LD10-1油田井口平台加挂井槽技术研究

穆顷 张建勇 杨光 李彦丽 张晓频

（中海油能源发展股份有限公司 油田建设工程分公司 天津 300452）

LD10-1油田井口平台加挂井槽技术研究

穆顷 张建勇 杨光 李彦丽 张晓频

（中海油能源发展股份有限公司 油田建设工程分公司 天津 300452）

LD10-1油田井口平台加挂井槽项目中，对三种加挂井槽的方法（内挂井槽、外挂井槽和新增桩腿加挂井槽）进行详细分析论证，最终确定合理的加挂井槽方案。在加挂井槽的方案论证和实施工程中，对三种加挂井槽方式需要注意的共性问题和各自特点进行分析总结，为类似的工程项目提供借鉴。

井口平台；内挂井槽；外挂井槽；新增桩腿

0 引言

LD10-1油田位于渤海辽东湾中部海域，平均水深约30m。油田设施包括井口平台（即LD10-1WHPA）和中心设备平台。随着平台投产年限不断增加，油田产量已逐年递减。为了弥补产量的下降，企业常采取侧钻井、注水、注聚等措施使原油产量保持稳定。为实现油田合理高效开发、完善注采井网、使油田稳产，需要对LD10-1WHPA进行综合调整，并新增10口调整井。

平台加挂井槽具有工程周期短、投资成本低等特点，且能满足新增调整井的要求。本文将结合LD10-1WHPA加挂井槽项目，对加挂井槽的几种方式进行分析和归纳。

1 加挂井槽的方式

加挂井槽主要有内挂井槽［1］、外挂井槽［2］、新增桩腿加挂井槽三种方式。

SZ36-1B平台采用的是内挂井槽方案，见图1；SZ36-1 E/G平台采用新增桩腿加挂井槽方案，见图2；LD10-1WHPA采用的是外挂井槽及新增桩腿加挂井槽方案，见图3。

三种加挂井槽方案的基本特点见表1。

图1 SZ36-1 B平台内挂井槽方案

图2 SZ36-1 E/G平台新增桩腿加挂井槽方案

图3 LD10-1WHPA外挂井槽及新增桩腿加挂井槽方案

表1 三种加挂井槽方案比较

2 加挂井槽位置的选取原则

平台加挂井槽不论是内挂井槽、外挂井槽还是新增桩腿加挂井槽，其新增井槽位置的选取主要考虑如下因素：

（1）满足钻完井需要

首先需要确定是采用钻井船还是平台的钻修井机进行钻完井作业，然后根据选定的钻井设施极限工作范围选择加挂井槽的位置。一般而言，内挂井槽仍然位于原平台的井口区内。无论是钻井船还是钻修井机都较易实现对内挂井槽的钻完井作业。外挂井槽和新增桩腿加挂井槽，一般位于原井口区外部。如用钻井船进行钻完井作业，则平台结构必须满足钻井船的靠船要求，且必须位于钻井船的作业范围内［3］。如使用平台的钻修井机进行钻完井作业，需要将原平台钻修井机滑移至外挂井槽或新增桩腿平台区域进行作业。因结构受力增加较大，故需要对平台及钻修井机进行较大改造。

（2）与平台结构的相互影响

平台加挂井槽后，需在井槽内安装隔水套管。隔水套管需要通过平台、导管架直至入泥，所以新增井槽必须考虑新增隔水套管、井口片及桩腿对平台原结构的影响。

对于内挂井槽和外挂井槽来说，因为水下施工操作难度较大、风险较高，所以一般要求加挂井槽时尽量不改变导管架的原结构。新增隔水套管自上而下与原导管架结构应保持一定的安全距离，避免安装时损伤原结构。若新增隔水套管与原导管架结构有碰撞且难以避免时，可考虑一些非常措施，如减小隔水套管尺寸且在满足钻完井要求的前提下，将隔水套管设计为一定斜度。若隔水套管与辅助结构（如阳极、防沉板等）发生干涉，则可以经过计算分析后，在满足导管架强度及防腐的要求下拆除该结构，或者拆除后再进行加强。

新增桩腿加挂井槽属于大型改造，对平台结构的整体影响很大。因此需要将新增桩腿结构和老平台结构一起进行详细的整体在位分析，包括静力分析、地震分析、疲劳分析。对新增桩腿结构也要进行安装分析，包括吊装分析、装船分析、拖航分析、桩和隔水套管的自由站立及打入可行性分析［4-5］。此外，还需根据具体分析结果进行新增桩腿结构设计和老平台改造。

（3）海底管线电缆对加挂井槽的影响

由于外挂井槽和新增桩腿加挂井槽的位置与原平台井口区距离较远（一般位于原平台结构外部），因此需要对平台附近的海底管线、电缆路由进行仔细探查，以免隔水套管与海底管线及电缆距离过近或发生干涉。

（4）对上部组块的空间要求

加挂井槽肯定会占用原组块的空间。由于海洋平台的海上空间狭小，因此新增井槽周围必须考虑有足够的空间进行井口设备的回接，以及对原有安全通道及安全区划分的影响。

3 主要技术问题和解决方案

通过对LD10-1WHPA原始设计资料的详细研究和现场调研，形成内挂井槽、外挂井槽及新增桩腿加挂井槽三种方案。三种方案都存在一些技术问题需要解决，下面将对三种方案的主要技术问题和解决方案进行阐述。

3.1 平台内挂井槽

通过对LD10-1WHPA原始设计资料的研究，提出可在平台井口区西侧进行内挂井槽布置（图4）。

图4 LD10-1WHPA内挂井槽方案

3.1.1 内挂井槽与结构干涉的问题

为了避开导管架的各层拉筋，此处实际可用的宽度仅为565 mm，基本满足直径508 mm隔水套管的空间需要。但是在泥面附近，隔水套管还是会与防沉板发生干涉。考虑到防沉板仅仅是导管架海上安装过程中的临时性构件，所以考虑切除干涉部分的防沉板，并在切除部位安装导向筒，以便安装隔水套管。

3.1.2 内挂井槽井口区采油树的布置

LD10-1WHPA原采油树布置在平台的下层甲板上，而且平台的布置已经相当紧凑，无法安装新的采油树。通过反复论证，决定将新采油树布置在下层甲板与顶层甲板的中间两层（见图5），这样新采油树周围就有足够的空间来进行井口设备的回接。该布置方法有效解决了新井口安装、生产和维修的安全及操作问题，对原井口区的影响也降至最低，且不影响平台现有安全通道和安全区域的划分。

图5 LD10-1WHPA内挂井槽采油树

3.1.3 隔水套管的安装

内挂井槽新增隔水套管的位置距离原隔水套管很近。如考虑使用打桩锤将隔水套管打入，则会由于振动太大而影响平台生产。因此通常使用钻修井机和钻井船，以钻孔的方式进行隔水套管安装。

3.1.4 钻井防碰

LD10-1WHPA原有的35个井槽已经全部投入生产。如何保证新增的井槽绕开周围密集的生产井，防碰撞是钻完井后必须考虑的问题。由于内挂井槽与原隔水套管距离过近及油藏靶点的限制，在此处新增井槽很难满足钻完井的要求，故只能放弃内挂井槽方案。

3.2 平台外挂井槽

LD10-1 WHPA的四条腿为东西方向单向倾斜，在平台的南北两侧均可外挂井槽。但由于北侧是该平台的靠船侧，考虑到隔水套管的防碰撞及平台的靠船需要，仅在南侧外挂井槽。

3.2.1 外挂井槽位置的选择

外挂井槽位置应尽可能靠近平台主轴。由于外挂井槽的后续修井作业均由平台修井机完成，外挂井槽和主轴的距离较小，也就减小了修井荷载偏移对平台的不利影响，有利于平台的整体强度和桩基承载力要求。

3.2.2 外挂井槽与平台结构的干涉

由于外挂井槽位置应尽可能靠近平台主轴，从而导致外挂井槽与部分平台管线及安全走道发生干涉。因此必须对管线进行改造，并将原平台安全走道移到新增甲板的最外侧。

外挂井槽的隔水套管通常采用井口片来固定。新增井口片的高程一般与原导管架各水平层一致，这样可保证新增隔水套管的强度。由于水下焊接对于受力构件的强度难以保证，一般新增井口片采用管卡形式连接。设计过程中要注意管卡的可安装性，注意阳极、各个水平杆件、变径段等的位置。在LD10-1WHPA外挂井槽安装过程中，发生了管卡与阳极的干涉问题。经过讨论研究，最终采取先切除阳极，然后利用水下焊接复位阳极的处理方案。

3.2.3 隔水套管的安装

外挂井槽新增隔水套管与内挂井槽相同，也使用钻修井机、钻井船钻孔的方式安装隔水套管。并且为了保证钻头顺利下放和提升，对隔水套管导向设计进行了创新。导向两端均加装喇叭口（见图6），满足了钻孔工具升降的需要。

图6 隔水套管导向

3.3 平台新增桩腿加挂井槽

从老平台构造角度讲，LD10-1 WHPA南北两侧均可实现新增桩腿加挂井槽。但由于北侧是该平台的靠船侧，考虑到隔水套管的防碰撞及平台的靠船需要，仅在南侧新增桩腿加挂井槽。

3.3.1 新增桩腿与原平台结构、设施干涉问题

由于新增桩腿完全依托于现役平台，并进行了重大的改造，因此在安装过程中可能发生较多干涉问题。项目设计阶段就应预测可能出现的干涉问题，并一一核实。

常见的干涉问题如下：

（1）新增桩腿是否与预定安装位置周边现有海底管线、电缆干涉；

（2）新增桩腿是否与平台上部设备（如放空管、火炬臂、吊机、发电机排烟管）干涉；

（3）新增桩腿入泥后是否与原平台钢桩干涉；

（4）新增桩腿与现役平台的连接部分是否与现役平台原有的电缆护管、立管、泵护管等存在干涉。

发生干涉极可能会颠覆整个新增桩腿项目，因此应尽量避免。

3.3.2 新增桩腿安装前的准备工作

新增桩腿安装前，必须对预定安装位置进行仔细探查。由于老平台投入生产已有一定年限，平台导管架泥面附近难免存在冲刷或淤积现象。为了保证新增桩腿高程与老平台基本一致，必须对海底进行仔细探查，了解可能影响新增桩腿安装的障碍物。

3.3.3 新增桩腿打桩作业对现役平台的影响

新增桩腿要用打桩锤打桩。而老平台的部分设备对平台的震动是很敏感的，因此为了减小打桩对老平台的冲击，一般采用以下措施：

（1）新增桩腿打桩时，新增桩腿与老平台并不是通过焊接硬性连接，而是通过具有缓冲作用的临时装置连接。

（2）新增桩腿一般设计成两根直立桩腿。一方面是考虑新增桩腿的建造安装，另一方面也可以减小打桩作业对老平台的冲击。

（3）打桩过程中应合理控制打桩能量与速度，避免对现役平台作业产生影响。

3.3.4 新增桩腿组块与原平台之间的安装误差

虽已采用种种措施，但新增桩腿组块与原平台组块之间仍然不可避免存在安装误差，特别是对于钻修井机需要滑移到新增桩腿组块上进行作业的情况。误差的存在给钻修井机滑轨的改造带来很大困难，一般采用如下措施来处理该问题：

（1）新增桩腿组块与导管架采用倒盲板的连接形式。通过切桩、安装倒盲板，可使导管架安装误差对组块安装的影响降至最小。

（2）新增桩腿组块主梁翼缘板的宽度适当加宽，或者主梁采用宽度较宽的箱型梁，可有效避免滑轨对接现象的发生。

4 结论

LD10-1WHPA最终采取外挂井槽和新增桩腿加挂井槽的方式，共安装12个井槽（其中外挂4个井槽，新增桩腿加挂8个井槽）。目前已经完成新井的钻井作业，取得了良好的经济效益。

加挂井槽的设计非常复杂，需要根据平台的自身特性选取不同的加挂方式。本文结合LD10-1WHPA加挂井槽项目，对几种加挂井槽的方案及工程实践中遇到的问题进行归纳总结，希望能对日后的加挂井槽方案设计提供一定参考。

［1］邱大庆，龚玉金，黄三平.XJ30-2平台新增内置井槽的几个技术问题［J］.中国海上油气，2008，20（3）：189-191.

［2］邓欣，尹彦坤，易涤非等.海洋平台加挂井槽技术研究与实例分析［J］.中国海洋平台，2007（12）：46-49.

［3］何一平.海上平台总体设计中的修井问题［J］.中国海上油气（工程），1995（6）：9-13.

［4］中国船级社.海上固定平台入级与建造规范［M］.北京：人民交通出版社，1992.

［5］中国海洋石油总公司.Q/HS 3003-2002渤海海域钢质固定式平台结构设计规定［S］.北京：2002.

Study for additional well slots on LD10-1WHPA

MU Qing ZHANG Jian-yong YANG Guang LIYan-li ZHANG Xiao-pin
（Oilfield Construction Engineering Co.，CNOOC Energy Technology&Services Limited，Tianjin 300452，China）

In the project of additional well slots on LD10-1 WHPA platform，three methods，which are internal addition，external-addition and legs extension-addition，are analyzed and demonstrated to find out the reasonable one.During the scheme demonstration and project implementation，the common problems and characteristics that need to pay attention to for the three methods are analyzed and summarized，which shall provide reference for similar projects.

wellhead platform；internal additional well slots；external additional well slots；leg extension additional well slots

TE951

A

1001-9855（2012）03-0001-05

2011-11-01

穆顷（1981-），男，汉族，工程师，主要从事海洋工程结构设计工作。

张建勇（1979-），男，汉族，硕士，工程师，主要从事海洋工程结构设计工作。

杨光（1983-），男，汉族，工程师，主要从事海洋工程结构设计工作。

李彦丽（1982-），女，汉族，硕士，工程师，主要从事海洋工程结构设计工作。

张晓频（1984-），女，汉族，硕士，工程师，主要从事海洋工程结构设计工作。