半潜式钻井平台创新型电潜泵测试工艺

作者:唐海雄;王跃曾;张俊斌;彭作如;昝志恩;张元鹏 刊名:石油天然气学报 上传者:汪茹

【摘要】由于在半潜式钻井平台上采用常规电潜泵测试工艺进行常规电潜泵油井测试存在着成功率低、井下事故率高等缺点,通过自主研发和集成,形成了创新型电潜泵测试工艺,该工艺主要包括可调长度悬挂器、专用电缆桥、双压力循环阀组、可重复坐封封隔器组合、新型电缆保护器、大直径电缆保护器等创新型工具及工具组合,在水平井流花4-1-2评价井油井测试中应用成功。

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目前,在全球范围内水深在100500m的探井和评价井测试作业主要是在半潜式钻井平台上进行的。针对利用半潜式平台进行勘探所发现的一批含油构造(常压或低压地层)油品粘度高、密度大、低气油比等原因引起的地层供液不足或开井流动困难,无法利用天然能量进行自喷求产的评价井,必须采用人工举升方式才能进行地面分离器求产。半潜式钻井平台是漂浮在海面上的,半潜式平台在压载至作业吃水后,其下体浸没在海水中,平台在风、海潮、涌、流、波浪、锚链等综合作用下出现升沉、平移、横摇与纵摇。防喷器连接在泥线处的水下井口上,是固定不动的,平台与防喷器之间通过球接头、伸缩节和隔水管连接,也就是说平台相对于水下井口及防喷器始终处于运动中。同样,隔水管受海潮、涌、流、波浪、半潜式平台的牵引等作用也始终处于摆动状态。利用悬挂器将电潜泵管柱坐在水下井口头腔的抗磨补心上,悬挂器以下管柱维持静止不动。悬挂器以上管柱悬挂在平台的游动系统上,通过钻柱补偿器补偿管柱的升沉运动。由于近海水深在300m左右的评价井主要是利用半潜式平台承钻的,电潜泵具有排量范围广、排量可连续调整(通过调频)、性能可靠、故障率低、在导管架生产平台的生产井应用中安装技术成熟度较高等优点,如果在浮式钻井装置上利用电潜泵进行机采测试应用成功,将能使近海探明的许多构造得到评价。然而在浮式钻井装置上应用电潜泵进行人工举升将面临如下难题:南中国海海洋环境条件特殊,季风期海况恶劣,4m的浪和3节的海流,且存在能量巨大的内波流,使得浮式钻井装置的升沉在2m以上,从而使从水下井口延伸上来的测试管柱与平台隔水管系统存在大幅度的相对运动;浮式钻井装置与测试管柱间的相对运动造成管柱连接困难,容易引起落物卡钻、电缆损坏,存在着操作人员在作业时易被伤害的风险;柔性电缆如何固定在测试管柱上并保证在通过斜井段时不被磨损;浮式钻井装置的水下(湿式)防喷器组连接在泥线附近的水下井口上,关防喷器时,如何保证电缆不被挤坏或挤断;为电潜泵提供能源的水下电缆在通过水下防喷器内腔的电缆桥和泥面处的井口悬挂器时的连接、密封和导电问题;在斜井及水平井中,电潜泵机组不宜在全角变化率大的地方以及水平段工况条件下工作,如何保证获得准确的井下压力、温度恢复资料;在电潜泵测试管柱内,怎样取得地层流体的高压物性样品;浮式钻井装置,在测试期间如何防止油气从环空溢出,达到环保和平台作业安全要求。1常规电潜泵测试工艺存在的问题常规电潜泵测试管柱如图1所示。主要存在如下问题:由于受到电潜泵自身条件的限制,电潜泵只能下入接近70的井斜角井段,压力计直接连接在电机尾部,无法实现油藏提出的精确测试地层压力的要求。没有泵工况,地面无法监测井下电潜泵机组的吸入口压力和温度、电潜泵振动等泵工况参数,不能及时通过调频等手段来消除不良工况对电泵机组的影响。利用钢丝作业将堵塞器下到工作筒位置实现油管封堵,再利用泵注压力来实现封隔器坐封。工序繁琐、占用井口时间长。采用单次坐封封隔器,如果一次坐封失败,需重新起管柱更换封隔器。管柱内与环空的循环是通过钢丝作业移开滑套来实现的,占用井口时间长。安装了液控井下安全阀,安全阀液控管线的下入和绑扎占用了大量的井口时间。没有安全可靠的水下工具系统,主要包括水下井口悬挂器、电缆桥、电缆穿越和密封等。电缆保护器采用铸造材质,易出现疲劳破坏,导致断电缆、卡管柱等恶性事故。图1常规电潜泵测试管柱示意图图2新型测试管柱示意图国内外在半潜式平台上进行过几次常规电潜泵测试(包括延长地面测试)的尝试,其中绝大部分以失败告终。主要原因有:由于大幅度的平台升沉和移动引起泥面以上、隔水管内的测试管

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