CJ-46型自升式钻井平台18-3/4″防喷器组替代方案的可行性分析

张福(中海油田服务股份有限公司钻井事业部，天津 300452)

0 引言

对于海上钻井平台，井口防喷器组是非常重要的井控关键性设备，在钻完井、修井、试油等作业中起到了为钻完井液提供循环通道、建立井眼井身结构、起下钻杆、油管及套管等时形成贯穿通道，在为保障井下及井上安全，发挥着安全关口的作用。但同时，由于海上自升式钻井平台自身布局设计的局限性，每个钻井平台大都只能配备一套防喷器组。为了充分保证防喷器组的有效性，需要进行定期的日常维护和进行年度检验，而防喷器组日常修理和年度检验过程的便捷性直接决定着后续作业的时效性和安全性[1]。目前CJ-46型自升式钻井平台所配备的NOV厂家的18-3/4″防喷器组在日常修理及年度检验方面的便捷性与国产13-5/8″防喷器组相比存在较大的劣势，如在海上现场更换NOV厂家相关的防喷器组，由于NOV防喷器组自身的重量较大、体积庞大等原因，运输和转送都会给生产作业带来极大不便，大型设备的吊装，也会给吊运作业带来安全风险。因此，防喷器组的替换和尺寸变更可行性的研究，便会在这些问题上实现价值。

1 NOV厂家18-3/4″防喷器组替代为国产防喷器组的可行性分析

CJ-46型钻井平台井口防喷系统自上而下组成结构设计如下：转盘分流器6通系统(其中有泥浆返流管线、计量罐灌浆管线、计量罐回流管线、钻台放压管线、两舷放喷管线两根)+Packer+Mandrel+BOP组+(100 MPa×68 MPa变压变径法兰)下部升高立管。CJ-46型钻井平台出厂BOP组配备情况明细：尺寸及型号：NOV-18-3/4″防喷器组；配备结构(自上至下)：万能BOP+上双闸板BOP(管子闸板+剪切)+下双闸板BOP(变径+管子闸板)，防喷器组上下法兰均配BX164钢圈。结合以上分析来看，CJ-46型平台现场井口防喷系统的构成为常规设计，国产防喷器组的结构原理设计完全满足现场井口防喷系统的需求，虽然NOV厂家18-3/4″防喷器组在钻完井作业的大井眼尺寸井控选择方面存在更多的优势，但就目前渤海湾区域大部分井的井身结构设计来分析，国产13-5/8″防喷器组完全满足大部分井钻完井作业的井控要求。

2 NOV厂家18-3/4″防喷器组更换成国产13-5/8″防喷器组的结构性变更在该类型平台的适用性分析

为了有效评定18-3/4″防喷器组的替换方案，从而解决CJ-46型钻井平台防喷器组日常维护和年检时的不便，减少影响作业船天天数；解决国外厂家在进口配件方面对我们实施“卡脖子”影响，就此两项问题进行18-3/4″防喷器组更换成13-5/8″防喷器组的可行性分析。

(1)NOV-18-3/4″BOP与华北荣盛13-5/8″BOP在CJ-46型钻井平台的适用性分析：

①NOV-18-3/4″BOP—优势：操作简单，井控控制、剪切能力强，自带剪切液压助力系统，更换闸板芯子便捷；劣势：体积大、重量重，维护成本高。

②华北荣盛13-5/8″BOP—优势：体积小而轻，维护简单且维护成本低；劣势：井控控制能力稍差，剪切能力有限，CJ-46型钻井BOP控制系统无法提供超过20 MPa的超高压功能，对13-5/8″华北荣盛-BOP组控制能力受限，需要BOP组自带液压助力液缸。

(2)储能器控制系统方面分析：

①平台BOP控制系统与现有NOV-18-3/4″BOP配合：目前CJ-46型钻井平台在用的NOV-18-3/4″BOP与控制系统是配套的一套系统，控制系统无气泵，储能器最高提供20 MPa的压力供给18-3/4″BOP，18-3/4″BOP内部有液压助力系统，可以很容易实现钻杆的剪切和管子闸板的关闭与打开。

②平台BOP控制系统与华北荣盛-13-5/8″BOP配合：储能器最高提供20 MPa的压力供给13-5/8″BOP，在常规钻具中(5-1/2″及以下尺寸钻杆)，华北荣盛-13-5/8″BOP通过外加的液压助力液缸能够实现钻具的剪切应急操作，亦可实现管子闸板的关闭与打开；如果使用大尺寸钻具，则需要另行考虑或者选择。

③剪切能力方面分析：

国产华北荣盛13-5/8″防喷器组剪切能力如表1所示。

表1 13-5/8″防喷器组剪切闸板剪切能力对比数据

CJ-46型钻井平台NOV厂家18-3/4″防喷器组剪切能力如表2所示。

表2 18-3/4″防喷器组剪切能力数据

所以，从设备能力方面和井控要求等方面分析得出防喷器组的替换方案是完全满足要求的(常规5-1/2″及以下尺寸钻杆)。

3 NOV厂家18-3/4″防喷器组更换成国产13-5/8″防喷器组所需的物料分析

经深入分析，CJ-46型钻井平台如实现将现有NOV厂家18-3/4″防喷器组更换成为国产13-5/8″防喷器组，只需保留原有分流器系统与13-5/8″防喷器组相连，总体实现相对较为容易，如图1所示，具体分析如下。

图1 防喷器组井口图

CJ-46型钻井平台如将BOP组更换成13-5/8″ BOP组所需工作及物料：

(1)BOP吊架，需要定置制作BOP组吊架(承重最少需要80 T)；

(2)万能BOP上部与mandrel连接变压变径法兰；

(3)BOP组下闸板法兰与平台BOP底座变压变径法兰；

(4)平台BOP液控管线与13-5/8″BOP组连接的变扣接头，以适应13-5/8″ BOP组；

(5)BOP组阀门操作及更换BOP闸板芯子作业平台；

(6)压井放喷升高高压硬管线两根(68 MPa)；

4 CJ-46型钻井平台NOV厂家18-3/4″防喷器组更换成国产13-5/8″防喷器组的实用性和意义

随着时代的进步，科技自主的重要性越发显现出来。在满足作业要求之余，国产化的设备便可实现双重目的，即实现了降本，又支持推动了国内石油科技的发展。

(1)在生产降本中，提高钻井平台的年度作业船天效率，降低运营成本。一套NOV-18-3/4″防喷器组的价格是不菲的，所以，通常对于钻井平台来讲，考虑到钻井平台场地的限制，通常一个平台只配备一套防喷器组。但根据井控规范要求，防喷器组每年需要年度检验，而年度检验需要占用非生产时间将防喷器组全部解体来完成，这就需要花费大量的时间。而对于陆地基地来讲，花出大价钱来备用一套防喷器组仅用于年度检验时进行替换，又会造成资源浪费[2]。所以，综合来看，满足作业需要的国产小尺寸防喷器组便可实现了双重作用，即避免了资源浪费，又减少了生产时间的多余占用，提高了钻井平台的作业船天效率，从而在很大程度上实现了运营成本降低。

(2)面对进口设备“卡脖子”及配件采购昂贵和周期长的情况，规避作业限制，支持中国制造，国产设备优势明显。中美贸易战的持续升温、技术的垄断、使用上的受制于人、再加上进口设备高成本的运营，都给各行各业造成了影响。对于钻井平台来讲，以NOV防喷器组的配件为例，设备配件的购置需要原厂购置且价格昂贵，配件的采购响应也比较缓慢，通常该类配件采购周期将近一年，如果采购计划不合理，便存在影响作业的可能，甚至给井下作业带来风险[3]。在防喷器组到了大修年限时，为了取得原厂证书，还需要返厂修理检验取证，多种因素的叠加，使得NOV防喷器组在国内使用起来很受局限。如何规避钻井平台防喷器组在现场使用的“卡脖子”问题，国产防喷器组的替换使用便更有意义和价值[4]。

(3)随着中国科技及工业技术的进步，国内自主研发的许多科研产品或设备已经完全能够替代进口产品和设备。本文中所论述的便是很典型的案例，而我们需要做的是给这些优秀的国产企业一个发展的机会、舞台和过程。当然，在这个过程当中，我们也会承担一些压力，这也是我们大国企业所应当承担的责任。

5 结语

经过对CJ-46型自升式钻井平台防喷器组系统的分析、评估和研究，相关类型的挑战者钻井平台于2021年5月尝试将平台NOV-18-3/4″防喷器组更换成了华北荣盛13-5/8″防喷器组，目前已经过近10口井的使用，现场反映使用效果理想，充分论证了防喷器组的替代更换方案的可行性。同时，该方案降低了公司运营成本，支持了国产化，避免了“卡脖子”的限制，也给平台带来更多的创新创效机会，建议在同类型钻井平台进行推广使用。