南海西部海域海洋鉆修機(jī)升級(jí)改造及應(yīng)用

孫培申

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057）

南海西部海域海洋鉆修機(jī)升級(jí)改造及應(yīng)用

孫培申

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057）

南海西部文昌海域由于作業(yè)水深較深，平臺(tái)布局的特殊性，鉆井平臺(tái)無法實(shí)施鉆完井作業(yè)。針對(duì)該海域鉆完井作業(yè)特點(diǎn)，通過對(duì)原有鉆修機(jī)進(jìn)行升級(jí)改造，達(dá)到鉆完井作業(yè)能力，經(jīng)過多口井嘗試，鉆修機(jī)升級(jí)改造已成為南海西部文昌海域調(diào)整井主要作業(yè)模式。

海上平臺(tái)；鉆修井機(jī)；升級(jí)改造；應(yīng)用

1 修井機(jī)現(xiàn)狀

文昌二期油田群海洋鉆修井機(jī)是我國南海第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化海洋鉆修井機(jī)項(xiàng)目（1），油田群位于南海北部灣海域，共有五座標(biāo)準(zhǔn)化簡易井口平臺(tái)，每座平臺(tái)設(shè)有一臺(tái)修井機(jī)，修井機(jī)主要由井架、上下可移動(dòng)底座、泥漿泵、凈化撬塊、鉆桿堆場、游車提升系統(tǒng)組成。

在無額外增加固定設(shè)備的前提下，可完成的作業(yè)有：批量井口回接；完井作業(yè)、常規(guī)修井作業(yè)、常規(guī)增產(chǎn)作業(yè)、試油作業(yè)、棄井作業(yè)等。

2 升級(jí)改造內(nèi)容

在對(duì)修井機(jī)改造升級(jí)前，需對(duì)修井機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研，調(diào)研內(nèi)容主要包括井架承載能力，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)能力，循環(huán)處理能力、控制系統(tǒng)等，并對(duì)導(dǎo)管架場地做好規(guī)劃，在不影響修井機(jī)原有功能的前提下，對(duì)場地重新規(guī)劃，使之滿足調(diào)整井作業(yè)需求。

對(duì)比原修井機(jī)功能，須升級(jí)改造內(nèi)容包括：提升及旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、固控系統(tǒng)、泥漿泵組、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、井控系統(tǒng)等。升級(jí)主要依據(jù)為安監(jiān)總局25號(hào)令《海洋石油安全管理細(xì)則》。

2.1 提升及旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)升級(jí)

提升系統(tǒng)：

修井機(jī)鉆井絞車采用單獨(dú)柴油機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)檔數(shù)通常為3～5檔，結(jié)構(gòu)與陸地傳統(tǒng)絞車類似，隨著鉆井深度不同，絞車常配備到500～1 000kW。

1）鉆機(jī)起升設(shè)備的起升能力

鉆機(jī)起升設(shè)備的起升能力應(yīng)滿足的條件為：

2.2 最大管柱重力≤鉆機(jī)最大鉤載

其中：

（1）最大管柱重力為最大鉆柱重力與最大套管柱重力中的較大值。

（2）最大管柱重力的計(jì)算公式如下：

式中：F管柱為最大管柱重力，kN；

L1為定向井中管柱垂直投影長度，m；

L2為定向井中管柱水平投影長度，m；

G空為管柱在空氣中的單位長度的重量，kN/m；

f為摩擦系數(shù)，套管內(nèi)取0.25，裸眼取0.3；

ρ為鉆井液密度，g/cm3；

ρ鐵為鋼鐵密度，g/cm3（取7.8 g/cm3）。

旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)：

修井機(jī)轉(zhuǎn)盤的開口直徑通常為（37 1/2″），主要通過加裝頂部驅(qū)動(dòng)滿足作業(yè)需求：

頂部驅(qū)動(dòng)升級(jí)依據(jù)：

（1）頂部驅(qū)動(dòng)的額定載荷應(yīng)與絞車提升能力相匹配；

（2）頂部驅(qū)動(dòng)的最大連續(xù)扭矩≥19kN·m，間歇最大輸出扭矩≥24kN·m，最大連續(xù)輸出功率≥450kW。

2.2 固控系統(tǒng)升級(jí)

受導(dǎo)管架場地限制，修井機(jī)通常采用三級(jí)固控設(shè)備，即振動(dòng)篩、除氣器、離心機(jī)。根據(jù)鉆遇井段不同，通常的配備為：二到三臺(tái)振動(dòng)篩、除氣器、離心機(jī)。

2.3 泥漿泵組升級(jí)

（2）最大泵壓：

式中 p泵為正常循環(huán)的泵壓，kPa；

L2，L3，…，L5為不同段的長度，100m；

pd為液體密度為1g/cm3時(shí)的噴嘴壓降，kPa；

ρ為密度，g/cm3；

B為系數(shù)；

N1為地面設(shè)備的壓耗系數(shù)，kPa；

N2為鉆桿壓耗系數(shù)，kPa/100m；

N3為鉆鋌壓耗系數(shù)，kPa/100m；

N4為井眼與鉆鋌間環(huán)空壓耗系數(shù)，kPa/100m；

N5為井眼與鉆桿間環(huán)空壓耗系數(shù)，kPa/100m。

鉆井泵的最大泵壓pmax應(yīng)大于上式計(jì)算中各井段所需鉆井泵的最大值。

根據(jù)上式計(jì)算出結(jié)果，并結(jié)合調(diào)整井現(xiàn)場對(duì)于場地、吊裝噸位、安裝便利等方面因素影響，修井機(jī)常用選型有BH800、FS-800、FS-1000型泥漿泵。

2.4 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

從安全性、可靠性、及可操作角度出發(fā)，修井機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)分為兩大塊——電力驅(qū)動(dòng)、柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)。

鉆井主要大功率設(shè)備如泥漿泵組、鉆井絞車采用獨(dú)立柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，輔助設(shè)備如振動(dòng)篩、柴油機(jī)潤滑油泵、離心機(jī)電機(jī)等用電采用并入油田群電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)。

選配的柴油機(jī)組，應(yīng)與對(duì)用的泥漿泵、絞車功率相匹配。

另外，為避免油田群電網(wǎng)意外失電，調(diào)整井現(xiàn)場另備用一套應(yīng)急發(fā)電機(jī)。應(yīng)急發(fā)電機(jī)功率應(yīng)大于鉆井過程中循環(huán)保障用電。

2.5 井控系統(tǒng)

修井機(jī)的井控系統(tǒng)由防噴器組和防噴器控制系統(tǒng)兩部分組成。防噴器的壓力等級(jí)主要依據(jù)所鉆探地層的壓力大小和鉆機(jī)設(shè)計(jì)等級(jí)來確定，通?？蛇x擇35MPa、70MPa。修井機(jī)井控設(shè)備各類技術(shù)要求皆參用鉆井船用井控設(shè)備要求執(zhí)行。

3 鉆修機(jī)升級(jí)改造應(yīng)用

近期，經(jīng)過對(duì)南海某鉆修機(jī)升級(jí)改造后，完成了一口井7″尾管開窗作業(yè)。

本井在2 255m處7″尾管開窗，開窗后連續(xù)5°狗腿造斜至2 437m，穩(wěn)斜鉆進(jìn)至2 996m，二測造斜至3 156m，穩(wěn)斜鉆井至完鉆井深3 238m。鉆進(jìn)最大連續(xù)扭矩11 000lbs*ft，泵壓2 830psi，最大懸重135klbs，整體作業(yè)順利，鉆修機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，各方面性能均達(dá)到作業(yè)要求，無因修井機(jī)質(zhì)量問題引起的非生產(chǎn)時(shí)間。

4 結(jié)論

2007年，在文昌某油田調(diào)整井作業(yè)中，首次通過修井機(jī)升級(jí)改造配合拖輪支持完成兩口井鉆完井作業(yè)。十年來，利用海洋鉆修機(jī)改造升級(jí)累計(jì)完成近50口井鉆完井作業(yè)，鉆探井型包括，定向井、水平井、大位移水平井。

經(jīng)過大量實(shí)鉆表明，在不影響修井原有功能前提下，采用海洋修井機(jī)升級(jí)改造成鉆修機(jī)進(jìn)行鉆完井作業(yè)切實(shí)可行。

[1] 趙志麗，張?zhí)旄＃跽?海洋鉆修機(jī)采用頂驅(qū)裝置的可行性研究[J].石油機(jī)械，2002，30（9）：34-36.

Upgrading and Application of Marine Drilling and Repairing Machine in Western China Sea

Sun Pei-shen

The drilling platform can not carry out drilling and completion operations because of the deep working depth and the particularity of platform layout in Wenchang waters of western China.In view of the characteristics of drilling and completion of the sea area，through the upgrading of the original drilling machine to achieve the completion of drilling and drilling operations，after several wells to try，drilling and upgrading machine transformation has become the southern South China Sea Wenchang waters the main operating mode adjustment wells.

offshore platform；drilling workover rig；upgrading；application

TE592

：B

：1003–6490（2017）04–0181–02

2017–04–02

孫培申（1983—），男，廣東湛江人，工程師，主要從事技術(shù)管理工作。