工程船方式的永久弃井作业在南海的首次应用介绍

摘 要：近年来，世界范围内的部分海上油气田进入开发的中后期。按照相关法律需要对各种海上油气生产装置和设施进行拆除、弃置。海上油气田的弃置，一则对海洋生态环境影响大；二则对弃置作业技术设备及工艺流程要求高，涉及巨额的费用，因而成为关注的焦点。从介绍工程船Normand Clough在陆丰22-1油田中运用的弃井作业技术方案和弃井工艺设备入手，总结工程船方式永久弃井作业经验。

关键词：南海东部 工程船 永久弃井作业 低密度水泥浆 钢丝射孔作业

中图分类号：TE5 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）001-017-02

1 陆丰22-1油田背景介绍

1.1 油田生产介绍

陆丰22-1油田位于南中国海珠江口盆地，距离香港250km，作业水深329m。油田采用水下井口模式生产，共有5口生产井。陆丰22-1油田的开发凝结了中海油与挪威石油的精诚合作，其开发历程体现了深水边际油田开发的技术发展。该油田由美国西方石油公司于1983年发现，1996年挪威国家石油公司从澳大利亚安波利克斯公司接手，1997年12月投入生产，由挪威石油和中海油按投资比例75%和25%联合作业。该油田设计寿命为7年，预计产油2500万桶。截至2008年底，该油田已连续生产11年，超产原油4200万桶，被誉为“海上劳模”。陆丰22-1油田于2010年6月15日正式停产。

1.2 弃置作业背景

根据油田弃置总体设计，陆丰22-1油田的弃置将分为三个阶段进行：(1)从油田停产开始至FPSO“睦宁号”从STP浮筒解脱驶离为止。(2)单点浮筒下悬挂，系泊系统、脐带缆及立管系统的回收。6月22日，海洋石油709完成海底增压泵、水下控制模块、跨接电缆和平管连接头等回收工作，开创了海洋石油工程行业从事次深水油田海底设施弃置的先河。(3)五口生产井的封堵及弃井作业，和采油树的回收。

1.3 弃置行业标准

弃置作业两大基本原则：(1)井内外无地层流体上窜的通道、地层流体没有上窜至海底泥面、污染海洋环境的风险。(2)应用水泥或封隔器封隔开渗透性地层和油气层，以保证不同压力层系间的地层流体互不窜通。

2 工艺流程

工程船弃置作业工艺基本流程：

陆丰22-1油田共有5个井槽，井身结构及完井方式基本相同，其中3口井是后期侧钻井。本次工程船方式的永久弃井作业实际完成了2口井的全封固水泥塞作业以及其中1口井下部水泥塞的封固作业。本文选取具有代表性的某井为例。

根据1.3弃置行业标准，弃置作业执行以下作业，以实现符合法律法规的封堵要求：(1)在生产封隔器与7"筛管顶部通过挤入法建立#1封堵屏障，同时要求7"筛管顶部上方至少有30m水泥塞，探高度且试压合格；(2)在#1水泥塞基础上，建立全截面的#2水泥塞不少于100m，探高度且试压合格；(3)封固20"套管鞋，探高度且试压合格；(4)注入盖帽水泥塞。

依据上述作业要求，设计作业程序如下：(1)回收防腐帽,安装轻型防腐帽；(2)安装FRAMO模拟泵；(3)压井作业；(4)回收内树帽；(5)下入SID水下控制系统；(6)回收油管挂堵头，生产封隔器试压；(7)下井温测量工具，射穿7"油管作业；(8)7"油管与9-5/8"套管环空挤压与清洗,挤入#1水泥塞；(9)对#1水泥塞探顶成功,注入水泥塞#2A；不成功，下入5.34"桥塞；(10)射穿7"油管与9-5/8"套管作业；(11)地层整体承压能力试验，挤入#2B水泥塞；(12)射穿7"油管作业（20"套管鞋下方）；(13)射穿7"油管与10-3/4"套管作业（泥线以下15m）；(14)注入#3A水泥塞；(15)射穿7"油管与9-5/8"套管作业；(16)注入#3B水泥塞；(17)在油管挂以下切割7"油管；(18)回收采油树；(19)注盖帽水泥塞，探顶。按照上述作业程序，实现了弃井水泥塞的封堵要求，如某井的水泥塞试压结果以及水泥塞长度均满足法律法规和行业标准。

3 关键工具、技术运用

3.1 井口控制

工程船利用简易井架下入水下控制系统，在水下机器人的配合下，在采油树上端建立起井口控制系统，从而在确保井口得到有效控制的前提下进行弃置作业。

3.1.1 简易井架

VDS是模拟井架，安装在7m*7m的月池上部，具有提升系统，补偿系统。主要用于水下控制系统与水下顶驱的起、下作业，钢丝作业等。

3.1.2 水下控制系统

水下控制系统就是小型水下防喷器，主要分为下部总成和上部总成。下部总成包括BOP1（剪切密封）与BOP2（剪切密封）；上部总成USID包括BOP3（球阀，可变盲板）。SID系统最大内径7-3/8"，最大工作压力5000 psi。适用于无隔水管，工程船的钢丝作业，其允许1/8"钢丝与5/16"电缆作业，下入管串最大长度为11.9m，可进行回收油管挂堵头作业，压井作业与射孔作业等。水下控制系统通过转换接头直接安装在水下采油树上，通过AX钢圈进行连接密封，以此形成对井口的有效控制（图1）。

3.1.3 水下顶驱系统

水下顶驱系统为备用的应急回收工具，具有提升与转盘功能，可以驱动内树帽回收工具与应急回收工具来回收内树帽。最大安全上提拉力320T，可以施加10,000Nm的扭矩 (扭矩限位是5,000Nm)。

3.2 射孔工艺

井温/压力测量工具，7"油管射孔/切割作业：

钢丝作业下入测井仪器测量井筒压力、温度。为下步固井、射孔作业提供精准数据。此次弃置作业中采用了某公司的7"油管打孔、7"油管&9-5/8"套管射孔、钢丝下桥塞以及爆炸切割7"油管工艺。其点火装置位于井下，通过“条件满足-激发-传导-引爆”四步骤来实现。以射孔作业为例，一般需要设置点火参数：(1)激活压力（又称开关压力），当外界压力条件到达激活压力，点火装置开始运行；(2)安全时间与点火窗口（可以根据井深来调节具体作业时间）；(3)射孔深度温度；(4)射孔深度的井筒压力；(5)2次间断的向上提拉后，稳定至少2min。以上5个条件都满足后，最终实现引爆工作。射孔作业完成，有2个判断依据：一是工具串悬重会有瞬间的下降；二是固井泵观察环空压力下降。

此外，钢丝下5.34"桥塞及爆炸切割7"油管作业在本次永久弃井作业中取得良好的效果。5.34"桥塞主要是作为备用，如果#1低密度水泥浆探顶、试压不成功，那么下入5.34"桥塞。与此同时，7"油管爆炸切割工具的成功运用，避免了物理切割7"油管所带来的回收及后续处理的麻烦，可以在一定程度上提高了作业效率。

3.3 水泥封堵

低密度高强度水泥浆的运用：

该油田之所以使用低密高强水泥浆体系，因为各井均使用7"尾管完井，为了避免使用高密度水泥浆造成水泥浆下沉、部分或者完全进入地层情况的发生。在后续的水下井口弃置作业中，可以选用该种体系的水泥浆作业底部的首个封堵水泥塞。该体系适用于低压易漏失、长封固井段固井，适用温度范围27 ～ 120℃，水泥浆密度可在0.9～ 1.05g/cm3 之间调控。 该体系的基本配方及性能如下：基本配方为：100%UltraLiteCRETE水泥+8.492 gal/sk 淡水+0.200 %BWOB增强剂+1.400 gal/sk降失水剂+0.050 gal/sk分散剂+0.050 gal/sk缓凝剂+0.020 gal/sk消泡剂。

其性能汇总如下：密度0.98 g/cm3；温度90℃；稠化时间200 min；流变仪读数300/200/100/6/3分别为120/83/47/6/5；API 失水54 mL；抗压强度（24h，90℃）为6.9 MPa。

实践证明，该体系在#1弃井水泥塞运用中取得良好效果，现场所取的样品在与井筒同等条件养护下的强度达到技术要求，井底水泥塞探顶成功，试验压力(表1)也符合要求。

4 结论及建议

(1)工程船的水下控制系统和水下顶驱等较为先进简易设备的运用，针对当前钻井平台紧缺的局面，可以考虑使用该种工程船进行水下井口设备（如采油树）的安装、维护和简单的修井作业。

(2)工程船方式的永久弃井作业方案基本可行，其通过水下控制系统、采油树、配重块系统等建立循环通道，在不切割油管基础上，实现注水泥塞目的。

(3)综观整个弃置作业实践，在后续类似作业在设计阶段，需要综合考虑油田井况、作业水深、环境因素、经济因素等，以此来优选弃置作业方案。

参考文献：

[1] 周国芳,AlexRussell.关于海上海气田弃置会计问题的探讨[J].财务与会计:综合版,2004(2):23-24.

[2] 张武辇,张天翔.一艘多功能油轮开发一个油田――采用世界多项先进水平井技术和水下井口系统开发中国南海陆丰22-1油田[J].中国海上油气(工程),1998,10(3):15-19.