海洋开发钻井的几种特殊作业

第十四章海洋开发钻井的几种特殊作业第一节整体式海底钻井底盘的安装工艺技术...........................................................................2一．钻井底盘的结构和安装技术要求...................................................................................2二．半潜式钻井平台安装钻井底盘的基本程序...................................................................4三．自升式钻井平台安装钻井底盘的基本程序...................................................................7第二节回接作业...........................................................................................................................9一．水下井口系统回接作业.................................................................................................10二．泥线悬挂系统的回接作业.............................................................................................18第三节丛式钻井安装导管的工艺技术.....................................................................................20一．两种安装导管方法的原理和工艺技术.........................................................................21二．随钻设置导管技术.........................................................................................................23三．打桩设置导管技术.........................................................................................................25参考文献...................................................................................................................................28本章主要介绍海上油气田确定投入开发之后，为了缩短油气田投产的时间，在生产平台导管架与生产平台上的生产、生活设施进行设计与建造的同时，采用三种特殊作业方式预钻丛式开发井：一是用浮式（或自升式）钻井平台安装整体式海底钻井底盘，并通过底盘上井孔预钻部分或全部开发井，完钻后打临时弃井水泥塞，替入防腐液，戴上井口防腐帽，撤离钻井平台；二是在导管架和设备安装调试后，从海底井口回接各层套管到生产平台上。三是半潜式钻井平台采用随钻设置导管和导管架生产平台采用打桩方式将导管打入设计深度。第一节整体式海底钻井底盘的安装工艺技术海底钻井底盘的作用是导引钻井工具，承接水下井口装置，有的还要能够承接海底管汇装置，并按底盘上布置的井距进行预估生产开发井。海底底盘尺寸大小是根据油田规模、设计钻的生产井口数、考虑工程施工的需要及作业区的水深和海况等因素确定的。海底钻井底盘大体可分为简单定距式、组装式和整体式三种类型，下面主要介绍整体式钻井底盘（以下简称钻井底盘）的安装工艺：一．钻井底盘的结构和安装技术要求1．钻井底盘的结构钻井底盘构架是用不同规格的管材焊接而成的，主要构件有井孔套、校管套及附件，见图14－l所示。一般钻井底盘都有若干平行井排，每行井排布置了若干个井孔，这些井孔是按一定的井距紧凑地布置在钻井底盘构架中。井口套与校管套上端制成喇叭口型，用以导引钻井工具。如果在海底有保留的井口，则其中一个井孔套的下端也应该制成喇叭口型，以此导引钻井底盘套入原来保留在海底的井口，并坐放到海底。2．半潜式钻井平台安装钻井底盘的技术要求（1）为了保证坐放在海底的钻井底盘倾斜度不超过3度，要选择比较平坦的海床作为安装底盘的理想位置，为此应对该位置进行1公里×1公里的加密海底井位调查；（2）为了提供海上导管架平台桩腿设计和建造所需的土壤参数，要在安装底盘的位置上进行三至四口井的工程地质钻探采集土样。土样采集可用配有旋转式钻机和取心设备的调查船进行，也可用半潜式钻井平台设施进行。采集土样的每个钻孔都应按照作业者设计的深度要求进行。一般从海床至深度10米处要连续取出全部土样；从深度10米至50米处应间隔2米取1米土样；50米至100米处应间隔3米取1米土样；从100米深度以下起每间隔5米取1米土样。取出的土样要按照美国材料试验学会（AmerlcanSocietyforTestingMaterials）的标准分别在船上和基地实验室进行试验。土样采集报告要包括钻孔号、水深、土样深度和岩性描述，船上和基地实验室的全部试验数据；（3）要有海况环境数据；（4）钻井底盘需要一次性整体吊装。（5）对钻井底盘套装井的井口要求：l）套装井的井口要使用可回收的永久导向基座；2）结合回接作业的要求选择和设计各层套管挂，选用的套管挂是依靠金属面密封的，必须能够满足高压井和含有腐蚀性气体的油气井的要求；3）由于钻井底盘设计时需考虑集中井眼群表层钻井的钻屑堆积对海底井口的影响，因此套装井的井口露出海底高度至少应为5米以上，以便满足钻井底盘设计的高度要求；4）套装井开眼井段要打直，在下入762毫米（30英寸）导管固井前，要通过安装在永久导向基座上的水平仪测量导管垂直度，测得的导管不垂直度要小于1／2度；5）导管固井替浆完。待水泥初凝之后方可释放大钩悬重，倒出下入工具；6）套装井临时弃井作业结束后，往往要间隔一段较长时间才回接套管进行完井作业。因此要用遥控器（ROV＝RemoteOperatedVessel）在井口上戴井口防腐帽；7）半潜式平台撤离套装井井位之前，要用ROV或潜水员检查套装井四周，如果发现有钻屑堆积，则需再次下入冲洗工具，将套装井四周清理干净。3．自升式钻井平台安装钻井底盘技术要求（1）、（2）、（3）条与前面半潜式的相同，不再叙述；（4）钻井底盘上框架要在泥线以上3～4米之间，相当于采用泥线悬挂器的导管和在其上端装遥控释放接头的最大高度；（5）底盘下框架至少要在泥线1米以上，留出足够空间，便于潜水员操作放水泥浆的法兰盘；（6）中心隔水导管上焊接的支承环，其不垂直度不得超过土1／8度。（7）钻井底盘安装绝对方位角的误差为土5度。二．半潜式钻井平台安装钻井底盘的基本程序1．钻井底盘安装前的准备工作（1）将半潜式钻井平台拖入一选定的锚泊点，根据气象和海况情况确定抛锚数量、等候转运底盘的平驳；（2）根据钻井底盘在半潜式钻井平台的固定位置和固定方式，清理和拆除固定钻井底盘位置范围内的杂物和暂时不用的设备。（3）在半潜式钻井平台月池区域和平台下部浮筒的适当位置上，焊好吊眼板并挂装滑轮；（4）根据水深事先接好加重钻杆立柱，立在井架上；（5）准备一定数量的60.33毫米（23／8英寸）油管，以供桩管和桩管套环空注水泥作业用；（6）桩管通常选用762毫米（30英寸）套管，其规范为API5L或5LX，B钢级或X一56钢级，壁厚25.4毫米（1英寸）至38.1毫米（1.5英寸）。钻井底盘桩管是作为生产平台安装的导向定位桩，桩管要求至少下至泥线以下15米。一般桩管鞋以下留2米口袋，桩孔钻入的深度和泥线以上留出的桩管高度要符合设计要求。（7）钻井底盘桩套与桩管之间的联固，可以采用与底盘调平机构联用的卡瓦式或者水泥灌注式。采用水泥灌注方式，需要在接近桩套底端位置的桩管上安装灌浆密封环板，这种密封环板由合成橡胶内加强帘布或尼龙制成。在密封环板的上下部位的桩管上，均匀焊上三片或四片式的扶正块。另外在相对桩套喇叭口部位的桩管体上也焊有一组外突台肩的扶正块，以此对桩管起限制作用，防止灌浆密封环下过桩套底端。水泥灌注式成本低，施工简便；（8）组装好的桩管送往平台时要使用专用的保护托架；（9）根据底盘的重量、外形轮廓尺寸和半潜式钻井平台下方空间尺寸选择拖载钻井底盘的平驳，确保平驳在各种状况下自由进出平台下方空间，与平台的浮筒、斜筋不发生碰撞；（10）要备有帮助平驳定位的拖轮、传递拖缆和系缆的工作小艇；（11）要求半潜式钻井平台备有ROV装置；（12）平台上要备有足够的、经过拉力试验合格的吊索和用127毫米（5英寸）钻杆提升的特殊吊具；（13）平台上要备有测量设施，包括钻井底盘艏向定位的水下陀螺罗盘，测量水平度的水平仪和平台定位设施。2．钻井底盘的海上转运（1）将钻井底盘吊装到平驳上并予以固定，其固定方式视拖载平驳的具体情况而定；（2）一号工作船将装运钻井底盘的平驳拖航到钻井平台锚泊点，并在钻井平台艉部上潮位置抛锚，通过放松锚链将平驳推送到离钻井平台眼部浮筒约10米处；（3）二号工作船在钻井平台船艏方向下潮位置抛锚，借助锚链的控制，工作船自身运动到钻井平台船艏浮筒10米范围内，把缆系到钻井平台1号和8号锚链上；（4）从平台上放下机动救生艇，此救生艇从二号工作船将拖缆传递到平驳，由平驳上的人员将拖缆接好；（5）救生艇将平驳船艏的两根系缆分别接到钻井平台2号和7号锚链上，再将平驳驳艉另外两根系缆分别接到钻井平台4号和5号锚链上；（6）启动二号工作船的甲板绞车，缓慢地收紧拖缆将平驳拖入钻井平台下方空间。与此同时，一号工作船放松平驳的拖缆，平驳上的人员密切配合系紧平驳四个方向的系缆，确保平驳被安全地拖入平台下方空间而不会与平台浮筒发生碰撞，如图14－2所示；（7）当钻井底盘位于转盘下方时，系紧四个方向的系缆，将平驳锚定；（8）指挥司钻下放钻具，由平驳上的人员将钻井底盘吊索接到提升吊具的吊环上；（9）除去钻井底盘在平驳上的固定，将钻井底盘提离平驳，记录钻井底盘在空气中的重量；（10）利用钻井平台的钻机绞车、游动系统和钻杆缓慢提升钻井底盘到选定位置进行固定，如图14－3所示；（11）二号工作船松掉自身的系缆，收紧锚链；一号工作船同步地放松平驳的拖缆，同时平驳上的工作人员配合放松平驳的四根系缆，将平驳安全地拖出钻井平台下方空间；（12）一旦钻井底盘固定好，就可把半潜式钻井平台拖往预定井位；（13）若钻井底盘外型尺寸过大，钻井平台浮筒间的空间不能容纳，或者因平台下部结构拉筋的限制，钻井底盘与载运平驳无法进入钻井平台下方空间，可以采用下列措施：1）选择一个水深较浅的海域，用浮吊将钻井底盘放入海底；2）将平台拖至钻井底盘上方；3）潜水员在水下将从平台上放下的吊索系挂到底盘上；4）上提钻井底盘到适当位置上固定，以便拖航。3．钻井底盘安装的基本程序（1）选择好的气候窗，至少要有连续三天风速小于25节、浪高小于3米的气象和海况条件，才能进行钻井底盘安装作业；（2）除掉辅助悬吊缆绳和钻井底盘在拖航过程中的固定绷绳，作好下放钻井底盘的一切地面准备工作；（3）将钻井底盘下过平台船体基线。在这个过程中，钻井底盘四周应系以绷绳，以保持钻井底盘稳定，避免钻井底盘与平台相撞；（4）摘除钻井底盘的稳定绷绳；（5）平台进行压载，如有套装井将钻井底盘下至离套装井井口8～10米处，记录钻井底盘在水中的重量；（6）平台压载至工作吃水深度，开启升沉补偿器，重新校正平台位置；（7）松、紧平台锚链，调整平台位置