水下采油樹鋼絲作業(yè)設(shè)備在修完井過程中的應(yīng)用研究

胡夏琦，池連軍，唐咸弟，盧友軍，林影煉

(中海石油深海開發(fā)有限公司，廣東 珠海 519000)

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水下采油樹鋼絲作業(yè)設(shè)備在修完井過程中的應(yīng)用研究

胡夏琦，池連軍，唐咸弟，盧友軍，林影煉

(中海石油深海開發(fā)有限公司，廣東 珠海 519000)

摘要：為了更好地組織水下采油樹的安裝和完井、修井作業(yè)，采用文獻(xiàn)調(diào)研和完井現(xiàn)場考察相結(jié)合的方式，對南海深水項目番禺35-2/35-1氣田完井作業(yè)中與采油樹鋼絲作業(yè)設(shè)備相關(guān)的鋼絲作業(yè)進(jìn)行了研究，總結(jié)了水下采油樹鋼絲作業(yè)設(shè)備的設(shè)計原理、作用和其相關(guān)完井、修井作業(yè)步驟。結(jié)論認(rèn)為，在使用水下采油樹的井口進(jìn)行完井作業(yè)時，為保障作業(yè)順利進(jìn)行，修完井團(tuán)隊除了要熟悉水下采油樹自帶的鋼絲作業(yè)設(shè)備的設(shè)計原理和作用外，還應(yīng)對鋼絲作業(yè)的原理和典型修完井過程有所了解。通過研究，以期為今后類似的水下項目組織鋼絲作業(yè)服務(wù)商和水下采油樹設(shè)備供應(yīng)商配合進(jìn)行水下井口的完井和修井作業(yè)，提供借鑒和方案比選作用。

關(guān)鍵詞：鋼絲作業(yè)；水下采油樹；水下采油樹鋼絲作業(yè)設(shè)備；完井；修井

鋼絲作業(yè)的種類包括探測井筒情況、油氣井生產(chǎn)管柱中有關(guān)井下裝置的操作和修理及處理井下事故等，典型的鋼絲作業(yè)布置如圖1所示[1]。鋼絲作業(yè)設(shè)備主要包括地面設(shè)備和井下設(shè)備兩部分。地面設(shè)備包括驅(qū)動鋼絲絞車的柴油機(jī)、鋼絲絞車和壓力控制設(shè)備(防噴盒、防噴管、BOP、井口密封系統(tǒng)、滑輪和指重系統(tǒng)等)。井下工具組合包括工具串、加重桿、萬向節(jié)和震擊器等。

鋼絲作業(yè)的工作原理是通過對工具串和加重桿的配重計算，選擇合適的井下鋼絲作業(yè)工具組合入井，到達(dá)預(yù)定坐落面時，向上輕提管串后下放，使得配重對震擊器形成向下的震擊，切斷相關(guān)工具的銷釘，完成投放作業(yè)。鋼絲作業(yè)對象是一些比較輕的井下工具，它的優(yōu)勢如下。

1)下入深度深。平臺絞車下入深度只有幾百米，鋼絲可以下入到井下幾千米。鋼絲作業(yè)的滾筒一般支持7 000 m以上深度。

2)下入過程更加敏感。如果用鉆具下入質(zhì)量較輕的設(shè)備，剪切脫手時檢測不出[2]。

圖1　典型的鋼絲作業(yè)井口設(shè)備示意圖

番禺35-2/35-1氣田位于中國南海北部，氣田所在海域水深為190.2～338 m。該項目氣田一期計劃開發(fā)6口氣井，使用水下系統(tǒng)開發(fā)，水下采油樹為ONESUBSEA水下臥式采油樹。該水下臥式采油樹的壓力等級為10 000 PSI,本體材料為ASTM A182-F22，過流面堆焊INCONEL625合金鋼。主通徑為5-1/8 in(0.130 175 m),環(huán)空通徑為2-1/16 in。采油樹主通徑采用雙鋼絲作業(yè)堵頭設(shè)計，一個堵頭位于油管掛內(nèi)腔，另一個堵頭位于采油樹內(nèi)帽中。

1水下采油樹鋼絲作業(yè)設(shè)備分類介紹

本文以番禺35-2/35-1氣田的ONESUBSEA水下臥式采油樹為例，介紹典型的水下采油樹鋼絲作業(yè)設(shè)備。這些鋼絲作業(yè)設(shè)備均隸屬于美國國民油井(NOV)下屬的ASEP ELmar品牌，為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，已被廣泛應(yīng)用于各種品牌的水下采油樹。主要分為鋼絲作業(yè)堵頭、鋼絲作業(yè)保護(hù)套和鋼絲作業(yè)送入/取出工具。

1.1鋼絲作業(yè)堵頭

鋼絲作業(yè)堵頭是生產(chǎn)過程中采油樹垂直通道上的壓力屏障，其抗高壓，每個堵頭一般帶金屬主密封和橡膠次密封等2道密封。根據(jù)API要求，水下設(shè)備的通道設(shè)計應(yīng)保證2個密封/隔離裝置，所以每顆采油樹的垂直通道上需要配備2個堵頭形成2道密封。有些采油樹的設(shè)計是采用雙堵頭油管掛設(shè)計，有些是采用油管掛內(nèi)置1個堵頭外加在采油樹內(nèi)帽里配置1個堵頭的設(shè)計。番禺35-2/35-1項目的采油樹采用了第2種堵頭分布的方案進(jìn)行設(shè)計。油管掛內(nèi)鋼絲作業(yè)堵頭公稱直徑為5.25 in,采油樹內(nèi)帽的鋼絲作業(yè)堵頭公稱直徑為5.75 in。油管掛內(nèi)置油管掛鋼絲作業(yè)堵頭在采油樹垂直通道上行程第1道隔離，采油樹內(nèi)帽鋼絲作業(yè)堵頭形成第2道隔離。采油樹內(nèi)帽鋼絲作業(yè)堵頭一般預(yù)置在采油樹內(nèi)帽中，和采油樹內(nèi)帽一起下入。

1.2鋼絲作業(yè)保護(hù)套

鋼絲作業(yè)保護(hù)套有3種：油管掛內(nèi)腔預(yù)置隔離套、采油樹內(nèi)腔短保護(hù)套和采油樹內(nèi)腔長保護(hù)套。

油管掛內(nèi)腔預(yù)置隔離套位于油管掛鋼絲作業(yè)堵頭上部端面至油管掛生產(chǎn)翼通道下部端面[3]。該保護(hù)套在采油樹出廠前已預(yù)置在采油樹內(nèi)，其主要作用是在采油樹出廠前提供油管掛密封壓力測試的圈閉，鋼絲作業(yè)中保護(hù)生產(chǎn)通道及油管掛內(nèi)置油管掛鋼絲作業(yè)堵頭的密封面。

采油樹內(nèi)腔短保護(hù)套位于油管掛鋼絲作業(yè)堵頭上部端面至油管掛鋼絲作業(yè)堵頭下部端面；采油樹內(nèi)腔長保護(hù)套的坐落位置在采油樹內(nèi)帽鋼絲作業(yè)堵頭上部端面至油管掛鋼絲作業(yè)堵頭下部端面。由于采油樹內(nèi)腔長/短保護(hù)套不需要抗壓，所以其壁厚設(shè)計會比油管掛內(nèi)腔預(yù)置隔離套薄一些，導(dǎo)致其腔體內(nèi)徑比油管掛內(nèi)腔預(yù)置隔離套大些。

1.3鋼絲作業(yè)送入/取出工具

典型的水下采油樹鋼絲工具分為鋼絲作業(yè)堵頭下入工具以及GS型送入/取出工具。

鋼絲作業(yè)堵頭下入工具用于進(jìn)行采油樹主通徑上的公稱直徑為5.25和5.75 in的2種鋼絲作業(yè)堵頭的送入作業(yè)。工具靠液壓驅(qū)動向下推動鋼絲作業(yè)堵頭至其位置后，進(jìn)一步施壓，震擊向下剪切斷工具內(nèi)部的剪切銷釘，觸動堵頭的鎖定塊打開，金屬密封與密封面接觸，使得堵頭鎖定在其位置。向上震擊即可使得工具與堵頭解脫，取出工具。鋼絲作業(yè)堵頭下入工具一般還配備一個剪切銷釘取出工具，用于在鋼絲作業(yè)堵頭回收后，把剪斷的銷釘敲擊出來。

GS型送入/取出工具的原理是工具上部與鋼絲作業(yè)服務(wù)商提供的鋼絲作業(yè)管串相連，工具上下部和需要下入/回收設(shè)備上部的撈魚接口相連，下入井下預(yù)定位置臺階面后，通過鋼絲作業(yè)管串向下震進(jìn)行脫手，然后提出作業(yè)管串和與其相連的鋼絲作業(yè)工具。GS型送入/取出工具一般有3個尺寸， 3.5、5和7 in。3.5 in公稱直徑的鋼絲作業(yè)工具用于5.25和5.75 in鋼絲作業(yè)堵頭的取出作業(yè)；5 in公稱直徑的鋼絲作業(yè)工具用于油管掛內(nèi)腔預(yù)置隔離套的送入和取出作業(yè)；7 in公稱直徑的鋼絲作業(yè)工具用于采油樹內(nèi)腔長/短保護(hù)套的送入和取出作業(yè)。

2水下采油樹鋼絲作業(yè)設(shè)備在修完井過程中的應(yīng)用

2.1水下采油樹鋼絲作業(yè)設(shè)備在修完井過程中的應(yīng)用

番禺35-2/35-1水下氣田完井過程中，水下采油樹鋼絲作業(yè)設(shè)備的主要應(yīng)用節(jié)點(diǎn)有4個：1)下入油管掛后測試油管掛和油管掛內(nèi)腔預(yù)置隔離套的密封；2)取出油管掛內(nèi)腔預(yù)置隔離套；3)下入油管掛內(nèi)鋼絲作業(yè)堵頭并從上部測壓；4)和采油樹內(nèi)帽一起下入預(yù)置在采油樹內(nèi)帽中的采油樹內(nèi)帽鋼絲作業(yè)堵頭，并從上部測壓。

修井作業(yè)一般分為2種：小型井筒干預(yù)和大型修井作業(yè)。小型井筒干預(yù)，即不需要提起采油樹內(nèi)帽就可以進(jìn)行的修井作業(yè)。進(jìn)行小型井筒干預(yù)時，鋼絲作業(yè)工具起出采油樹內(nèi)帽鋼絲作業(yè)堵頭和油管掛內(nèi)置油管掛鋼絲作業(yè)堵頭后，下入采油樹內(nèi)腔長保護(hù)套，在采油樹內(nèi)腔長保護(hù)套內(nèi)下入鋼絲作業(yè)進(jìn)行井筒干預(yù)作業(yè)。典型的小型井筒干預(yù)作業(yè)有開關(guān)生產(chǎn)滑套、坐堵塞器、鋼絲作業(yè)PVT取樣和壓力溫度測試等。大型修井作業(yè)，即應(yīng)起出采油樹內(nèi)帽后取出整個生產(chǎn)管柱的作業(yè)。修井后下入生產(chǎn)管柱和油管掛，如需再次鋼絲作業(yè)，則應(yīng)下入采油樹內(nèi)腔短保護(hù)套后，在采油樹內(nèi)腔短保護(hù)套內(nèi)下入鋼絲作業(yè)進(jìn)行井筒干預(yù)作業(yè)。

2.2修完井期間水下采油樹鋼絲作業(yè)設(shè)備與其他完井承包商工具配合

在修完井作業(yè)中，水下采油樹承包商除了與鋼絲作業(yè)承包商配合進(jìn)行水下采油樹鋼絲作業(yè)設(shè)備的送入和取出，還牽涉到很多與其他修完井承包商的配合。下述以番禺35-2/35-1項目完井期間發(fā)生的連續(xù)油管下入遇到問題的案例說明此類配合的重要性。

番禺35-2/35-1項目用于誘噴的連續(xù)油管下部是一個連續(xù)油管噴嘴，外徑為2.1 in。下入連續(xù)油管誘噴時采油樹內(nèi)腔中已通過上部的聯(lián)頂管柱和油管掛工具坐掛油管掛。連續(xù)油管噴嘴需要穿越油管掛內(nèi)腔預(yù)置隔離套，該隔離套的外徑為5.265 in，油管掛送入工具的內(nèi)徑為5.998 in。隔離套外壁和油管掛送入工具內(nèi)壁之間有0.366 5 in的間隙。兩者位置示意圖如圖2、圖3所示。由于存在這一間隙，下入連續(xù)油管時噴嘴常常卡在間隙中，不能立刻導(dǎo)入油管內(nèi)，需上下活動連續(xù)油管管柱、帶動噴嘴上部萬向節(jié)的運(yùn)動來移動噴嘴位置，延長了作業(yè)時間，也給作業(yè)帶來了不確定性和風(fēng)險。后續(xù)通過改變連續(xù)油管前部設(shè)計，調(diào)整噴嘴位置解決了這個問題。

圖2　隔離套外壁和油管掛送入工具內(nèi)壁相對位置示意圖

圖3　隔離套外壁和油管掛送入工具內(nèi)壁相對位置圖片

作業(yè)經(jīng)驗說明，識別鋼絲作業(yè)與其他完井承包商配合的節(jié)點(diǎn)，提前做好工具配合和預(yù)先調(diào)試，對降低作業(yè)風(fēng)險大有好處。水下采油樹鋼絲作業(yè)設(shè)備與其他完井作業(yè)承包商的配合節(jié)點(diǎn)主要有：把完井液泵入井內(nèi)，測井，補(bǔ)救的注水泥作業(yè)，射孔，試井和產(chǎn)層處理，設(shè)備安裝(封隔器、其井下設(shè)備、油管和井口)，加上人工舉升設(shè)備，使井投產(chǎn)并評估性能及投產(chǎn)后的作業(yè)(測量、維護(hù)、修井和廢棄、監(jiān)視井的行為)等。

3結(jié)語

鋼絲作業(yè)廣泛應(yīng)用于鉆完井的下部作業(yè)。安裝水下采油樹的井口在進(jìn)行修完井作業(yè)中，水下采油樹和鋼絲作業(yè)不可避免地會存在配合界面。鋼絲作業(yè)服務(wù)商和水下采油樹設(shè)備供應(yīng)商一般不是同一家，在鋼絲作業(yè)期間，了解鋼絲作業(yè)廠家鋼絲作業(yè)工具的送入和取出原理，水下采油樹鋼絲作業(yè)設(shè)備的構(gòu)成和用途，并關(guān)注水下采油樹鋼絲作業(yè)設(shè)備與其他完井作業(yè)承包商的配合節(jié)點(diǎn)，對更好地組織鋼絲作業(yè)服務(wù)商和水下采油樹設(shè)備供應(yīng)商配合井下作業(yè)工作，有非常重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 海上油氣田完井手冊編委會. 海上油氣田完井手冊[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，1998.

[2] 錢愛東. 番禺34-1/35-2/35-1氣田鉆完井工程基本設(shè)計[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，2011.

[3] Reinaldo A C B， Carlos H C R， Anna H R C. Accelerating autonomous learning by using heuristic selection of actions[J]. Journal of Heuristics, 2008,14(2):147-149.

責(zé)任編輯彭光宇

Study of Subsea Christmas Tree Wireline Tooling Utilization in Well Completion and Intervention

HU Xiaqi， CHI Lianjun， TANG Xiandi， LU Youjun， LIN Yinglian

(CNOOC Deepwater Development Co., Ltd., Zhuhai 519000, China)

Abstract：Study the typical subsea christmas tree wireline tools and their functions for a chosen South China Sea subsea Panyu 35-2/35-1 project. Attempt to summarize an outline of typical wireline operation, well completion and well intervention process which interact with subsea christmas tree wireline tools operation. Conclud that the group not only should be familiar of the wireline operation, well completion and well intervention process, but also should understood interact of subsea christmas tree wireline tools between different operations,it is critical to success of well completion and intervention operation. Through the research, the similar eperience in well completion and well intervention is supplied totle wirelion operation and the subsea christmas tree propects.

Key words:wireline operation， subsea christmas tree， subsea christmas tree wireline tooling， well completion， well intervention

收稿日期：2015-06-23

作者簡介：胡夏琦(1983-)，女，工程師，主要從事深海開發(fā)水下設(shè)備等方面的研究。

中圖分類號：TE 9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B