問題和解決方案進行闡述。

3.1 平臺內掛井槽

通過對LD10-1WHPA原始設計資料的研究，提出可在平臺井口區西側進行內掛井槽布置（圖4）。

圖4 LD10-1WHPA內掛井槽方案

3.1.1 內掛井槽與結構干涉的問題

為了避開導管架的各層拉筋，此處實際可用的寬度僅為565 mm，基本滿足直徑508 mm隔水套管的空間需要。但是在泥面附近，隔水套管還是會與防沉板發生干涉?？紤]到防沉板僅僅是導管架海上安裝過程中的臨時性構件，所以考慮切除干涉部分的防沉板，并在切除部位安裝導向筒，以便安裝隔水套管。

3.1.2 內掛井槽井口區采油樹的布置

LD10-1WHPA原采油樹布置在平臺的下層甲板上，而且平臺的布置已經相當緊湊，無法安裝新的采油樹。通過反復論證，決定將新采油樹布置在下層甲板與頂層甲板的中間兩層（見圖5），這樣新采油樹周圍就有足夠的空間來進行井口設備的回接。該布置方法有效解決了新井口安裝、生產和維修的安全及操作問題，對原井口區的影響也降至最低，且不影響平臺現有安全通道和安全區域的劃分。

圖5 LD10-1WHPA內掛井槽采油樹

3.1.3 隔水套管的安裝

內掛井槽新增隔水套管的位置距離原隔水套管很近。如考慮使用打樁錘將隔水套管打入，則會由于振動太大而影響平臺生產。因此通常使用鉆修井機和鉆井船，以鉆孔的方式進行隔水套管安裝。

3.1.4 鉆井防碰

LD10-1WHPA原有的35個井槽已經全部投入生產。如何保證新增的井槽繞開周圍密集的生產井，防碰撞是鉆完井后必須考慮的問題。由于內掛井槽與原隔水套管距離過近及油藏靶點的限制，在此處新增井槽很難滿足鉆完井的要求，故只能放棄內掛井槽方案。

3.2 平臺外掛井槽

LD10-1 WHPA的四條腿為東西方向單向傾斜，在平臺的南北兩側均可外掛井槽。但由于北側是該平臺的靠船側，考慮到隔水套管的防碰撞及平臺的靠船需要，僅在南側外掛井槽。

3.2.1 外掛井槽位置的選擇

外掛井槽位置應盡可能靠近平臺主軸。由于外掛井槽的后續修井作業均由平臺修井機完成，外掛井槽和主軸的距離較小，也就減小了修井荷載偏移對平臺的不利影響，有利于平臺的整體強度和樁基承載力要求。

3.2.2 外掛井槽與平臺結構的干涉

由于外掛井槽位置應盡可能靠近平臺主軸，從而導致外掛井槽與部分平臺管線及安全走道發生干涉。因此必須對管線進行改造，并將原平臺安全走道移到新增甲板的最外側。

外掛井槽的隔水套管通常采用井口片來固定。新增井口片的高程一般與原導管架各水平層一致，這樣可保證新增隔水套管的強度。由于水下焊接對于受力構件的強度難以保證，一般新增井口片采用管卡形式連接。設計過程中要注意管卡的可安裝性，注意陽極、各個水平桿件、變徑段等的位置。在LD10-1WHPA外掛井槽安裝過程中，發生了管卡與陽極的干涉問題。經過討論研究，最終采取先切除陽極，然后利用水下焊接復位陽極的處理方案。

3.2.3 隔水套管的安裝

外掛井槽新增隔水套管與內掛井槽相同，也使用鉆修井機、鉆井船鉆孔的方式安裝隔水套管。并且為了保證鉆頭順利下放和提升，對隔水套管導向設計進行了創新。導向兩端均加裝喇叭口（見圖6），滿足了鉆孔工具升降的需要。

圖6 隔水套管導向

3.3 平臺新增樁腿加掛井槽

從老平臺構造角度講，LD10-1 WHPA南北兩側均可實現新增樁腿加掛井槽。但由于北側是該平臺的靠船側，考慮到隔水套管的防碰撞及平臺的靠船需要，僅在南側新增樁腿加掛井槽。

3.3.1 新增樁腿與原平臺結構、設施干涉問題

由于新增樁腿完全依托于現役平臺，并進行了重大的改造，因此在安裝過程中可能發生較多干涉問題。項目設計階段就應預測可能出現的干涉問題，并一一核實。

常見的干涉問題如下：

（1）新增樁腿是否與預定安裝位置周邊現有海底管線、電纜干涉；

（2）新增樁腿是否與平臺上部設備（如放空管、火炬臂、吊機、發電機排煙管）干涉；

（3）新增樁腿入泥后是否與原平臺鋼樁干涉；

（4）新增樁腿與現役平臺的連接部分是否與現役平臺原有的電纜護管、立管、泵護管等存在干涉。

發生干涉極可能會顛覆整個新增樁腿項目，因此應盡量避免。

3.3.2 新增樁腿安裝前的準備工作

新增樁腿安裝前，必須對預定安裝位置進行仔細探查。由于老平臺投入生產已有一定年限，平臺導管架泥面附近難免存在沖刷或淤積現象。為了保證新增樁腿高程與老平臺基本一致，必須對海底進行仔細探查，了解可能影響新增樁腿安裝的障礙物。

3.3.3 新增樁腿打樁作業對現役平臺的影響

新增樁腿要用打樁錘打樁。而老平臺的部分設備對平臺的震動是很敏感的，因此為了減小打樁對老平臺的沖擊，一般采用以下措施：

（1）新增樁腿打樁時，新增樁腿與老平臺并不是通過焊接硬性連接，而是通過具有緩沖作用的臨時裝置連接。

（2）新增樁腿一般設計成兩根直立樁腿。一方面是考慮新增樁腿的建造安裝，另一方面也可以減小打樁作業對老平臺的沖擊。

（3）打樁過程中應合理控制打樁能量與速度，避免對現役平臺作業產生影響。

3.3.4 新增樁腿組塊與原平臺之間的安裝誤差

雖已采用種種措施，但新增樁腿組塊與原平臺組塊之間仍然不可避免存在安裝誤差，特別是對于鉆修井機需要滑移到新增樁腿組塊上進行作業的情況。誤差的存在給鉆修井機滑軌的改造帶來很大困難，一般采用如下措施來處理該問題：

（1）新增樁腿組塊與導管架采用倒盲板的連接形式。通過切樁、安裝倒盲板，可使導管架安裝誤差對組塊安裝的影響降至最小。

（2）新增樁腿組塊主梁翼緣板的寬度適當加寬，或者主梁采用寬度較寬的箱型梁，可有效避免滑軌對接現象的發生。

4 結論

LD10-1WHPA最終采取外掛井槽和新增樁腿加掛井槽的方式，共安裝12個井槽（其中外掛4個井槽，新增樁腿加掛8個井槽）。目前已經完成新井的鉆井作業，取得了良好的經濟效益。

加掛井槽的設計非常復雜，需要根據平臺的自身特性選取不同的加掛方式。本文結合LD10-1WHPA加掛井槽項目，對幾種加掛井槽的方案及工程實踐中遇到的問題進行歸納總結，希望能對日后的加掛井槽方案設計提供一定參考。

［1］邱大慶，龔玉金，黃三平.XJ30-2平臺新增內置井槽的幾個技術問題［J］.中國海上油氣，2008，20（3）：189-191.

［2］鄧欣，尹彥坤，易滌非等.海洋平臺加掛井槽技術研究與實例分析［J］.中國海洋平臺，2007（12）：46-49.

［3］何一平.海上平臺總體設計中的修井問題［J］.中國海上油氣（工程），1995（6）：9-13.

［4］中國船級社.海上固定平臺入級與建造規范［M］.北京：人民交通出版社，1992.

［5］中國海洋石油總公司.Q/HS 3003-2002渤海海域鋼質固定式平臺結構設計規定［S］.北京：2002.

Study for additional well slots on LD10-1WHPA

MU Qing ZHANG Jian-yong YANG Guang LIYan-li ZHANG Xiao-pin
（Oilfield Construction Engineering Co.，CNOOC Energy Technology&Services Limited，Tianjin 300452，China）

In the project of additional well slots on LD10-1 WHPA platform，three methods，which are internal addition，external-addition and legs extension-addition，are analyzed and demonstrated to find out the reasonable one.During the scheme demonstration and project implementation，the common problems and characteristics that need to pay attention to for the three methods are analyzed and summarized，which shall provide reference for similar projects.

wellhead platform；internal additional well slots；external additional well slots；leg extension additional well slots

TE951

A

1001-9855（2012）03-0001-05

2011-11-01

穆頃（1981-），男，漢族，工程師，主要從事海洋工程結構設計工作。

張建勇（1979-），男，漢族，碩士，工程師，主要從事海洋工程結構設計工作。

楊光（1983-），男，漢族，工程師，主要從事海洋工程結構設計工作。

李彥麗（1982-），女，漢族，碩士，工程師，主要從事海洋工程結構設計工作。

張曉頻（1984-），女，漢族，碩士，工程師，主要從事海洋工程結構設計工作。