流花20-2油田工程船安装水下采油树实践

陈志德，宋吉明，李波，马鹏杰，阮刚，杜庆杰

(1.中海油能源发展股份有限公司工程技术深圳分公司，广东 深圳 518064； 2.中海石油(中国)有限公司深圳分公司，广东 深圳 518064)

0 引言

流花20-2(以下简写为LH20-2)油田位于中国南海珠江口盆地番禺低隆起东端，南侧紧邻东沙隆起白云东凹，距香港东南236 km。新建10口井水下生产系统：10颗水下卧式采油树、2个5井式水下管汇、1个水下控制分配单元SDU(含光纤通讯路由器)、3个水下供电分配单元SPDU、2个管道终端PLET，井流经2条14″海底管道输送到新建浮式生产储油船FPSO处理、储存、外输，如图1所示。

图1 流花20-2油田水下生产系统示意图

LH20-2油田采用10口水平井进行开发，水深392 m，选用南海六号半潜式钻井平台进行钻完井作业，在钻井船进行完井作业前，需使用工程船进行水下采油树及生产导向基座PGB(production guide base)的安装。采油树本体重达40 t(长×宽×高：4.51×3.69×3.99 m)，带防渔网设施FFS(f ishing friendly structure)21 t。

1 主要作业资源

1.1 安装船舶

HYSY285工程船是海油工程大型深水系列船舶之一，支持饱和潜水、管缆安装、深水设施安装、检测、维修等多功能。该船总长125.7 m，型宽25 m，设计吃水下最大航速15节，动力15360 kW(20582HP)，配备DP-3动力定位系统和AHC(active heave compensation)主动式升沉补偿起重机(250 t)，甲板面积1590 m2。配有2台3000 m水下机器人ROV(remotely operated vehicle)，载员120人。

1.2 设备工具

主要设备工具包括：采油树提升工具THT(tree handling tool)，采油树送入工具MTRT(mechanical tree running tool)，起重锚(lifting anchor)，水下液压剪，注入撬(hot stab)，井口打磨刷，高压水单元，液压单元，液压单元操作盘，密封圈安装工具，水下切割锯等。

2 海上施工过程

海上安装采油树施工流程可分为3大步骤：装船和运输，安装PGB，安装采油树，如图2所示。以下主要介绍的是安装采油树步骤的具体施工流程。

图2 海上安装采油树施工流程

2.1 采油树检查和甲板准备

(1)ROV进行海底环境预调查，移除垃圾帽，同时完成井口清洁工作及VX钢圈安装工作；(2)甲板检查VX钢圈夹持销钉状态，确认处于释放状态；(3)检查采油树连接器，确认连接器处于解锁状态；(4)阀门状态检查；(5)确认化学药剂注入计量阀锁紧状态；(6)确认油嘴锁紧状态；(7)MQC(multi quick connect)压力补偿帽检查，并充满HW443R控制液，安装采油树至生产MQC上。

2.2 采油树吊装

(1)安装采油树送入工具MTRT至采油树，并锁紧；(2)根据吊装图安装索具并吊装采油树。

2.3 采油树下放就位

(1)在距离井口200 m外起吊采油树并下放入水至30 m，ROV检查采油树水下状态；(2)以DP模式移船至井口附近10 m位置后停止，吊机开启AHC；(3)移船至PGB顶部，采油树首先进入PGB最长及第二长导向杆，再进入PGB剩余两根最短导向杆，缓慢下放坐入井口上。

2.4 采油树锁紧

打开采油树ROV面板和ROV面板右侧FFS，观察指示杆到位，锁采油树至高压井口头，ROV打压锁采油树至高压井口头，锁紧压力为14.48 MPa，继续打压至20.68 MPa，稳压5 min，观察采油树锁紧指示杆显示采油树已锁紧到位。

2.5 采油树过提测试

(1)吊机缓慢提升，拉力达到2 t时，ROV检查锁紧后吊机缓慢提升至测试压力(即采油树就位前的水中重力+22679.6 kg)，保持2 min确认过提合格；(2)解脱采油树送入工具(MTRT)，回收送入工具至甲板，回收采油树生产MQC补偿帽。

2.6 采油树钢圈密封测试

确认钢圈测试阀门打开，插入Hot Stab，打压34.47 MPa，稳压15 min，确认采油树VX钢圈密封合格。

2.7 收尾工作及后调查

安装垃圾帽至采油树顶部，安装长期保护帽至采油树生产MQC，剪断采油树FFS固定钢丝绳，打开FFS桩腿，检查采油树阀门状态。

3 难点及应对措施

3.1 安装作业风险高

采油树单套悬重约50 t(水中)，存在极大的甲板吊装风险与水下对接风险，一旦磕碰，将对极高价值的水下采油树及水下井口带来巨大损失，并影响后期完井作业。

现场应对办法：(1)采用带应急解脱的索具配置；(2)采用无尾绳吊装方式作业；(3)水下对接采用船舶，吊机，ROV 联动方式完成；(4)给吊机手提供水下状态实时视频；(5)中控全程全权指挥吊机手及ROV操作。整个作业过程未发生任何吊装、对接带来的安全事故。

3.2 天气海况影响

LH20-2油田PGB及采油树海上安装施工作业介于钻井作业结束和完井作业开始之间，项目工期受钻井作业结束和完井作业开始的直接影响且作业时间段处于冬季季风期内，海况恶劣。原计划按照单井的先后作业步骤，避免因密封试验失败后重新水下安装MTRT进行采油树回收操作。但是每次采油树入水前需要确认合适的天气窗口，一旦海况不好，将会延长项目整体工期。

现场应对办法：分阶段安装，安装完PGB后先利用天气窗口集中落座采油树并进行提拉作业，完成后解脱MTRT，后续利用海况稍差的时候进行ROV水下作业。

实践证明，优化作业顺序，从单井口按顺序作业优化至批量按阶段作业，平均每套采油树安装工时提升约9 h。完成全部的水下采油树锁紧提拉作业之后，密封圈的性能未受到影响，密封效果良好。创造了单套PGB及采油树安装作业0.87天的新记录，极大的缩减的项目整体工期，同时也适当的利用了海况不好的时间段进行有效作业。

4 亮点及经验教训

4.1 优化船舶资源

选用HYSY285安装LH20-2油田水下采油树及PGB，HYSY285为全钢甲板，甲板有效甲板面积较大，可以一次性装船10套水下采油树和10套PGB，同时，船型较大，可满足2.5～3.0 m海况条件下的施工作业，极大提高了水下采油树及PGB安装效率。

4.2 预装PGB导向桩

项目准备阶段，通过执行风险数据质量评估、风险概率和影响评估来指导海上施工准备工作。通过评估发现在确认PGB底座强度和甲板布置限位强度满足要求的条件下，调整为陆地预装导向桩的做法执行，在比原计划节约海上船天约1 d(2根/h)的同时也减少了海上的登高解钩作业风险(最长桩6 m，顶部吊装)。

4.3 ROV备件需充足

PGB和水下采油树安装的过程中，现场有三次对接作业需要ROV进行直接接触并支持，由于该类型水下采油树及PGB没有设置ROV对接的标准接口，仅有供五功能手抓取的扶手接口来调整PGB和水下采油树的艏向。采油树水中重量达50 t以上且受海流及船舶动态影响，ROV动力小于150HP很难维持水下采油树与PGB导向桩之间的相对位置。同时，由于长时间稳定水下采油树，导致五功能手螺栓因断裂而失效。

因此，建议：(1)后续类似作业，ROV动力需在150 HP及以上；(2)五功能手和七功能手的备件需要视海上作业量多备。

4.4 船舶现场通信系统需升级改造以满足作业需求

海上施工过程中，HYSY285中控接入ROV视频信号均需通过CCTV系统中转，定位信号也需要经过船舶局域网络中转，作业过程中经常出现ROV信号导致CCTV系统重启且图像失真，定位信号丢失的现象。此外，中控无法通过CLEAR-COM对讲系统与吊机手联系，需要采用额外的对讲机沟通。在水下对接需要同时给ROV和吊机手下指令时需要使用不同设备，极大影响对接时机的把握，容易出现磕碰风险。

因此，建议：(1)将ROV供中控信号与CCTV线路隔离，ROV控制间走专线至中控且额外提供一路给CCTV系统备份，避免CCTV系统路由负载过大导致作业中断，升级中控视频分配器，改良视频显示尺寸失真的影响；(2)将定位信号走专线至中控和驾驶台，避免局域网路由器负载过大导致信号延迟或中断造成作业中断；(3)将吊机手控制间引入CLEAR-COM系统，使吊机、ROV、定位、DP、中控在同一个指挥系统下运行。

5 结语

随着深水油气田以及浅水特殊区域的油气田开发，越来越多的水下生产系统将会被安装。带PGB和FFS的水下采油树的成功安装，为后续其他油田水下采油树的整体安装提供了借鉴与思路。