液壓舉升裝置加支持船模式在修井作業過程中的應用

徐 斌，吳 剛，魏 杰，周厚良，譚 燕

（中海油能源發展股份有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057）

引言

目前，南海西部設有鉆修井平臺10 座，在生產的油井共67 口，平均每年產油約170×104m3。由于井下作業數量的急劇增長，還存在著怎樣使無修井機平臺的躺井迅速復產等問題。當前鉆井船修井面臨“兩高、一慢、一難”特點，而液壓舉升裝置占地小、舉升能力強等優點，支持船可以有效解決場地不足、循環能力不足、吊車能力差和人員食宿不便等問題，南海西部并無此模式應用。南海西部海域首次對液壓舉升裝置加支持船模式進行可行性評估，在WZ11-2B 平臺三口井成功完成該作業模式先導性試驗，也為同模式作業提供理論指導和技術支持[1-3]。

1 WZ11-2B 平臺基本情況

WZ11-2B 平臺位于北部灣海域，生產層位為W3Ⅵ、W3Ⅶ、W3Ⅷ、L1Ⅰ下、L1Ⅱ上、L1Ⅱ下油組。正常作業風力21.6 m/s，極端作業風力47.8 m/s。平臺甲板面積70 m3，平臺吊裝能力10 t/10 m，作業現場條件均可適應液壓舉升裝置加支持船模式作業。B5/B6/B7 三口井井口套管懸掛最大載荷27 t，液壓舉升裝置自重32 t，防噴器自重18 t，升高立管自重6 t。WZ11-2-B5/B6/B7 三口井產能較高（64～75 m3/d/MPa），目前泵排量較小，含水逐漸升高，油藏分析出該井仍有提液潛力，計劃進行換大泵提液作業，但是WZ11-2B 平臺無修井機，吊裝能力差，躺井后自身不能進行動管柱作業（見圖1）。

2 液壓舉升裝置加支持船模式作業可行性分析

本次作業考慮打撈復雜情況，使用3-1/2″S135的鉆桿，深度按4 000 m，管柱自重約為88.84 t，解封封隔器時過提量為25 t，那么管柱總重約為113.84 t，根據舉升載荷選用340K 型液壓舉升裝置。考慮場地限制，除支持船配合外，舉升裝置采用套管頭承載形式的安裝方式，液壓舉升裝置+支持船新模式解決了無修井機平臺作業難題（見圖2）。依據有關規范標準，從隔水導管承壓、裝置的風載計算等兩個方面進行模擬校核與評估[4]。

2.1 液壓舉升裝置隔水導管承載力校核

在正常和極端作業工況下，該隔水導管的樁基承載力都能滿足承載力安全性要求。對于這個校核過程一般是通過SACS 專業軟件來實現的，分別將正常工況和極端工況下的參數加載到軟件中，就能得到隔水導管承載力的詳細數據，這個數據用UC（綜合機械強度性能指標）值來表示。對于裝置構件來說，UC 值小于1 就能滿足符合隔水管強度的基本要求。此次校核結果顯示無論是常規工況下還是在極端工況下的隔水導管UC 值都小于1，其中極端環境下B5/B6/B7 井的最大UC 值都小于0.5，完全滿足設備運行安全的基本要求。

2.2 液壓舉升裝置風載計算

根據《淺海固定平臺規范》和《APIRP 2A-WSD-2014 海上固定平臺規劃、設計和建造的推薦作法》相關要求，進行正常和極端兩種工況下，對液壓舉升裝置在0°/45°/90°三個風向的風載荷計算，詳細計算公式為：

式中：F 為液壓舉升裝置承受風載荷，kN；K 為風載荷的形狀系數（梁及建筑物側壁取值1.5）；KZ為海上高度變化系數；Po為基本風壓，N/m2，Po=avt2，a=0.613 N·s2/m4；Vt為風速，m/s；A 為受風面積，m2。

對液壓舉升裝置每個構件單元進行風載荷計算，結果如表1 所示（其中ZS表示距海平面高度，M 表示整體承受的風載）。

表1 液壓舉升裝置風載計算

根據表1 可知，在同樣工況下，45°風向對液壓舉升裝置的風載影響最大，并且極端工況下的風載約為正常工況下的三倍。在作業現場，則使用鋼絲繩加固工作籃來減輕風載影響。

除了多繃繩的抗拉強度滿足相關規范要求外，還要利用UC 值作為參考的依據對液壓舉升裝置的內部構件在正常和極端兩種工況下45°風向進行強度校核。

根據SAFI 有限元模型的計算結果顯示，如果是正常工況，裝置各類設備的內部結構的UC 值都小于1，完全滿足運行需要；而到了如作業現場出現10 級甚至大于10 級的大風時，這時候的工作籃底部支撐處UC 值為1.06，大于1 的極限，這時就需要馬上作業停止并使用多繃繩固定，確保設備整體結構穩定性，可以有效減小風載影響（見圖3）。

3 作業現場應用

3.1 作業現場情況

本次作業包括就作業前準備（就位支持船、擺放井控及循環設備）、鋼絲作業通井撈Y 堵建立壓井循環通道、循環洗井、拆卸采油樹、安裝升高管及防噴器組、安裝液壓舉升裝置、起出原井電泵生產管柱、下入新生產管柱、拆卸液壓舉升裝置及防噴器組、安裝采油樹、試泵、坐封驗封、交井等。前期準備用時4.5 d，主要是拖航、精就位、壓載、升船、安裝泥漿泵及泥漿池和庫美系統[5]。在支持船的配合下，安裝液壓舉升裝置的作業效率大幅提高，安裝作業時間從首次作業井的1.6 d 降至最后一口井的1.06 d；同時，在支持船的配合下，加工電泵工樁，實現電泵機組提前組裝，在支持船吊車配合下，電泵機組一次入井，由原井口電泵組裝下入的15.5 h 降至6.5 h，縮短了作業工期，也保證了井控安全，三口井總作業時間27.77 d。

3.2 現場作業分析

3.2.1 時效分析

本次三口井作業實際工期27.77 d，比計劃工期多用3.29 d，主要影響有：B7 井下新電泵生產管柱期間，無絕緣，起出檢查小扁磨損，影響時效32 h；作業期間，大風等天氣影響6 h。

3.2.2 產量分析

B5/B6/B7 井作業前，產液量為532 m3/d，產油量為346 m3/d；作業后，產液量為1159 m3/d，產油量為848 m3/d，增油為502 m3/d；因此，采用液壓舉升裝置加支持船模式修井可以快速復產并實現增油效果。

4 結論

1）通過對液壓舉升裝置的風載測試，表明在正常作業時，可以滿足工況要求；極端工況下，空載可以滿足工況要求；10 級風及以上停止現場作業。

2）通過對套管頭承載計算，表明在正常和極端工況下，均能滿足作業要求。

3）液壓舉升裝置加支持船模式作業，可以有效解決無修井機平臺躺井快速復產要求。