南海超深水井口系统切割回收技术研究与应用

随着海洋石油勘探开发向深水区迈进,超深水探井的弃井作业也随之而来。分析了超深水水下井口系统切割回收技术难点,设计了切割钻具组合,研发了国产化的外悬挂螺杆动力水下井口系统切割回收工具,并对重要作业参数进行匹配研究。在水深1 901 m的YL8-1-2井作业,仅用11 h完成了508 mm×914.4 mm(20英寸×36英寸)水下井口的切割,并顺利回收。可为我国海洋石油相关作业向深水进军提供借鉴。     

深水弃井作业一体化技术及关键工具研究

现有的深水弃井作业程序需要多趟钻才能完成,作业成本高,且注水泥管柱下入困难。为了提高弃井的作业效率,研究了深水弃井一体化工艺,设计了关键工具,并进行了试验验证。结果表明,该技术可以一趟钻完成切割套管、注水泥封固井口、回收井口头作业,可以降低弃井作业成本,简化作业程序,提高作业的可靠性。     

深水弃井作业套管切断的判断方法

在进行海洋石油弃井作业后,必须把水下井口系统从泥线以下切割回收到地面。目前主要采用水力机械内切割技术进行套管拆除。在深水弃井作业中,判断套管是否被切断是提高弃井作业效率的关键。如果套管未被切断,将造成取不出套管甚至出现打捞工具被拉断等井下事故。针对这个问题,提出了一种通过冲次和立管压力现场数据来判定套管是否被切断的方法,并通过现场试验验证此方法的可靠性。     

快速永久弃井方法在海洋临时弃井探井中的应用

使用水下井口的油田弃置时,需要对储层按要求做永久弃井,而井口仍保留下来的临时弃井探井进行永久弃井作业。常规弃井方法是用半潜式钻机割生产套管后,打一个浅层环保水泥塞,然后于泥线以下4 m割表层套管和导管。使用半潜式钻机弃井的费用高昂,探索使用海洋工程船打环保弃井水泥塞并从泥线以下4 m割各层套管进行永久弃井的方法将会大大降低永久弃井费用。研制的“射孔、打水泥塞联作工具”允许一次性下入联作工具,通过射孔配合双封隔器的使用得以在两个环空中打环保弃井水泥塞。高压水力射流喷砂套管切割工具把液体的压力能转换为动能形成水力割刀,一次性可切割多层次套管串。利用海洋工程船,配合“射孔、打水泥塞联作工具”和高压水力射流喷砂套管切割工具,可以方便地把临时弃井的探井进行永久弃井施工,其施工费用较半潜式钻机弃井费用大大降低。该弃井方法在Chanter-15井成功地尝试,为作业者弃井施工提供了一种新的降本增效方法。     

高效割捞一体打捞器在弃井作业中的应用

根据海洋石油弃井规范规定:在中华人民共和国的内海、领海、大陆架以及其它属于中华人民共和国海洋资源管辖海域内进行的油气勘探、开发及生产作业结束后,需要对井口设施进行清除,即弃井。弃井作业分为常规弃井和深水弃井,水深400米以内为常规水深,400米以上为深水作业。深水弃井时,通常采用特殊功能的切割打捞一体工具,在切割套管时,补偿潮汐对钻具深度的影响。浅水弃井不受潮汐影响,常采用切割打捞两趟作业。此次使用的新型割捞一体打捞器将切割和打捞两项作业结合,采用一趟钻具组合完成,节省一趟钻的时间,提升作业效率。介绍了BZ9-6井割捞一体打捞器成功弃井的作业案例,为后续类似作业提供借鉴。     

庄海5井等8口井弃井作业工程

为消除海域安全隐患、节约海域资源,大港油田对庄海5井等8口井进行了弃井作业。施工中用普通工程船和浮吊配合的创新方法代替了以往的钻井平台施工。该方法在封井中用连续油管和软管释放机构进行深层注灰作业;用锚式工作舱和水下切割锯配合完成井口套管外切割。对于钻井船弃井作业来说,既降低了成本,又充分利用了资源,在弃井领域是一个新突破。     

深水套管切割新技术——电弧等离子切割技术

电弧等离子切割技术可打破传统切割技术的局限性,简化传统弃井或井槽重利用作业程序,无需拆除采油树,使用连续管作业机1趟钻即可完成多层套管切割作业,降低施工风险,缩短施工时间,节约成本。阐述了电弧等离子切割技术的优势、特征和样机测试情况。以北海油田一口井为例,对比了应用传统切割工具和电弧等离子切割工具的弃井过程,进一步证明了电弧等离子切割工具的潜在优势。认为电弧等离子切割技术除用于永久弃井和井槽重利用作业以外,对于多分支井侧钻、切割打捞、损坏套管修复/更换和磨铣落物等干预作业也极为有利。     

Q1井弃井作业复杂情况处理与认识

Q1井在弃井作业过程中遇到复杂情况,对套管的切割回收带来了很大的困难。由于Φ244.5 mm套管外水泥环返至井口,使得套管在割断后无法提出,经过多次上移套管切割深度后,采用特殊的作业手段将套管提拉出井眼;后续在回收Φ762 mm套管和Φ508 mm*Φ339.7 mm变径套管时,由于Φ244.5 mm套管割深过浅,使得Φ508 mm*Φ339.7 mm变径套管的可切割长度极短,通过设计非常规的切割钻具组合、非常规的打捞方法才得以完成回收。详细介绍了打捞钻具组合设计、打捞方法,对水下井口的非常规弃井回收作业有借鉴意义。     

岩屑回注井井口改造在海上油田中的应用

渤海某油田前期由中海油与国外一石油公司合作开发,该油田外方作业期间为减少平台钻屑处理费用特设计一口钻屑回注井。油田后期综合调整已无空槽口可用,需把原钻屑回注井侧钻为生产井,但由于钻屑回注井与生产井井口在结构、压力、防腐级别等方面均不同,需对井口进行置换,以满足生产要求。以往类似井改造
均采用浅层切割回收技术套管方式更换井口,侧钻和弃井方式局限性较大,且作业复杂、井控风险大、工期费用高,如存在浅层防碰风险,将导致无法浅层切割套管换井口。鉴于此,文章经过方案论证优选采用一种全新工艺--井口由内向外、从上而下,甲板地面置换井口方法,该方法简单实用、风险可控、工具常规、费用低等优点,该工艺的成功实施不仅为今后类似井作业积累了丰富的经验,还拓宽了侧钻方式,并大大降低了钻完井作业成本。     

深水弃井作业转矩的影响因素分析

在海洋弃井作业中,浅水区域作业是通过转矩陡降判断套管是否切断;而对现场深水套管切割资料研究中发现,在深水座压式弃井作业时,即使套管被切断,转矩也不会突然降低。结合钻柱力学,找出了影响深水套管切割转矩的因素及深水套管切割时转矩组成成分的比例变化规律,指出了不能用转矩作为深水判断标准的原因;建议使用井下动力钻具进行切割,研究结果对深水套管切割技术指标的确定及现场作业有一定的指导意义。     

环空带压对深水水下井口疲劳损伤的影响规律

海洋深水油气井测试过程中,高温产液上返时会加热周围套管及多层套管环空内的液体,引起液体在密闭井筒环空中膨胀,产生环空带压。环空带压的存在会改变水下井口疲劳热点处的应力状态,进而对水下井口疲劳损伤产生不利影响,制约了深水油气井长期安全高效运行。为了给深水油气井的长期安全运行提供更加科学的指导,考虑环空液体物性参数、井筒环空液体热膨胀和环空体积变化的耦合影响,建立了水下井筒环空带压计算模型,采用迭代法对环空带压进行了求解,将获得的环空带压施加到水下井口有限元模型上,然后以高压井口头与表层套管的焊缝为研究对象,研究了环空带压条件下水下井口疲劳热点处的应力状态;在此基础上,分析了环空带压、水泥浆返高和高压井口头出泥高度对水下井口疲劳损伤的影响规律。研究结果表明：①环空带压的存在会加剧水下井口的疲劳损伤,压力越高,疲劳损伤越严重;②表层套管外水泥浆返高与泥线的距离越大,水下井口的疲劳损伤越小;③高压井口头出泥高度越大,水下井口疲劳损伤越大。结论认为,有效地控制水下井口的环空带压与合理地设计井身结构,有助于减少水下井口的疲劳损伤。     

海洋深水钻井力学与控制技术若干研究进展

深水钻井是深水条件下海洋油气工程关键环节之一。与近海浅水钻井不同，深水钻井必须面对更为复杂的海洋深水环境和作业条件，面临"下海、入地"的双重挑战，需要使用浮式钻井作业平台，采用特殊的深水管具系统（包括深水导管、送入管柱、钻井隔水管、套管柱等）、水下智能控制系统等，建立安全稳定的水下井口与钻井系统，具有高科技、高投入及高风险等基本特征。深水钻井管具是实施深水钻井工程不可或缺的基本工具，深水钻井管具系统在服役过程中受到海洋深水环境载荷和作业载荷的作用，表现出复杂的力学行为。通过主要介绍深水送入管柱、深水导管、深水钻井隔水管及深水水下井口等方面的研究进展，对深水钻井管具力学研究与工程实践具有参考价值。     

?406.4mm尾管悬挂技术在深水钻井中的应用

针对深水钻井水下井口系统的表层套管尺寸限制后续套管层次的问题,介绍了?406.4 mm超大尺寸尾管悬挂技术以及与其对应的注水泥工艺。悬挂装置由承载环和配套的悬挂器组成,承载环最大外径508 mm,最小内径445.8 mm,出厂前预制在?508 mm套管上;配套的悬挂器上卡环坐入?508 mm套管承载环上的对应卡槽内,连接?406.4 mm尾管串。对作业过程中可能出现的一些问题进行了分析总结,提出了建议。该技术有助于优化井身结构,从而更好地应对复杂地层钻井难题,对今后类似井的作业具有很好的借鉴作用。     

深水钻井表层套管固井井口稳定性及防下沉实践

深水表层土壤松软,导管通常采取喷射的方式下入,井口径向稳定性能薄弱,尤其在深水新区块探井海底地质情况不明确、浅层土质强度参数不准确的情况下,水下井口径向稳定性问题尤为重要。为提高水下井口径向载荷的稳定性,针对现场作业中表层套管在固井前循环及注水泥固井期间出现的井口下沉现象,进行导管在表层套管固井期间的径向受力情况分析,结合现场作业实践,提出了防止井口下沉的方法,并且在作业实践中得到了成功应用,提高了水下井口径向载荷的稳定性,有效促进了深水表层作业的顺利、安全进行,保证了深水钻井的安全性。     

水下井口套管悬挂器偏磨事故预防技术

为了防止半潜式钻机施工过程中水下井口套管悬挂器及其连接短节发生偏磨,破坏油气井的完整性,以海上高温高压探井M井钻井过程中?273.1 mm套管悬挂器及其连接短节发生严重偏磨事故为例,分析了作业时海况、钻井平台偏离井口的程度、隔水管挠性接头是否扭卡和套管悬挂器耐磨补心的内径等可能造成套管悬挂器偏磨的因素,结合有限元软件计算结果,提出了以精确监测钻井平台偏离井口程度和选用与套管内径一致的套管悬挂器耐磨补心为主的预防技术措施。M井填井侧钻及后续的11口井进行钻修井、弃井作业时,4台半潜式钻井平台在施工中严格采取相应的预防技术措施,套管悬挂器及连接短节未发生明显偏磨。现场应用表明,预防技术能够有效保护水下井口套挂悬挂器,保证油气井的完整性。      

水下释放塞注水泥工艺关键技术

浮式钻井装置水下井口系统注水泥工艺存在套管胶塞如何安放、安放位置如何选择、套管胶塞如何释放及如何适应水下井口系统等技术难点。针对该技术难点,通过分析水下井口系统的结构和工作原理,并对浮式钻井装置研究和实践,形成了浮式钻井装置技术套管和生产套管配套注水泥工艺,即水下释放塞注水泥工艺。分析了该工艺的原理、工具组成、施工中可能的风险点、工艺优化及发展趋势,介绍了现场应用中的技术准备、施工步骤及应用效果。研究表明,水下释放塞注水泥工艺可操作性强、连贯性好、稳定性高,满足浮式钻井装置钻井工艺需要,可解决水下井口系统注水泥工艺遇到的难题。      

海上边际气田水下井口排水采气工艺技术

为了降低海上边际气田水下井口排水采气成本,提高边际气田开发的经济效益,通过借鉴国内外排水采气的先进经验, 利用水下井口的脐带缆系统、化学药剂注入系统等配套设施,将泡沫排水采气、高压气源气举排水采气、高压邻井气举排水采气和 气举辅助泡沫排水采气等4 种工艺应用于水下井口,总结并设计出相应的工艺流程。应用结果表明：水下气井采用上述4 种工艺技术, 具有经济、可靠、高效的优点,在气井转入排水采气生产阶段时不需要进行修井作业,可降低排水采气成本,提高海上边际气田采收率, 可作为开发边际气田水下产水气井的技术手段。结论认为,在海上边际气田开发工程的设计及建造阶段,要对气田的全生命周期开 发形势做出充分地预测及评估,并确定合适的人工举升方式,设计与安装的脐带缆管线、水下井口阀门、生产管柱及气举阀要满足 气田中后期开发的排水采气工艺要求。该配套工艺技术为南海深水油气开发提供了技术储备。     

深水深层井钻井关键技术发展与展望

随着海洋油气勘探开发的不断深入,深水深层井(简称双深井)已成为全球勘探开发热点.双深井比常规深水井面临更加复杂的井下地质环境、海洋环境,作业的风险更大.近年来,随着深水钻井作业的不断进步,当前已初步形成了一套双深井钻井关键技术,包括井身结构、控压钻井、钻井液体系、固井工艺、井控、水下井口、井筒完整性等7个方面.双深井钻...