暢想海上連續(xù)油管鉆井新思路
時間：2016-12-12 13:54
來源：
作者:方華燦
連續(xù)油管又稱連續(xù)管 , 是纏繞在大直徑卷筒 上，由若干段鋼帶斜 接在一起，經軋制成 型，再焊接在一起。連續(xù)油管技術 是以連續(xù)的 ( 不需螺紋連接 ) 金屬撓 性管與各項作業(yè)的專用工具、儀器 甚至驅動裝置相連接，下入油氣井 內進行測井、鉆井、完井和修井等 作業(yè)的新技術。應用連續(xù)油管技術 進行鉆井是將連續(xù)油管底端接上動 力驅動裝置帶動鉆頭旋轉來完成的。 連續(xù)油管鉆井早在 1991 年由加拿 大的陸上油田中開始使用，到 2008 年全球陸上油田中己有 11,000 口 井鉆成，平均每年增加 900~1,000 口井。鉆這些井時，常用的連續(xù)油 管 管 徑 為 60.3 及 73.6mm， 最 大 到 101.6mm，鉆成的最大井深已達 4,572m, 但海上油田應用連續(xù)油管 技術進行鉆井進展緩慢，直到近年 才開始出現(xiàn)。
連續(xù)油管鉆井技術裝備
進行連續(xù)油管鉆井，首先需要 有一部連續(xù)油管作業(yè)機。目前，我 國已有科瑞、煙臺杰瑞、中石油江 漢四機廠等企業(yè)，能夠生產連續(xù)油 管作業(yè)機。連續(xù)油管鉆井作業(yè)是用 液馬達驅動鉆頭旋轉進行鉆進的工 藝技術。至今，全球尚不能直接用 連續(xù)管旋轉帶動鉆頭進行鉆井。加 拿大也只是開始嘗試， 但尚未成功。 因此，目前連續(xù)油管鉆井都是在井 下的最底端，用連接器接上鉆頭及 驅動鉆頭旋轉的液馬達，還要接上 電纜輸電的電動隨鉆隨測裝置及導 向器，以便進行定向鉆井。 連續(xù)油管本身不能旋轉，而且 也不能下套管，因而修井及完井還 必須借助常規(guī)鉆機、修井機。于是， 近年來國外開始采用混合型連續(xù)管 鉆井裝備，該設備是將連續(xù)油管作 業(yè)機與可移動式井架結合在一起， 通過移動井架，使用常規(guī)鉆機、修 井機來完成下套管完井及修井作業(yè)。 連續(xù)油管鉆井具也有自身的優(yōu) 勢。首先井場占用面積小，適于狹 窄工作區(qū)域使用；可不停泵實現(xiàn)連 續(xù)循環(huán)，從而避免卡鉆、井噴，安 裝備空間 51 暢想海上連續(xù)油管鉆 井新思路 全，特別適合用于欠平衡鉆井；不 用接單根，省去起下鉆的時間及工 作人員；采用電纜傳輸，實時傳輸 測井數(shù)據，利于連續(xù)監(jiān)測井下壓力 變化；可進行過油管鉆井，便于老 井加深、過油管側鉆，這些都是常 現(xiàn)鉆機無法比擬的。正是由于這些 優(yōu)點，從 1991 年起連續(xù)油管鉆井 技術就已經開始準備應用，在陸地 上發(fā)展起來。
制約海上應用的因素
海上連續(xù)油管鉆井近幾年才出 現(xiàn)，發(fā)展緩慢。美國威德福公司在 英國北海進行了連續(xù)管鉆井作業(yè)， 他們在直徑 4- 1 / 8 英寸的井內，鉆 井達到了 4,503 米，穿過三個砂巖 油層，并評價了欠平衡鉆井對油層 的影響，還用連續(xù)管下入篩管，進 行了完井作業(yè)。結果證明，不僅最 大限度地減少了對油藏的損害，提 高了油井產量，而且還比常規(guī)鉆井 大大節(jié)省了時間與費用，經濟效益 顯著，這是全球海上連續(xù)管鉆井的 良好開端。海上連續(xù)油管鉆井有如 此大優(yōu)勢，為何會發(fā)展緩慢呢？
首先，改造甲板的經濟性制約 因素。海上無論是在固定式還是浮 式平臺上，進行連續(xù)油管鉆井，都 需要將上述陸上連續(xù)油管鉆井所需 的 6 個模塊裝備，安放于海上平臺 的甲板上，這就需要擴大海上平臺 的甲板面積及空間。另外，采用混 合型連續(xù)油管鉆井裝備時，還需要 解決井架的可移動問題。因而，無 論是改造已有服役平臺，還是新設 計平臺，都要增加造價，再加上安 裝費用等， 加大最終鉆井作業(yè)成本。 正是由于這種經濟性因素的制約， 非常不利于海上邊際油田的開發(fā)及 難動用儲層的開采。故而，海上實 施連續(xù)油管鉆井進展緩慢。 吊裝設備的安全性制約因素。 海上進行連續(xù)油管鉆井時，需要自 運送連續(xù)油管作業(yè)機等裝備的船舶 上吊卸六個橇裝模塊的裝備，將其 安裝于海上平臺的甲板上。在此吊 卸及安裝過程中，常是采取立體交 叉作業(yè)，以節(jié)省海上作業(yè)時間。無 論是設備還是人身的安全保障都是 一個必須解決好的問題，于是這種特殊的高安全性要求，又成了海上 連續(xù)油管鉆井進展緩慢的另一個制 約因素。 完成作業(yè)的局限性制約因素。
與上述陸上連續(xù)油管鉆井一樣，在 海上進行連續(xù)油管鉆井，同樣不能 修井，不能下套管，需要依賴修井 機進行修井，依靠常規(guī)鉆機進行開 鉆下導管、 鉆進過程中下技術套管、 完井時下油層套管、油管等作業(yè)。 但是，在海上完成這些作業(yè)，技術 要求更高、作業(yè)費用更高，而且若 采用混合型裝備在海上進行連續(xù)油 管鉆井，還需要井架可移動，又會 帯來不少經濟及技術方面的新問題， 也不是輕而易舉的，故而這種完成 作業(yè)方面的局限性，在很大程度上 構成制約因素，使海上連續(xù)油管鉆 井進展緩慢。
海上連續(xù)油管鉆井創(chuàng)新作業(yè)
目 前， 這 種 在 海 上 平 臺 上 進 行連續(xù)油管鉆井的作業(yè)模式，可以 稱作“直接在海上平臺上進行作業(yè) 的模式”。筆者提出這種新模式可 將其稱作“通過專業(yè)的作業(yè)船進行 作業(yè)的模式”。這種新的作業(yè)模式 是將連續(xù)油管作業(yè)機放在專業(yè)船上， 它與平臺上已有的常規(guī)鉆機等設備 配合起來進行作業(yè)。海上平臺需要 進行連續(xù)油管鉆井時，專業(yè)船即啟 動動力定位系統(tǒng)靠泊平臺，并將注 入頭坐于平臺上的井口處，連續(xù)油 管釋放送上平臺，通過注入頭下入 井內， 即可進行鉆井作業(yè)， 其它修井、 下套管、完井等作業(yè)，均可利用平 臺上現(xiàn)有的動力杌組、鉆機、鉆井 泵組、修井杌等裝備來完成。顯然， 這種新作業(yè)模式既不需要改造海上 平臺甲板，也不需要改造井架采用 混合型裝備，還減少了設備的吊卸 安裝（只需吊卸安裝注入頭及送連 續(xù)油管上平臺），但卻充分利用平 臺上現(xiàn)有裝備，相互配合，全面完 成鉆新井及老井重入的各項鉆井、 修井作業(yè)。顯然，這種新作業(yè)模式 解除了上述三個方面的制約，是一 個“一舉多得”的海上連續(xù)油管鉆 井值得探討應用的作業(yè)模式。
新思路作業(yè)的關鍵技術
海上連續(xù)油管鉆井實施“通過 專業(yè)的作業(yè)船進行的作業(yè)思路”， 筆者認為，其關鍵技術有二，其一 是“作業(yè)船靠平臺”，二是“連續(xù) 管上平臺”。解決“作業(yè)船靠平臺” 的問題，要求作業(yè)船需配備 DP-2 動 力 定 位 系 統(tǒng)， 作 業(yè) 船 靠 泊 平 臺 時，采用發(fā)電機組并車工作，向海 上平臺推進?？拷脚_就位后，啟 用 DP-2 動力定位系統(tǒng)，保持船位。 在作業(yè)期間，可使縱向搖擺小于 15 度，橫向擺小于 22 度，完全能夠滿 足鉆井工藝的要求。DP-2 動力定 位系統(tǒng)，若有一臺艏側推進器發(fā)生 故障，則可根據海上平臺周邊的作 業(yè)環(huán)境，適當調整作業(yè)船的船艏方 向，使其滿足繼續(xù)作業(yè)的能力解決 “連續(xù)管上平臺”的問題，要求提 高吊裝作業(yè)的技術水平。在自作業(yè) 船上將注入頭連同連續(xù)管起吊安裝 到平臺上的井口處的全過程中，既 要保證精準就位井口，又要保障人 身設備安全。此外，還要設計出安 裝于平臺舷側及作業(yè)船適當位置的 兩個連續(xù)管導向裝置，以便通暢引 導出自作業(yè)船上滾筒的連續(xù)管，送 上平臺上井口處的注入頭。此導向 裝置還要能適時封閉及開啟，便于 連續(xù)管根據需要方便地進入或脫開 導向裝置。
連續(xù)油管鉆井作業(yè)船類型
“ 通 過 專 業(yè) 的 作 業(yè) 船 進 行 作 業(yè)的模式”所使用的作業(yè)船可分為 兩種，一種是單一進行連續(xù)管鉆井 作業(yè)的船，另一種是綜合進行多種 增產作業(yè)的船。前者鉆井專用，故 可較長時間使用，后者可適應油田 增產作業(yè)的需要，充分利用船上多 種設備，但若鉆井周期太長，則其 它增產作業(yè)裝備將處于呆滯狀態(tài)， 經濟效益差。第一種單一進行連續(xù) 管鉆井作業(yè)的船目前國內外尚無產 品；第二種綜合進行多種增產作業(yè) 的船，在國外如國際大型石油專業(yè) 公司哈里伯頓、 斯倫貝謝均已擁有， 并在此領域形成了行業(yè)技術壟斷。 我國借鑒國外經驗，自行研發(fā)，已 于 2015 年建造出了首艘 6,000Kw 海上油田增產作業(yè)船。2015 年，該 船已成功實施了海上多口生產井的 增產作業(yè)，在渤海 CFD 油田成功地 實施了防砂完井作業(yè)。這艘作業(yè)船 主要是為壓裂及酸化增產作業(yè)服務， 因而全船及底艙基本上配置是壓裂、 酸化等作業(yè)所需的裝備，也配備了 連續(xù)油管作業(yè)裝備、輸?shù)獨庠O備， 因此可與平臺上常規(guī)鉆機、修井機 結合，構成混合型連續(xù)油管鉆井系 統(tǒng)，進行海上連續(xù)管鉆井作業(yè)。 目前，我國已擁有可進行海上 連續(xù)油管鉆井作業(yè)的增產作業(yè)船， 因此采用“通過專業(yè)的作業(yè)船進行 作業(yè)的模式”，在海上實施連續(xù)油 管鉆井，已充分具備了可行性與現(xiàn) 實性。
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