南海流花11-1油田鉆井隔水導(dǎo)管下入深度設(shè)計(jì)

陳斌

摘 要：隔水導(dǎo)管是海洋石油開采的第一層結(jié)構(gòu)管，其下入深度決定著海上鉆井作業(yè)安全的安全和可靠。南海東部流花11-1油田水深達(dá)300m以上，受惡劣的海洋環(huán)境所影響，為保證鉆井作業(yè)安全，本文基于鉆井隔水導(dǎo)管的基本功能和主要安裝方法，針對(duì)不同海底土力學(xué)特性，開展了鉆入法和噴射法安裝隔水導(dǎo)管適應(yīng)性分析;根據(jù)鉆井隔水導(dǎo)管豎向受力分析和水下井口實(shí)時(shí)承載力模型，對(duì)鉆井隔水導(dǎo)管的下入深度進(jìn)行了設(shè)計(jì)。本研究成果成功保障了流花11-1油田鉆井隔水導(dǎo)管的順利下入，同時(shí)也可為南海隔水導(dǎo)管下入深度設(shè)計(jì)提供很好的技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：南海;隔水導(dǎo)管;入泥深度

流花11-1油田位于中國南海珠江口盆地東沙隆起西南部，海域水深約為300m，其海床淺層黏土疏松，含水率高，抗剪強(qiáng)度低，海底溫度低，海洋環(huán)境惡劣，這些都給隔水導(dǎo)管的下入安裝造成很大困難，如果下入方式選擇不合理，則可導(dǎo)致隔水導(dǎo)管安裝時(shí)效低，甚至安裝失敗。如果隔水導(dǎo)管下入深度過淺，則會(huì)使井口難以獲得足夠的豎向承載力，在作業(yè)過程中水下井口易發(fā)生失穩(wěn)下沉等復(fù)雜事故，下入深度過深，會(huì)嚴(yán)重影響鉆井時(shí)效。本文通過對(duì)流花11-1油田海底淺層土特性、海洋環(huán)境和隔水導(dǎo)管不同下入工藝特點(diǎn)的分析，對(duì)該油田的隔水導(dǎo)管下入深度設(shè)計(jì)提供了一套可行的方案[1]。

1 流花11-1油田鉆井隔水導(dǎo)管下入方式分析

海洋鉆井隔水導(dǎo)管的主要的下入方式有鉆入法、錘入法和噴射法。每種下入工藝都存在優(yōu)缺點(diǎn)，因此如何根據(jù)油田本身的地層特性及海洋環(huán)境優(yōu)選合理的隔水導(dǎo)管下入方式對(duì)海上作業(yè)安全和鉆井時(shí)效起著十分重要的作用。

流花11-1油田海域水深300m左右。通過鉆孔取樣，得到了南海11-1油田區(qū)域0-150m海底土質(zhì)特性，土質(zhì)密度17.0-19.6KN/m3，不排水抗剪強(qiáng)度在10-480kpa，屬于正常沉積環(huán)境，同時(shí)未發(fā)現(xiàn)明顯的災(zāi)害性地貌特征及障礙物。如果使用錘入法進(jìn)行鉆井隔水導(dǎo)管打樁下入，由于水深的影響，施工質(zhì)量難以保證，并且費(fèi)用較高。由于低溫和風(fēng)浪流的影響，使用鉆入法下入隔水導(dǎo)管，固井質(zhì)量難以保證并且隔水導(dǎo)管難以對(duì)準(zhǔn)鉆開的井眼。噴射法采用水力噴射，依靠鉆柱自重?cái)D壓海底土體，使隔水導(dǎo)管下入至設(shè)計(jì)深。流花11-1油田，淺層海底土疏松，海床平坦，可采用噴射法下入鉆井隔水導(dǎo)管。

對(duì)于噴射法下鉆井隔水導(dǎo)管來說，其下入深度與隔水導(dǎo)管尺寸、井口載荷、海底土性質(zhì)等因素有關(guān)。隔水導(dǎo)管軸向載荷大致由4個(gè)部分組成：下入管串重量，底部鉆壓、隔水導(dǎo)管自重，導(dǎo)管與海底土的側(cè)壁摩擦力。

2 流花11-1油田海底土承載力分析

流花11-1油田海底土資料見表1所示。

由于噴射法下入隔水導(dǎo)管，海底土的承載力與隔水導(dǎo)管下入后靜止的時(shí)間有很大關(guān)系，根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)情況，設(shè)定隔水導(dǎo)管的靜置時(shí)間為1小時(shí)，4小時(shí)，6小時(shí)，1天，2天等情況，分別計(jì)算海底土的實(shí)時(shí)承載力。計(jì)算時(shí)采用的隔水導(dǎo)管為36寸，壁厚為寸。根據(jù)流花11-1油田海底土性質(zhì)計(jì)算得出海底土的承載力曲線如圖1所示。

3 流花11-1油田隔水導(dǎo)管入泥深度確定

利用噴射法隔水導(dǎo)管入泥深度計(jì)算模型和流花11-1油田海底土承載力計(jì)算結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場井口載荷，得到流花11-1油田隔水導(dǎo)管入泥深度計(jì)算結(jié)果如表2所示。

假設(shè)隔水導(dǎo)管噴射到位后的靜置時(shí)間為4小時(shí)，隔水導(dǎo)管入泥深度設(shè)計(jì)值為82m。表層導(dǎo)管噴射到位至固井最危險(xiǎn)工況所需時(shí)間為2天以上，此深度下的承載力達(dá)到了2000KN，滿足深水淺層建井及后續(xù)作業(yè)要求。

4 結(jié)論與建議

（1）根據(jù)流花11-1油田海洋環(huán)境和海底土特性，建議流花11-1油田采用噴射法下入隔水導(dǎo)管;

（2）根據(jù)流花11-1油田海底土特性和噴射法承載力計(jì)算模型，建立了隔水導(dǎo)管承載力變化曲線;

（3）根據(jù)噴射法豎向受力分析和承載力隨時(shí)間變化關(guān)系，確定了流花11-1油田隔水導(dǎo)管安全入泥深度。

參考文獻(xiàn)

[1] Wang S W， Yang J， Yan D， et al. Research of jetting drilling mechanism of surface conductor in deepwater [J]. Journal of Oil and Gas Technology， 2012， 34（8）： 157-160[汪順文，楊進(jìn)，嚴(yán)德，等. 深水表層導(dǎo)管噴射鉆進(jìn)機(jī)理研究[J]. 石油天然氣學(xué)報(bào)， 2012， 34（8）： 157-160， 169]