深水油氣田水下采油樹內樹帽安裝及要點分析

唐咸弟 楊樂樂 趙蘇文

摘 要

水下采油樹是深水油氣田開發的重要設備，水下作業的不可視性，對采油樹內帽的安裝作業帶來了很大的挑戰。本文介紹了采油樹內樹帽及機械安裝工具的結構、安裝過程。采油樹內樹帽的安裝及要點，同樣適用于水下采油樹其他部分的安裝作業，為水下采油樹完井作業提供寶貴經驗。

關鍵詞

水下采油樹;采油樹內樹帽;井眼清潔

中圖分類號： TE952 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.19.048

1 水下采油樹的應用及結構

我國南海油氣資源量豐富，其中70%位于深水區，深水油氣開發已經成為我國的戰略要點。水下采油樹是深水油氣開發的重要設備，其成本高、技術復雜。南海東部某自營氣田使用了一種臥式水下采油樹進行開發，主要由導向基盤、采油樹本體、油管掛及配套的5.25″堵頭、內樹帽及配套的5.75″堵頭、外樹帽以及用于控制氣井生產的閥門組等組成。油管掛及配套的5.25″堵頭為第一道保護屏障，內樹帽及配套的5.75″堵頭為第二道保護屏障，確保井筒安全。

2 水下采油樹內樹帽及其機械送入工具

2.1 采油樹內樹帽結構

采油樹內樹帽安裝于油管掛及堵頭以上，能夠為采油樹提供一道壓力等級為10000psi的屏障。其主要由本體、鎖定機構、密封機構等組成。內樹帽下入到位后，驅動套在送入工具的推動下，向下運動，從而使鎖環伸出與采油樹的凹槽配合將內樹帽鎖定在采油樹內部。內樹帽密封機構主要由數條橡膠密封和一道金屬密封組成。

2.2 內樹帽機械送入工具結構

采油樹內樹帽的鎖定機構與油管掛類似，因此可以通過油管掛送入工具（THRT）或機械送入工具（MITCRT）下入和鎖定。本文主要介紹MITCRT下入內樹帽方式。

如圖1所示為MITCRT結構示意圖，其主要由本體、鎖定機構、驅動機構、應急脫手機構等組成。

鎖定機構用于將MITCRT與內樹帽連接并鎖定，其主要由驅動環（Actuating Ring）和鎖環（Latch Ring）組成。正轉MITCRT （相對于驅動環）6圈，驅動環下行，將鎖環伸出，從而與內樹帽連接鎖定。反轉MITCRT 6圈，驅動環上行 ，鎖環收回，脫手MITCRT與內樹帽的鎖定。

當反轉MITCRT無法脫手時，過提110-130klbs，可以將應急脫手拉力銷釘拉斷，繼續上提MITCRT，應急脫手承托底座相對于本體下行，鎖環收回，脫手MITCRT與內樹帽的鎖定。

3 水下采油樹內樹帽的安裝程序

3.1 井口清潔

下入內樹帽之前，按照施工程序，首先使用強磁打撈器和內樹帽專用沖洗工具Jetting Tool沖洗采油樹及BOP組內腔，以清潔井眼。

沖洗流程：

（1）組合下入沖洗工具組合，將Jetting Tool坐在油管掛上。

（2）開大排量沖洗，每沖洗5分鐘左右，上提工具1m左右，旋轉90°繼續沖洗。

（3）起出沖洗工具，檢查強磁打撈器及Jetting Tool撈杯內部雜質，如果雜質較多，則以上述沖洗方式重新沖洗直至井筒清潔為止。

3.2 準備工作

（1）檢查內樹帽及內部的5.75″堵頭，并使用測試工具對堵頭試壓：10000psi×15min。

（2）使用測試螺桿上下活動活塞，檢查其功能是否正常，最終保證活塞位于上部初始位置。

（3）檢查MITCRT鎖定機構，正反轉鎖定機構驅動環 ，檢查鎖定機構活動是否靈活，并最終位于解鎖為止。

（4）檢查MITCRT，保證工具沒有損壞，同時銷釘、密封圈安裝到位并狀況良好。

（5）將MITCRT調整方向至定位鍵對準內樹帽的定位槽，將MITCRT放入內樹帽，確認兩者間隙為0.2″后，正轉MITCRT約6圈使其與內樹帽鎖定，記錄正轉圈數，最后反轉1/4圈。

（6）通過專用試壓孔，對MITCRT與內樹帽連接進行試壓：3000psi×5min。

3.3 安裝及測試流程

（1）將內樹帽及MITCRT連接至鉆桿，下入之前在內樹帽驅動套上安裝剪切銷釘，并在內樹帽的坐掛及鎖環位置噴白色油漆。

（2）根據采油樹方向，在鉆臺調整內樹帽方向，保證其定向鍵位置滿足要求。

（3）關閉BOP組阻流、壓井管線，ROV檢查并打開采油樹環空加入閥AAV、內樹帽測試閥TCT，其他閥門處于關閉位置。

（4）緩慢下放內樹帽，防止內樹帽遇阻提前鎖掛，在進入BOP組之前打開鉆柱補償器。

（5）接完最后一柱鉆桿，鉆桿內灌滿海水，測上提下放懸重。

（6）緩慢下放內樹帽至遇阻位置，此時內樹帽金屬密封開始與采油樹接觸并逐漸嚙合。

（7）內樹帽與油管掛之間的液體會因為內樹帽的下行而被從TCT排出至地面。

（8）逐次下壓5klbs，直至下壓至45klbs，每次下壓后保持幾分鐘等待內樹帽下行并排出液體。

（9）當返出液體達到13L時，說明內樹帽已經基本到位。

（10）調低萬能防噴器控制壓力，關閉萬能防噴器，環空加壓500psi再次助推內樹帽到位;同時對ITC試壓：500psi×5min。

（11）如果試壓合格繼續下部作業，如果不合格，可以將內樹帽提起重新坐到位或者將內樹帽起出檢查。

（12）以每次500psi的增量提高環空壓力，每次提高后保持5min左右，環空壓力在2000～3000psi之間，MITCRT活塞固定銷釘將會剪斷，活塞推動內樹帽驅動環下行，開始鎖掛內樹帽。

（13）環空壓力下降同時管柱內冒出海水，說明內樹帽鎖掛到位。

（14）繼續保持環空壓力2～3min，保證內樹帽鎖掛到位。

（15）保持下壓5klbs于內樹帽，反轉管柱6圈左右（扭矩不大于4000ft·lbs），上提管柱，脫手MITCRT。

（16）如果無法脫手，繼續過提110～130klbs，剪斷應急脫手機構拉力銷釘，脫手MITCRT。

（17）關閉剪切閘板防噴器，打開AAV及TCT閥門，按照防噴器試壓程序對內樹帽上部試壓。

（18）通過TCT及AAV管線，對內樹帽下部試壓：10000psi×5min。

4 水下采油樹內樹帽的安裝要點分析

4.1 充分的準備工作

對內樹帽及安裝工具進行嚴格的檢查、準備，保證各工具工作正常，固定及剪切銷釘安裝到位，密封圈及密封件安裝到位并完好無損，試壓符合要求。充分的準備工作可以有效避免復雜情況的發生。

4.2 井口清潔

水下采油樹設備較地面采油樹復雜，對設備之間的配合要求較高，因此配合界面中的鐵銹等雜質對安裝會造成很大影響，安裝作業之前，必須保證井眼清潔滿足要求。本氣田實際作業中一般沖洗兩次至三次，正是嚴格保證了井眼清潔，才保證了所有采油樹內樹帽的一次安裝成功。

4.3 下入過程控制細節

由于水下作業的不可視性，容易因為誤判而導致工具提前鎖掛等情況時有發生，下送內樹帽過程中，控制下放速度，過BOP組等位置時，打開補償器并緩慢通過，避免遇阻。

下入至采油樹后，根據下入深度判斷內樹帽是否到位，然后嚴格按照施工程序進行坐鎖內樹帽作業，避免復雜情況的發生。

5 結束語

正是由于在該氣田水下采油樹內樹帽安裝作業中，控制了作業要點，安裝作業非常順利。水下采油樹內樹帽安裝中的要點適用于大部分水下采油樹設備的安裝，對今后的水下采油樹完井作業提供了寶貴的經驗。