隔水导管悬挂工艺技术应用-辽宁化工2022年01期

摘      要：为了增储上产，探井、生产井作业全面铺开，作业量增加的同时也伴随着各类生产事故的发生，在保证生产的前提下，作业安全不容忽视。在渤海油田探井的表层作业中，通过优化下隔水导管的作业程序，实现了提高井口稳定性、承载力及井筒完整性的目的，既确保了后续开次作业的井眼稳定，又简化了作业流程，节约工期，提高了作业效率。通过总结形成一套适应于渤海地区的隔水导管下入工艺技术，对海洋表层作业提速增效具有参考和借鉴意义。

关  键  词：隔水导管;井口稳定性;井筒完整性

中图分类号：TE256⁺.2     文献标识码： A     文章编号： 1004-0935（2022）01-0133-03

海上石油钻井作业中隔水导管起到建立井口、支撑井口和防喷器组及部分后续开次套管重量的作用。隔水导管能够隔离海水，减少钻井液排放，为钻井液循环提供通道。隔水导管常用尺寸为762、609.6、508 mm，一般隔水导管有3种施工方法，分别为钻入法、锤入法、喷射法。钻入法适合大部分隔水导管下入施工，应用范围较广;锤入法多用于开发井、调整井作业中，先下入导管架，然后利用配有浮吊的工作船，采用打桩的方式将隔水管锤入泥面以下，通常锤入泥面以下50 m左右;喷射法是钻头与隔水管同时下入，边钻边下隔水导管，一般用于深水钻井。隔水导管下入后发生倾斜或者在固井过程中水泥浆封固效果差都会存在工程上隐患，导致井口失稳、钻具下入困难，甚至可能导致隔水导管变形、破损，从而影响了井筒的一致性，引起井控风险^[1]。

目前，在隔水导管关键技术和应用方面，业内已取得较多的研究成果。谢仁军^[2]等研究了隔水导管的下入深度和施工控制技术。杨仲涵^[3]等通过有限元模型对南海西部油田的隔水导管稳定性进行分析，优化了隔水导管的入泥深度。刘贤玉^[4]等在北部湾W井首次应用新型小尺寸套管作为隔水管。石磊^[5]研究隔水导管在渤海油田重入技术。谢领^[6]验证了30in隔水导管的锤入法施工的可行性。

上述基本都是研究隔水导管的稳定性、力学分析及入泥深度，而针对隔水导管的作业程序、井口稳定性研究较少。本文重点分析了隔水导管作业程序和如何有效地提高井口稳定性^[7]，为深井后续开次作业提供安全可靠的井控环境。

1  插入法固井

渤海地区海洋石油钻井作业中，大尺寸隔水导管固井作业通常采用插入法固井，常规井身结构如图1所示，连接方式有卡箍式和螺纹式。以下   609.6 mm隔水导管作业流程为例，使用762 mm钻头钻进至中完井深，循环，短起下钻，循环清洁井眼，井眼中垫满稠浆，防止井壁坍塌，起钻至井口后，固井作业。一般常用的钻具组合为内管插入   头+变扣+钻杆扶正器+加重钻杆+钻杆，如图2所示。内管插入头外带密封胶圈，入井前需要检查密封圈密封性，在插入头密封圈位置处涂抹丝扣油，保证插入头能够顺利插入隔水导管单流阀位置上端。插入头插进隔水导管浮鞋内，环空灌满海水，验证插入头与浮鞋密封是否合格，合格后，固井前循环，验证井眼是否稳定，有无漏失。固井作业过程中，水泥浆通过固井泵入隔水导管的环空并顶替到位。插入法固井缩短顶替时间，并且能够精确控制顶替量，保证了顶替效果和固井质量^[8]。

插入法固井的作业流程：先注入前置液、注入水泥浆、替入钻井液，顶替到位后，通过固井泵放压回流，间接检查单流阀是否失效和水泥浆倒流的问题，上提钻杆循环出钻杆内多余的水泥浆，防止水泥浆残留在钻杆内。插入法固井工艺简单，操作方便，提高固井效率，在渤海地区海洋钻井作业中得到广泛应用。

2  隔水导管坐底式固井

利用顶驱、游车配合吊卡、卡瓦下入隔水导管，最后一根隔水导管坐于转盘面，整个隔水导管管串距井底0.5～1 m（方便固井前循环），利用配套的卡瓦座、卡瓦、专用小补芯、C盘（如图3所示）等工具下入钻杆和插入头组成的内管柱，这个工艺流程耗时较长。

固井结束后，将隔水导管接上大小头，通过顶驱吊卡将隔水导管放至井底，最后丈量建立简易井口所需的隔水管高度，切割隔水导管，然后利用隔水导管、升高管、喇叭管等建立二开井口，期间焊接隔水导管扶正挡块。隔水导管完全依靠水泥环直立于海底，隔水导管易受风浪拍打、海冰撞击，发生倾斜，导致隔水导管不居中，井口偏移，并且隔水导管存在下移问题，隔水导管井口承载力有限，无法为后续作业提供保障。

在表层作业过程中井壁稳定性差，易卡钻，易坍塌。因此隔水导管要在完钻后尽快下入并固井，整个作业流程存在优化的空间。

3  隔水导管悬挂式固井

区别于做底式固井，本文提出悬挂式固井方式，主要针对渤海地区钻井装置更替，渤海7号、渤海8号、渤海9号等钻井船退役，新式钻井船招商海龙5号、力神等钻井船投入使用。新式钻井船大部分配置一级、二级张力器，作业能力强，但是井口安装耗时费力，如何有效地利用张力器等设备，优化作业程序，提升作业效率，提高作业质量，是本节重点介绍隔水导管悬挂式固井的意义。

隔水导管悬挂式固井是指：表层钻达完钻深度后，计算好隔水导管的长度，确保接箍坐于环板上，下入最后一根隔水导管并悬挂于1级张力器平台的环板上。1级张力器由补偿液缸、承重盘和隔水管补心组成，并匹配相应的储能瓶和液压泵站。通过液压泵站调节液压缸的进油压力以此来调节液压缸的伸长量，减少海浪对隔水导管径向冲击，使隔水导管聚拢居中，保证井眼垂直无倾斜和隔水导管的密封性^[7]。然后切割环板以上的隔水导管并甩至甲板，保证隔水导管高度能够为后续二开作业建立井口。

隔水导管悬挂于井口1级张力器平台上，实现了隔水导管居中、密封的目的，可以确保隔水导管的固井质量，有效地封固浅层疏松地层。居中避免后续开次安装井口后井眼不居中带来的下钻和下套管挂蹭井口头的问题，同时由于张力器承载了隔水导管及防喷器的重量，避免了防喷器组重压下，隔水导管倾斜带来的井口偏移和水泥胶结面出现缝隙的问题^[9]，确保了井身结构质量的同时，还规避了浅层油气上窜的问题，从井控角度讲具有重大意义，尤其是浅层存在浅层气的井，上部稳定的井筒，为下一开次揭开浅层气提供了安全稳定的井口环境;与此同时固井过程中无需专用工具座于隔水导管接箍上，提升了下内管的效率，避免了井口工具落入隔水管内，造成无法固井的事故。而且一级张力器底端的4组液缸可以使隔水导管居中，确保井口、转盘、天车处于一条直线上。以渤海某平台的张力器为例，1级张力器有4根液缸，最大行程350 mm，最大推力227 t，如图4所示。

针对防喷器组重量大，一级张力器无法承受其重量，则可以通过二级张力器将防喷器组吊至一定高度，如图5所示，避免井口承受防喷器组的重量，降低井口事故发生率。

隔水导管悬挂式固井工艺流程能够为后续弃井作业提供了诸多便利。弃井作业中，切割、回收隔水导管，可以利用一级张力器验证隔水导管是否已割开，节省工期1～2 h;张力器平台提供安全稳定的环境，使隔水导管的抗风浪能力更强，拆甩隔水导管不在受天气影响。

4  结 论

1）隔水导管悬挂式固井强化了井眼稳定性，避免固井作业过程中复杂的流程，规避了后续作业的井控风险^[10]。

2）隔水导管悬挂式固井对拆甩隔水导管不受天气因素影响，减少工期，提高钻井效率。

3）弃井作业无需通过顶驱悬挂钢丝绳验证隔水b78be16fb32d12fa0091dd11036d56ed导管是否割断，通过一级张力器液压缸上行即可判断隔水导管是否割断，节省工期1～2 h。

4）通过本文研究，为后续隔水导管下入问题提供新思路，具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]董星亮，曹式敬，唐海雄. 海洋钻井手册[M]. 北京：石油工业出版社，2011.

[2]谢仁军，刘书杰，仝刚，等. 海洋钻井隔水导管关键技术研究及标准化[J]. 石油工业技术监督，2019，35（12）：8-14.

[3]杨仲涵，许发宾，韦龙贵，等. 南海西部油田表层隔水导管稳定性分析技术[J]. 钻采工艺，2019（6）：13-16.

[4]刘贤玉，韩成，陈力，等. 北部湾盆地简易井口新型隔水导管应用研究[J]. 石油矿场机械，2019，48（3）：29-34.

[5]石磊. 隔水管重入技术在渤海油田的应用[J]. 石油和化工设备，2018，21（6）：66-67.

[6]谢领. 东海锤入法下入30 in隔水管实践应用[J]. 海洋石油，2018， 38（1）：64-68.

[7]江岩，王林. 自升式钻井平台防台风井口安装探讨[J]. 海洋石油，2020（3）：77-83.

[8]刘亮，夏宏南，张文泽. 复杂井况条件下的固井技术及应用[J]. 辽宁化工，2017（10）：963-966.

[9]李鹏.固井施工质量控制因素研究[J].辽宁化工，2021，50（5）：750-751.

[10]陈洪亮，赵宝祥，张国超. 北部湾盆地涠三段目的层下套管遇阻对策研究[J]. 当代化工研究，2018（6）：46-47.

Application of Riser Suspension Technology

YU Wen-ping¹， ZHANG Tao¹， ZHANG Zuo-wei¹， GAO Song¹， LI Ya-liang²

（1. Engineering Technology Company of CNOOC Energy Technology & Services Limited， Tianjin 300459， China; 2. CNOOC Tianjin Branch， Tianjin 300459， China）

Abstract： In order to increase reserves and production， exploration wells and production wells are spread out in an all-round way， and the workload is increasing， various production accidents often happen. Under the premise of ensuring production， the operation safety must not be ignored. In the surface operation of exploration wells in Bohai oilfield， the wellhead stability， wellhead bearing capacity and wellbore integrity were improved by optimizing the operation procedure of down riser. It not only ensured the borehole stability of subsequent operations， but also simplified the operation process， saved the construction period and improved the operation efficiency. In this paper， through the summary and research， a set of riser running technology suitable for Bohai Sea area was formed， which has reference significance to speed up the efficiency of offshore surface operation.

Key words：  Riser pipe; Wellhead stability; Wellbore integrity