彭巍 管申 張超 鄧文彪 劉智勤 張智

(1.中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司， 廣東 湛江 524057； 2.西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 成都 610500)

為了快速實(shí)現(xiàn)增儲(chǔ)上產(chǎn)及降本增效的目標(biāo)，南海西部石油管理局計(jì)劃進(jìn)一步利用A油田S平臺(tái)南塊未動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量。但周邊密布的多條海底管纜給鉆井平臺(tái)就位帶來(lái)重重困難，面臨就位作業(yè)過(guò)程中鉆井平臺(tái)樁腿掛碰海底管纜、老腳印滑移風(fēng)險(xiǎn)大、錨位布置難及就位精度要求高等問(wèn)題，稍有不慎將會(huì)造成后續(xù)作業(yè)無(wú)法實(shí)施，甚至導(dǎo)致海管破損溢油等嚴(yán)重事故。面對(duì)這些技術(shù)挑戰(zhàn)，南海西部油田鉆完井技術(shù)人員通過(guò)充分調(diào)研、探討及論證，設(shè)計(jì)了一套復(fù)雜工況自升式鉆井平臺(tái)精就位技術(shù)方案及配套風(fēng)險(xiǎn)管控措施，有效地解決了潿洲某油田自升式鉆井平臺(tái)調(diào)整井精就位的技術(shù)難題?，F(xiàn)介紹技術(shù)實(shí)踐情況。

1 精就位難點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)

A油田由平臺(tái)S、M、L 組成，平臺(tái)之間通過(guò)棧橋連接。該油田先后經(jīng)歷了2次調(diào)整井作業(yè)，鉆井平臺(tái)均就位于S平臺(tái)西側(cè)同一位置，再次就位時(shí)踩老腳印容易滑移而導(dǎo)致平臺(tái)失穩(wěn)，而且2次調(diào)整井作業(yè)資料中S平臺(tái)坐標(biāo)位置及艏向數(shù)據(jù)也不一致，對(duì)精就位技術(shù)方案的設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大影響。2015年5月的海底調(diào)查圖顯示，該油田周邊共密布23條海底管纜，且部分管纜未埋設(shè)。受2015年10月超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“彩虹”影響，部分海底管纜產(chǎn)生移位，給拋錨及精就位作業(yè)埋下安全隱患。該油田S平臺(tái)采用預(yù)鉆井模式，其修井機(jī)及吊車(chē)等設(shè)施避讓空間有限，對(duì)鉆井平臺(tái)就位產(chǎn)生嚴(yán)重干涉。利用自升式鉆井平臺(tái)再次就位S平臺(tái)的難度極大，主要體現(xiàn)在以下方面：(1) 就位過(guò)程中鉆井平臺(tái)樁腿必須跨越海底管纜，掛碰海底管纜風(fēng)險(xiǎn)大；(2) 同一位置重復(fù)就位，踩老腳印滑移的風(fēng)險(xiǎn)大；(3) 周邊密布海底管纜且位置不夠精確，錨位布置困難，實(shí)現(xiàn)精就位的要求極高；(4) S平臺(tái)設(shè)施多，且無(wú)避讓空間，井槽覆蓋困難[1-4]。

2 精就位技術(shù)方案

2.1 方案內(nèi)容

自升式鉆井平臺(tái)就位S平臺(tái)過(guò)程中，當(dāng)跨越海底管纜時(shí)，要求樁腿離泥面5 m以上，這樣才能保證跨越過(guò)程中在豎向平面內(nèi)無(wú)掛碰海底管纜的風(fēng)險(xiǎn)。但精就位過(guò)程中，為在設(shè)計(jì)井位處實(shí)現(xiàn)快速點(diǎn)樁、穩(wěn)定鉆井平臺(tái)，避免在橫向平面上出現(xiàn)碰撞海底管纜的風(fēng)險(xiǎn)，在調(diào)整期須將樁腿放至泥面以上1 m左右。點(diǎn)樁需求與高度安全的要求相互矛盾。自升式鉆井平臺(tái)就位S平臺(tái)時(shí)只能在橫向面內(nèi)采取安全距離規(guī)避的方式，多次精確靠近，不斷確認(rèn)安全距離，直至成功就位[5]。

首先，根據(jù)S平臺(tái)空間分布、尺寸特征及周邊海底管纜分布情況，結(jié)合鉆井平臺(tái)懸臂梁結(jié)構(gòu)尺寸及載荷分布特性，按照一次性覆蓋所有低效井槽口的要求優(yōu)選鉆井平臺(tái)就位的具體位置，形成初步就位方案。其次，分析難點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，有針對(duì)性地制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管控措施。最后，優(yōu)化鉆井平臺(tái)就位方案，細(xì)化操作步驟，進(jìn)一步控制就位精度，采用多次就位措施完成就位作業(yè)[6]。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)管控措施

2.2.1 掛碰海底管纜風(fēng)險(xiǎn)管控

為細(xì)化多次就位方案，保證就位過(guò)程中橫向面內(nèi)無(wú)碰撞海底管纜風(fēng)險(xiǎn)，就位作業(yè)前必須完成以下準(zhǔn)備工作：(1) 復(fù)測(cè)S平臺(tái)位置和艏向，提高就位精度；(2) 通過(guò)海底聲納掃描成像，得到S平臺(tái)、老腳印和附近海底管纜的相對(duì)位置圖，優(yōu)化多次就位位置；(3) 調(diào)查海底大型金屬垃圾及周?chē)５?條管纜1 km范圍內(nèi)的情況，確保拋錨錨位及就位位置絕對(duì)安全；(4) 切割S平臺(tái)周邊影響鉆井平臺(tái)就位的部分未使用海底管纜，減少掛碰風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.2 插樁滑移至老井眼風(fēng)險(xiǎn)管控

為避免重復(fù)就位同一位置踩老腳印產(chǎn)生滑移而導(dǎo)致鉆井平臺(tái)失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)，就位作業(yè)前進(jìn)行海底聲納掃描，掌握S平臺(tái)西側(cè)老腳印的詳細(xì)情況。就位設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)鉆井平臺(tái)樁靴不踩老腳印或者完全踩入老腳印的原則優(yōu)化就位位置；對(duì)于無(wú)法避免部分踩入老腳印的樁靴，就位插樁時(shí)采取多次點(diǎn)樁破壞老腳印的措施，當(dāng)確保無(wú)滑移風(fēng)險(xiǎn)后再進(jìn)行下一步就位作業(yè)[7-10]。

2.2.3 S平臺(tái)設(shè)施干涉風(fēng)險(xiǎn)管控

S平臺(tái)采用預(yù)鉆井方式，修井機(jī)和吊車(chē)無(wú)避讓空間,會(huì)影響鉆井平臺(tái)就位，且S平臺(tái)的燃燒臂熱輻射較強(qiáng)，不利于鉆完井施工作業(yè)。經(jīng)過(guò)多次論證，決定放倒修井機(jī)井架，臨時(shí)拆除S平臺(tái)左舷吊車(chē)，同時(shí)將鉆井平臺(tái)升船氣隙改造至38 m以解決槽口覆蓋干涉問(wèn)題。在鉆完井作業(yè)期間，可將S平臺(tái)燃燒臂消耗氣轉(zhuǎn)至M平臺(tái)火炬進(jìn)行燃燒處理，以解決熱輻射干涉問(wèn)題。

2.2.4 鉆井平臺(tái)靠S平臺(tái)時(shí)錨拉力不足風(fēng)險(xiǎn)管控

受周邊海底管纜路由影響，拋錨位置受限，一旦左后與右后2個(gè)錨之間夾角過(guò)大，則就位時(shí)錨拉力有可能不足。針對(duì)此情況，可在鉆井平臺(tái)井口區(qū)安裝2臺(tái)氣動(dòng)絞車(chē)，精就位時(shí)氣動(dòng)絞車(chē)系S平臺(tái)主樁腿輔助提供拉力，以滿(mǎn)足作業(yè)需求。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及其效果分析

鑒于復(fù)雜工況自升式鉆井平臺(tái)精就位S平臺(tái)的作業(yè)難度和風(fēng)險(xiǎn)極大，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)使用厘米級(jí)高精度定位設(shè)備，動(dòng)用3條工作船、1條主拖船、1條副拖船及1條拋錨工作船共同牽引，依照優(yōu)化后的拋錨就位方案進(jìn)行，歷時(shí)35 h，最終成功完成精就位作業(yè)。

3.1 就位前準(zhǔn)備

為將MS1000聲納測(cè)得管線(xiàn)和平臺(tái)相對(duì)位置轉(zhuǎn)變成實(shí)際位置，提前在S平臺(tái)安裝DGNSS和全站儀等設(shè)備，采用觀測(cè)太陽(yáng)法確定S平臺(tái)艏向角為72.64°，同時(shí)采集S平臺(tái)A5井井口位置坐標(biāo)作為基準(zhǔn)點(diǎn)(見(jiàn)圖1)。后續(xù)使用MS1000聲納對(duì)S平臺(tái)西側(cè)樁靴和周?chē)５坠芾|進(jìn)行掃描成像(見(jiàn)圖2)。使用ROV攜帶USBL水下定位系統(tǒng)，Didson成像聲納與TSS440管線(xiàn)電纜探測(cè)器對(duì)S平臺(tái)西側(cè)多條管線(xiàn)及電纜周邊1 km范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)查(見(jiàn)圖3)。根據(jù)復(fù)查結(jié)果優(yōu)化就位方案設(shè)計(jì)。

圖1 S平臺(tái)最終采集位置示意圖

圖2 海底MS1000聲納掃描成像結(jié)果

3.2 技術(shù)措施

結(jié)合槽口完全覆蓋要求及相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)管控措施，最終設(shè)計(jì)就位完畢后,1#樁腿距離海管21 m，2#樁腿距離海管7.7 m，3#樁腿距離海管18 m。根據(jù)S平臺(tái)周邊海底管纜路由分布情況，采用多次就位方式完成作業(yè)，計(jì)劃在S平臺(tái)西北側(cè)200 m左右空曠海域完成點(diǎn)樁初就位，調(diào)整鉆井平臺(tái)艏向后將4個(gè)錨拋至設(shè)計(jì)錨位后開(kāi)始精就位作業(yè)。

注：紅色線(xiàn)為海管復(fù)測(cè)結(jié)果； 藍(lán)色線(xiàn)為海管電纜原始路由；綠色線(xiàn)為電纜復(fù)測(cè)結(jié)果。

圖3海底管纜調(diào)查及復(fù)測(cè)結(jié)果

為進(jìn)一步規(guī)避作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目組和拖航組又對(duì)作業(yè)思路和操作進(jìn)行細(xì)化，制定相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)控制方案：(1) 就位過(guò)程中ROV在海底實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樁靴與海底管纜距離，現(xiàn)場(chǎng)配備1名潛水員待命，隨時(shí)復(fù)查海底情況；(2) 拋錨順序?yàn)?#、2#、4#、3#，1#、2#錨正常拋，3#、4#錨交叉拋，減小2#、4#錨之間夾角；(3) 跨越S平臺(tái)西北側(cè)海底管纜前，鉆井平臺(tái)各樁腿與泥面距離必須滿(mǎn)足高度安全要求；(4) 利用鉆井平臺(tái)井口區(qū)2臺(tái)10 t啟動(dòng)絞車(chē)系S平臺(tái)主樁腿提供拉力，輔助就位；(5) 到達(dá)設(shè)計(jì)井位后，先放3#樁腿點(diǎn)樁破壞老腳印，確認(rèn)安全后再插1#、2#樁腿。

3.3 操作過(guò)程與實(shí)施效果

鉆井平臺(tái)由3條拖輪共同牽引進(jìn)場(chǎng)。按照就位設(shè)計(jì)，進(jìn)場(chǎng)線(xiàn)抵達(dá)S平臺(tái)西北側(cè)海底管纜以北50 m進(jìn)行軟插樁，調(diào)整鉆井平臺(tái)艏向至252.64°，鉆井平臺(tái)3個(gè)樁同時(shí)點(diǎn)樁并升船至拋錨吃水，按照1#、2#、4#、3#錨的順序依次將4個(gè)錨拋至設(shè)計(jì)錨位，4#錨最大出鏈長(zhǎng)度767 m，各錨與周邊海底管纜距離均達(dá)到100 m左右。待海況良好，在錨纜及拖輪輔助下進(jìn)行就位作業(yè)，在跨越海底管纜前，將鉆井平臺(tái)樁腿提離泥面5 m以上，到達(dá)設(shè)計(jì)就位井位后，先點(diǎn)樁3#樁腿，破壞老腳印，再點(diǎn)樁1#樁腿，調(diào)整艏向偏移3°，增加2#樁腿與周邊海管距離至7.7 m，最后點(diǎn)樁2#樁腿。最終現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)精就位：艏向249.64°(設(shè)計(jì)允許誤差±1.5°)，就位距離11.2m(設(shè)計(jì)10.5～11.5m)，橫向左偏差0.5 m(設(shè)計(jì)允許誤差±0.5 m)，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，就位過(guò)程無(wú)掛碰海底管纜情況。

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著海上油氣田不斷開(kāi)發(fā)調(diào)整，周邊海底管纜呈現(xiàn)密集化、復(fù)雜化的趨勢(shì)，給后續(xù)自升式鉆井平臺(tái)就位作業(yè)帶來(lái)很大困難。針對(duì)A油田復(fù)雜工況自升式鉆井平臺(tái)精就位難點(diǎn)及作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，采用多次就位技術(shù)，優(yōu)化布錨方案并提出一系列風(fēng)險(xiǎn)管控措施，配合高精度定位設(shè)備、3條工作船輔助就位，成功完成高難度精就位作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果良好。

在自升式鉆井平臺(tái)就位生產(chǎn)平臺(tái)過(guò)程中，插樁、壓載時(shí)鉆井平臺(tái)位置有可能產(chǎn)生偏移，嚴(yán)重影響就位精度。在后續(xù)就位方案設(shè)計(jì)中應(yīng)該充分考慮該不可控因素帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，并預(yù)留容忍余量。

[1] 潘億勇，齊恒之.自升式懸臂鉆井船重返井口就位方式淺析[J].中國(guó)海洋平臺(tái)，2015，30(2)：1-3.

[2] 和鵬飛，趙業(yè)新.全回轉(zhuǎn)拖輪輔助自升式平臺(tái)就位技術(shù)在復(fù)雜海底條件下的應(yīng)用[J].探礦工程，2014，9(41)：49-52.

[3] 張朋，吳建政，王楠，等.埕島海域移動(dòng)式鉆井平臺(tái)樁基適宜性分析[J].海洋地質(zhì)前沿，2012，28(9)：54-60.

[4] 刑延.自升式鉆井船重返井口作業(yè)的地基問(wèn)題[J].中國(guó)海上油氣，1989，1(4)：29-35.

[5] 王金明，李春，沈德新.基于數(shù)據(jù)庫(kù)的鉆井平臺(tái)插樁就位預(yù)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].海岸工程，2015，34(1)：55-62.

[6] 方長(zhǎng)傳.自升式鉆井平臺(tái)調(diào)整井作業(yè)精確就位技術(shù)研究與應(yīng)用[J].中國(guó)海上油氣，2013，25(4)：42-45.

[7] 趙軍，段夢(mèng)蘭，宋林松，等.自升式鉆井平臺(tái)就位時(shí)老腳印對(duì)樁靴性能的影響分析[J].中國(guó)海上油氣，2014，26(5)：104-108.

[8] 葉洪東，孫紅月，要明倫.海洋移動(dòng)式樁基鉆井平臺(tái)重復(fù)就位時(shí)滑移的計(jì)算與分析[J].中國(guó)海洋平臺(tái)，1999，14(3)：18-22.

[9] 張浦陽(yáng)，于曉洋，丁紅巖.海上自升式鉆井平臺(tái)插樁階段樁靴承載力計(jì)算[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2011，38(5)：613-618.

[10] 楊進(jìn)，徐國(guó)賢，劉書(shū)杰，等.自升式鉆井平臺(tái)樁腿入泥深度計(jì)算研究[J].中國(guó)海上油氣，2012，24(6)：58-60.