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水下井口封堵与弃置前沿技术概览

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水下井口回收工具可以实现井口快速回收,最大限度地降低运营成本,缩短钻井周期。

编辑 | 大安

弃井是所有单井生命周期中不可规避的关键一环。虽然业内人士普遍认为弃井是一项毫无经济回报的作业,但基于日益严苛的环保监管要求与ESG意识的逐步增强,这种声音正在迅速弱化。由于海上作业运营成本高昂且施工风险较大,尤其是考虑到项目后勤保障、船舶租赁日费、平台人员成本以及全套服务的相关成本等因素,使得水下油井永久性弃置作业成为一项极具挑战性的难题。

备注:ESG是Environmental、Social和Governance治理的缩写,是一种关注企业环境、社会、治理绩效而非财绩效的投资理念和企业评价标准。基于ESG评价,投资者可以通过观测企业ESG绩效,评估其投资行为和企业(投资对象)在促进经济可持续发展、履行社会责任等方面的贡献。

当前,越来越多的油田迫近服役年限,各国纷纷推出旨在恢复海底原貌的严格环保规定,导致水下井口封堵和弃置(以下简称P&A)技术的关注度日益升温。另一方面,水下井口回收作业周期通常是决定弃置成本的主要因素,所以它能吊足行业的胃口,也是情理之中的事。

目前,行业内主要有两种不同的井口回收工艺,都是从隔水导管和表层套管的内部切割,然后通过内部或外部的锁扣来回收井口。

井口回收系统的发展

MOST(机械式、外锁定、单趟下入)工具于1992年研发问世,是世界上第一个单趟下入式水下井口切割及回收系统。该系统目前已在全球各个近海盆地成功实施了超过1600井次的井口切割及回收作业,水深范围从26米到3031米不等。该系统具有外部锁紧机构,可以保护有价值的回收井口的内部表面,以备后期重复再利用。该系统功能性多样,在无钻机平台,可以通过脐带式部署和配合磨料射流切割头开展P&A作业。

最新发布的第二代MOST Plus系统包含张力切割芯轴、非旋转柔性稳定器(NRFS)、大直径刀具与高角度刀片,性能得到大幅提升,可提供高达453.6吨的拉拔能力,以及破纪录的600米旋转切割深度。如果配合使用精密泥浆马达,切割深度还能够进一步增加。

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该系统通过外部锁紧机构,使井口头在切割作业中始终处于受拉状态,割断后第一时间受拉上行,不需要起钻便能确认套管是够割断,大幅提高作业时效。此外,外部锁紧机构能够保护内部井口密封剖面不受损坏,同时也为井口总成提供了优越的侧向支撑,消除了任何可能妨碍切割的侧向冲荡。如果出现系统故障,外部锁紧机构还可以利用水下ROV辅助释放。系统优化设计,使井口内有更大的流动面积,防止切割产生的金属碎屑积聚(图1和图2)。

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图2所示,利用MOST Plus系统成功完成水下井口切割及回收工作。(来源:威德福公司)

MOST Plus系统由多个小部件组成。表层套管和隔水导管被切断后,外部锁紧机构即可上提回收井口。外部锁紧机构的主要部件包括最上部的阀盖、抓斗壳体和井口抓斗臂,其他部件包括压缩弹簧和枢轴销,这些部件可以帮助抓斗臂抓牢井口外部剖面,消除对内部密封区域的任何损害,以利于回收井口的重复再利用。外部锁紧机构加大了排泄间隙,便于切削产生的金属碎屑返排,远离工作机构,进而提高了工具强度,降低了工具失效几率。

MOST Plus系统可以回收目前市场上部署的大部分井口。抓斗臂和外部锁紧机构经优化改良后,能够主动连接到井口外部剖面,可提供高达453.6吨的拉拔能力。此外,若干种型号的抓斗臂能够根据井口剖面进行适当选择。新系统增加的另一个重要特性是紧急释放功能,一旦发生紧急情况,ROV可以通过移除释放销,实现系统与井口的快速分离(图3)。

张力切割芯轴与弹簧离合器系统相结合,可以在井口锁紧或释放时以及切割过程中选择性地传递扭矩。此外,芯轴中还集成了聚晶金刚石轴承,在严酷的水下切割环境中,具有优异的性能,并延长了工具的使用寿命。

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图3所示,MOST Plus系统的抓斗臂和用于锁紧或释放的‘J’型凸耳。(来源:威德福公司)

MOST Plus系统还包含一个非旋转柔性稳定器(NRFS)。柔韧的稳定器叶片可以顺利通过井口头的内径限制,然后在套管的设计切割位置实现有效支撑,尺寸范围从18⅝英寸到22英寸。管柱到达切割位置后,NRFS就能稳定地支撑在套管内壁上,使切割工具总成居中,稳定器叶片能够很好地抑制侧向冲荡,从而使切割过程更快、更平稳。柔韧的稳定器叶片与独特的水下轴承相结合,消除了金属间的接触,降低了切割过程中对刀具的损伤,提高了切削性能,节省了宝贵的钻机时间。

新研发的M-24大直径刀具进一步降低了偏心切割的可能性。这种刀具的几何形状提供了额外的稳定性,使切割套管效率更高,从而缩短操作时间。刀片设计了具有侵略性的高角度结构,减少了与套管的接触面积,比标准直刀减少了25%以上,进而减少了完成切割所需从套管中切削进尺量。刀片还包括侵略性的双刀头接触切割几何形状和特殊的碳化钨材质,这都进一步提高了切割效率(图4)。

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图4所示为在挪威大陆架油田完成切割回收的井口总成。表层套管与隔水导管尺寸是22英寸X 36英寸。(来源:威德福公司)

 

操作

MOST Plus系统已经在北海、挪威海和巴伦支海等海域多次大显身手,作业水深从109米到416米不等。表层套管与隔水导管尺寸配置包括20英寸X 30英寸、21英寸X 36英寸、22英寸X 36英寸。切割工具总成包括MOST Plus外部锁紧机构、张力切割芯轴或泥浆马达、NRFS、大直径刀具和高角度刀片。

与传统的切割方式相比,MOST Plus系统力证了它操作效率的高效性,即使是在大尺寸厚壁导管柱中,切割时间也大幅缩短。NRFS和大直径刀具的突破性设计增强了切削过程中的稳定性,并使横向震动最小化。地面振动也随之减小,切割作业后无需进行井架安全检查。总的来说,与传统的切割方式相比,MOST Plus系统可以节约数小时宝贵的钻机时间。

同样切割18⅝英寸X 36英寸的表层套管与隔水导管配置尺寸,MOST Plus系统切割用时仅为传统方式的50%。

随着海上环保政策的日趋严苛,能够以安全、高效和环保的方式开展井口弃置作业,这对服务商和运营商而言,都是极为重要的。

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    匿名2个月前 (08-03)回复