深水油气田水下采油树内树帽安装及要点分析

唐咸弟 杨乐乐 赵苏文

摘 要

水下采油树是深水油气田开发的重要设备，水下作业的不可视性，对采油树内帽的安装作业带来了很大的挑战。本文介绍了采油树内树帽及机械安装工具的结构、安装过程。采油树内树帽的安装及要点，同样适用于水下采油树其他部分的安装作业，为水下采油树完井作业提供宝贵经验。

关键词

水下采油树;采油树内树帽;井眼清洁

中图分类号： TE952                      文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.19.048

1 水下采油树的应用及结构

我国南海油气资源量丰富，其中70%位于深水区，深水油气开发已经成为我国的战略要点。水下采油树是深水油气开发的重要设备，其成本高、技术复杂。南海东部某自营气田使用了一种卧式水下采油树进行开发，主要由导向基盘、采油树本体、油管挂及配套的5.25″堵头、内树帽及配套的5.75″堵头、外树帽以及用于控制气井生产的阀门组等组成。油管挂及配套的5.25″堵头为第一道保护屏障，内树帽及配套的5.75″堵头为第二道保护屏障，确保井筒安全。

2 水下采油树内树帽及其机械送入工具

2.1 采油树内树帽结构

采油树内树帽安装于油管挂及堵头以上，能够为采油树提供一道压力等级为10000psi的屏障。其主要由本体、锁定机构、密封机构等组成。内树帽下入到位后，驱动套在送入工具的推动下，向下运动，从而使锁环伸出与采油树的凹槽配合将内树帽锁定在采油树内部。内树帽密封机构主要由数条橡胶密封和一道金属密封组成。

2.2 内树帽机械送入工具结构

采油树内树帽的锁定机构与油管挂类似，因此可以通过油管挂送入工具（THRT）或机械送入工具（MITCRT）下入和锁定。本文主要介绍MITCRT下入内树帽方式。

如图1所示为MITCRT结构示意图，其主要由本体、锁定机构、驱动机构、应急脱手机构等组成。

锁定机构用于将MITCRT与内树帽连接并锁定，其主要由驱动环（Actuating Ring）和锁环（Latch Ring）组成。正转MITCRT （相对于驱动环）6圈，驱动环下行，将锁环伸出，从而与内树帽连接锁定。反转MITCRT 6圈，驱动环上行 ，锁环收回，脱手MITCRT与内树帽的锁定。

当反转MITCRT无法脱手时，过提110-130klbs，可以将应急脱手拉力销钉拉断，继续上提MITCRT，应急脱手承托底座相对于本体下行，锁环收回，脱手MITCRT与内树帽的锁定。

3 水下采油树内树帽的安装程序

3.1 井口清洁

下入内树帽之前，按照施工程序，首先使用强磁打捞器和内树帽专用冲洗工具Jetting Tool冲洗采油树及BOP组内腔，以清洁井眼。

冲洗流程：

（1）组合下入冲洗工具组合，将Jetting Tool坐在油管挂上。

（2）开大排量冲洗，每冲洗5分钟左右，上提工具1m左右，旋转90°继续冲洗。

（3）起出冲洗工具，检查强磁打捞器及Jetting Tool捞杯内部杂质，如果杂质较多，则以上述冲洗方式重新冲洗直至井筒清洁为止。

3.2 准备工作

（1）检查内树帽及内部的5.75″堵头，并使用测试工具对堵头试压：10000psi×15min。

（2）使用测试螺杆上下活动活塞，检查其功能是否正常，最终保证活塞位于上部初始位置。

（3）检查MITCRT锁定机构，正反转锁定机构驱动环 ，检查锁定机构活动是否灵活，并最终位于解锁为止。

（4）检查MITCRT，保证工具没有损坏，同时销钉、密封圈安装到位并状况良好。

（5）将MITCRT调整方向至定位键对准内树帽的定位槽，将MITCRT放入内树帽，确认两者间隙为0.2″后，正转MITCRT约6圈使其与内树帽锁定，记录正转圈数，最后反转1/4圈。

（6）通过专用试压孔，对MITCRT与内树帽连接进行试压：3000psi×5min。

3.3 安装及测试流程

（1）将内树帽及MITCRT连接至钻杆，下入之前在内树帽驱动套上安装剪切销钉，并在内树帽的坐挂及锁环位置喷白色油漆。

（2）根据采油树方向，在钻台调整内树帽方向，保证其定向键位置满足要求。

（3）关闭BOP组阻流、压井管线，ROV检查并打开采油树环空加入阀AAV、内树帽测试阀TCT，其他阀门处于关闭位置。

（4）缓慢下放内树帽，防止内树帽遇阻提前锁挂，在进入BOP组之前打开钻柱补偿器。

（5）接完最后一柱钻杆，钻杆内灌满海水，测上提下放悬重。

（6）缓慢下放内树帽至遇阻位置，此时内树帽金属密封开始与采油树接触并逐渐啮合。

（7）内树帽与油管挂之间的液体会因为内树帽的下行而被从TCT排出至地面。

（8）逐次下压5klbs，直至下压至45klbs，每次下压后保持几分钟等待内树帽下行并排出液体。

（9）当返出液体达到13L时，说明内树帽已经基本到位。

（10）调低万能防喷器控制压力，关闭万能防喷器，环空加压500psi再次助推内树帽到位;同时对ITC试压：500psi×5min。

（11）如果试压合格继续下部作业，如果不合格，可以将内树帽提起重新坐到位或者将内树帽起出检查。

（12）以每次500psi的增量提高环空压力，每次提高后保持5min左右，環空压力在2000～3000psi之间，MITCRT活塞固定销钉将会剪断，活塞推动内树帽驱动环下行，开始锁挂内树帽。

（13）环空压力下降同时管柱内冒出海水，说明内树帽锁挂到位。

（14）继续保持环空压力2～3min，保证内树帽锁挂到位。

（15）保持下压5klbs于内树帽，反转管柱6圈左右（扭矩不大于4000ft·lbs），上提管柱，脱手MITCRT。

（16）如果无法脱手，继续过提110～130klbs，剪断应急脱手机构拉力销钉，脱手MITCRT。

（17）关闭剪切闸板防喷器，打开AAV及TCT阀门，按照防喷器试压程序对内树帽上部试压。

（18）通过TCT及AAV管线，对内树帽下部试压：10000psi×5min。

4 水下采油树内树帽的安装要点分析

4.1 充分的准备工作

对内树帽及安装工具进行严格的检查、准备，保证各工具工作正常，固定及剪切销钉安装到位，密封圈及密封件安装到位并完好无损，试压符合要求。充分的准备工作可以有效避免复杂情况的发生。

4.2 井口清洁

水下采油树设备较地面采油树复杂，对设备之间的配合要求较高，因此配合界面中的铁锈等杂质对安装会造成很大影响，安装作业之前，必须保证井眼清洁满足要求。本气田实际作业中一般冲洗两次至三次，正是严格保证了井眼清洁，才保证了所有采油树内树帽的一次安装成功。

4.3 下入过程控制细节

由于水下作业的不可视性，容易因为误判而导致工具提前锁挂等情况时有发生，下送内树帽过程中，控制下放速度，过BOP组等位置时，打开补偿器并缓慢通过，避免遇阻。

下入至采油树后，根据下入深度判断内树帽是否到位，然后严格按照施工程序进行坐锁内树帽作业，避免复杂情况的发生。

5 结束语

正是由于在该气田水下采油树内树帽安装作业中，控制了作业要点，安装作业非常顺利。水下采油树内树帽安装中的要点适用于大部分水下采油树设备的安装，对今后的水下采油树完井作业提供了宝贵的经验。