搬遷修井機(jī)進(jìn)行海上生產(chǎn)井棄井的研究

霍宏博

1.中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300459

2.海洋石油高效開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300459

國(guó)際公約及國(guó)內(nèi)法律規(guī)定，停產(chǎn)油氣田必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)拆除[1]。隨著開(kāi)采年限增加，未來(lái)我國(guó)越來(lái)越多的海上油田面臨棄置[2-3]。油田棄置處于油田生命周期的最后階段，作業(yè)難度大且投資無(wú)收益[4]。鉆井船或模塊鉆機(jī)是目前老井棄置的主要作業(yè)機(jī)具[5]，利用修井機(jī)實(shí)施棄置的井較少。修井機(jī)作業(yè)日費(fèi)低廉、能耗低[6-7]、搬遷費(fèi)用低，將其作為棄井工程裝備可有效降低棄井工程的投資。海洋石油修井機(jī)配備有旋轉(zhuǎn)、起升、循環(huán)和井控設(shè)備[8]，可滿足棄井作業(yè)的起管柱、注水泥塞、拆除套管等功能要求[9]。目前，渤海已經(jīng)進(jìn)行過(guò)海洋修井機(jī)改造并搬遷用于修井、調(diào)整井作業(yè)，但對(duì)利用修井機(jī)進(jìn)行棄井作業(yè)的研究應(yīng)用較少。通過(guò)對(duì)Q油田W平臺(tái)棄井設(shè)計(jì)方案研究，開(kāi)展了區(qū)域修井機(jī)資源篩選，得出修井機(jī)進(jìn)行棄井的方案可行，并提出了修井機(jī)棄井作業(yè)的適應(yīng)性改造方案。經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)顯示，采用修井機(jī)棄井方案較鉆井船棄井方案，可大幅度節(jié)省經(jīng)濟(jì)投入。

搬遷修井機(jī)用于生產(chǎn)井棄置設(shè)計(jì)分析，能夠?yàn)榻窈蟛澈Ｄ酥疗渌Ｓ蛴吞飾壷米鳂I(yè)機(jī)具的選擇提供經(jīng)驗(yàn)參考和技術(shù)支持。

1 搬遷修井機(jī)匹配

Q油田W平臺(tái)共有9口井及3口空井槽待棄置。建造初期配置有一臺(tái)HXJ158修井機(jī)（鉤載質(zhì)量158 t），但隨著油田生產(chǎn)開(kāi)發(fā)潛力降低、經(jīng)濟(jì)效益變差，再無(wú)修井需求，修井機(jī)已被搬遷至其他平臺(tái)，且正在作業(yè)，無(wú)遷回可能。原修井機(jī)采用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，下底座滑軌跨距14 m，平臺(tái)為修井機(jī)動(dòng)力設(shè)備保留了能源供給端口，具備動(dòng)力回接條件。平臺(tái)吊機(jī)大鉤最大鉤載質(zhì)量15 t，作業(yè)半徑15 m；小鉤最大鉤載質(zhì)量3 t，作業(yè)半徑26.5 m。

1.1 作業(yè)能力校核

棄井作業(yè)的修井機(jī)要具備井口覆蓋范圍，滿足起下管柱鉤載、井控設(shè)備等能力要求。按照修井經(jīng)驗(yàn)，一臺(tái)F800以上泥漿泵即可滿足棄井作業(yè)所需循環(huán)系統(tǒng)的作業(yè)要求，平臺(tái)污水可通過(guò)未棄置的海底管道進(jìn)入生產(chǎn)流程。

針對(duì)平臺(tái)最深井（P1井）進(jìn)行作業(yè)鉤載校核，該井最深達(dá)3 970 m，作業(yè)難度極大。按照3 1/2 in（1in=25.4 mm）鉆桿作業(yè)；井筒內(nèi)液體密度按照1.03 g/cm3進(jìn)行校核。經(jīng)計(jì)算，最大鉤載出現(xiàn)在鉆柱下到底之后的上提工況，最大鉆柱重力700 kN。

按照標(biāo)準(zhǔn)要求[9]，鉆機(jī)鉤載應(yīng)滿足以下條件：

式中：Q鉤載為滿足作業(yè)需求的鉆機(jī)大鉤載荷，kN；F管柱為最大鉆柱的重力，kN。

修井機(jī)鉤載應(yīng)滿足1 340 kN的作業(yè)能力，HXJ135及以上級(jí)別修井機(jī)可滿足棄井作業(yè)要求。

1.2 修井機(jī)與生產(chǎn)平臺(tái)匹配

修井機(jī)與平臺(tái)匹配主要針對(duì)修井機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)來(lái)源、平臺(tái)吊機(jī)吊裝能力與修井機(jī)撬塊重量匹配、修井機(jī)底座與滑軌跨距匹配、修井機(jī)負(fù)荷與導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)匹配等。

電驅(qū)HXJ135修井機(jī)功率至少1 560 kW，超過(guò)平臺(tái)冗余供電負(fù)荷，且電壓為690 V，W平臺(tái)為380 V及220 V電驅(qū)，需要配備電控房，而W平臺(tái)甲板空間有限，綜上，電驅(qū)修井機(jī)不具備搬遷條件。

根據(jù)鉤載限制和動(dòng)力來(lái)源，兼顧修井機(jī)跨距為14 m的限制，對(duì)渤海修井機(jī)資源進(jìn)行篩選，共有2臺(tái)修井機(jī)滿足要求，見(jiàn)表1。

表1 可匹配修井機(jī)篩選

HXJ180修井機(jī)覆蓋范圍如圖1所示，分析表明其進(jìn)行平臺(tái)最邊緣井棄井作業(yè)時(shí)，修井機(jī)底座部分懸空。若對(duì)工程結(jié)構(gòu)物進(jìn)行適應(yīng)性改造，則工作量大并且需重新進(jìn)行平臺(tái)穩(wěn)性校核，故主推搬遷HXJ158修井機(jī)棄井方案，HXJ158修井機(jī)覆蓋范圍見(jiàn)圖2，分析表明其滿足平臺(tái)棄井覆蓋要求。

圖1 HXJ180修井機(jī)覆蓋范圍

圖2 HXJ158修井機(jī)覆蓋范圍

1.3 作業(yè)工況設(shè)備匹配

棄井作業(yè)與修井作業(yè)工況大致相同，修井機(jī)可滿足洗井、起管柱、注水泥塞、起套管等常規(guī)修井作業(yè)要求。但大尺寸隔水導(dǎo)管拆除作業(yè)需要轉(zhuǎn)盤，開(kāi)口尺寸要求苛刻，常規(guī)修井機(jī)配置轉(zhuǎn)盤型號(hào)通常為ZP275（轉(zhuǎn)盤開(kāi)口直徑27 1/2 in），無(wú)法通過(guò)棄井作業(yè)割斷φ 30 in以上隔水導(dǎo)管，也無(wú)法滿足隔水導(dǎo)管分段切割的作業(yè)要求。

切割隔水導(dǎo)管作業(yè)不需要管柱的旋轉(zhuǎn)，因此對(duì)轉(zhuǎn)盤改造（見(jiàn)圖3），拆除旋轉(zhuǎn)單元，并制造工裝代替，配合大尺寸耐磨補(bǔ)心，可使轉(zhuǎn)盤開(kāi)口直徑達(dá)到42 in，滿足起甩φ 36 in隔水導(dǎo)管坐卡瓦要求，使修井機(jī)具備大尺寸隔水導(dǎo)管拆除作業(yè)的能力。

2 修井機(jī)棄井經(jīng)濟(jì)性分析

2.1 修井機(jī)作業(yè)效率

據(jù)統(tǒng)計(jì)，渤海已棄置的24口井棄井作業(yè)各工序時(shí)間占比，如圖4所示。

圖3 HXJ158修井機(jī)轉(zhuǎn)盤改造

圖4 棄井作業(yè)各工序時(shí)間占比

統(tǒng)計(jì)修井機(jī)118井次修井作業(yè)及鉆井船52次修井作業(yè)，作業(yè)效率對(duì)比數(shù)據(jù)如表2所示。據(jù)表2可測(cè)算鉆井船及修井機(jī)的棄井作業(yè)工期。

表2 不同機(jī)具修井作業(yè)效率比較

W平臺(tái)區(qū)域水深7.8 m，隔水管端面海拔12.5 m，在泥面以下5 m切割，隔水管長(zhǎng)度25.3 m。吊機(jī)最大鉤載質(zhì)量15 t，可滿足最長(zhǎng)10 m隔水管吊裝，因此隔水管需要分割成3段。受吊機(jī)鉤載和井架高度等影響，鉆井船只需切割成2段。鉆井船拆隔水管效率是修井機(jī)的1.5倍。

2.2 修井機(jī)棄井工程投資概算

根據(jù)修井機(jī)作業(yè)效率測(cè)算棄井工期，修井機(jī)完成W平臺(tái)棄井工期較鉆井船增加36天，但修井機(jī)作業(yè)日費(fèi)較鉆井船節(jié)省73%，修井機(jī)搬遷費(fèi)用較鉆井船拖航費(fèi)用節(jié)省約41%。綜合測(cè)算，采用修井機(jī)棄井較鉆井船方案節(jié)省投資約1 689萬(wàn)元。

3 結(jié)論和建議

采用搬遷修井機(jī)進(jìn)行棄井的方案在技術(shù)上具有可行性，并且在經(jīng)濟(jì)上具備較大優(yōu)勢(shì)。

對(duì)搬遷修井機(jī)棄井方案有以下建議：

（1）匹配修井機(jī)時(shí)，搬遷對(duì)象要考慮目標(biāo)生產(chǎn)平臺(tái)吊機(jī)作業(yè)能力，修井機(jī)撬塊重量需小于目標(biāo)平臺(tái)鉤載。

（2）特殊井[11]棄井作業(yè)對(duì)井控設(shè)備要求較高，安裝高壓力等級(jí)防噴器所需空間較大，要對(duì)修井機(jī)進(jìn)行改造和校核。

（3）棄井作業(yè)的注水泥塞作業(yè)需要帶固井設(shè)備的支持船配合，在經(jīng)濟(jì)性分析時(shí)需要考慮。

（4）未安裝過(guò)修井機(jī)的平臺(tái)進(jìn)行搬遷需要重新校核生產(chǎn)平臺(tái)工程結(jié)構(gòu)的承載能力。

（5）修井機(jī)搬遷還需考慮運(yùn)輸距離，對(duì)于運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)的修井機(jī)具應(yīng)在經(jīng)濟(jì)性分析時(shí)考慮。