海上調整井井槽利用技術創新實踐

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摘要：平臺槽口作為海上油田設施的核心，其具有無法替代的稀缺性和重要性。為了能在調整井中高效再利用槽口資源，使其效益最大化，海上油田通過技術創新實現了降本增效。分析了海上調整井槽口再利用中的困難和挑戰，利用建模和實踐對比等方法對隔水管重置、擴容和擴邊等關鍵性的裝備改造技術進行改進突破，從應用效果看大幅降低了調整井的開發成本，推廣性強，為海洋石油可持續開發提供了有力技術支持。

關鍵詞：槽口；調整井；隔水管；鉆完井

引言

調整井主要分布在老油田老平臺上，需要進行井間加密和探邊擴邊。由于海上平臺空間的特殊性，每個平臺的槽口數量都有限且是固定的，另外由于開發歷史、經濟評價等種種原因，很多調整井分布的槽口沒有隔水套管，這成為阻礙調整井開發的大難題[1]。為此，渤海油田針對調整井作業槽口稀缺的難題展開研究，建立一套系統的調整井井槽高效利用技術，并通過不斷地裝備改造創新和實踐，取得了顯著成績。

1海上油田井槽利用技術現狀

海上油田不同于陸地油田，槽口是油田開發中極為稀缺和重要的資源，因此只有在調整井開發中高效利用現有設施的槽口資源，才能最大限度的創造價值。渤海油田到“十三五”時期，低效井增加，棄置效率低導致經濟效益低，調整井基本無新槽口可用；并且受井眼尺寸限制，利用老槽口側鉆愈發困難。加之，海洋油氣用海矛盾突出，渤海油田74%礦區處于受限區域。有限的槽口資源嚴重制約了渤海油田的開發。

2海上油田井槽再利用困難和挑戰

（1）平臺空間受限（如1圖所示），井槽擴容難度大，需井槽內外掛槽口。（2）油價不穩定，井槽工程造價不斷走高，只能充分利用現有資源，提高效益。（3）養殖區和環保區擴大，新建平臺數量受限，只能增加單平臺井數。（4）油田到開發后期，井槽廢棄，生產井數量急劇減少，需井槽修復再利用。（5）在領海受限軍事航道，無法新建平臺，大斜度井，大位移井方案增加。

3調整井井槽高效利用關鍵技術

3.1調整井井槽高效利用關鍵技術分析

通過多年的研究和實踐，渤海油田通過合理的井位布置，設計合理的井身軌跡，制定合理的鉆井順序，從而實現在有限的槽口和空間資源條件下完成鉆完井目的，其技術路線如圖2所示。

3.2單井槽擴容技術

通過長期研究，對現有單筒雙井技術進行了改進優化，最終得到了安全、高效的單筒多井作業技術方案。基于復合載荷導管入泥深度模型、單筒三井空間展布模型、超大井眼防斜打直技術，創建了單筒多井高效鉆井技術，如圖3所示，填補了國內空白，井槽數增加了2倍。（1）表層預斜技術解決井間防碰井密就會導致防碰風險增高，加之渤海油田表層疏松、砂泥巖互混，造斜難度大。為保證表層井眼順利分離，通過鉆具鐘擺作用，即：在斜井中，鉆頭至鉆具切點以下的鉆鋌像一個“鐘擺”，鉆頭在鐘擺力的作用下，緊靠井眼下側并切削巖石，靠鉆頭側向力控制井斜。作業中利用小于5kN的鉆壓，并控制最大允許排量來保證井斜和井壁質量；采用牙輪鉆頭，低鉆速，確保防碰提前預判；利用占位鉆具保障固井質量和效率[3]。（2）擴眼關鍵技術擴眼關鍵在于鉆具剛性的設計，防止擴眼作業時出現新井眼。通過與馬達鉆具對比，模擬計算新擴眼鉆具的剛性及撓性可以得出，新擴眼鉆具組合不易出現新井眼，滿足其擴眼作業要求。（3）新型環板技術在原有基礎上重新設計了新型單筒雙井井口環板，同一中心線位置設有2個不同直徑的槽孔；大直徑槽孔下入長套管串，小直徑槽孔下入短套管串，可根據實際加裝相對應的扶正器通過。還通過建立單筒三井空間展布模型，設計單筒三井井口環板，使單井槽擴容更加優化合理（如圖4所示）。從模型圖和公式可以看出對稱性單通三井中外筒、內筒和間隙參數之間的關系，其中D決定了導管架單腿的結構和尺寸，d和ΔL則決定了鉆井工程的措施和風險。通過對三個參數優化組合，可以對不同尺寸的隔水管分析，確保內外筒間隙最大化，避免作業中發生阻掛、不垂直等發生而無法作業。

3.3井槽內外掛擴邊技術

通過槽口外掛或內掛，增加平臺的槽口數量，降低導管架平臺的造價，包括井槽內掛、井槽外掛、樁腿加掛三種方式，它具有工程周期短、成本低等特點，思路如下：首先根據選定的鉆井機具作業范圍確定井槽的位置。無論是鉆井船，還是鉆修機都較容易實現對井槽內掛的作業。對于井槽外掛和樁腿加掛（如圖5所示），如用鉆井船作業，則平臺結構須滿足鉆井船就位和覆蓋要求。如使用鉆修機作業，因結構受力增加較大，故需要對平臺及鉆修井機進行較大改造。對于井槽內掛和外掛，由于水下操作難度大、風險高，所以新增隔水套管與原導管架結構應保持一定的安全距離。樁腿加掛屬于大型改造工程，對原平臺結構影響大。因此，要將新增樁腿結構和老平臺結構一起進行詳細的整體分析，包括靜力、地震、疲勞等分析。對新增樁腿結構也要進行安裝分析，包括吊裝分析、裝船分析、拖航分析、樁和隔水套管的自由站立及打入可行性分析。此外，還需根據具體分析結果進行新增樁腿結構優化和老平臺設施改造。最后，基于風浪流、海冰、地震對內外掛井槽及平臺穩定性風險評價，建立了以樁基承載力、結構桿件強度和內外掛位置為約束的井槽擴展和強度計算模型，使井槽數量增加35%，實現了高效擴容，節省了新建平臺工程投資。導管架多維單元剛度矩陣：基于內外掛井槽的載荷分布、平臺空間展布、懸臂梁載荷分布特征，建立了鉆井平臺懸臂梁覆蓋評價模型，實現了鉆井全覆蓋。

3.4隔水導管高效重置與修復技術

隔水導管在安裝時，少數導管發生變形和偏斜，致使后期鉆井時，鉆具無法通過或與臨井相碰現象，造成槽口無法被利用的現象。如果形變較小，一般采用磨銑修復。基于隔水導管變形特征，自主研發了大尺寸導管銑鞋、磨鞋等配套修復工具，形成套管修復成套技術，作業時效提高了65%。對于平臺外排的槽口，視水泥返高和套管層數而選擇使用隔水管重置技術，還是水力割刀。隔水管重置作業首先用水泥將老井泥面以下封堵棄置后，再用磨料水射流一次性切割或是水力割刀切割泥面以下多層套管，并一次性全部回收套管，然后重新下入特殊設計的自帶窗口的隔水導管，最后轉入常規鉆井作業。有效解決了常規棄置作業中多層套管分別套銑作業時間長、套管偏心套銑困難、損壞鄰井套管等難題，大大提高了生產時效。在現場施工過程中進行了兩個方面的創新：（1）磨料射流可以更高效切割套管，所形成的切割面的平整度滿足座掛斜向器的穩定要求；（2）設計了預開口斜向器，根據測量現場回收的套管偏心距，調節導向錐位置（如圖6所示），以確保斜向器與原井眼套管偏心位置吻合。最后，基于隔水導管受力和腐蝕特征，自主研制了斜向器、錨定器等系列工具，實現了老油田復產穩產目標。

4應用效果

單通多井技術在渤海灣運用廣泛，LD10-1、BZ28-2S等油田，多達80多口，產油量增加近3萬方。井槽內外掛擴邊技術，按照每口井產量日產15方計算，產油量增加近3萬方，創造產值每年近6330萬元。隔水導管重置技術應用于LD10-1、BZ26-2等多個平臺，實現年增油量近4萬方，預計節約鉆井成本近2000萬元。

5結束語

（1）井槽高效利用技術的創新，在現有的條件下提高了資源再利用率，降低成本；（2）海上平臺槽口加密和擴容可以充分利用有限空間資源，得到較好的經濟效益，但是會擠占生產作業空間，安全可靠性仍需考驗；（3）隔水管高效重置和內外掛槽口擴邊技術是基于工程建設的改造技術，在實踐中需要進一步標準化，并且在新建平臺預留擴展支架，從工程建造開始就要考慮其擴展功能。海上調整井井槽高效利用技術，具有可復制和推廣性，推動了石油工程、海洋裝備等相關領域的科技進步，對海上能源開發具有重大意義。

參考文獻：

[1]付建民，韓雪銀，范白濤，等.海上平臺井槽高效利用關鍵技術[J].中國海上油氣，2016，28（2）：103-108．

[2]王寶軍，張彬奇，宋昱東.海上調整井資源優化利用創新研究與應用[J].當代化工研究，2018（6）：99-101.

[3]陳國宏.單筒雙井占位鉆具鉆井技術在海上油氣田的應用[J].鉆采工藝，2016，02（12）：43-46.

作者：王寶軍 張彬奇 馬長亮 劉成杰 王太 單位：中海石油(中國)有限公司天津分公司