搬迁修井机进行海上生产井弃井的研究

霍宏博

1.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300459

2.海洋石油高效开发国家重点实验室，天津 300459

国际公约及国内法律规定，停产油气田必须在规定时间内拆除[1]。随着开采年限增加，未来我国越来越多的海上油田面临弃置[2-3]。油田弃置处于油田生命周期的最后阶段，作业难度大且投资无收益[4]。钻井船或模块钻机是目前老井弃置的主要作业机具[5]，利用修井机实施弃置的井较少。修井机作业日费低廉、能耗低[6-7]、搬迁费用低，将其作为弃井工程装备可有效降低弃井工程的投资。海洋石油修井机配备有旋转、起升、循环和井控设备[8]，可满足弃井作业的起管柱、注水泥塞、拆除套管等功能要求[9]。目前，渤海已经进行过海洋修井机改造并搬迁用于修井、调整井作业，但对利用修井机进行弃井作业的研究应用较少。通过对Q油田W平台弃井设计方案研究，开展了区域修井机资源筛选，得出修井机进行弃井的方案可行，并提出了修井机弃井作业的适应性改造方案。经济性评价显示，采用修井机弃井方案较钻井船弃井方案，可大幅度节省经济投入。

搬迁修井机用于生产井弃置设计分析，能够为今后渤海乃至其他海域油田弃置作业机具的选择提供经验参考和技术支持。

1 搬迁修井机匹配

Q油田W平台共有9口井及3口空井槽待弃置。建造初期配置有一台HXJ158修井机（钩载质量158 t），但随着油田生产开发潜力降低、经济效益变差，再无修井需求，修井机已被搬迁至其他平台，且正在作业，无迁回可能。原修井机采用柴油机驱动，下底座滑轨跨距14 m，平台为修井机动力设备保留了能源供给端口，具备动力回接条件。平台吊机大钩最大钩载质量15 t，作业半径15 m；小钩最大钩载质量3 t，作业半径26.5 m。

1.1 作业能力校核

弃井作业的修井机要具备井口覆盖范围，满足起下管柱钩载、井控设备等能力要求。按照修井经验，一台F800以上泥浆泵即可满足弃井作业所需循环系统的作业要求，平台污水可通过未弃置的海底管道进入生产流程。

针对平台最深井（P1井）进行作业钩载校核，该井最深达3 970 m，作业难度极大。按照3 1/2 in（1in=25.4 mm）钻杆作业；井筒内液体密度按照1.03 g/cm3进行校核。经计算，最大钩载出现在钻柱下到底之后的上提工况，最大钻柱重力700 kN。

按照标准要求[9]，钻机钩载应满足以下条件：

式中：Q钩载为满足作业需求的钻机大钩载荷，kN；F管柱为最大钻柱的重力，kN。

修井机钩载应满足1 340 kN的作业能力，HXJ135及以上级别修井机可满足弃井作业要求。

1.2 修井机与生产平台匹配

修井机与平台匹配主要针对修井机动力系统来源、平台吊机吊装能力与修井机撬块重量匹配、修井机底座与滑轨跨距匹配、修井机负荷与导管架结构匹配等。

电驱HXJ135修井机功率至少1 560 kW，超过平台冗余供电负荷，且电压为690 V，W平台为380 V及220 V电驱，需要配备电控房，而W平台甲板空间有限，综上，电驱修井机不具备搬迁条件。

根据钩载限制和动力来源，兼顾修井机跨距为14 m的限制，对渤海修井机资源进行筛选，共有2台修井机满足要求，见表1。

表1 可匹配修井机筛选

HXJ180修井机覆盖范围如图1所示，分析表明其进行平台最边缘井弃井作业时，修井机底座部分悬空。若对工程结构物进行适应性改造，则工作量大并且需重新进行平台稳性校核，故主推搬迁HXJ158修井机弃井方案，HXJ158修井机覆盖范围见图2，分析表明其满足平台弃井覆盖要求。

图1 HXJ180修井机覆盖范围

图2 HXJ158修井机覆盖范围

1.3 作业工况设备匹配

弃井作业与修井作业工况大致相同，修井机可满足洗井、起管柱、注水泥塞、起套管等常规修井作业要求。但大尺寸隔水导管拆除作业需要转盘，开口尺寸要求苛刻，常规修井机配置转盘型号通常为ZP275（转盘开口直径27 1/2 in），无法通过弃井作业割断φ 30 in以上隔水导管，也无法满足隔水导管分段切割的作业要求。

切割隔水导管作业不需要管柱的旋转，因此对转盘改造（见图3），拆除旋转单元，并制造工装代替，配合大尺寸耐磨补心，可使转盘开口直径达到42 in，满足起甩φ 36 in隔水导管坐卡瓦要求，使修井机具备大尺寸隔水导管拆除作业的能力。

2 修井机弃井经济性分析

2.1 修井机作业效率

据统计，渤海已弃置的24口井弃井作业各工序时间占比，如图4所示。

图3 HXJ158修井机转盘改造

图4 弃井作业各工序时间占比

统计修井机118井次修井作业及钻井船52次修井作业，作业效率对比数据如表2所示。据表2可测算钻井船及修井机的弃井作业工期。

表2 不同机具修井作业效率比较

W平台区域水深7.8 m，隔水管端面海拔12.5 m，在泥面以下5 m切割，隔水管长度25.3 m。吊机最大钩载质量15 t，可满足最长10 m隔水管吊装，因此隔水管需要分割成3段。受吊机钩载和井架高度等影响，钻井船只需切割成2段。钻井船拆隔水管效率是修井机的1.5倍。

2.2 修井机弃井工程投资概算

根据修井机作业效率测算弃井工期，修井机完成W平台弃井工期较钻井船增加36天，但修井机作业日费较钻井船节省73%，修井机搬迁费用较钻井船拖航费用节省约41%。综合测算，采用修井机弃井较钻井船方案节省投资约1 689万元。

3 结论和建议

采用搬迁修井机进行弃井的方案在技术上具有可行性，并且在经济上具备较大优势。

对搬迁修井机弃井方案有以下建议：

（1）匹配修井机时，搬迁对象要考虑目标生产平台吊机作业能力，修井机撬块重量需小于目标平台钩载。

（2）特殊井[11]弃井作业对井控设备要求较高，安装高压力等级防喷器所需空间较大，要对修井机进行改造和校核。

（3）弃井作业的注水泥塞作业需要带固井设备的支持船配合，在经济性分析时需要考虑。

（4）未安装过修井机的平台进行搬迁需要重新校核生产平台工程结构的承载能力。

（5）修井机搬迁还需考虑运输距离，对于运输距离较远的修井机具应在经济性分析时考虑。