深水钻井经验.pdf

{ 彬 } 锚杜 ⋯ 牡 Ha s h i m Bi n I s ma i L 等 概 述 ，H B 在 Ma l a mp a y a油 田进行 第一次深水钻 井 作业时遇到了一些问题 ， 这 口井完钻时超过 了 预定时间， 费用比计划的高。 1 9 9 4 年的深水钻 井作业比以前有很大改进。 成功的关键是控翩 和调整好三个主要 因素 人员、 设备和施工进 度。 将钻机加以升级是技术应用成功及质量循 环顺利完成的关键 ， 最终有助于减少非作业时 间。签约策略要成功地进行运用， 并且合理有 效地控制深水作业费用 后面的两口井是在升 级后 的半潜式平台上 ， 用常规 的钻井作业方法 依据一套新的台同规定按时完成的。 费用上也 没有超支， 控制在预算范围之内。其中一个重 要的结论是 使用和技术要求配套的特殊功能 钻机进行钻井作业， 与以前忽略对钻机的等级 要求相比， 钻井费用要低。 同时， 也证明在其它 方面比以前也有所改善。 其中个主要方面是 可以用一串管柱在一定的钻机共享协议条件 下连续钻进 ， 这可以减少钻井费用 ， 减少设备 安装以及拆迁和学 习其它石油公司深水钻井 经验时所花费的资金。 Ma l a mp a y a油 田位 于水深 1 ∞0 m 处 ， 此 区域内没有进行钻井作业时所需要的底部基 础结构， 并且供应钻井平台物质的航海路线从 基地到施工现场有 1 2 0 0 海里 多种因素， 如； 储层的漏失以及其它事故隐患如 ； 大的气柱、 史坤淼刘风霞译 程 远 方棱 井眼坍塌问题、 水化问题、 恶劣的气候条件等 都对钻井施工提出了挑战 。按 每天钻井费用 U S 1 4 0 0 0 0 计算， 如果出现技术问题那么花 费的资金将会大大增加。 通过对以前的钻井施工中钻机工作时间 较短的事实加以分析表明， 训练有索的工作人 员 ， 良好的操作设备 以及先进的钻井工艺对于 钻井施工是很有必要的。 质量循 环理论应用于 钻井设计和施工， 注重工 艺实施各个 阶段 ， 以 及人员团体作业和资源有效利用等几个方面 。 对于钻井工程设计来讲 ， 简易实用的方法是最 好的或优选的方法 。设计 的建议部分应包括 对钻探 目的的详 细描述、 费用、 变更计划 及 为深水钻井施工中出现的复杂情况提供的有 价值的信息。 、 高水平的S P E X钻井施工项 目规划要事 先制定， 要说明钻这口井的目的、 费用总额、 责 任分工以及决策实施过程 。 对设备装置的要求也是在以前的作业施 工中造成非生产时间过长的主要因素， 尤其在 安装防喷器组以及生 产测试分隔器时更是如 此。 为了使钻井设备适台于特定的深水钻井作 业 ， 在运往井场之前要经过严格的检验测试。 生产过程所包含的 内容十分全面， 从一口 井的钻井工艺设计原则到施工计划建议 、 工程 设计及复杂问题的处理。 对突发事故进行弥补 或控制的程序步骤也进行了详细的描述， 并且 维普资讯 2 丁 一 国外 钻井技 术 第 四卷1 9 9 8 年 第 3 期 证 明是十分有效的 。 优良的钻井施工质量取决于三个关键因 索 人、 设备 以及对钻井程序 的合理调度 。其 中， 钻井程序应从下面几个方面加以强调 1 对钻机的优选 ； z 协议的 良好组织结构应有助于对钻井 施工进行有效管理及控制 ； 3 确保有效的钻井旖工计划及变更甘划 及时送到井场； 4 在 主要 的钻井承包商和服务公司中形 成 良好的合作氛围； 5 积极利用钻井承包商的丰富经验和技 术 ； 6 开发 目标程序， 其中应包括钻机名称 和参加协议的公司； 7 对测试结果 进行反馈 ， 以利于进一步 改进钻井作业施工质量。 技术人员队伍情况 S a b a h壳牌石油公司 S S P C 为满足深水 钻井作业的技术要求， 制定了一系列条例， 并 贯彻到场地。 工作人员在施工中很有必要进行合作以 加强 S S P C在深水钻井作业方面的技术和后 勤服务。所以一支完整的勘探设计队伍产生 了， 紧接着是开发和采油队伍的建立。这些队 伍是 由全职和半职人员组成的， 这加强了壳牌 石油公司职工之 间以及他们与外部的联系。 由 于深水钻井施工比较复杂， 具有很强的挑战 性， 建议把参加深水钻井施工的核心人员分成 不同的独立的经营单元， 以便职责分明， 减步 管理方面给公司带来的负担。 1 ．勘探队伍介绍 S s B ／ s s P c的综合性 勘探 设计队伍 由地 质工程师、 石油工程师、 钻井工程师和其它施 工人员组成。这支队伍的主要职责是 1 在 1 9 9 6年 6月之前完成第一 口探井 的理论设计 ； 2 明确井场所需装备及物质 3 对井场和钻机的适应性作技术和物质 上的调查 及对区域性合作进行可行性评价 ； 4 对 开发天 然气政策 执行情 况进行评 价。 2 ．开发队伍介绍 S S B ／ S S P C综合性的深水开发／ 采油队伍 由石油工程师、 钻井工程师和其它施工人员组 成。这支队伍的主要职责是 1 完成 S S P C公司深水区域理论开发计 划 ； 2 为未来的前景作理论意义上的规划 ； 3 分析 ME T OC E AN 项 目深水 区域海 洋数据 ， 提供预算总额和人员构成 ； 4 对 S S B ／ S S P C的作业 施工和 工程组 织进行评价 ， 特别是深水海域的建设周期 。 以上两支队伍都建立了所需物质和技术 的报表 ， 并提出了深水勘探和开发所需的培训 步骤 和其它壳牌 O p o c s 公司在深水钻井旖 工技术、 信息方面交流也在进行。 深水钻井施工计划 深 水钻 井施工计划 DP P D 是根 据壳牌 P h i l i p p i n e s 公 司在 Ma l a mp a y a油 田的深水钻 井施工经验编写而成的 。 这个文件是 S S P C第 一 口 探井钻井施工计划的核心， 常用作参考资 料说 明为什么要按一定的计划、 设计进行施 工 D P P D包括钻井设计参数、 已钻井的经验 教训、 和深水钻井所需的特定的施工 步骤。在 D P P D中强调了许多特定的操作规程如钻井 操作、 试油、 取心和抛弃悬挂程序。 特定的施工 程序包括学 习经验、 承包商的建立和 S S B ／ S S P C的标准钻井操作训练。 根据在深水钻井作业中关于钻机搬迁、 平 台定位以及后勤保障和海事活动方面有限的 经验和硬件 ， 采取了一种不 同的方法给钻机承 包商更大的 自由以发挥他门的特长 。 钻机搬迁 和定位工作都由钻机承包商完成， 并由全球性 定位系统做最后的定位校验 。 物质供应船 由钻 机承包商提供 ， 并与海洋服务活动分开。船只 的运输管理计划由现场装备队伍制定。 根据收 集到的本地区不同作业者的数据， 在各种深水 维普资讯 国外钻井技术 3 项目中安装井口以及防喷器占据了非生产时 间的很大部分 D P P D着重考虑了这一点， 计 划尽量缩短这些非生产时间。 另外 ， 深水钻井施工计划也应包括一些对 钻井事故的处理 ， 如 水化作用的控制、 井喷、 钻井液漏失、 浅层气体是否存在以及钻具脱扣 等 。 1 ．设计参数 深水钻井设计起始于勘探部 门提供的地 质／ 岩性剖面、 目标 点、 预测 的地层孔隙压 力、 地层强度梯度 、 温度变化剖面、 预计可能发 生 的钻井事故， 如 ； 浅层气体是 否存 在、 水化作 用、 高压地层、 要求采集的数据及其它。 在深水 钻 井施工计划中强调了设计参数和设计成果 ， 包括 井眼轨迹 、 套管设计、 钻井液系统、 井眼 稳定性研 究、 水泥浆体系、 底 部钻具组合及钻 头选型 ； 同时考虑 了钻柱的摩阻和扭 矩、 井 口 装置的选择、 建井周期及成本 。 根据勘探 部门提供的数据和设计参数来 看， 深水钻井有以下显著特点 1 总深从 1 4 5 0 0 f t到 1 8 7 3 2 f t } 2 二维定向井最大井斜角可达到 5 O 。 。 井眼轨迹受两个因素的影响， 即是否处于 逆断层前沿并含有不稳定的高压页岩 ； 进入 的 第二个 目标点是否和断层走向平行。 深 水钻井 中一般下四层套管 ， 套管程序是 3 O 一2 O 一1 3 ％ 一7 ， 另外还有两层备用套管 1 6 嘻 管 2 0 套管鞋处强度不够时用 和 4 嘻 管 当 7 尾 管下深较浅时用 。 高饱和度盐水 Kc l 含量超过 2 2 添加 乙二醇的水基钻井液可以用来抑制水化作用 、 页岩膨胀 ， 在 8 A 井段内帮助润滑 。加固表层 套管以及导管用的水掘， 睫能在使用前要认 真加 以检验， 以保证在低海水温度下对凝固时 间的要求 。 深水钻机市场分析 1 4年来世界范围内的钻机市场第 一次达 到供求平衡。由于各种类型钻机都 已改造 升 级 ， 它们的利用率 已经升至 9 O 。 在深水钻机 供不应求 时也 可以通过改进采油工艺技术 以 获得良好的经济效益。 去年 由于钻井承包商 到其它利润更 加丰 厚的地区施工， 使两年来亚太地 区各种类型的 钻机 的稳定需求量迅速递减 ， 从 4 4台降到 3 3 台。 对第三 、 四代钻机的需求量有新增加 ， 每天 的使用费用在 1 9 9 6年已经高达 8 0 0 0 0 ／ d 。 所 有在亚太地 区的深水钻机 已经搬迁或 已经签 约于 1 9 9 6年底搬迁 。目前预测 ， 进入下个世 纪， 亚太 地 区深 水钻 机将 有一 到二 台短缺 。 1 9 9 6年之后 ， 将钻机运 输到这个地 区的费用 加上拆卸改造的费用要超过 1 0 0 0 0 0 ／ d 。 虽然在过去十年还存在活动式钻机超量 供应的现象 ， 但近 1 2个月以来市场开始萎缩 。 8 O 年代中期活动式钻机的供应量每年以 3 的速度下 降， 1 9 9 3年以来趋 于平稳并开 始增 加 。 1 8 8 5年钻机的利用率超过 8 5 的临界值 ， 现在 已达 9 O ， 而在 4 ～5年之前 只有 5 0 ～ 6 O 。 和钻机的使用费用不直接相关的运输费 用 ， 去年也呈平稳增 长趋 势， 根据钻机类 型和 用 途 不 同， 从 4 O～ 6 0 0 0 0 ／ d到 8 O～ 1 0 0 0 0 0 ／ d不等 。利用率 8 5 这个点一直被看 作是供求平衡点， 这其中考虑了钻机在协议范 围内搬迁改造升级和检测等情况。 在不远的将来 ， 活动式钻机市场将进入一 个新时代 ， 供应能力能够满足或至少跟得上需 求的变化 。 获得钻机 的途径 1 ． 钻机共享协议 由于深水钻机市场供不应求 ， 壳牌石油公 司特定 了菜 区域深水钻机 的使用次 序计划以 保证深水钻机的按时到位。 讨论协商的结果是 在壳牌 内部几个石油公 司之间达成了钻机 共 享协议 ， 这个协议将所有用户综合起来加以考 虑 。 各个石油公 司要履行他 们各自同钻井承包 商所签协议中规定的贵任和义务。 协议制定出 钻机使 用规则、 钻机共享 的过程、 在钻机使用 者之间合理分派常规 费用、 特殊费用或风 险。 这就保证 了每一方都遵 守钻井承包合 同以及 维普资讯 4 国外钻井技术 第十四誊1 9 9 5年筻3期 钻井程序 在这个协议下发生的任何有关罚款 或费用使用的信息， 都会直接或间接地反馈给 有关方面 。 钻井计划程序在钻机共享协议中是最核 心的部分。根据此协议， 协议中规定的井或自 己任选的井都要根据钻井计划和关键参数进 行钻探 每一方都尽 自己的最大力量同其它方 合作， 钻井／ 服务承包商在计划中都要依据关 键数据展开工作。 如果钻井施工中或开钻之前出现时间耽 搁是由钻井承包商的失误造成的 ， 所有方面都 应减少此情况对钻井旎工带来的负面效应。 在 这方面， 钻机共享协议中没有提 出什么补救措 旎 。 钻机共享协议 由各方高级管理人员组成 的监督／ 管理委员会负责监督与管理 这个委 员会根据钻机共享协议可以作出对任何事务 的决定 例如 C a 保证按 时有序的钻机运输和服务 ， b 根据协议各方共同承担费用、 共同分 享利润 ， c 改变钻井次序， d 如何使用钻机， e 根据服务合同， 如何共同享受服务及 设备 ， f 接收新 成员加入 到钻 机共享协 议 中 来 ， g 根据协议要求将协议政策和程序进行 运作 ， h 明确各方的责任与任务， 如； 如何保 持钻机共享协议的使用连续性， i 确定最终经济合算总额， 各方透支情 况并且查清新进入的参与方欠已经加入方的 费用额 。 以下几种费用由各方平均支付 。 a 给投标顾问小组的服务费 b 钻井设计 中装 备部分的最初活动 经 费 包括设备更新及最终完井阶段设备拆卸所 花费的费用 。 c 在某些情况下 ， 附属设 备 已经授权给 第一方使用， 此附属设备其它方也 曾使用过， 那么由第一方支付的运输费用以及由最后一 方支付的拆卸费用应 由使 用过此附属设备 的 所有各方平均担负。 d 在对钻机进行评价和检测过程及其它 服务合同执行 过程中提供给壳牌 集团公 司职 员和专家的费用。 e 钻机牵 引阶段 ， 上述费用 总额一般要 计算出来， 井且根据协议的规定由各参加方平 均支付 。 f 新加入协议的各方应平均担负已加入 协议各方承担 的运输以及设备更新所花费的 费用 ， 另外还有最后的拆卸费用。 g 由于钻机在 国内运 输造成 的各 种费 用 ， 如旎工队伍的运输以及钻井承包商不能左 右的许多事情所发生的费用应 由钻机分享协 议成员平均承担 。 有些费用是直接由有关成员支付的。 从完 井 阶段 到井位开始搬迁这段时间的 日费及其 它的费用应由钻井作业者承担 根据钻机共享 协议， 使用方应负担由于钻机闲置而发生的费 用。每一方都有责任严密地制定出钻井计划。 在钻井施工开始时或钻机移交时， 若有时间耽 搁， 这时应有一些备用资金 根据协议规定， 由 作业方支付的费用应该由影响了钻井旎工进 度或耽搁钻机运输的一方进行补偿 由一方钻井工程作业所发生的购 买附属 设备的费用 ， 应由 其 自己支付。由于使用自己 购置的附属设备的一方引起的其它后面参与 方经济上所遭受的损失， 应由其负责。 2 ．钻机选择过程 这部分为亚太地区深 水钻 井作业选 择适 合于特定领域的深水钻机准则的确定， 作了很 重要的总结。 目的在于根据区域性石油作业公 司对深水钻机的不同需求制定出深水钻机的 具体规格 ， 以保证钻机 的按 时传递并 于 9 7年 第一季度按时开钻。这方面的报告包括 1 探井设计参数 以及钻井完井设备 所用钻井船必须有一定 的尺寸以容 纳导 向装置及完井隔水管 。优先考虑 1 8 的防喷 维普资讯 国外 董 占 井 技术 器组， 所以钻机必须有一定的承载容量以承受 钻水平井时的附属设备 ， 即三台泥浆泵及一台 电动机。 井架高度要有一定的尺寸以容纳顶部 驱动装置。 钻机要能够全年在菲律宾多台风的恶劣 环境下进行钻井作业 。 虽然第三代钻机定位系 统和举升系统仍需改造 升级 ， 但它还是可以用 来进行 1 0 0 0 m水深 以上的深水钻井作业 。 深水钻井的完井作业具有很大的风险性， 只有具有可靠的安全保护系统、 深水钻井作业 施工经验以及能处理风险问题 ， 且具有长期工 作经历的钻井承包商才有可能予以考虑进行 深水钻井作业施工。 必须有具有丰富井控作业 经验的关键人物在现场进行监督 ， 并且包括在 C V 中。 对于海底 完井以及水平井钻井的完 井施 工来讲， 一般需要半潜式平台。 对于钻井施工， 所有类型的船只 深水半潜式、 半固定式、 深水 钻井船 都可以使用 根据环境的设计标准规 定， 动力船、 定位船都是可以使用的。 但钻机链 式定位系统应细致地加以检查 。 虽然定位系统 改造后的第三代钻机的定位及举升系统仍需 升级， 但目前来讲还是可以适应技术上的要求 的。 钻机 甲板 的最小调节 负荷量应在 4 0 0 0 t 以上， 以减少或避免物质供应船只运输的高额 费用 ， 并且在有台风的情况下可以安全有效地 降低隔水管。 八点式定位系统应具有以下特点 1 从每个臣定点到钻机中心有 2 5 0 0 m； 2 具有八点式绳索定位 系统 } 3 在正常钻井及气候条件下， 海底绳索 应有 6 0 0 m； ． 4 海底形状决定了所用定位锚的几何形 状。在深水钻井作业中， 每一条定位绳索长度 是相等的． 井且每条绳索之间角度为 4 5 。 } 5 在环境条件的影响作甩下 半潜式平 台要保持原有位置， 此时海底的钻机四周应有 多条绳索分布} 6 从每一 口到未来的浮式生产系统的流 动与控制管线都要铺设。 3 ． 费用节约情况 三年的钻机共享 协议可 以将预定的钻井 费 用总额从 r S 0 0 0 0 0 0中减少 5 4 0 0 0 0 0 0 。 其中 1 8 8 0 0 0 0 0 0是在相 同的钻 井施 工程序 下， 不进行钻机分享时所发生的费用 。节省的 费用一般要和 由单独的石 油作业公司进行作 业 时所花费 的额外的搬迁 费以及 钻机升级改 造费用加以比较并且公布于众 。 已打井一般需 签定至少三年的合同以降低消费， 提高效率来 抵消以前 的高额费用所带来的后果 ， 进而有一 定的资金节余 。 理想的钻机共享协议应该建立在对于资 金投入和净收入根据当地经济条件进行详细 评价的基础上。帐目是根据钻井工程程序、 搬 迁以及改造时间_的次序 抛开现行经济制度的 影响作出的。 如果钻井承包商采用了高级别的 钻机而不是对原有钻机进行大规模的搬迁以 及设备改造升级的话， 那么资金的流向将有所 不同。 如果深水钻机是通过承包或由钻机共享 协议分配而来的， 而不需要搬迁和改造的话， 那将是在协议持续阶段， 经济上节省开支的最 佳途径或选择。 前 景 展 望 深水钻井作业具有很大的挑战性 ， 并且费 用极高。对于进行深水钻井作业的新手来说， 荽加强对其它地区深水钻井作业经验的学习， 并且要加强深水钻井作业施工计划形成的基 础建设， 重要文件应包括钻井施工计划以及施 工程序所要达到的 目标 。 钻机市场供不应求的结果是采取一种非 常规合同签定方法， 几个区域范围内的石油作 业公司联合起来形成钻机共享协议 ， 这要求投 标过程是联合进行 的。 最早形成的两支联合作 业公司形成了相互支持的密切合作关系 ， 从而 保证为了作出重要决定所需的调查研究以及 反馈信息通道的畅道。 译 自 I AD C／ S P E 3 7 1 5 9 维普资讯