海上隔水導管過導向槽遇阻處理方法

＊聶斌 宋吉明 程忠

（中海油能源發展股份有限公司工程技術深圳分公司 廣東 518067）

引言

目前世界海上油田開發受經濟技術等因素限制絕大多數位于水深小于300m的沿海大陸架，而淺海油田又大多采用鋼制導管架平臺模式，如若總承包某個淺海平臺的海上安裝項目，導管架的海上打樁技術是必不可少的一個環節[1]。隔水導管可打入性，主要取決于土質條件、導管配置、錘擊效能等[2]。

南海東部海上鉆井常見φ609.6mm和φ508mm隔水導管打樁作業，在打樁前需要將隔水導管通過若干層導向槽下至泥線附近，在經過導向槽時常常會發生遇阻，本文以陸豐7-2平臺A/B井下φ609.6mm隔水導管為例，提出隔水導管經過導向槽時可以借鑒的方法和經驗。

1.基本情況

陸豐7-2導管架平臺水深106m，平臺槽口分布為4×6，槽口間距2.286m×2.286m，水下共有4層導向槽，導向槽外徑710.4mm，內徑660.4mm（如表1所示），A井和B井設計φ609.6mm隔水導管打樁作業至226m，入泥深度77m，φ609.6mm隔水導管帶穿刺引鞋（以下簡稱“引鞋”），引鞋外帶有加強筋和硬質合金齒，硬質合金齒屬于高硬度合金鋼，其較高的硬度可以幫助引鞋進入較硬地層，減少打樁作業工期，提高鉆井效率[3]，加強筋是6mm×6mm方筋焊接在引鞋外。引鞋外徑621.6mm，各層導向槽與引鞋之間環空間隙19.4mm，理論上可以順利下入。實際上，A井在下隔水導管期間，在1-4層導向槽都有不同程度的遇阻，嘗試旋轉、大范圍晃動、拉導鏈居中等方式，最終將隔水導管下至泥線附近，打樁至設計深度。通過對A井進行總結分析，B井采取合適措施，最終快速通過。通過對陸豐7-2平臺2口井的分析總結，對海上同類型下隔水導管遇阻有借鑒意義，對其他特殊情況（如導向槽嚴重形變、導向槽上有硬物遮擋等等）不具參考價值。

表1 陸豐7-2平臺各層導向槽數據

2.遇阻原因分析

隔水導管在海面以上導向槽不存在無法通過的情況，因為在通過水上導向槽時有專人密切觀察，實時扶正調整。導向槽遇阻都發生在海面以下，根本原因是導向槽與隔水導管不在同心圓上，偏心導致引鞋沒有完全進入導向槽喇叭口（以下簡稱“喇叭口”）而產生遇阻現象。偏心問題有很多方面的因素：

(1)井口不是完全居中

陸豐7-2導管架平臺配備模塊鉆機，雖然移井架過程有對中措施，但是無法做到絕對居中，開始下隔水導管后，若再進行微調，一旦操作過多極可能引發設備損壞和隔水導管蹩卡。

(2)吊卡存在偏斜

頂驅左右吊耳存在高度誤差，在安裝好打樁錘后，還需要從頂驅吊耳位置掛2根鋼絲繩用來懸掛吊卡，在下隔水導管過程中，吊卡下的隔水導管串整體會出現偏斜的情況。

(3)各層導向槽偏心

導向槽是為了保證隔水導管在下入過程中盡量居中，在工程建造時與導管架一起安裝，在安裝、運輸、就位過程中都會有不同程度的影響，導致最終的各層水上、水下導向槽存在一定的偏心情況，如果偏心較為嚴重，引鞋一部分在喇叭口外側時，下隔水導管遇阻量會持續增加，無法正常下入。

(4)海上波浪、洋流的影響

由于海上天氣海況影響，海水波浪、洋流會對隔水導管產生一個推力，導致隔水導管在水下被推至下游方向，產生偏斜，不利于通過下一層導向槽。由于洋流在水下無法直觀察覺，只能觀察涌浪的方向，在惡劣天氣海況下，涌浪對隔水導管的下入影響較大。

3.處理遇阻解決措施

(1)旋轉頂驅

如果隔水導管本體彎曲度較高、吊卡偏斜嚴重，旋轉可以改變偏斜方向，可以嘗試通過遇阻導向槽，但是一般情況下不會發生肉眼可見的隔水導管本體明顯彎曲，吊卡嚴重偏斜問題，所以旋轉通過遇阻導向槽的可能性低。

(2)使用鋼絲繩/吊帶糾正隔水導管居中

在使用鋼絲繩/吊帶拉隔水導管居中時，方位選擇很重要，如果方位選擇錯誤，只會適得其反。現場在考慮方位時，通常根據隔水導管在轉盤面補心的偏移的反方向來拉，忽略了涌浪對隔水導管產生偏移的影響。在井口和吊卡輕微偏移疊加影響下，隔水導管有可能在轉盤面顯示居中良好，甚至朝其他方向偏移都是可能的。

根據在陸豐7-2平臺A/B井的實踐經驗來看，A井完全沒有考慮涌浪的影響，導致花費較長時間從各個方位不斷嘗試糾正隔水導管，B井在對A井總結后，發現了這一問題，通過在涌浪風向的上/下方嘗試拉隔水導管居中，順利通過遇阻點。

假設在下入過程中，導向槽近乎同心圓，涌浪風向為0°。在涌浪的作用下，隔水導管整體會朝著180°方向貼近導向槽，此時應該朝0°方向拉鋼絲繩/吊帶進行居中扶正，才能順利通過。

假設在下入過程中，涌浪風向為0°，在涌浪作業下，隔水導管在水下部分會朝著180°方向貼近導向槽。水上、水下導向槽的偏心方向有太多可能性，舉例4個典型方向說明問題：①如果水上、水下導向槽偏心方向在0°/180°，導向槽偏心力和涌浪的力正好方向相同，此時在轉盤面上應該朝180°方向拉導鏈，才能順利通過。②如果水上、水下導向槽偏心方向在180°/0°，導向槽偏心力和涌浪的力正好相反，兩個力的大小最終決定了隔水導管的偏移方向，拉導鏈的方向有可能是0°，也有可能是180°。③如果水上、水下導向槽偏心方向在90°/270°、270°/90°，同理，拉導鏈的方向有可能是225°/135°。

根據以上假設并推而廣之，水上、水下導向槽偏心方向從0°/180°～360°/540°之間變化時，導向槽和涌浪力的合力可以是0～360°之間變化，但是考慮實際情況：導向槽對隔水導管產生的偏心力其實是被動形成的，喇叭口本身就是為了防止導向槽偏心而引導隔水導管引鞋進入導向槽的輔助裝置，涌浪對隔水導管的偏心力是主動形成的，最大的變量其實是涌浪對隔水導管的作用力。因此，考慮隔水導管在導向槽遇阻時，應該優先往涌浪方向的上、下方拉方位進行居中，其次再考慮±45°方向拉正居中。

(3)大范圍晃動隔水導管

在下隔水導管至導向槽遇阻時，大范圍晃動隔水導管也是一個參考方法，但是前提也是必須先確定一個方位，并且把補心吊出來。該方法對方位的要求較低，因為晃動過程中隔水導管會產生較強的擺動，但是對下放速度要求更高，因為引鞋會在喇叭口附近晃動，只有引鞋全部進入喇叭口才能順利進入導向槽。

(4)控制遇阻量

控制遇阻量主要為了保護導向槽，避免報廢。隔水導管在引鞋沒有完全進入喇叭口內時，下放遇阻會持續增長，應該立即上提重新下放；如果通過前述幾個方法緩慢下放，雖有遇阻但是遇阻量沒有增加，說明引鞋正在通過喇叭口，應該在控制遇阻量的前提下緩慢下放隔水導管，當引鞋通過喇叭口進入導向槽時，懸重會瞬間回歸正常懸重。

圖1 隔水導管引鞋過水上導向槽喇叭口

4.結束語

（1）海上打樁前下隔水導管，會盡可能減少偏心情況發生，但是無法避免。

（2）建議提前2m控制下放速度。A井在第3層導向槽的預定深度提前1.2m處遇阻，遇阻量較大，B井提前2m控制下放速度，控制遇阻量不超過2-5klbs。

（3）當通過水下導向槽時，如果引鞋不在導向槽喇叭口內，下入過程就會產生遇阻無法通過，如果強行下壓過多，則會導致導向槽喇叭口受壓變形，更嚴重的后果是槽口報廢，增加修復槽口的時間和費用。

（4）在隔水導管通過導向槽時要保持充分耐心，不能因為一有遇阻就上提，導致引鞋剛進入喇叭口又被提出來，影響后續判斷和重復工作量。