半潜式平台电测校深精准控制技术的应用

许成强，黄亮

(1.中海油能源发展股份有限公司工程技术湛江分公司，广东 湛江 524057；2.中海石油(中国)有限公司湛江分公司，广东 湛江 524057)

0 引言

半潜式平台作业时漂浮于海面，在波浪的作用下，平台随海况变化周期性升沉运动，在极端的海况下，平台升沉高度差可达4～5 m。常规电测校深，电测绞车固定于平台电测甲板，地滑轮固定于钻台转盘，天滑轮固定于顶驱吊卡，由于平台升沉运动的存在，平台电测甲板、钻台转盘以及顶驱吊卡三者都随平台同步升沉起伏，电测工具串在钻具内相对钻具有同步的升沉位移，此时，若按常规的电测方法去进行电测校深，必然会存在较大的校深误差。针对半潜式平台特点，根据升沉补偿系统原理，优化常规电测校深方法(图1)，形成了一套适用于半潜式平台的精准电测校深技术，有效解决了半潜式平台电测校深精度误差问题。

图1 常规电测校深示意图

1 天滑轮补偿系统

半潜式平台一般存在游车升沉补偿系统，作业时打开游车升沉补偿系统，可以补偿平衡平台升沉运动对钻具的影响，从而保持钻具在井底深度不变[1]。然而，电测作业时，天滑轮固定于顶驱吊卡之上(图2)，电测工具串以及电缆的重量过轻，在平台升沉运动时，重量不足以激活游车升沉补偿系统，从而保持天滑轮相对钻具位置不变。此时，设计增加一补偿滑轮在顶驱吊卡与电测天滑轮之间，补偿滑轮上穿一补偿绳，补偿绳一端固定于隔水管，另一端拉紧之后固定于转盘，顶驱与隔水管之间通过补偿绳绷紧，在平台升沉运动时，游车升沉补偿系统得以第一时间启动补偿。通过补偿滑轮和游车升沉补偿系统配合，在电测校深作业时，实现游车升沉补偿系统对天滑轮的升沉补偿平衡，确保天滑轮相对钻具位置不变。

图2 天滑轮补偿系统示意图

2 地滑轮补偿系统

在平潜平台若像常规电测校深方法将地滑轮固定于钻台转盘，如图3所示，地滑轮将跟随平台同步升沉运动，钻具内电测工具串相对钻具将产生同步升沉位移，平台升沉对电测校深存在较大的误差。

图3 半潜平台在地滑轮未补偿的情况下电测校深示意图

为消除此误差影响，将地滑轮直接固定于钻具之上，由于钻具不随平台升沉运动，相对地层位置固定，故地滑轮不再受平台升沉运动影响，从而保证了电测工具串位置相对钻具位置固定，不受平台升沉运动影响。

3 绞车补偿系统

由于平台升沉运动的存在，固定于平台电测甲板的电测绞车会跟随平台同步升沉运动，从而导致钻具内电测工具串相对钻具产生一定的相对位移。如图4所示，电测工具串相对钻具的位移即地滑轮至绞车滚筒间电缆长度在升沉运动前后的长度变化。

图4 半潜平台在电测绞车未补偿的情况下电测校深示意图

如表1所示，电测绞车至地滑轮之间的水平距离一般不小于10 m，平台升沉高度一般不超过2 m，取电测绞车至地滑轮之间的水平距离为10 m，地滑轮与电测绞车处于同一水平面，计算不同升沉运动变化下升沉对井下工具串位移的影响。从表1可看出，在升沉1 m时，电缆长度伸长0.05 m；在升沉2 m时，电缆长度伸长0.198 m。半潜式平台电测校深误差要求小于或等于0.5 m[2]，单纯由电测绞车随平台升沉而引起的电测误差较小，在半潜式平台电测校深误差允许范围之内，可忽略影响。

表1 绞车不同升沉高度对电测工具在钻具内位置的影响统计表

4 现场应用

南海西部崖城X气田储层为正常温度系统，最高温度为132 ℃，主体区块地温梯度3.19～3.96 ℃/100 m，储层压力系数0.992～1.007，使用半潜式平台进行3口生产井弃井作业，对封隔器上部生产管柱进行切割回收，切割位置设计为封隔器上部油管单根中部，如图5所示。

图5 崖城X气田管柱切割示意图

3口井油管切割深度均设计为9-5/8″生产封隔器上部油管单根中部位置，各井切割深度及油管详细参数如表2所示。

表2 3口井的切割位置及油管详细参数表

为实现切割位置的精准控制，在电测校深后使用RCT切割方式进行切割，校深方式采用测量CCL方式，根据标志性油管接箍及封隔器以上接箍进行校深。

4.1 校深设备

(1)地面设备：CLIS或ELIS。

(2)井下仪器：2312CCL、2315CCL、RCT 切割工具、EMA锚定仪器等。

THG(热发生器)。

型号：TG-B-150E-01，耐温260 ℃，电阻范围130～160 Ω。

工作原理：内部为电发热线圈+高密度混合燃料(非危险物料级别)，通过加持续的1A电流(理论上交流、直流、正、负电均可)，使线圈产生大量热量用于激发内部的燃料，产生高能火焰，用于激发连接在下部RCT。

RCT(径向切割炬)。

RCT工具尺寸及药量根据工具配置表进行选择。

切割 3.5″/9.2#/L80 VAM TOP 油管，线重 9.2 ppf，内径7.60 cm(2.992 in)，同时由于切割位置压力值小于27.6 MPa，选择外径为2in切割工具。切割2-7/8″/6.4#/L80VAM TOP油管，线重6.4 ppf，内径6.20 cm(2.441 in)，同时由于切割位置压力值小于27.6 MPa，压力值小于27.6 MPa，选择外径为4.29 cm(1.688 in)切割工具。

工作原理：RCT内部封装的主要成分为铝热剂，被激发后在内部发生剧烈的铝热反应(3Fe3O4+8Al=9Fe+4Al2O3+热量)；反应后产物及热量推开RCT喷嘴保护滑套，从石墨喷嘴高速喷出，反应生成的Al2O3微小硬颗粒物在高温下对管壁进行高速的机械研磨作用，将管壁切断，这个切割过程在25 ms内完成。

EMA(锚定仪器)

EMA仪器尺寸1-3/4 in，型号EMA-1750-100，耐温163 ℃，选择锚臂装置为043型和045型。

工作原理：一般接在RCT工具上部，校深定位后通过加60-90 VDC/0.6-0.8 ADC正电开腿，将工具串锚定于管壁上，防止切割过程工具串向上窜动，确保切割同一位置，正电向下不导通，不会激发RCT，只有负电才能向下导通，用于激发RCT，点火后，重新加正电收腿。

PBA(压力平衡锚)

通孔的空心管结构，连接在工具串底部，通过压力平衡的方式缓冲切割瞬间的能量释放，避免工具串向上窜动，确保切割同一位置。如果没有EMA，只使用PBA，必须要求在切割点以下有循环通道，能量可向下释放。

(3)其他设备：工房、拖撬、发电机、发动机、井口工具箱、托盘、防喷装置等。

4.2 作业程序

(1)就位电测设备，电测工具入井前组装天滑轮及电缆防喷器、注脂控制头、通井/RCT工具串。

(2)采用电缆卡将工具串全部放置进测试树内，并坐落在防喷器上，吊装注脂控制头。

(3)拆卸电缆卡，注脂控制头连接防喷器，地面试压24.1 MPa验证密封性能。

(4)安装井口电缆防喷器及注脂控制头至连续油管提升架。

(5)关闭水下测试树上的防喷阀。

(6)组装电缆通井工具串：通径底锥(长0.2 m、外径48 mm) +加重杆1根(43 mm) + CCL(43 mm) +电缆头(28 mm) + 3根加重杆(43 mm) +电缆。

(7)对防喷器及注脂控制头试压封3.4 MPa×5 min，24.1 MPa×15 min，稳压合格。

(8)打开水下测试树防喷阀及井下安全阀。

(9)下入通井工具串至生产封隔器以下，上提测量，记录CCL接箍信号，根据封隔器等标志性短节校正深度，校深完毕后起出通井工具串。

(10)组装热发生器接头，测量阻值在130～160 Ω范围内，接上热发生器保护套。

(11)组装EMA，更换锚臂。

(12)地面检查CCL仪器及EMA锚定仪器，连接CCL及电缆头后，检查CCL信号并进行试点火测试；连接扶正器、EMA锚定仪器，加正电检查EMA开收腿是否正常，加负电进行点火测试，测试完毕注硅脂。

(13)在钻台竖直连接EMA锚定仪器、RCT径向切割炬、PBA压力平衡锚。切割工具串组合：3根空心加重杆(43 mm) +电缆头(28 mm) + CCL(43 mm) +扶正器(最大外径43 mm) + 1.75″EMA锚定仪器+扶正器(外径38 mm) +径向切割炬+ PBA压力平衡锚+扶正器+底堵。

(14)关闭水下测试树防喷阀，对防喷器及注脂控制头试压 3.4 MPa×5 min，24.1 MPa×15 min，稳压合格，泄压至2.1 MPa。

(15)下放切割工具至切割点以下，上提测量，通过CCL测量出标志性短节，校深完毕后，将切割喷嘴停于设计油管切割位置。

(16)经现场监督确认切割深度无误后，加正电开EMA仪器腿进行锚定，上提电缆100 lbs，确定锚定装置固定，而后切换负电进行点火，对油管实施切割。确认点火成功后，工具串下放0.5 m，再次切换正电收EMA仪器腿。

(17)确认切割完成后，起出工具串，拆井口，期间环空打压验证是否有切割到油管。

切割后，起出生产管柱，检查切割位置准确，误差全部小于0.2 m。本次半潜式平台电测校深精准控制技术现场应用，深度精准，误差较小，效果良好，为海上半潜式平台电测校深作业提供了参考。

5 结语

半潜式平台电测校深作业，需要注意到校深的三个关键位置，分别是天滑轮、地滑轮以及电测绞车。其中，天滑轮和地滑轮跟随平台升沉运动对校深误差的影响较大，必须消除或降低其影响，电测绞车跟随平台升沉运动对校深误差影响相对较小，可忽略。通过消除地滑轮的升沉运动，补偿平衡天滑轮的升沉运动，可实现半潜式平台电测校深精准控制。