【正文】 第三章 井口設(shè)備 本章根據(jù)海上油田的特點(diǎn)，介紹海底鉆井底盤、海底井口回接和水下井口。海底完井的水下井口，為海上油氣田開發(fā)中所特有，目前在南海東部某深水油田已應(yīng)用，因此，本章以相當(dāng)?shù)钠枰韵到y(tǒng)的介紹，諸如水下總管匯、跨接管、懸掛式立管及懸掛系統(tǒng)、水下井口支持系統(tǒng)、水下控制設(shè)備、柔性立管及水下井口的安裝等。 第一節(jié) 海底鉆井底盤 一、海底鉆井底盤的概念 在確定海上油氣田投入開發(fā)后，為了盡可能縮短油氣田開發(fā)建設(shè)周期，在生產(chǎn)平臺導(dǎo)管架平臺上的生產(chǎn)及生活設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)和建造的同時(shí)，先在井位上安裝好海底鉆井底盤，通過底盤上的井槽預(yù)鉆部份或全部的開發(fā)井，完鉆后臨時(shí)棄井，撤離鉆井船，待導(dǎo)管架和設(shè)備建造完成并經(jīng)海上安裝調(diào)試后，再從底盤上的海底井口回接各層套管到生產(chǎn)平臺上。因此，海底鉆井底盤的作用是導(dǎo)引鉆井工具，承接并校準(zhǔn)海底井口裝置（有的還能夠承接海底管匯裝置），按底盤上設(shè)計(jì)的井槽數(shù)進(jìn)行預(yù)鉆開發(fā)井。 海底鉆井底盤的結(jié)構(gòu)及規(guī)格主要是根據(jù)油田設(shè)計(jì)需鉆的開發(fā)井井?dāng)?shù)、作業(yè)區(qū)的水深和海況等因素來確定。底盤可分為定距式、整體式、組裝式和懸掛式組合四種。 二、海底鉆井底盤的結(jié)構(gòu)、規(guī)格及特點(diǎn) 1．定距式底盤定距式底盤是用于與平臺回接完井中最簡單的一種底盤，圖311是一種四口井的定距式底盤。底盤構(gòu)架用管材焊接而成，其主要構(gòu)件有井口套、樁管套及相應(yīng)附件。底盤上每口井的井槽頂部有一個(gè)漏斗結(jié)構(gòu)，其中可座放一個(gè)可回收的導(dǎo)引構(gòu)件，此種底盤安有兩個(gè)導(dǎo)引樁管套。 定距式底盤通常用于井?dāng)?shù)不大于六口井的情況，一般應(yīng)用在勘探鉆井期。（6ft）的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)向繩鉆井設(shè)備和BOP裝置，不需要平臺起重機(jī)，定距式底盤即可直接通過月池或敞開的蜘蛛梁。由于底盤上安裝有萬向井孔套，因此，如果海底斜率小于3度時(shí)，此種底盤元須找平。
定距式底盤也可用于具有泥線懸掛設(shè)備的自升式平臺。
2．整體式底盤
整體式底盤的基本組件為：
1）底盤構(gòu)架，由不同規(guī)格的管材焊接而成。
2）樁管找平孔套，樁管被導(dǎo)人內(nèi)有卡瓦的孔套時(shí)則可使底盤找平。 3）井孔套，它能與762mm（30in，）的海底井口裝置配套。 4）懸臂式樁管組件，用于導(dǎo)管架的定位和鉆眼，并可導(dǎo)引樁管。 5）可替換的導(dǎo)向桿，安裝于底盤上的導(dǎo)向桿插孔內(nèi)。 一般海底鉆井底盤都設(shè)計(jì)為若干平行井排，每一井排上布置若干個(gè)井孔，這些井孔均按一定的井距緊湊地布置在底盤構(gòu)架中，井孔套與樁管套上端制造成喇叭口型，用以導(dǎo)引鉆井工具。如果在海底有保留的井口，則該井孔套的下端制成喇叭口型，以便將海底鉆井底盤套入原來保留在海底的井口并坐放到海底。圖312即為具有四行井排、每排設(shè)計(jì)有六口井的整體式底盤。 整體式底盤上的井孔數(shù)取決于開發(fā)井井?dāng)?shù)，加上一些不可預(yù)見的井?dāng)?shù)（比如可能出現(xiàn)的開發(fā)補(bǔ)充井或鉆井作業(yè)引起的措施井）。較常用的底盤井?dāng)?shù)有111 24等。整體式底盤主要用于油藏特性和開發(fā)井網(wǎng)的井?dāng)?shù)已知情況下的作業(yè)，特別適合于鉆井?dāng)?shù)較多的區(qū)域。 3．組裝式底盤 組裝式底盤是一種靈活性很大的底盤，這種底盤系統(tǒng)分為初始基礎(chǔ)構(gòu)架和可聯(lián)鎖的懸掛式多井組件兩大部分。圖313為二口井的組裝式底盤的側(cè)視圖和俯視圖。 從圖313中可以看出，這種類型的組裝式底盤的初始基礎(chǔ)構(gòu)架是一個(gè)單井式的構(gòu)架，在此構(gòu)架上僅懸掛了一口附加井組件。還有一種類型的初始基礎(chǔ)構(gòu)架是多井式的（目前為三口井），這兩種類型的初始基礎(chǔ)構(gòu)架都具有向外懸掛的聯(lián)接點(diǎn)，所聯(lián)接的懸掛式多井組件都設(shè)計(jì)好了附加井眼的標(biāo)準(zhǔn)井距。 組裝式底盤既可用于勘探井又可用于開發(fā)井。在鉆井?dāng)?shù)未定時(shí)通常選用這種底盤。在產(chǎn)油可能性較高的構(gòu)造打探井時(shí)，可用組裝式底盤的初始基礎(chǔ)構(gòu)架代替永久導(dǎo)向基座。如探井為干并，可回收基礎(chǔ)構(gòu)架；如是發(fā)現(xiàn)井，則可由初始基礎(chǔ)構(gòu)架向外懸臂組裝式油井組件，進(jìn)行追加鉆井。而增設(shè)的懸掛式油井組件還可再向外懸掛油井組件，最后形成一個(gè)以發(fā)現(xiàn)井為中心的、含有若干開發(fā)井的組裝式底盤系統(tǒng)。圖314是單井式構(gòu)架五口井的組裝式底盤的俯視圖。 組裝式底盤無須找平，因?yàn)榕R時(shí)性導(dǎo)引基座的錐型坐放環(huán)及初始基礎(chǔ)構(gòu)架的萬向基座都有助于找平。組裝式底盤可以把懸臂式出油管線組件連接到初始基礎(chǔ)構(gòu)架以外，用水下采油樹進(jìn)行采油，以縮短油井投產(chǎn)時(shí)間。在應(yīng)用組裝式底盤系統(tǒng)鉆完所要求的井?dāng)?shù)后，可以向外懸掛采油平臺定位樁的組件，把采油平臺準(zhǔn)確地定位安裝到底盤上，對海底井口進(jìn)行回接。 4．懸掛式組合底盤 懸掛式組合底盤（Hanger Over Subsea Template，簡稱HOST）是九十年代中葉研制開發(fā)出來的新產(chǎn)品。96年初在挪威北海某油田使用了第一套三口井的HOST底盤系統(tǒng)。目前在南海某深水油田正在使用第二套五口井的HOＳT底盤系統(tǒng)，如圖315所示。 懸掛式組合底盤具有如下特點(diǎn)： （1）化整為零構(gòu)思獨(dú)特針對常規(guī)整體底盤在制造、運(yùn)輸、安裝和生產(chǎn)過程中所表現(xiàn)出來的弊端， HOST系統(tǒng)把整體式底盤分成中心模塊和若干個(gè)井口導(dǎo)向模塊（HOGS），導(dǎo)向模塊的數(shù)量視油田規(guī)模而定，實(shí)現(xiàn)化整為零的構(gòu)思。 （2）體積較小有利運(yùn)輸 由于HOST把底盤分成若干個(gè)小模塊，可用船舶送到平臺月池下方，再用鉆機(jī)吊到月池上一起拖航到目的地再下放到并位。 （3）結(jié)構(gòu)簡單操作方便 中心模塊固定后再分別把井口導(dǎo)向模塊逐一組裝到中心模塊周圍，根據(jù)作業(yè)程序再相繼把鉆井用的井口和完井用的采油樹通過導(dǎo)向柱分別安裝到導(dǎo)向模塊上，所有安裝作業(yè)都能用常規(guī)鉆井平臺來實(shí)施。 （4）節(jié)省鋼材降低操作費(fèi) 據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，同等井?dāng)?shù)的HOST系統(tǒng)比常規(guī)整體式底盤節(jié)約鋼材等硬件25％，節(jié)約安裝操作費(fèi)40％。 （5）設(shè)計(jì)靈活適應(yīng)性廣 HOST系統(tǒng)能滿足不同規(guī)模油田、不同井口數(shù)量的需要，適應(yīng)性廣，尤其適應(yīng)深水海域中小油田的開發(fā)。 三、海底井口 海上預(yù)鉆開發(fā)井的海底井口一般分為兩種，即浮式平臺海底井口，稱水下井口（SUBSEA WELLHEAD SYSTEMS）和自升式平臺海底井口，稱泥線懸掛器（MUDLINE CASING SUSPENSION SYSTEMS）。 海水較深時(shí)，采用浮式鉆井船或半潛式鉆井平臺鉆井，井口設(shè)備（包括防噴器）安裝在海底井口上，用隔水導(dǎo)管將海底井口連接到鉆井平臺上。在隔水導(dǎo)管未安裝以前用永久導(dǎo)向基座的導(dǎo)引繩向井口導(dǎo)引井下工具。深水完井作業(yè)（即安裝采油樹）可在海底完成（一般為水下采油樹），或者利用回接設(shè)備在生產(chǎn)平臺上完成。 海水較淺時(shí)則采用自升式平臺鉆井，一般使用泥線懸掛器海底井口，用隔水導(dǎo)管從井口連到平臺上，用平臺井口和防噴器進(jìn)行鉆井。完井時(shí)將采油樹安裝在平臺井口上。 1．浮式鉆井系統(tǒng)海底井口 目前我國深水地區(qū)的浮式鉆井系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的海底井口，通常包括762mm （30in）導(dǎo)管頭、高壓井口頭臨時(shí)導(dǎo)向基座、永久導(dǎo)向基座和井口防腐帽等。高壓井口頭包括各種套管懸掛器和密封組件［（133/8in）、 （95/8in）、（7in）］密封組件及防腐補(bǔ)心等配件。海底井口的結(jié)構(gòu)見圖316。 （183/4in）（183/4in）。高壓井口頭坐入762mm （30in）導(dǎo)管頭內(nèi)，由鎖緊塊鎖緊。各層套管掛懸掛器，其下端與相應(yīng)的套管連接，上部內(nèi)螺紋則連接下入工具，固水泥后用密封組件將套管環(huán)空封隔。鉆井時(shí)高壓井口頭與海底防噴器下部的液壓連接器相接。臨時(shí)棄井時(shí)卸掉防噴器，接上井口防腐帽，擠人防腐液保護(hù)好井口。 浮式平臺預(yù)鉆開發(fā)井時(shí)一般都使用可回收的永久導(dǎo)向基座或一種特別的導(dǎo)向裝置來導(dǎo)引海底防噴器等設(shè)備。可回收永久導(dǎo)向基座與762mm（30in）導(dǎo)管頭連接后隨762mm （30in）導(dǎo)管一起下人井坐于海底鉆井底盤的井口套內(nèi)。可回收永久導(dǎo)向基座的結(jié)構(gòu)見圖317。可用ROV （Remote1y Operaied Vehic1e，水下機(jī)械手）將其打開，回收后則用于下一口井的鉆井。 2．自升式平臺海底井口使用自升式鉆井平臺鉆開發(fā)井時(shí)，為了懸掛各層套管及回接生產(chǎn)管柱，在海底安裝一套泥線懸掛系統(tǒng)，并以此作為自升式平臺的海底井口。各層套管的重量均懸掛于泥線懸掛系統(tǒng)上。泥線懸掛系統(tǒng)的下端與相應(yīng)的套管相接，上部則有下入工具螺紋和回接工具螺紋，泥線懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖318所示。 第二節(jié) 回 接
一、回接的概念
回接作業(yè)是通過回接管柱將預(yù)鉆的開發(fā)井的各層套管從海底底盤上的海底井口回接到導(dǎo)管架平臺并安裝好平臺井口裝置的過程。
導(dǎo)管架在建造與安裝的過程中，都可能會(huì)出現(xiàn)公差和橫向偏移；海底井口在安裝時(shí)也會(huì)出現(xiàn)縱向傾斜。這些公差、偏移和傾斜都會(huì)導(dǎo)致隔水導(dǎo)管管柱和海底井口不對中，從而給回接作業(yè)帶來相當(dāng)?shù)碾y度。 回接作業(yè)一般是回接508mm（20in）的隔水導(dǎo)管、 （133/8in）（95/8in）套管。自升式平臺則常回接762mm（30in）管子作為隔水導(dǎo)管?；亟禹樞蚴翘坠軓拇蟪叽绲叫〕叽?，即先回接隔水導(dǎo)管，（133/8in）套管， （95/8in）套管。隔水導(dǎo)管能防止其余兩層套管受海水腐蝕并抵抗海流和風(fēng)浪的沖擊而保護(hù)內(nèi)層套管。因此，特別要對隔水導(dǎo)管的回接管柱進(jìn)行受力分析和計(jì)算，以確保達(dá)到其使用壽命。（133/8in）（95/8in）兩層套管柱，回接后要分別進(jìn)行試壓以達(dá)到完井作業(yè)的要求。 二、浮式鉆井系統(tǒng)的海底高壓井口回掛工具 回接接頭是回接管柱與海底井口的主要連接器?；亟咏宇^的主要功能是鎖緊和密封。 1．508mm（20in）回接接頭 508mm（20in）回接接頭分為內(nèi)鎖式和外鎖式兩種，其結(jié)構(gòu)分別見圖321和圖322。內(nèi)鎖式回接接頭因其結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜而廣為應(yīng)用，（183/4in）海底井口裝置的內(nèi)壁頂部的回接螺紋損壞，或海底井口橫向偏移，或縱向傾斜較大以致無法使用內(nèi)鎖回接接頭來完成回接時(shí)，要選用外鎖式回接接頭。 508mm（20in）內(nèi)鎖式回接接頭的上部與508mm（20in）隔水導(dǎo)管連接并帶有導(dǎo)向喇叭口，內(nèi)部有一個(gè)鎖合套?；亟咏宇^坐于海底井口頭上后，下入扭力工具旋轉(zhuǎn)鎖合套使之與井口頭內(nèi)部回接螺紋鎖合?；亟咏宇^與海底井口頭上部為膠圈密封，（133/8in）鋸齒型回接內(nèi)螺紋。 508mm（20in）外鎖式回接接頭與內(nèi)鎖式接頭不同之處是旋轉(zhuǎn)鎖合套下移，推動(dòng)鎖塊進(jìn)入井口頭外部鎖緊槽而鎖緊。 2． （133/8in）回接接頭 這種接頭只有內(nèi)鎖式一種，其結(jié)構(gòu)見圖323所示。回接套管的重量將鋸齒形公螺紋壓入508mm（20in）回接接頭的鎖合套內(nèi)部鋸齒形螺紋內(nèi)實(shí)現(xiàn)鎖緊，用“O”（95/8in）的套管掛里。 3．（95/8in）回接接頭這種接頭也只有內(nèi)鎖式一種，其結(jié)構(gòu)見圖324所示。此接頭與標(biāo)準(zhǔn)型回接套管懸掛器配套，接頭內(nèi)有一個(gè)下部為回接外螺紋的內(nèi)鎖合短節(jié)，（95/8in）套管掛后，再下入扭力工具旋轉(zhuǎn)鎖合短節(jié)，（9５/8in）套管掛的回接螺紋嚙合，依靠扭矩實(shí)現(xiàn)金屬面密封。三、海底井口的回接程序以外鎖式回接接頭回接為例。1． 508mm（20in）外鎖式隔水導(dǎo)管回接（1）回接前的檢查 l）徹底清洗每一個(gè)接頭，檢查螺紋狀況，和所有“O”形圈。 2）檢查508rnm（20in）RL4S內(nèi)螺紋連接器螺紋完好程度，“O”形圈安裝正確。 3）所有螺紋、密封表面和“O”形圈下井前都要涂上黃油。 （2）回接接頭功能檢查 1）將扭矩工具接在一柱127mm（5in）反扣鉆桿上，立在井架上待用。 2）接508mm（20in）回接接頭，檢查并記錄回接接頭上體到下體的位置，然后下入轉(zhuǎn)盤坐上卡瓦。3）提起扭矩工具［（4１/２in）內(nèi)平內(nèi)螺紋，反扣扣型］下入到回接接頭的旋轉(zhuǎn)位置，約反轉(zhuǎn)12圈直到鎖合套向下移動(dòng)一定的行程，檢查鎖合套是否平穩(wěn)移動(dòng)，證實(shí)鍵塊是否全部展開，再通過上體的孔眼用肉眼觀察上體到下體的位置，（6in）行程。４）正轉(zhuǎn)扭矩工具約１２圈直到鎖合套停止不動(dòng)，然后反轉(zhuǎn)1／８圈使扭矩工具內(nèi)螺母松動(dòng)，這將保證下入螺母不夾緊，落實(shí)清楚是否每個(gè)鍵塊壓進(jìn)接收槽，以確保鎖緊機(jī)構(gòu)處在未鎖緊或下入的位置。 ５）起出扭矩工具并立回井架。 （3）回接程序 l）下入回收工具回收井口防腐帽。 2）下入帶有噴射接頭和鋼絲刷的清洗工具，在ROV的幫助下徹底清洗井口裝置和回接螺紋。 3）連接并下放5in反扣鉆桿柱及508mm（20in）回接管柱，與聯(lián)頂節(jié)之間采用快速插入接頭連接。按回接管柱設(shè)計(jì)要求安裝扶正器以對準(zhǔn)導(dǎo)管架各層的井槽位置。在回接管柱的每個(gè)連接部位敷設(shè)特別的防水膠布。 4）在ROV的監(jiān)視下下放回接接頭到海底井口裝置上，檢查總的回接管柱累計(jì)高度是否正確。 5）卸開轉(zhuǎn)盤下面的ALT2連接器，卸下聯(lián)頂節(jié)。 6）通過508mm（20in）隔水管管柱下入508mm（20in）扭矩工具，小心將扭矩工具坐放在回接接頭的鎖合位置上。反轉(zhuǎn)幾圈扭矩工具（）使止動(dòng)爪與井口裝置的H4截面嚙合，施加20337Nm的連接扭矩，確保鎖緊。7）用清水灌滿 508mm(20in)隔水導(dǎo)管，檢查回接密封性，證實(shí)無漏失后起出扭矩工具。8）預(yù)提134000N回接管柱重量的拉力，檢查回接是否牢固。9）預(yù)提后按設(shè)計(jì)要求切割508mm（20in）隔水導(dǎo)管，安裝527mm（203/4in）平臺井口套管頭。2．（133/8in）套管回接（1） 作業(yè)前檢查1） 徹底清洗每個(gè)回接工具，檢查回接鋸齒形細(xì)紋，檢查O形圈等。2） (133/8in)循環(huán)接頭，并放在甲板上。（2） 回接程序1） (133/8in)(133/8in)回接工具，在回接管柱上接聯(lián)頂節(jié)后，下入并坐放在508mm(20in)回接