液壓修井裝置在海上采油平臺的應用

于 洋，王 玉，寧永庚

(中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津300457)

渤海某油田現役油水井槽 70口，現役油水井71口，油氣井51口(其中包括單桶雙井1口，注入井20口)。該油田分A井區和B井區，分別于2005年和2009年投產，配備一臺模塊鉆機，基本參數見表1。

表1 模塊鉆機修井設備基本參數Tab.1 Basic parameters of well repair equipment for modular drilling rigs

由于采出油品性質為重質稠油攜砂能力強，且在油田建設初期為縮短施工進度盡早完井產油，絕大多數油井完井方式為快速完井，加之投產時間較長，導致部分油井井底防砂存在缺陷，致使油井潛油電泵故障頻發，管柱漏失情況嚴重。該油田油水井作業量巨大，鉆機模塊常年處于作業狀態。為提升作業效率盡早恢復故障井產能，故引進液壓修井裝置，實現雙井區同時修井作業。

1 液壓修井裝置簡介

1.1 設備組成

液壓修井裝置包括 13個主要設備，其尺寸、重量及作用見表2。

表2 主要設備，其尺寸、重量及作用Tab.2 Major equipment，size，weight and role

1.2 液壓裝置的應用范圍

更換井下管柱；起下潛油電泵；復雜情況處理；油管傳輸射孔-TCP；下尾管和篩管；套銑封隔器、鍛銑套管、鉆水泥塞等；套管修補；輕型鉆井、側鉆；棄井作業；完井、再完井。

1.3 液壓修井裝置優勢概述

液壓修井裝置相對于傳統模塊鉆機或修井機在動管柱修井作業應用中具有一定的優勢，不但機動性能好，起用單根速度快，而且提升能力高，操作簡便，修井費用低。見表3和圖1。

表3 液壓修井裝置優勢Tab.3 Advantages of hydraulic workover unit

圖1 液壓修井裝置時效對比圖Fig.1 Comparison of time limit of hydraulic workover unit

通過對比得出：液壓修井機提升能力較常規修井機優勢顯著，光油管起下鉆速度較修井機更快，帶電纜情況下受收放電纜及打保護器影響，常規修井機與液壓修井機速度無明顯差距。

2 液壓修井裝置的安裝和應用

2.1 設備安裝就位

該設備安裝就位方式可分為兩種：①導軌可滑移形式，優點是修井機可在導軌上移動；②套管頭承載形式，優點是不對平臺施加額外重量。

因國內現有液壓裝置設備底座與油田滑軌不匹配，且本次利用液壓裝置修井為試驗性項目，評估設備適用情況，故本次選擇使用套管頭承載形式安裝液壓修井機。若本次試驗成功，評估該設備適用程度強，則再適用該設備進行批量修井時，需要重新加工底座，使用導軌可滑移形式安裝液壓修井機，以減少吊裝作業及設備重復拆裝，提高修井時效。

2.2 橫向抗風措施

由于海上風力作用，該設備在作業期間受風力影響較大，且該設備安裝就緒后距頂層甲板高度約18m。設備安裝就位及作業期間必須考慮風力引起的橫向作用力對設備的影響。作業現場采用 4條鋼絲繩于設備底座四角牽引，另一端固定于甲板或模塊鉆機導軌上，以起到抗風固定設備作用。

2.3 鋼絲繩應力計算

根據陸地油田設備使用經驗，設定5種工況下的設備載荷見表4；分別計算這5種工況下4條鋼絲繩承受的軸向應力見表5。極端工況下，鋼絲繩所受最大軸向載荷為220kN以上。規格18mm鋼絲繩考慮安全系數后能承受的軸向載荷為 230kN。計算抗風載荷是以海面風速45.1m/s為假設條件。初步判斷鋼絲繩及設備滿足抗風載荷要求。

表4 5種不同工況下的設備載荷情況Tab.4 Load of equipment under 5 different working conditions

表5 根據不同工況計算所得鋼絲繩所得應力值Tab.5 Stress value of wire rope calculated according to different working conditions

2.4 液壓修井裝置組裝順序

按照修井設備組裝順序從下至上依次為：20英寸防噴立管、液壓防噴器組、底座、液壓缸系統、工作籃、桅桿、油管鉗架(圖2)。

2.5 作業時效

采用液壓修井裝置對油田兩口注水井進行管柱更換作業，達到該類型井的額定作業時效，滿足工藝設計要求，作業效果符合設計要求(表6)。

表6 作業時效統計表Tab.6 Statistical table of operation time

圖2 液壓修井裝置裝配圖Fig.2 Assembly diagram of hydraulic workover unit

2.6 輔助設施

2.6.1 起重吊車

液壓修井裝置是可拆卸裝置，各個所屬設備尺寸重量見上文。該設備組裝拆卸過程必須利用起重吊車輔助安裝，故應充分考慮在起重吊車吊臂覆蓋作業半徑內，其載荷能力必須滿足其設備最大重量。

2.6.2 供電系統

液壓修井裝置配備柴油發電機組和配電系統，可自主滿足其所需設備動力需求。油田平臺配電系統具備380V和220V供電能力，在特定情況下滿足其設備接入油田平臺供電即可。

2.6.3 供水系統

修井期間需要配置壓井液，油田平臺完全滿足其用水需求。

2.6.4 作業甲板空間

由于液壓修井裝置為非固定平臺設備，作業期間需要擺放大量輔助設備，要求甲板空間必須滿足設備設施擺放。平臺甲板空間為：180m2(A區)+345m2(AB區之間)+180m2(B區)，滿足此次作業需求。

3 結 論

這是該裝置在渤海油田現場的首次實際應用，開創了全新的“小麻雀”修井作業模式，有望大幅降低油田開發生產成本。液壓修井裝置作為油田開發的一種新型機具，區別于常規的修井機及鉆井船，具有體積小、拆裝靈活、運輸方便、反應速度快等優勢。本次作業的成功，充分驗證了液壓裝置的可靠性與適用性，標志著在修井機和鉆井船這一傳統修井模式的基礎上，開創了嶄新的修井模式，大幅降低修井成本，提高了躺井恢復時效。