渤海某油田模块钻机设备升级改造.pdf

169 勘探开发2023年第9期渤海某油田一、二期钻机设备服役年限均超12年，最长达18年，在过去的十几年为祖国的能源事业立下了汗马功劳。然而沧海桑田，随着平台服役年限的增加、钻机设备的自然老化以及原始地层的逐渐枯竭等因素影响，油田产量递减，钻机升级改造迫在眉睫。如何让已经老旧的设备盘涅重生、再现辉煌，是转型升级的重中之重。当下阶段，推动设备设施升级，提高平台深度挖潜的能力，对老旧油田的稳产增产具有及其重要的战略意义。1 主要技术难点（1）设备老旧坏能力不足，制约油田开发。该油田多数钻井服役超过10年，最长近20年，设备老旧，旋转系统、循环系统、固控系统、老旧设备等无法满足深侧钻等大难度复杂调整井作业，严重影响油田进一步开发生产，钻修机投用年限分布如图1所示；（2）分流器常规安装受限，影响安全施工。场地布局特殊，防喷器甲板多面均为封闭状态，常规方式不能安装分流器，无法实现浅层气井表层作业；（3）防砂设备无法上平台，影响作业时效。套管生产井全压裂、注水井部分压裂。该油田所处海域区域天气较为恶劣，影响靠泊施工，且生产时效低，无法保障作业。图1 钻修机投用年限分布渤海某油田模块钻机设备升级改造唐启胜1 朱弘2 袁会敏3 刘海龙11.中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津 3004522.中国石油大学（北京）北京 1022493.中海油能源发展股份有限公司 天津 100027摘要：渤海某油田钻机设备服役年限均超过12年，在过去十几年里为祖国能源事业做出巨大贡献。随着平台服役年限的增加平台生产面临诸多问题，包括设备能力不足、分流器常规安装受限、防砂设备无法上平台等问题。为了解决这些问题并降低工作成本，形成一套适用于该油田的模块钻机设备升级改造技术。该技术推动了该油田设备设施升级，提高了油田深度挖潜的能力，并已取得良好的应用效果和经济效益。该技术方案可用于其它类似生产平台模块，具有良好的推广价值。关键词：渤海油田 模块钻机 生产平台 升级改造D r i l l i n g a n d c o mp l e t i o n t e c h n o l o g y o f s h a l l o w h o r i z o n t a l w e l l i n B o h a i o i l f i e l dT a n g Q i s h e n g1，Z h u H o n g2，Y u a n H u i mi n3，L i u H a i l o n g11.China Offshore oil（China）Co.，Ltd.Tianjin Branch，Tianjin 3004522.College of Petroleum Engineering，China University of Petroleum（Beijing），Beijing 1022493.Cnooc Energy Development Co.Ltd，Tianjin 100027Abstract：The service life of a drilling rig in Bohai oilfield is more than 12 years，which has made great contribution to the energy industry of the motherland in the past decade.As the service life of the platform increases，the production of the platform is confronted with many problems，including insufficient equipment capacity，limited routine installation of diverters，sand control equipment cannot be installed on the platform，etc.In order to solve these problems and reduce the working cost，a set of module rig equipment upgrading technology suitable for this oilfield is formed.This technology has promoted the upgrading of equipment and facilities in this oilfield，improved the ability of deep drilling，and has achieved good application effect and economic benefits.The technical scheme can be used in other similar production platform modules and has good promotion value.Keywords：Bohai oilfield；modular drilling rig；production platform；upgrading and reconstruction勘探开发 170 2023年第9期1 主要技术内容及创新成果1.1 模块钻机关键设备升级改造该油田钻机设备服役年限较长，设备的老化和平台综合能力下降与高难度的钻井作业之间的矛盾日益突出，导致多数井无法安全施工1-4。为了保障该油田进一步开发开采，该油田A/B/C平台海水管线、配浆系统及排砂管线升级改造，升级更换铁钻工及增加第二台离心机；D/E平台将原老龄Canrig顶驱更换为国产新型250T加强顶驱，升级更换泥浆转移泵和计量泵，提升配浆能力；所有平台更换高品质活塞、阀总成和陶瓷缸套；选用优质筛布。国产新型250T加强顶驱如图2所示。图2 国产新型250T加强顶驱1.2 油田二期平台安装分流器新举措该油田二期模块钻机场地布局较为特殊，BOP甲板南北东三面均为封闭状态，因此分流器装置安装不能常规方式安装。通过查找分流器相关安装标准及现场情况调研，对原有的安装思路和方法进行改进，突破安装空间受限制约。现场精细测量计算，设计合适高度的升高立管及变压变径法兰，合理利用BOP甲板空间；为满足平台两舷放喷要求，设计一根10分流放喷管与钻井四通相连，通过T型管（三通、设冲蚀靶）将放喷管线延伸至平台两侧舷外。10分流放喷管如图3所示。图3 10分流放喷管1.3 油田三期平台防砂设备上平台该油田套管生产井全压裂、注水井部分压裂，年均45口井；平台地处黄河口，天气影响大，影响靠泊施工，12个平台仅1条压裂船，常“作业冲突、船舶故障”。坚持以问题为导向，开展防砂设备上三期开发平台可行性调研。组织油服测井、油服完井、油服井队等多方，聚合力、汇众智，根据有限甲板面积，结合完井工艺、设备、工具、物料等尺寸特点和使用节点，绘制出了防砂设备摆放规划图。坚持以需求为导向，创新开展“充填系数与油井产能关系模拟”指导方案优化，通过调整压裂规模、精简压裂设备，优化作业程序，将防砂设备摆放“规划图”变成“施工图”。甲板改造如图4所示。图4 甲板改造2 现场应用情况2.1 模块钻机升级后应用情况模块钻机升级铁钻工，提高铁钻工稳定性，进一步提升起下钻速度，提升作业时效。其中油田A/B/C平台更换后，起下钻速度提升60m/h，起下钻效率提升18%。增加一台离心机，提升泥浆处理能力，提升泥浆处理能力，减少泥浆置换量，提升裸眼井壁质量，减少井下复杂情况发生。其中油田A/B/C平台增加离心机后，油田泥浆处理能力提高30m3/h，泥浆处理效果理想。升级更换泥浆转移泵和计量泵，显著提升现场配浆能力。所有平台更换高品质活塞、阀总成和陶瓷缸套，使用寿命提升300%；选用优质筛布，筛布使用寿命延长40%。2.2 分流器新举措作业情况该油田处于浅层气发育区，浅层气风险较高，常规安装分离器无法在二期平台实施，通过分流器系统安装方案论证，在D和F平台实现了分流器顺利安装、保障了浅层气区域浅层侧钻井安全作业；D1/D2互为单筒双井，一开钻下隔水导管，插入法固井验封期间发现连接处漏水，对隔水管漏 171 勘探开发2023年第9期点进行焊接，为保证二开作业安全，实施安装分流器新措施，安全高效完成而二开作业；C1井表层作业预测存在浅层气风险，通过现场改造实施安装分流器新措施，顺利完成表层作业；此项安装分流器新措施的成功应用，作业安全性和可靠性显著增强，为油田后期调整打开新的局面，也为油田产量做出一个重大的贡献。2.3 防砂、压裂作业情况目前该油田三期开发项目实现了“零”的突破，A/B/C三个平台全部实现压裂设备上平台。完成累计13口井作业，累计减少等待压裂船时间10.4天。综合对比，平均单井节省压裂船及燃油费用约100万，完井综合日费节省1040万，合计节省2340万。2021年8月到2022年5月期间，完井平均生产时效88.5%，防砂设备上平台以来完井时效达到95.21%，提效6.71%；非生产时间中单井自然停工14.67h，非生产时间中单井自然停工6.79h，单井下降7.88h。3 社会经济效益及推广前景3.1 社会经济效益通过旋转系统、循环系统、固控系统以及其他关键设备能力提升，使得原来无法作业的井可以安全高效作业，实现了从“不可能”到“可能”的跨越发展，成功解决设备能力不足与工程难度大的矛盾。根据甲板载荷分布，通过论证改造、优化作业方案和合理使用甲板，实现了“零”的突破，确保防砂设备上平台，避免了天气的影响，平均单井节约工期1.1天，节约成本约200万元；全面升级改造影响甚大，保障作业安全，助力钻完井工程提质、提速、提效、提产，在该油田累计应用30口井，较前期对比节省钻井工期135天，直接经济效益1.6亿元，综合提效16.73%；按2500m当量钻井周期计算，提效24.23%。为响应渤海油田群开发水平提升工作专班号召，通过现场应用实践，培养和锤炼了一支善于技术攻关、勇于开拓创新的技术团队。3.2 推广前景（1）通过模块钻机关键设备升级改造。渤海该区域项目组经过充分的调研和分析讨论，基于提高作业时效，减少作业成本，形成统一设备升级路线，为后续调整井作业降本增效打下了坚实的基础，对于老油田稳产增产具有广泛的推广应用前景。（2）油田二期平台安装分流器新举措。渤海该油田经过十几年开发调整后，二期平台多数井已进行多次侧钻调整，最高已经完成7次侧钻，后续侧钻调整几乎无法侧钻空间，加上油田处于浅层气发育区，浅层气风险较高，常规安装分离器无法在二期平台实施，导致许多口井无法实施。此项安装分流器新措施的成功应用，不仅为该油田后期调整打开新的局面，也为渤海其它油田安装分流器提供了借鉴的依据，应用前景广阔。（3）油田三期平台防砂设备上平台。规避了天气及海况对压裂船的制约，避免天气停工，保证作业连续；破解油田开发生产困局，助力油田开发水平提升按下“加速键”。在后续油田J、L、K、G平台后续调整井，以及其它油田区块类似生产平台模块可借鉴并推广。参考文献1 何玉苟.海洋模块钻机液压系统故障分析及改进 J.石油工程建设，2023，49（1）：67-71.2 兰福全，邹涛，刘伟超.做好石油钻机机械设备管理与维护对策分析 J.中国设备工程，2022，No.505（17）：56-58.3 马振国，张新桥，唐晓庆.钻机泥浆泵工作原理及日常维护 J.设备管理与维修，2022，510（1）：58-59.4 朱本温，刘雅静，魏双会等.在役海上模块钻机自动化升级方案设计 J.石油矿场机械，2022，51（5）：47-57.