半潜式钻井平台在恶劣海况下的一开技术.pdf

第 3 2卷 第 3期 2 0 1 0年 5月 石 油 钻 采 工 艺 0I L DRI LL I NG P RODUCTI ON TECHNOLOGY V0 1 ． 3 2 No ． 3 Ma v 2 0l 0 文章编号 1 0 0 0 7 3 9 3 2 0 1 0 0 3 0 0 0 1 0 3 半潜式钻井平台在恶劣海况下的一开技术 邵诗军 牟小军 娄来柱 罗 鸣 张 超 徐一龙 1中海石 油有 限公 司湛 江分公 司， 广 东湛 江5 2 4 0 5 7 ； 2 ． 中海油能源发展股份有限公 司监督监理技 术公 司， 广 东湛,2 r - 5 2 4 0 5 7 摘要在南海海域， 海洋的高流速环境会对半潜式钻井平台一开作业产生很大影响， 为了使海洋钻井的昂贵费用有所降 低， 钻井作业者急需一种应付高流速问题的技术。文中介绍了半潜式钻井平台在高流速海域钻井作业时， 防止表层打斜的一种 新方法。应用该方法突破现行的常规作业程序， 可以让半潜式平台在海流较大的情况下正常开钻， 从而避免了为等平流而耽误 开钻时间。该方法在南海西部莺歌海高流速海域的成功应用表明这种新技术是可靠的， 可以有效节约建井时间和成本。 关键词钻井；半潜式平台；表层；井身质量 ；钻井时效 中图分类号 T E 5 2 文献标识码 A An i n i t i a l flo w t e c hn o l o g y o f s e mi s u bme r s i b l e dr i l l i ng pl a t f o r m i n r u g g e d m a r i ne e nv i r o nm e nt S H A 0 S h ij u n ， M O U X ia 0 j u n ， L O U L a iz h u ， L U O M in g ， Z H A N G C h a 0 ， X U Y i l0 n g 1 Z h a n j i a n g B r a n c h o fC NOOC L i mit e d , Z h a n j i a n g 5 2 4 0 5 7 ， C h i n a ； 2 S u p e r v i s i o nT e c h n o l o g y C o m p a n y o fC NOO CE n e r gy T e c h n o l o gy ＆S e r v i c e s L i mi t e d,Z h a n j i a n g 5 2 4 0 5 7 ． C h i n a Ab s t r a c t I n t h e S o u t h Ch i n a S e a ， t h e h i g h fl o wr a t e ma r i n e e n v i r o n me n t ma y a ff e c t i n i t i a l o p e n i n g o f s e mi s u b me r s i b l e d r i l l i n g p l a t f o r m c o n s i d e r a b l y ． I n o r d e r t o d e c r e a s e t h e c o s t l y e x p e n s e o f ma r i n e d r i l l i n g ， o p e r a t o r s a r e u r g e n t l y i n n e e d o f a t e c h n i q u e t o c o p e wi t h t h e p r o b l e m o f h i g h fl o wr a t e ． Th i s p a p e r i n t r o d u c e s a n e w me t h o d o f g u a r d i n g a g a i n s t i n c l i n a t i o n i n s u r f a c e l e v e l o f s e mi s u b me r s i b l e p l a t f o r m i n h i g h fl o wr a t e ma r i n e e n v i r o n me n t ． By u s i n g t h i s me t h o d ， o p e r a t o r s c a n s p u d i n n o r ma l l y wh e n t h e fl o wr a t e i s v e r y h i g h ． As a r e s u l t t h e c o l l a r i n g t i me f o r wa i t i n g l o w fl o wr a t e c o u l d n o t b e d e l a y e d a n y l o n g e r ． Th e s u c c e s s f u l a p p l i c a t i o n o f t h i s me t h o d i n Yi n g Ge s e a i n d i c a t e s t h a t i t i s a s s u r e d a n d c o u l d r e d u c e t h e t i me a n d c o s t o f we l l c o n s t r u c t i o n e ff e c t i v e l y ． Ke y wo r d s d r i l l i n g ； s e mi s u b me r s i b l e p l a t f o rm ； s u r f a c e s t r u c t u r e ； we l l b o r e q u a l i t y ； d ri l l i n g e ffi c i e n c y 随着油气 资源的不断发现 ， 海洋钻探作业量越 来越大 ， 但海洋环境 的复杂性 给钻井作业者带来 了 较大的挑战。高流速问题就是作业者经常面临的挑 战之一 ， 如何在高流速情况下开钻并打直表层是作 业者急需解决的问题。 通常情况下 ， 开钻时间的把握非常重要 ， 为确保 井身质量 ， 要选在海流较小的时机 ， 将钻具下到海底 接近泥面时进行单点投测 ， 测量结果小 于 0 ． 5 。 方可 开钻 ， 否则就需要 等平流， 但是利用半潜式平台进行 钻井费用异常昂贵 ， 目前国内外深水钻机综合费用 约 7 0 0万元 ／ d 、 浅水钻机综合费用约 2 0 0万元 ／ d ， 因 此如果能将 等待平流 的时 间节省下来 ， 可以为半潜 式平台钻井减少一笔可观的开支。 高流速海域平流时段很 少， 比如南海西部莺歌 海海域 的乐东作业区、 东方作业区等 ， 这些作业区位 于海南隆起区与昆嵩 隆起 区之间的海峡 内， 平 时的 流速高， 海水异常浑浊 ， 使 RO V 遥控水下电视 根 本无法分辨水下情况 。每隔近 2 4 h才有不到 1 h的 平流时间 ， 按正常作业程序 ， 如果错过 1 次平流时间 就要在下次平流到来时选准时机开钻， 况且如果把 作者简介 邵诗 军， 1 9 7 2年生 、1 9 9 5年毕业于江汉石油 学院钻 井工程 专业 ， 现为钻井部作业主 管， 主要从 事海洋钻 井技术的研 究与 管理 工作 一电话 0 7 5 9 3 9 0 1 7 5 5 ， E ma i l s h a o s h j c n o o c ． c o rn．c n 2 石油钻采工艺 2 0 1 0 年 5月 第 3 2卷 第 3期 平流时机用在开钻， 则对应的下表层套管作业一定 在高流速时段 ， 这样下套管难以找到井眼， 于是又要 等到下次平流时问到来再下套管 ， 严重影 响钻井时 效和成本。 目前国内外还没有在高流速时段开钻的 先例 ， 笔者提出的技术突破 了现有的开钻程序 ， 可以 让半潜式平台在高流速时段正常开钻， 能为后续海 洋作业者提供参考。 1 常规工艺的局限性 Th e s h o r t c o mi n g s o f r o u t i n e pr o c e d u r e 现行常规工艺有很大的局 限性 ， 通过 2口有代 表性的井能够更好地说明这一点。 1 乐 东 2 2 ． 1 S 一 1 井 ， 该 井 于 2 0 0 8 年 7月 5日 1 3 0 0 时就位后发现井位处海流过大、 不满足开钻 条件 ， 守护船的流速表显示未来几天 内几乎无平流 ， 6日0 3 0海流稍小时下入 R OV锁定井 口后 ， 采用 常规钻具直接开钻 ， 完钻后投测单点测斜仪结果显 示井底偏斜 2 ． 5 。 ， 井身质量不合格 ， 只能移开平 台重 新开眼。重新开眼后在 7日0 7 0 0 下套管时发现 找不到井 口， 海底可见度极差，R O V无法靠 自身动 力稳定在井位附近 ， 无法锁定井眼， 于是尝试移平台 盲对井眼， 一直到 8日1 2时才对人套管并下送到位 ， P G B水平仪显示约 1 。 ， 井 口头偏斜较大， 表层井身 质量一般。海流的影响使得该井表层损失钻井时间 4 0 ． 5 h ， 损失钻井费用约 3 0 0万元 。 2 X X井 ， 该井于 2 0 0 9 年 1 月 7日 1 6时就位 ， 水深 2 6 8 m， 海流较大现场一直无法开钻， 一直至 1 月 1 1日 1 1 4 5海流稍小 ， 钻完一开井段后 1 6 0 0 开始下套管 ， 发现找不到井 口， 2 0 4 5找到了井 口并 下套管到位 ， 由于流速大， R O V无法观察井 口水平 仪 ， 于是直接 固井。待次 日海流变小 时， R OV下水 观察发现井 口头偏斜 3 。 。由于井 口头偏斜过大给该 井后续作业带来一系列的问题 1 坐封密封总成及 下抗磨补心困难 ； 2 弃井时解锁井 口连结器及回收 P G B困难； 3 给将来 回接水下采油树带来很大难度。 2 新工艺的理论依据 Th e o r e ti c a l b a s i s o f t l l C n e w t e c h n o l o R y 海流的流向是可以准确测量的， 这个工作由守 护拖轮来完成 ， 但 由于海底到海面不 同深度下存在 不同的海流 ， 不能准确测量流速。这些海 流综合起 来作用在钻具上使得钻具发生偏斜 ， 钻具的偏斜量 可以通过现有的测斜仪准确测得。于是可在非平流 时先将钻具下至泥面 ， 再进行投测， 测得偏斜角后 ， 结合钻具的长度就能得到当前海流下钻头在海床处 的水平位移和偏离方位。 设在非平流时间平台位置为 ， 其垂下方的泥面 位置为 D， 受潮流 F的影响 ， 钻头偏离至 D ， 见图 1 ， 在这种情况下 ， 先将钻头压人泥面 ， 于是钻头位置就 得到了一个地层对潮流的反 向作用力 F ， ， 此时通过 调整锚链将平台从 移动到A ， 这样钻具在平台和 地层的作用下， 钻头和补心处于一条垂线上 ， 在该条 件下开钻 ， 一开井眼的井身质量能得到保障。 A钻台 A A h ⋯一 海平酾 F l 泥面 v h ⋯一 海平面 F ＼ 曼泥 面 0 D 0 D 图 1 非平流时间钻井平台移位 F i g ． 1 P l a t f o r m d i s l o c a t i o n i n h i g h fl o wr a t e t i m e 3 新工艺在东方1 ． 1 ． 1 2 井的应用 Ap p l i c a ti o n o f t h e n e w t e c h n o l o g y t o Do n g - f a n g l 一 1 1 2 we l l D F 1 1 ． 1 2 井 位 于南 海西部 海域 东方 1 1 构造 东北部 ， 井点水深 6 7 m， 钻井平 台补心海拔 2 5 m。 2 0 0 9 年 6月 1 0日 1 0 0 0移船到达井位。由于海流 一 直较大， 平 台提前让拖轮预测海流流速和流向时 刻表 。 根据流速表 ， 发现 2 0 h后才有不到 1 h的低流 速时段 ， 应用新工艺在非平流时间开钻， 而将该低流 速时段留在下套管对井口作业， 整个作业流程如下 1 提前在月池处利用气动绞车下 2个足够重的 重锤 每个 1 ． 5 t lJ 海底， 作为后续R O V的锁定信标； 2 下钻探得泥线后 ， 加 2 2 k N钻压使得钻具压 人海床 3 m， 投测单点并回收测斜仪， 求得井斜角为 2 ． 5 。； 3 根据流速表上此时的海底流向， 查得钻具偏 移方位为 1 6 4 。 ， 计算出钻井平台转盘与钻头的偏移 量为 4 m； 4 根据计算结果 ， 通过调整锚链来移船 ， 使得钻 头正处于转盘下方 ， 移船时要继续保持钻压， 确保钻 头未提离海床； 5 再次投测 ， 此时投测结果接近 0 。 ， 压住钻头 邵诗军等 半潜式钻井平 台在恶劣海况下的一开技术 3 开钻 ， 以较 大的钻 压钻 进一定 进尺 后恢 复 到正 常 钻进 ； 6 起钻出井眼前 ， R O V通过机械手顺着重锤信 标的钢丝绳下到海底 ， 通过声纳锁定井眼 ； 7 在声纳 扫描 图上 ， 描述 出 2个重锤 信 标及 井眼的连线， 拍摄此信标图并记录相对位置以确保 R O V丢失井眼时可重新找回； 8 按给定程序下入套管至井眼上方 ， 做对井 口 准备 ， 因开钻时将下套管作业留在平流时问 ， 此时套 管相对井眼偏移不大， 稍微移船就对人 了井眼。 4 推广应用 Ap p Hc a fio n 将该方法推广应用在高流速海域接下来的6口 探井中， 发现表层井 口头斜度均接近 0 。 ， 表层井身质 量 良好 ；与邻井相比， 表层建井 时效均有较大提高 ， 见表 l 。 表 1 莺歌海 7口井表层建井时间统计 T a b l e 1 S t a t i s t i c s o f i n i t i a l o p e n s i n k i n g t i m e i n s e ve n we l l s ofYi n gg e S ea 5 结论 Co nc l u s i o n s 1 在高流速海域的表层作业 中， 应用该方法节 约了等平流时间， 单井节省费用上百万元 ， 为半潜式 平 台钻井成本的控制做出了贡献。 2 该技术成功的关键在于平 台移位时方位和距 离的精确控制 ， 作业过程 中要确保钻头不脱离泥面 ， 另外钻头的压入量和钻压也要合理控制 ， 以避免钻 头移动和水眼堵塞。 参考文献 Re f e r e n c es [ 1 ] 李克向， 谢浚昌， 李丕训， 等 ． 钻井手册 甲方 [ M]． 北 京 石 油工业 出版社 ． 1 9 9 0 ． LI Ke xi a ng ，XI E J un c ha n g，LI Pi xu n，e t a 1 ． Dr i l l i ng p a m p h l e t l M J ． B e ij i n g P e t r o l e u m I n d u s t r y P r e s s ， 1 9 9 0 ． [ 2] 杨进， 曹式敬 ． 深水石油钻井技术现状及发展趋势 [ J ] ． 石 油钻采 工艺， 2 0 0 8 ， 3 o 2 1 0 1 3 ． Y A NG J i n ， C AO S h i j i n g ． P r e s e n t s i t u a t i o n a n d d e v e l o p me n t t e n d e n c y o f p e t r o l e u m d r i l l i n g t e c h n i q u e i n d e e p wa t e r l J J ． Oi l Dril l i n g P r o d u c t i o n T e c h n o l o g y , 2 0 0 8 ． 3 0 2 1 0 1 3 ． [ 3] 谢彬 ， 张爱霞， 段梦兰 ． 中国南海深水油气田开发工程 模式及平台选型 [ J ] ． 石油学报， 2 0 0 7 ， 2 8 1 l 】 5 一 l 】 8 ． XI E Bi n，ZHA NG Ai xi a ，DUAN M e ngl a n ．Fi e l d d e v e l o p me n t p r o j e c t mo d e a n d p l a t f o r m l e c t o t y p e i n d e e p wa t e r o f S o u t h C h i n a S e a[ J ] ． Ac t a P e t r o l e i S i n i c a ， 2 0 0 7 ， 2 8 1 1 1 5 1 1 8 ． 收稿 日期2 0 0 9 0 9 一 l 1 编辑薛改珍 ] 北京石油机械厂顶驱下套管装置成功应用 近 日， 由中国石 油钻 井工程技术研 究院北京石 油机械 厂 自主研 制的顶驱 下套 管装置在 四川 门西 0 0 1 一 H3气井套管回接过程 中进行 了成功应用。 该井由川庆钻探 7 0 5 l 6钻 井队承钻。作业过程 中， 套管旋扣过程平稳 ， 上扣扭矩控 制精确 ， 作业过 程安全 高效 ， 得到 了现场 甲乙方的一致认可。此次 顶驱下套管装置的成功应用 ， 将有力促进 中国石 油 套管作 业技 术与装备的机械 化和 自动化 ， 为复杂井 安全高效下入套管提供 了 “ 利器” ；同时， 扩展 了集 团公司具 有 自主知识产权的顶驱装 置的应用领 域， 具有较 高的推广价值和广阔的市场应用前景 。 供稿文田