南海深水鉆井表層導(dǎo)管噴射作業(yè)實(shí)踐

陳彬，劉正禮，羅俊豐

姜清兆，王躍曾（中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518067）

LH29－2－A井、LW6－1－B井、BY13－2－C井以及 LW21－1－D超深水井是中海油在南海布置的首批自營(yíng)深水井，也是國(guó)內(nèi)自主設(shè)計(jì)建造的第六代深水半潛式平臺(tái)海洋石油981（HYSY981）承鉆的第一批井。這4口井的914.4mm表層導(dǎo)管全部采用噴射鉆井方式下入，導(dǎo)管噴射施工獲得成功，在后續(xù)作業(yè)過(guò)程中井口無(wú)下沉失穩(wěn)現(xiàn)象，為我國(guó)后續(xù)深水井表層鉆井作業(yè)積累了寶貴的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)。

1 作業(yè)準(zhǔn)備

1.1 前期的科學(xué)設(shè)計(jì)

環(huán)境條件和地質(zhì)災(zāi)害分析：作業(yè)者經(jīng)過(guò)大量勘探、研究工作獲取了施工區(qū)域環(huán)境條件和地質(zhì)災(zāi)害分析資料，根據(jù)地質(zhì)信息、土壤資料及導(dǎo)管強(qiáng)度校核，確定了導(dǎo)管噴射鉆進(jìn)的入泥深度及井口頭出泥高度。對(duì)淺層氣、淺層水等地質(zhì)災(zāi)害和施工環(huán)境進(jìn)行了詳盡的分析和驗(yàn)證。

噴射鉆井設(shè)計(jì)：包括水下井口結(jié)構(gòu)、導(dǎo)管串結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度校核、鉆具組合、鉆頭伸出導(dǎo)管鞋外的距離、井口頭出泥高度、鉆井參數(shù)和施工程序等。

1.2 周密的后勤準(zhǔn)備

導(dǎo)管的準(zhǔn)備和切割：在陸地鉆前準(zhǔn)備工作期間，作業(yè)者組織鉆井監(jiān)督、定向井工程師、井口工程師等相關(guān)人員對(duì)914.4mm導(dǎo)管長(zhǎng)度進(jìn)行精確測(cè)量，根據(jù)鉆井設(shè)計(jì)和鉆具配長(zhǎng)在陸地完成導(dǎo)管鞋的切割和預(yù)處理。

配長(zhǎng)接頭：準(zhǔn)備用于鉆具配長(zhǎng)的各種長(zhǎng)度的接頭、鉆鋌等工具共計(jì)40多件。

泥漿類型、泥漿材料：準(zhǔn)備足夠的稠漿泥漿以清洗井眼和應(yīng)急壓井，準(zhǔn)備大量加重泥漿材料以應(yīng)對(duì)意外鉆遇淺層氣、淺層水流時(shí)采取動(dòng)態(tài)壓井鉆進(jìn)。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)精細(xì)準(zhǔn)備

噴射鉆具預(yù)接：在下導(dǎo)管前，將鉆具組合預(yù)接并立于鉆臺(tái)，完成對(duì)導(dǎo)管、鉆頭的各種標(biāo)記標(biāo)示。

鉆井設(shè)備檢查：對(duì)頂驅(qū)、鉆井絞車等各類關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行檢查，排除一些潛在的隱患，確保設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好。

鉆柱井口配長(zhǎng)：根據(jù)水深及噴射導(dǎo)管深度，做好鉆柱的井口配長(zhǎng)，盡量減少噴射期間停泵接立柱時(shí)間和接立柱次數(shù)。

井口定位：平臺(tái)到位后，根據(jù)設(shè)計(jì)初步確定水下井口位置。水下機(jī)器人（ROV）放置井口定位標(biāo)。

2 風(fēng)險(xiǎn)分析及防范措施

2.1 導(dǎo)管傾斜度控制

風(fēng)險(xiǎn)分析：導(dǎo)管傾角過(guò)大，可能導(dǎo)致后期水下防噴器（BOP）、采油樹(shù)等和井口之間的密封、安裝存在問(wèn)題；也可能導(dǎo)致下套管等大尺寸工具遇阻等復(fù)雜情況。按照鉆井作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)管傾斜角宜控制在1.5°以內(nèi)。

防范措施：避免在風(fēng)浪大、潮涌大的情況下進(jìn)行噴射鉆進(jìn)作業(yè)；開(kāi)鉆前確保牛眼讀數(shù)小于0.5°；前10～20m盡量采用低鉆壓鉆進(jìn)、稍高排量鉆進(jìn)，避免在軟地層過(guò)多活動(dòng)鉆具；整個(gè)噴射鉆進(jìn)過(guò)程中保持鉆壓最大不高于80%入泥鉆具和導(dǎo)管的浮重［1］。

2.2 導(dǎo)管黏卡

風(fēng)險(xiǎn)分析：導(dǎo)管卡鉆導(dǎo)致導(dǎo)管報(bào)廢、井位報(bào)廢。

防范措施：確保所有設(shè)備、鉆井工具處于良好的狀態(tài)；噴射鉆井期間，司鉆始終保持井下管串處于可活動(dòng)狀態(tài)，嚴(yán)禁管串長(zhǎng)時(shí)間靜止，防止吸附卡鉆；向下噴射鉆進(jìn)時(shí)，如果機(jī)械鉆速（ROP）較低，應(yīng)考慮及時(shí)活動(dòng)井下管串；密切關(guān)注上提、下放管串摩阻的變化。如果摩阻接近或大于鉆進(jìn)所需鉆壓，活動(dòng)導(dǎo)管串直到摩阻降低再繼續(xù)鉆進(jìn)；在土壤強(qiáng)度可承受的情況下（無(wú)導(dǎo)管外竄流），盡量采用大排量鉆進(jìn)；準(zhǔn)備足夠的稠漿，定期采用稠漿清掃井眼，防止沉砂卡鉆；接立柱前先用稠漿清洗導(dǎo)管與鉆具環(huán)空，充分活動(dòng)井下管串后，再快速接立柱，減少接立柱時(shí)間。

2.3 導(dǎo)管外竄流

風(fēng)險(xiǎn)分析：井口報(bào)廢；導(dǎo)管傾角大；導(dǎo)管下沉。

防范措施：開(kāi)鉆時(shí)采用低排量鉆進(jìn)，連續(xù)不停地將導(dǎo)管迅速下入地層，直至有鉆壓顯示；當(dāng)有鉆壓顯示后，根據(jù)入泥深度逐漸提高排量；ROV監(jiān)測(cè)井口附近海床是否有竄槽的預(yù)兆現(xiàn)象出現(xiàn)；若有竄流，則降低排量，加大鉆壓將導(dǎo)管迅速下入；如果竄流厲害，井口周圍明顯坍塌，則拔出導(dǎo)管，在備用井眼重新噴射鉆進(jìn)。

2.4 導(dǎo)管堵塞

風(fēng)險(xiǎn)分析：無(wú)法繼續(xù)噴射鉆進(jìn)；導(dǎo)管傾角大。

防范措施：防止沉砂阻塞導(dǎo)管內(nèi)部；采用大尺寸鉆頭防止鉆頭偏斜，一般鉆頭尺寸不能小于1／2導(dǎo)管直徑；導(dǎo)管內(nèi)采用大的扶正器協(xié)助鉆具居中；確保鉆壓不超過(guò)80%入泥導(dǎo)管和鉆具的浮重；嚴(yán)禁不開(kāi)泵下壓管串。

2.5 導(dǎo)管下沉

風(fēng)險(xiǎn)分析：無(wú)法進(jìn)行后續(xù)的下BOP及完井作業(yè)；重新噴射；井口報(bào)廢。

防范措施：噴射鉆進(jìn)到泥線下40m左右時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)地層仍很軟，降低排量鉆進(jìn)；距設(shè)計(jì)井深3～5m時(shí)，降低排量至最低許可排量（2000L／min）鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)井深；保持管串靜止、處于拉伸狀態(tài)，靜止吸附4h或更長(zhǎng)，逐步釋放拉力，檢查管具的吸附情況；重復(fù)檢測(cè)，直到釋放掉全部入泥導(dǎo)管和鉆具的浮重。

3 深水鉆井表層導(dǎo)管噴射實(shí)例

2012年3月，中海油自營(yíng)深水鉆井項(xiàng)目正式實(shí)施，在不同深水區(qū)域先后成功鉆探LH29－2－A井、LW6－1－B井、BY13－2－C井以及LW21－1－D井等，這些井的噴射鉆井作業(yè)都順利安全實(shí)施，為預(yù)防導(dǎo)管下沉，水下低壓井口頭上都安裝了泥面支撐板（MudMat）。這4口井的表層導(dǎo)管噴射鉆井參數(shù)如表1所示。

表1 4口自營(yíng)深水井的表層導(dǎo)管噴射鉆井參數(shù)

3.1 噴射鉆具組合

根據(jù)導(dǎo)管實(shí)際長(zhǎng)度和鉆頭伸出導(dǎo)管鞋外距離0.1～0.2m要求設(shè)計(jì)鉆具組合。典型的鉆具組合結(jié)構(gòu)為：0.66m牙輪鉆頭＋泥漿馬達(dá)（0°彎角）＋浮閥接頭（無(wú)孔閥芯）＋ 隨鉆電阻率測(cè)井儀（LWD＿ARC9）＋Telescope 900NF＋0.24m短無(wú)磁鉆鋌＋扶正器＋3根0.24m鉆鋌＋轉(zhuǎn)換接頭＋0.2m鉆鋌＋0.2m液壓震擊器＋送入工具（上、下兩部分）＋2根0.2m鉆鋌＋轉(zhuǎn)換接頭＋10根0.17m加重鉆桿＋0.17m加強(qiáng)鉆桿至地面。典型的噴射鉆具組合如圖1所示。

圖1 典型的噴射鉆具組合圖

3.2 導(dǎo)管鉆具稱重

作業(yè)前需對(duì)導(dǎo)管、鉆具稱重3次。第1次是導(dǎo)管、鉆具空氣重量，在接導(dǎo)管、組合鉆具時(shí)稱得，主要驗(yàn)證理論計(jì)算的鉆壓是否可行。實(shí)際稍小于理論計(jì)算則計(jì)劃的鉆壓參數(shù)可行，如果比理論大則需要以實(shí)際為準(zhǔn)重新計(jì)劃鉆進(jìn)鉆壓。第2次是導(dǎo)管、鉆具入水后的總浮重，為噴射鉆壓制定和以后釋放導(dǎo)管重量提供依據(jù)。第3次是正式噴射鉆進(jìn)以前稱得所有鉆具的浮重，為導(dǎo)管吸附和釋放導(dǎo)管做好準(zhǔn)備。

3.3 鉆壓控制

鉆進(jìn)過(guò)程中，控制鉆壓不超過(guò)入泥導(dǎo)管浮重的80%。最大鉆壓不超過(guò)導(dǎo)管和鉆具總?cè)肽喔≈氐?0%。噴射期間保持ROV監(jiān)測(cè)導(dǎo)管送入工具（CADA）上的標(biāo)識(shí)，若有異常，應(yīng)立即停泵檢查。

3.4 排量控制

按照設(shè)計(jì)，在前20m逐漸將鉆井排量提升至最大。實(shí)際施工過(guò)程中，由于上部地層偏硬，鉆速一直很慢，實(shí)際排量提高很快，同比之下，提前約8m就達(dá)到設(shè)計(jì)最高排量。

3.5 傾角檢查

開(kāi)鉆前檢查牛眼讀數(shù)，確保導(dǎo)管傾角低于0.5°。噴射鉆井過(guò)程中，需檢查導(dǎo)管傾角，相對(duì)于初始牛眼度數(shù)，傾斜角最大只能增加1°。若傾角大于1.5°則需要通過(guò)移動(dòng)船位、活動(dòng)鉆具等措施降低傾角，嚴(yán)重情況下需另尋井位重新開(kāi)鉆。噴射鉆進(jìn)結(jié)束，核實(shí)導(dǎo)管最終傾角。

3.6 時(shí)效分析

在不占用鉆機(jī)的情況下對(duì)噴射鉆井作業(yè)進(jìn)行充分的準(zhǔn)備，4口井從組合鉆具作業(yè)開(kāi)始到進(jìn)行下部井眼鉆進(jìn)所占用的鉆機(jī)時(shí)間分別只有1.40、1.52、1.36、1.2d，高效作業(yè)滿足了深水作業(yè)的特殊要求。

4 結(jié)論

1）施工前期周密計(jì)劃、精心準(zhǔn)備是有效識(shí)別深水作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、確保導(dǎo)管噴射鉆井成功的重要因素。

2）深水導(dǎo)管噴射鉆井技術(shù)能夠有效地回避深水鉆井風(fēng)險(xiǎn)、克服深水鉆井容易出現(xiàn)的問(wèn)題，達(dá)到節(jié)約鉆機(jī)占用時(shí)間和成本的目的，具有推廣應(yīng)用的價(jià)值。

［1］唐海雄，羅俊豐，葉吉華，等 .南海超深水噴射鉆井導(dǎo)管入泥深度設(shè)計(jì)方法 ［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)（江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)），2011，33（3）：146～151.

［2］徐榮強(qiáng)，陳建兵，劉正禮，等 .噴射導(dǎo)管技術(shù)在深水鉆井作業(yè)中的應(yīng)用 ［J］.石油鉆探技術(shù)，2007，35（3）：19～22.