CJ-46型自升式鉆井平臺18-3/4″防噴器組替代方案的可行性分析

張福(中海油田服務股份有限公司鉆井事業部，天津 300452)

0 引言

對于海上鉆井平臺，井口防噴器組是非常重要的井控關鍵性設備，在鉆完井、修井、試油等作業中起到了為鉆完井液提供循環通道、建立井眼井身結構、起下鉆桿、油管及套管等時形成貫穿通道，在為保障井下及井上安全，發揮著安全關口的作用。但同時，由于海上自升式鉆井平臺自身布局設計的局限性，每個鉆井平臺大都只能配備一套防噴器組。為了充分保證防噴器組的有效性，需要進行定期的日常維護和進行年度檢驗，而防噴器組日常修理和年度檢驗過程的便捷性直接決定著后續作業的時效性和安全性[1]。目前CJ-46型自升式鉆井平臺所配備的NOV廠家的18-3/4″防噴器組在日常修理及年度檢驗方面的便捷性與國產13-5/8″防噴器組相比存在較大的劣勢，如在海上現場更換NOV廠家相關的防噴器組，由于NOV防噴器組自身的重量較大、體積龐大等原因，運輸和轉送都會給生產作業帶來極大不便，大型設備的吊裝，也會給吊運作業帶來安全風險。因此，防噴器組的替換和尺寸變更可行性的研究，便會在這些問題上實現價值。

1 NOV廠家18-3/4″防噴器組替代為國產防噴器組的可行性分析

CJ-46型鉆井平臺井口防噴系統自上而下組成結構設計如下：轉盤分流器6通系統(其中有泥漿返流管線、計量罐灌漿管線、計量罐回流管線、鉆臺放壓管線、兩舷放噴管線兩根)+Packer+Mandrel+BOP組+(100 MPa×68 MPa變壓變徑法蘭)下部升高立管。CJ-46型鉆井平臺出廠BOP組配備情況明細：尺寸及型號：NOV-18-3/4″防噴器組；配備結構(自上至下)：萬能BOP+上雙閘板BOP(管子閘板+剪切)+下雙閘板BOP(變徑+管子閘板)，防噴器組上下法蘭均配BX164鋼圈。結合以上分析來看，CJ-46型平臺現場井口防噴系統的構成為常規設計，國產防噴器組的結構原理設計完全滿足現場井口防噴系統的需求，雖然NOV廠家18-3/4″防噴器組在鉆完井作業的大井眼尺寸井控選擇方面存在更多的優勢，但就目前渤海灣區域大部分井的井身結構設計來分析，國產13-5/8″防噴器組完全滿足大部分井鉆完井作業的井控要求。

2 NOV廠家18-3/4″防噴器組更換成國產13-5/8″防噴器組的結構性變更在該類型平臺的適用性分析

為了有效評定18-3/4″防噴器組的替換方案，從而解決CJ-46型鉆井平臺防噴器組日常維護和年檢時的不便，減少影響作業船天天數；解決國外廠家在進口配件方面對我們實施“卡脖子”影響，就此兩項問題進行18-3/4″防噴器組更換成13-5/8″防噴器組的可行性分析。

(1)NOV-18-3/4″BOP與華北榮盛13-5/8″BOP在CJ-46型鉆井平臺的適用性分析：

①NOV-18-3/4″BOP—優勢：操作簡單，井控控制、剪切能力強，自帶剪切液壓助力系統，更換閘板芯子便捷；劣勢：體積大、重量重，維護成本高。

②華北榮盛13-5/8″BOP—優勢：體積小而輕，維護簡單且維護成本低；劣勢：井控控制能力稍差，剪切能力有限，CJ-46型鉆井BOP控制系統無法提供超過20 MPa的超高壓功能，對13-5/8″華北榮盛-BOP組控制能力受限，需要BOP組自帶液壓助力液缸。

(2)儲能器控制系統方面分析：

①平臺BOP控制系統與現有NOV-18-3/4″BOP配合：目前CJ-46型鉆井平臺在用的NOV-18-3/4″BOP與控制系統是配套的一套系統，控制系統無氣泵，儲能器最高提供20 MPa的壓力供給18-3/4″BOP，18-3/4″BOP內部有液壓助力系統，可以很容易實現鉆桿的剪切和管子閘板的關閉與打開。

②平臺BOP控制系統與華北榮盛-13-5/8″BOP配合：儲能器最高提供20 MPa的壓力供給13-5/8″BOP，在常規鉆具中(5-1/2″及以下尺寸鉆桿)，華北榮盛-13-5/8″BOP通過外加的液壓助力液缸能夠實現鉆具的剪切應急操作，亦可實現管子閘板的關閉與打開；如果使用大尺寸鉆具，則需要另行考慮或者選擇。

③剪切能力方面分析：

國產華北榮盛13-5/8″防噴器組剪切能力如表1所示。

表1 13-5/8″防噴器組剪切閘板剪切能力對比數據

CJ-46型鉆井平臺NOV廠家18-3/4″防噴器組剪切能力如表2所示。

表2 18-3/4″防噴器組剪切能力數據

所以，從設備能力方面和井控要求等方面分析得出防噴器組的替換方案是完全滿足要求的(常規5-1/2″及以下尺寸鉆桿)。

3 NOV廠家18-3/4″防噴器組更換成國產13-5/8″防噴器組所需的物料分析

經深入分析，CJ-46型鉆井平臺如實現將現有NOV廠家18-3/4″防噴器組更換成為國產13-5/8″防噴器組，只需保留原有分流器系統與13-5/8″防噴器組相連，總體實現相對較為容易，如圖1所示，具體分析如下。

圖1 防噴器組井口圖

CJ-46型鉆井平臺如將BOP組更換成13-5/8″ BOP組所需工作及物料：

(1)BOP吊架，需要定置制作BOP組吊架(承重最少需要80 T)；

(2)萬能BOP上部與mandrel連接變壓變徑法蘭；

(3)BOP組下閘板法蘭與平臺BOP底座變壓變徑法蘭；

(4)平臺BOP液控管線與13-5/8″BOP組連接的變扣接頭，以適應13-5/8″ BOP組；

(5)BOP組閥門操作及更換BOP閘板芯子作業平臺；

(6)壓井放噴升高高壓硬管線兩根(68 MPa)；

4 CJ-46型鉆井平臺NOV廠家18-3/4″防噴器組更換成國產13-5/8″防噴器組的實用性和意義

隨著時代的進步，科技自主的重要性越發顯現出來。在滿足作業要求之余，國產化的設備便可實現雙重目的，即實現了降本，又支持推動了國內石油科技的發展。

(1)在生產降本中，提高鉆井平臺的年度作業船天效率，降低運營成本。一套NOV-18-3/4″防噴器組的價格是不菲的，所以，通常對于鉆井平臺來講，考慮到鉆井平臺場地的限制，通常一個平臺只配備一套防噴器組。但根據井控規范要求，防噴器組每年需要年度檢驗，而年度檢驗需要占用非生產時間將防噴器組全部解體來完成，這就需要花費大量的時間。而對于陸地基地來講，花出大價錢來備用一套防噴器組僅用于年度檢驗時進行替換，又會造成資源浪費[2]。所以，綜合來看，滿足作業需要的國產小尺寸防噴器組便可實現了雙重作用，即避免了資源浪費，又減少了生產時間的多余占用，提高了鉆井平臺的作業船天效率，從而在很大程度上實現了運營成本降低。

(2)面對進口設備“卡脖子”及配件采購昂貴和周期長的情況，規避作業限制，支持中國制造，國產設備優勢明顯。中美貿易戰的持續升溫、技術的壟斷、使用上的受制于人、再加上進口設備高成本的運營，都給各行各業造成了影響。對于鉆井平臺來講，以NOV防噴器組的配件為例，設備配件的購置需要原廠購置且價格昂貴，配件的采購響應也比較緩慢，通常該類配件采購周期將近一年，如果采購計劃不合理，便存在影響作業的可能，甚至給井下作業帶來風險[3]。在防噴器組到了大修年限時，為了取得原廠證書，還需要返廠修理檢驗取證，多種因素的疊加，使得NOV防噴器組在國內使用起來很受局限。如何規避鉆井平臺防噴器組在現場使用的“卡脖子”問題，國產防噴器組的替換使用便更有意義和價值[4]。

(3)隨著中國科技及工業技術的進步，國內自主研發的許多科研產品或設備已經完全能夠替代進口產品和設備。本文中所論述的便是很典型的案例，而我們需要做的是給這些優秀的國產企業一個發展的機會、舞臺和過程。當然，在這個過程當中，我們也會承擔一些壓力，這也是我們大國企業所應當承擔的責任。

5 結語

經過對CJ-46型自升式鉆井平臺防噴器組系統的分析、評估和研究，相關類型的挑戰者鉆井平臺于2021年5月嘗試將平臺NOV-18-3/4″防噴器組更換成了華北榮盛13-5/8″防噴器組，目前已經過近10口井的使用，現場反映使用效果理想，充分論證了防噴器組的替代更換方案的可行性。同時，該方案降低了公司運營成本，支持了國產化，避免了“卡脖子”的限制，也給平臺帶來更多的創新創效機會，建議在同類型鉆井平臺進行推廣使用。