一種用于海洋石油的新型試井設備開發

黃佳 姜曉君 楊睿 吳永歡

摘要：目前，渤海油田已進入開發中后期，壓力測試以及增產增注過程中的鋼絲作業顯得尤為重要。但如海上平臺鉆修井期間井槽占用或場地緊張，而使鋼絲試井作業無法進行，就會影響采收率的提高。針對此難題，開發了一種新型鋼絲試井設備，對其結構和功能進行設計研究，利用平臺中層或下層甲板空間對目標井進行鋼絲試井作業，以滿足增產措施工藝手段及井下數據的錄取工作。就該鋼絲試井設備在海上油田現場實際應用情況來看，其實現了與鉆完井的交叉作業，達到了設計要求，提高了生產時效;同時施工安全可靠，操作便捷，形成了一套完整的技術體系。

關鍵詞：海洋石油;鋼絲作業;新型試井設備;降本增效

0 ? ?引言

由于海上油田平臺井口密集且甲板空間場地限制，大量增產增注施工計劃被擱置或推遲，嚴重影響了海上油氣田的開發生產。為了不影響海上平臺的鉆修井及其他增產措施作業，有必要開發一種新型鋼絲試井設備，利用平臺中層或下層甲板空間對目標井進行鋼絲作業，以滿足壓力測試及其他增產措施工藝手段，實現交叉作業，同時提高生產時效，增加經濟效益。

1 ? ?新型鋼絲試井絞車的研制

1.1 ? ?新型鋼絲試井絞車的設計

新型鋼絲試井絞車要突出小的特點，并且要具備常規鋼絲試井設備的性能，所以需根據海上油田現場實際情況，對其結構尺寸及性能參數進行合理設計。

1.1.1 ? ?結構及尺寸設計

新型鋼絲試井絞車結構由兩部分組成：絞車模塊和動力模塊。絞車模塊安裝有操作臺、鋼絲滾筒、剎車系統、鏈條式排繩裝置、深度計量系統、拉力測量系統、液壓系統、馬達控制系統等。動力模塊由防爆電機、液壓油泵、液壓油箱、液壓油散熱系統、防爆電控箱等組成。

在尺寸上，根據現場實際情況進行優化設計，如表1所示。

1.1.2 ? ?性能優化設計

此次設計的絞車底部配有腳輪，可以升降，方便運輸及就位;并且配備了良好的動力系統，動力模塊采用防爆配電箱控制絞車的電氣部分，可以通過配電箱分別控制散熱系統風機和主液壓泵的啟動和停止。為適應采油平臺防爆要求，整個設備除動力部分采用防爆電器外，絞車部分均采用液壓機械傳動和機械操作。考慮閉式液壓傳動系統，合理選擇油泵、馬達等主要液壓元件，且系統設有安全保護裝置。該系統不僅傳動平穩可靠，而且絞車速度范圍較寬，為鋼絲試井作業提供了良好的傳動系統[1-4]。絞車相關性能參數如表2所示。

1.2 ? ?新型鋼絲試井絞車與平臺甲板的固定方式研究

由于新型鋼絲試井絞車重量偏小，同時鋼絲作業過程中隨著線纜輸送工具的下井，絞車受到的井口方向牽引力也在增大，絞車重量輕、摩擦力不足，造成了其與甲板的相對移動，這將成為作業過程中最大的安全隱患。

為此設計配重加永磁吸附解決方式，在絞車底部加裝永磁鐵，在絞車兩側固定架上加裝配重塊，設計配重塊體積為800 mm×400 mm×20 mm，單塊重量50 kg，滿足人力搬運要求。每側配重30塊，總配重3 t。

2018年12月，蓬萊19-3油田C平臺現場試驗，配重后的小型化鋼絲試井絞車結合永磁吸附方式，在499 kg（1 100磅）的牽引力下只發生了微弱移動，最終滿足了平臺中層甲板作業固定需求。

2 ? ?試井防噴系統提升裝置研制——可移動井口簡易支架

2.1 ? ?試井防噴系統提升裝置的研究思路

由于采油樹在底層甲板，而頂甲板井口被鉆井模塊、修井機或其他大型撬裝設備覆蓋，致使平臺吊車無法配合鋼絲試井作業的防噴系統組裝及拆卸工作。所以，需要研制一種試井防噴系統提升裝置，通過人工搭建的方式安裝在平臺中層甲板對應井槽位置，代替吊車功能，實現吊裝作業，完成防噴系統拆裝及井下工具更換工作;并且該裝置應具有模塊化及可移動的特點，具備“自升式”功能，以簡化現場作業的程序。

2.2 ? ?可移動井口簡易支架的結構設計

可移動井口簡易支架，采用矩形鋼管為主體，由底座、底座支腿、水平調節裝置、井口蓋板、立式升降桅桿、起升絞盤、起重絞車、繃繩等部分構成。該裝置采用模塊化設計，分體可組裝拆卸，便于作業人員的搬運及安裝，最重部分僅80 kg。防噴管吊裝架采用直立式三級升降桅桿結構，每級桅桿可從上一級中伸出，通過一定傳動比的升降手動絞盤實現，總體升高可達6 m，起重絞盤采用9 mm鋼絲繩，承載2 t，可以控制起重吊鉤吊起或下放重物，實現防噴系統的吊裝作業[5-6]。

3 ? ?新型鋼絲試井設備在蓬萊19-3油田D平臺D39ST1井的現場應用

2019年4月，小型化鋼絲試井設備首次應用于蓬萊19-3油田D平臺D39ST1井，進行鋼絲作業通井及開關滑套作業，施工安全順利，作業效果理想。

3.1 ? ?設備就位情況

通過蓬萊19-3油田D平臺中層甲板吊貨口，將小型化鋼絲試井設備運輸至合適位置。絞車模塊就位并正對D39ST1井井口，配重模塊置于絞車兩側，啟動永磁吸盤。

3.2 ? ?防噴系統組裝情況

在中層甲板組裝可移動井口簡易支架，準備防噴系統，通過簡易支架吊起防噴系統總成后與采油樹帽進行連接。

3.3 ? ?鋼絲作業

組裝PL19-3 D39ST1井開關滑套作業工具串，工具下井過程中進行懸重測試，移位工具下過目標滑套位置后，向上震擊關閉滑套，震擊力量階梯式增加，4次震擊，最大震擊力272 kg（600磅），小型化絞車不發生移動。

4 ? ?結語

新型鋼絲試井設備成本低廉、綠色環保、節能降耗，作業過程中無需動用平臺吊車、鉆修井機等大型起升設備配合，可實現獨立施工。

通過調研、試驗及油田現場實際應用可知，此種新型鋼絲試井設備能適應海上平臺交叉作業，施工安全可靠，形成了一套完整的技術體系，解決了平臺場地局限性造成的鋼絲試井作業停滯現象，具有良好的推廣前景。

[參考文獻]

[1] 張敬，樊巖松，戴克文，等.JC70DB型海洋絞車[J].石油礦場機械，2008，37（7）：90-92.

[2] 馮慶東，李國勇，張林海，等.輕型多功能鋼絲試井絞車的設計和應用[J].南陽理工學院學報，2015，7（2）：64-66.

[3] 陳杰，谷中德.液壓傳動鋼絲試井車[J].專用汽車，1991（3）：30.

[4] 游林創.SJ6000H型海洋液壓試井絞車[J].石油鉆采機械，1983（1）：20-24.

[5] 王泉.自升式修井平臺升降裝置強度安全可靠性分析[J].石油礦場機械，2002，31（4）：1-5.

[6] 周順.礦井提升裝置選型設計研究與應用[J].華東科技（學術版），2013（6）：337-338.

收稿日期：2020-02-24

作者簡介：黃佳（1982—），男，天津人，工程師，研究方向：鋼絲試井及電纜生產測井。