渤海油田外挂井槽结构设计与施工特点分析

2013-01-11,,,,

船海工程 2013年5期

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(中海油能源发展油田建设工程分公司,天津 300452)

渤海油田在役平台，随着投产年限的增加都面临产量递减的问题。为弥补产能不足需要在平台上增设调整井，而很多平台的预留井槽不足。近年来，在平台上加挂井槽用于油田调整的做法得到了广泛应用[1-2]。加挂井槽分为内挂井槽和外挂井槽两种方式。内挂井槽只需对平台结构进行简单改造即可，但往往由于井口区空间布置困难而无法实现。外挂井槽避免了空间的制约，同时外挂施工通常不影响平台的正常生产，在渤海油田得到了成功运用[3-5]。

1 外挂井槽工程实例

旅大4-2WHPB平台16个井槽已全部用完，为弥补产能不足需要增加井槽数量。受到平台空间限制内挂只能增加2个井槽,无法满足要求。经过论证，在原井口区南侧通过外挂的方式增加4个井槽，新增隔水套管由钻井船钻入。

为布置新增4个井槽及相应设施，对原平台结构进行了改造，内容包括：新增3层井口片结构，每层均设有隔水套管的导向筒；外扩原平台顶层甲板，以延伸修井机滑轨覆盖新增井口，满足修井机在新增井位进行常规修井作业的要求；外扩下层甲板和中层甲板布置新增设备及电气房间。见图1、2。

2 外挂井槽结构设计与施工特点

外挂井槽的井槽数目一般为4～8个。通常只需对原平台设备进行改造更换或者新增相应设备即可满足工艺要求。外扩甲板结构与原平台海上焊接，保证了修井机滑道梁的直线度，避免吊装对接可能引起的滑道梁水平或垂直方向误差。

图1 外挂井槽位置

图2 外挂井槽改造完工示意

2.1 井口片设计

新增井口片重量每个在8～12 t，可采用电动葫芦等进行分层吊装安装。新增的水上井口片通常采用焊接形式与原平台连接；由于水下焊接难以保证焊接质量，水下井口片通常采用管卡形式与老平台水平层连接。

由于水下井口片安装的特殊性，需要考虑重力与浮力的关系。封闭的圆管(直径508 mm，壁厚16 mm)，其浮力与重力非常接近，再加上隔水套管套筒等开口结构，很可能出现井口片浮力大于重力无法顺利入水的情况，结构设计中需要提前考虑。见图3

图3 吊装井口片

2.2 隔水套管的安装

外挂井槽隔水套管的安装通常是利用钻修机或者钻井船采用扩孔器进行隔水套管安装，当条件制约时，可考虑使用桩锤锤入的方式，但锤击振动影响平台正常生产，一般较少采用。

新增水平层套筒设计，需考虑隔水套管的安装方式。钻入式隔水管套筒应为双向喇叭口结构(以保护钻井船或钻修机的钻头)，锤入式隔水管套筒为单向喇叭口结构，两种套筒形式见图4。

图4 套筒形式

2.3 钻井操作平台

新增隔水套管通常与原平台隔水套管的顶标高一致。为满足钻井操作需求，设计钻井操作平台。钻井操作平台上铺设隔栅，其高程一般在隔水套管顶标高以下300 mm，平台延伸出隔水套管外侧不小于1 m，四周设安全围栏，防止人员或者施工机具落海。钻完井结束之后是否拆除或者改为集油甲板，根据平台后续生产需要确定。

2.4 隔水套管防撞结构

外挂井槽改造后的平台，需要考虑正常作业期间船舶等偶然荷载的影响，考虑设施和平台关键部位的防护使损坏后果降到最低程度。因此对直接暴露在平台外侧的隔水套管设置保护装置，避免隔水套管直接承受船舶或者冬季冰等水平载荷作用,见图5。

图5 隔水套管防撞结构

2.5 外挂井槽对平台结构的影响

外挂井槽需要对平台改造后的结构强度进行校核，包括整体在位分析(静力、地震和疲劳分析)及局部强度分析。外挂井槽改造对平台结构的影响，包括重量的变化(重力和浮力)、环境荷载变化(风、波流力和冰力等)、设备荷载的变化(原平台设备的拆除、移位及新增设备等)，并且增加了在新增井位进行钻修井作业的工况。将各种工况的最不利情况进行组合，分析平台结构强度及桩基承载力是否满足规范要求，对于原平台结构强度不满足规范的杆件进行加强或者更换。