李 登，崔國(guó)亮，郭雯霖，祖 健，田發(fā)超，黎崇昌，葉春波，曲慶東

(1. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司 天津300452；2. 中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 天津300456)

目前，國(guó)內(nèi)外在近海海域進(jìn)行油氣開(kāi)采時(shí)，對(duì)于中、小型油田，特別是存在斷塊多、儲(chǔ)量小的邊際油田常采用無(wú)修井機(jī)平臺(tái)甚至無(wú)人平臺(tái)進(jìn)行生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅我國(guó)渤海油田就有20 余座無(wú)修井機(jī)平臺(tái)，油水井130 余口，每年檢修泵等動(dòng)管柱作業(yè)平均為20 井次左右。目前，無(wú)修井機(jī)平臺(tái)檢修泵作業(yè)的主要手段是采用修井船、鉆井船或者修井機(jī)搬遷來(lái)實(shí)施動(dòng)管柱起下電泵作業(yè)[1]。

常規(guī)的無(wú)修井機(jī)平臺(tái)修井作業(yè)存在以下不足：①成本高，利用修井船或鉆井船動(dòng)管柱修井單井成本接近1 000 萬(wàn)元；②程序復(fù)雜難度大，修井船或鉆井船修井存在船舶靠泊以及與無(wú)修井機(jī)平臺(tái)對(duì)接配合作業(yè)的問(wèn)題；③安全風(fēng)險(xiǎn)較大，與常規(guī)修井作業(yè)相比，無(wú)修井機(jī)平臺(tái)修井作業(yè)額外增加修井船樁腿滑移等風(fēng)險(xiǎn)。為此，提出利用連續(xù)油管內(nèi)嵌入動(dòng)力電纜和液控管線(xiàn)組成連續(xù)管纜，利用連續(xù)管纜傳輸電潛泵，實(shí)現(xiàn)在井口插接電、液壓控制的連續(xù)管纜傳輸電泵新工藝，并研制了一種連續(xù)管纜傳輸電泵的井口裝置。該井口裝置可實(shí)現(xiàn)在不動(dòng)井口采油樹(shù)條件下利用連續(xù)管纜傳輸電泵實(shí)施快速檢修電泵作業(yè)，并在井口懸掛連續(xù)管纜，同時(shí)實(shí)現(xiàn)連續(xù)管纜內(nèi)動(dòng)力電纜、液控管線(xiàn)在井口的電源插接和液壓控制。

1 結(jié)構(gòu)組成與特點(diǎn)

1.1 水上井口裝置結(jié)構(gòu)

連續(xù)管纜傳輸電泵井口裝置由大通徑采油樹(shù)總成、連續(xù)管纜懸掛器及電纜插接裝置、多功能升高法蘭、套管四通總成和套管掛組成(圖1)。

圖1 連續(xù)管纜傳輸電泵井口裝置Fig.1Wellhead assembly for tripping electric pump by coiled tubing and cable

1.2 結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)

①采油樹(shù)總成的內(nèi)通徑為7 in(177.80 mm)，可保證在不動(dòng)采油樹(shù)的條件下利用連續(xù)管纜攜帶電泵起下作業(yè)，并實(shí)現(xiàn)連續(xù)管纜懸掛器在采油樹(shù)內(nèi)起下懸掛。

③連續(xù)管纜懸掛器懸掛內(nèi)嵌動(dòng)力電纜與液控管線(xiàn)的連續(xù)管纜，整體坐掛在多功能升高法蘭內(nèi)部，并實(shí)現(xiàn)與多功能升高法蘭外的動(dòng)力電纜通過(guò)電纜插接裝置連接通電。

④液控管線(xiàn)采用流道式連接方式與多功能升高法蘭外的液控管線(xiàn)對(duì)接，對(duì)配套的井下液控工具實(shí)現(xiàn)液壓控制。

⑤多功能升高法蘭縱向上開(kāi)設(shè)10 道產(chǎn)液孔道，實(shí)現(xiàn)井內(nèi)流體穿過(guò)多功能升高法蘭進(jìn)入采油樹(shù)，保證井口裝置的正常產(chǎn)液功能。

⑥該新型井口裝置結(jié)構(gòu)緊湊，采用外電纜插接和流道式液壓控制方式，作業(yè)施工高效快捷，能夠滿(mǎn)足連續(xù)管纜起下電泵的地面作業(yè)需求。

2 主要技術(shù)參數(shù)

最高密封壓力21 MPa；

最高耐溫120 ℃；

最小內(nèi)通徑156 mm；

懸掛套管φ177.8 mm；

連續(xù)管纜尺寸φ38.1 mm。

3 優(yōu) 點(diǎn)

①該井口裝置保持了常規(guī)采油樹(shù)的基本構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)管纜傳輸電泵在井口的懸掛生產(chǎn)和快速檢修泵作業(yè)[4-6]。

②結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠，采用電纜插接式連接和流道式液壓控制方式，保證了密封高效安全可靠和作業(yè)簡(jiǎn)單方便。

③傳輸起下電泵快速高效，不需要?jiǎng)硬捎蜆?shù)本體，簡(jiǎn)化作業(yè)程序，提高井口裝置使用壽命。

④可結(jié)合深井安全閥和液控滑套實(shí)現(xiàn)不壓井修井作業(yè)。

4 室內(nèi)試驗(yàn)

4.1 井口裝置試壓

①井口裝置整體試壓方案：組裝整套井口裝置，采用配套背壓閥配合對(duì)井口裝置進(jìn)行整體試壓[7-8]，試驗(yàn)最高壓力25 MPa，驗(yàn)證井口裝置密封實(shí)施可靠。試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果如表1 所示。

表1 井口裝置整體試壓數(shù)據(jù)及結(jié)果Tab.1 Overall pressure test data and results of wellhead assembly

②連續(xù)管纜懸掛器內(nèi)外密封試壓方案：在內(nèi)置連續(xù)管纜后組裝連續(xù)管纜懸掛器，對(duì)連續(xù)管纜懸掛器進(jìn)行整體試壓，并通過(guò)試壓測(cè)試孔和試壓泵對(duì)連續(xù)管纜懸掛器進(jìn)行內(nèi)密封試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果如表 2所示。

4.2 井口插接裝置電性能試驗(yàn)

由于新型井口裝置多功能升高法蘭內(nèi)的連續(xù)管纜懸掛器內(nèi)部包括了動(dòng)力電纜與液控管線(xiàn)的連續(xù)管纜，多功能升高法蘭外的動(dòng)力電纜通過(guò)電纜插接裝置與連續(xù)管纜懸掛器通過(guò)插接實(shí)現(xiàn)電源供應(yīng)，該供電方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電纜插接方便、無(wú)需拆卸井口的特點(diǎn)，但因涉及高壓插接電，參照GB/T 16750—2015對(duì)連續(xù)管纜懸掛器與電纜插接裝置進(jìn)行了電性能和密封性能試驗(yàn)。具體試驗(yàn)方案參見(jiàn)表2。

表2 連續(xù)管纜懸掛器試壓數(shù)據(jù)及結(jié)果Tab.2Pressure test data and results of coiled tubing and cable hanger

參照電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程，連接高壓密封插頭與內(nèi)置管纜插座，將連接后的插接裝置放入高溫高壓專(zhuān)用設(shè)備中[9-10]，電纜兩端密封，伸出試驗(yàn)設(shè)備的長(zhǎng)度應(yīng)不小于250 mm，芯線(xiàn)裸露長(zhǎng)度應(yīng)不小于50 mm。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3 和表4。

表3 連續(xù)管纜懸掛器電性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果Tab.3Electric performance test data and results of coiled tubing and cable hanger

表4 連續(xù)管纜懸掛器密封性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果Tab.4 Test data and results of sealing performance of coiled tubing and cable hanger

5 應(yīng)用前景

隨著海上油田勘探開(kāi)發(fā)規(guī)模擴(kuò)大，越來(lái)越多的斷塊多、儲(chǔ)量少的油田投入開(kāi)發(fā)，出于對(duì)該類(lèi)油田開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)性的考慮，往往采用無(wú)修井機(jī)平臺(tái)或者簡(jiǎn)易小平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)采，平臺(tái)往往不設(shè)鉆修井機(jī)。本文所述連續(xù)管纜起下電泵井口裝置將在無(wú)修井平臺(tái)生產(chǎn)及后續(xù)作業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用，能夠有效降低邊際油田采油成本，提高作業(yè)效率，增加施工安全，也可以在海上油田常規(guī)平臺(tái)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)中有效降低成本，增加作業(yè)時(shí)效。