自升式鉆井船就位作業防滑移措施與應用

張冠杰

中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300459

隨著渤海油田調整井作業日益增多，鉆井船就位采油平臺的次數急劇增加，就位滑移問題也越來越突出，渤海油田各礦區都有此類情況的發生，僅2021年就多達5次，增加工期73天，增加費用2800余萬元，近幾年渤海油田鉆井船就位滑移統計見表1。

表1 近幾年渤海油田鉆井船就位滑移統計表

一旦就位滑移曠日持久，甚至最后失敗，將形成更加復雜的樁靴坑，使用其他鉆井平臺再就位時會更加困難，產生大量不必要的費用，增加就位風險，嚴重影響工程作業計劃和油田開發進程。因此，研究滑移原因，制定有效措施，減少就位時間顯得愈發重要。本文將深入探討滑移的原因，并提出有效的預防和應對措施。

1 常見滑移風險

鉆井船設計就位采油平臺的位置，往往伴隨著海底各類管線、海纜等無法移除的障礙物，同時需要比較高的就位精度，常見風險見表1。

1.1 無法滿足一批次作業井的全覆蓋

渤海井全為叢式井，調整井作業，數量一般只有幾口，即使只有兩口井，槽口分布位置也可能處于兩個極端位置，就位滑移時，同樣將無法滿足全覆蓋，造成二次動員其他平臺就位作業，從而大大增加作業費用。

1.2 鉆井船升降裝置受損

渤海油田鉆井船都采用自升式，樁腿數量通常為3腿或4腿，需要通過升降裝置的作用，來完成樁腿的上下活動，從而完成就位作業，滑移對升降裝置造成的沖擊負荷較大，可能引起電機過載、樁腿斜撐彎曲變形、樁腿齒條齒面擠壓變形等情況，除了設備損壞以外，還會造成無法插樁臨時升船，無法滿足鉆井船原地升船避風條件[1]。在就位期間出現大風天氣時，必須臨時升船避風，否則將帶來鉆井船自存安全問題和作業人員的生命安全問題。

1.3 碰撞采油平臺

渤海油田自升式鉆井船本身不具備航行動力，就位作業時需要靠鉆井平臺四個錨控制船體位置，加上1條主拖輪和2條輔助拖輪的纜繩帶力，實現鉆井船的就位作業[2]。采油平臺布局一般有吊車、燃燒臂等突出物，考慮覆蓋作業井的同時，要避讓開突出物。一般的，鉆井船就位的船尾側距離采油平臺最近距離只有4～5米的距離，在鉆井船就位期間，滑移的方向不確定，有碰撞采油平臺的風險。

1.4 刮蹭海管、海纜等

海上各采油平臺的原油，都需通過海底管道運輸，平臺所需電力，很多都需要海底電纜輸送，單個采油平臺附近，往往具有3條以上的海底線纜，這些線纜承擔著整個平臺的原油和電力輸送，一旦鉆井船滑移，樁靴就有可能刮斷海管海纜等，造成平臺斷電斷油事故，甚至出現原油污染海洋，釀成環保事件。

1.5 鉆井船嚴重傾斜甚至傾覆

老樁靴印的深度，一般在4～8米，初始插樁滑移時，如果向老樁靴印處滑移，極易造成鉆井船傾斜，在此期間，升降裝置易受損，操控不到位，甚至會發生鉆井船傾覆的風險。

2 滑移原因

2.1 土質原因

就位插樁易滑移區塊表層土質分為兩類，一種是表層為軟到非常軟的粘土，抗剪切強度低；二是表層有一層很薄的鐵板砂，下層為軟黏土。黏土層插樁較為容易，同時側向支撐力不足，不易固定樁靴；表層出現“軟+薄硬+軟”的地層結構形式，更加容易出現平臺側傾，進而出現更嚴重的滑移現象，大大增加操控鉆井船的難度。

2.2 老腳印多且分布混亂

多次就位同一個采油平臺可能會選用不同的鉆井船，這就會出現多組老腳印（普遍3組以上，大部分老平臺達到了5組以上），導致腳印分布雜亂，樁靴坑深淺不一、大小不一。樁靴受力不均時，易產生側向力，鉆井船就位時，受插樁深度、就位方案、舊樁靴坑坡度深度等影響，導致再就位滑移量和滑移方向的不確定性，克服滑移將變得更加困難[3]。

2.3 地層壓實作用

部分地層已被前期就位過的鉆井船樁靴踩踏多次，受壓實作用的影響，導致部分地層由軟變硬，留存深淺不一的樁靴坑，常規手段不易修復，存在“硬臺階”現象，導致海床凹凸不平、軟硬兼有，加劇了滑移的可能性。

2.4 鉆井船選擇不匹配

對于計劃作業的采油平臺，如果未進行合理有效的鉆井船選型，未能充分考慮鉆井船的滑移量、滑移方向、踩實能力、覆蓋能力等，導致樁靴尺寸、插樁深度、滑移傾向大等不合理的鉆井船被動安排到不匹配的采油平臺處就位，滑移風險加大。

2.5 就位操作方案有限

通常情況下，除了滿足一批次井的全覆蓋以外，還需考慮盡量滿足一個采油平臺所有槽口的覆蓋，增加作業井數的同時，也盡量利用老樁靴腳印來穩定鉆井船，同時也減少了單個采油平臺的歷史腳印數量，方便后期鉆井船的就位作業。當然，單個平臺所有槽口全覆蓋的設計方案，也會帶來負面影響，會導致就位方案可調整的余地變小，就位過程中，可能出現頻繁操作，不易消除滑移或劈腿的帶來的負面效應。

3 應對措施

2021年出現的滑移較為嚴重的平臺是BZ35-2B平臺，具有典型的代表作用。本平臺設計作業3口調整井，槽口分布距離遠，鉆井船實際就位過程中，無論是正就位還是斜就位方案，HYSY942都出現嚴重劈腿現象，始終無法升船，最終累計耗時18天，就位宣布失敗，改用CPOE12就位。CPOE12實際就位過程中，正就位方案失敗，滑移也很嚴重，但未劈腿，最終斜就位方案成功，但只能覆蓋2口井，累計耗時18天（其中臨時升船避風時間7天）。兩次鉆井船實際就位情況見表2。

表2 HYSY942與CPOE12在BZ35-2B采油平臺就位情況表

綜合HYSY942及CPOE12的實際就位情況，能夠得出以下結論：老腳印太多、近采油平臺側的5m左右位置存在斜坡，且斜坡附近的地層特別硬，難以增加入泥深度，導致滑移嚴重，并最終造成樁腿劈腿，甚至出現無法升船離開水面的現象。如果斜就位三口井，意味著鉆井船需距離平臺更近4m左右，這個位置的地層有斜坡且特別硬，最終還是會滑移，無法滿足最遠端一口的覆蓋。CPOE12斜就位成功二口井的因素主要有兩個：鉆井船本身樁靴分布避讓老腳印能力最好、樁腿距離采油平臺較遠后可實現入泥深度明顯增加、樁靴結構防滑設計更好。

2021年其他區塊也陸續都有類似滑移、劈腿（無法升船）、不滿足設計覆蓋等復雜情況發生，下面根據本平臺實際就位中出現的復雜情況的處理措施及注意事項分析如下：

3.1 滑移，但不劈腿

3.1.1 可能的原因

與老腳印重合多，且未避讓開；存在斜坡；向旁邊入泥更深的坑內滑移。

3.1.2 應對措施

根據滑移方向，朝對應的反方向多調整一點船位，給滑移量留空間，通過反復試插樁，向坑內不斷刮泥填坑，一般嘗試幾次后，情況會明顯好轉。

對于滑移不見好轉的情況，可用兩條輔拖在平臺尾側持續帶力，減小滑移趨勢，同時逐漸插樁，嘗試增加入泥深度。

插樁過程中，配合沖樁方式會非常有效，但斜坡很硬的就顯得無效果，此時可嘗試沖樁時間更長一些。

3.1.3 注意事項

充分考慮滑移量，插樁要注意速度，防止刮蹭采油平臺；輔助拖輪要根據滑移的方向來調整船位，持續輸出拖帶力，穩住鉆井船。

3.2 劈腿，但不滑移

3.2.1 可能的原因

老腳印太多，且未避讓開；平臺本身存在缺陷，比如樁靴尺寸和結構形式不合適。

3.2.2 應對措施

壓載前充分活動樁腿釋放扭矩，必要時可考慮整體壓載法，不采用單腿壓載法，使各樁腿受力均衡，平穩入泥；平臺方允許時，可部分壓載后嘗試升船至作業氣隙，觀察劈腿值大小，減少后期壓載完畢或快壓載完畢時，再次劈腿導致無法升船，有的平臺已經出現壓載完畢后無法升船的情況，作業時間浪費太多。

3.2.3 注意事項

劈腿意味著不能正常升船，強制升船可能導致升降系統損壞，另外當遇到惡劣海況時，可能升船無法升到8m以上的氣隙，涌浪大時，可能拍打船底，造成平臺升降系統損壞、平臺移位、刮蹭采油平臺甚至傾覆。當不能正常升船時，應根據預測海況情況，果斷做決定拖離到外部初就位點附近，盡快臨時升船避風。

3.3 滑移，且劈腿

3.3.1 可能的原因

這種綜合了滑移和劈腿兩種情況的原因，也是最嚴重的一種情況，安全風險極高。

3.3.2 應對措施

應做足準備工作，操作每一步都需更加小心，充分討論作業方案，將可能遇到的風險先桌面演練一遍，做到遇到突發情況時，可立即采取措施應對，增強決策能力。當耗時較長不能滿足設計就位時，應果斷決定放棄部分井槽，選取只覆蓋一部分井的方式，必要時采取斜就位甚至換鉆井船的措施。

3.3.3 注意事項

控制安全距離，選擇平潮、海況好、能見度好的條件下進行作業，保人員安全、保升降系統安全、保平臺安全、保不刮蹭采油平臺及海底線纜，不可冒進。

4 鉆井船選型

設計階段應做好如下工作：盡量避讓老腳印至少直徑的一半（0.5D）以上，否則很容易滑移；明確老腳印的入泥深度；平臺樁靴入泥深度預測要準確；200m×200m范圍內的海底障礙物要全部打撈，給斜就位等特殊就位方案留出空間。

選擇合適鉆井船最重要，不同的鉆井船，具有不同類型的樁靴結構、樁腿長度、平臺重心高度、樁腿升降系統等，每一個因素都至關重要。要主動出擊，選擇合適的鉆井船，而不是選擇作業能力強的船，不被動等待船舶安排，滑移風險大的鉆井船應主動放棄，根據樁靴形狀、尺寸等與地層的配伍關系，樁腿長度、平臺重心與劈腿的關系，根據土質調查、老腳印分析、插樁深度、覆蓋能力、海底管線等進一步優選鉆井船。覆蓋能力強的鉆井船，能設計更多就位操作方案，比如可比較大范圍的改變樁靴入泥位置、保留斜就位方案等，大大降低滑移帶來的困難。

5 結束語

鉆井船在就位過程中出現的滑移、劈腿等問題需被高度重視，因為這些問題可能引發更復雜的情況和安全隱患，決策時應當果斷，避免優柔寡斷和強制夜間作業等可能增加風險的行為。選擇覆蓋能力強的鉆井船，可增加就位方案數量，在平潮、能見度好、海況好等條件下進行就位作業，降低海水涌浪和流速的客觀影響，增強鉆井船就位作業的操船性能，保護好設備的完整性，結合實際發生滑移類型，采取對應的防滑措施，可以進一步降低就位作業的總時間，實現安全高效的目的。這些方法和建議不僅為當前的作業提供了指導，也為未來的決策和工作流程提供了重要的參考。