CN107558940B - 一种深水油气田轻型修井装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深水油气田轻型修井装置及方法，其中，深水油气田轻型修井装置包括能与工程船上的吊机相连接的水上修井总成、与水上修井总成相连接的钻杆和与钻杆的下端相连接的水下修井总成，吊机具备张力和升沉补偿功能；水下修井总成包括从上到下依次连接的安全接头、防喷阀、全封剪切闸板防喷器、应力接头和回接器，以及设置在应力接头内部的导向短接；水下修井总成通过安全接头与钻杆下端相连接，回接器用于与水下采油树相连接。本发明采用工程船即可进行深水油气田的修井作业，无需动用大型浮式钻井平台，能够大大降低作业费用，提高修井效率，适用于不动管柱的水下生产系统的修井作业。

Description

一种深水油气田轻型修井装置及方法

技术领域

本发明属于海上油气田水下修井技术领域，尤其涉及一种深水油气田轻型修井装置及方法。

背景技术

采用水下生产系统开发模式的深水油气田可以避免建造昂贵的海上采油(气)平台，从而节省大量建设投资。当油气田进入开发中后期后，随着采出程度的增加和地层压力的下降，油气井会出现各种生产问题，因此需要在生产过程中对油气井进行维护修理，并开展各种增注、增产等修井作业。常规水下生产系统的修井作业，需要首先连接隔水管，通过隔水管将水下采油树连接到水面的井口；然后修井程序基本和常规干式采油树的修井作业程序一样。常规水下生产系统的修井作业一般需要动员半潜式钻井平台或者钻井船，修井费用较高。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种深水油气田轻型修井装置及方法，针对采用水下生产系统开发模式的深水油气田，能够利用功能比较单一、作业费用较低的工程船完成深水油气井的修井作业，提高修井效率，降低作业费用。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种深水油气田轻型修井装置，其特征在于，该装置包括能与工程船上的吊机相连接的水上修井总成、与所述水上修井总成相连接的钻杆和与所述钻杆的下端相连接的水下修井总成，所述吊机具备张力和升沉补偿功能；所述水下修井总成包括从上到下依次连接的安全接头、防喷阀、全封剪切闸板防喷器、应力接头和回接器，以及设置在所述应力接头内部的导向短接；所述水下修井总成通过所述安全接头与所述钻杆下端相连接，所述回接器用于与水下采油树相连接。

所述水上修井总成包括旋转头。

所述水上修井总成还包括设置在所述旋转头上端的修井防喷器。

所述水上修井总成还包括设置在所述修井防喷器上端的下放短接。

所述应力接头采用锥形结构；所述导向短接采用喇叭口形状。

所述回接器两侧设置有导向臂；所述回接器具备液压和机械两种锁紧、解锁方式。

一种深水油气田轻型修井方法，在正常修井作业工况下包括以下步骤：

1)取下水下采油树的树帽；

2)关闭井底的事故安全阀和采油树生产翼阀；

3)取出安装于水下采油树里的堵头；

4)钻杆连接水下修井总成，并下入水下修井总成；

5)使水下修井总成在水下采油树上方，使用钻杆连接水上修井总成及吊机；

6)开启吊机升沉补偿系统，通过吊机继续下放水下修井总成至水下采油树，将水下修井总成与水下采油树锁紧；

7)打开事故安全阀，通过导向短接导向，向井里油管中下入修井作业工具；

8)进行气举排水修井作业或者钢丝修井作业；

9)上提修井作业工具至事故安全阀上端，关闭事故安全阀，继续上提起出修井作业工具；

10)安装水下采油树的堵头；

11)解脱回接器，回收钻杆和水下修井总成；

12)安装水下采油树的树帽，打开事故安全阀、采油树生产翼阀，修井作业结束。

所述步骤7)和步骤9)中的修井作业工具为连续油管或者进行钢丝作业的井下工具。

还包括应急解脱工况，包括以下步骤：

①关闭全封剪切闸板防喷器，剪断修井作业工具并封闭井眼；

②提出全封剪切闸板防喷器上部的修井作业工具；

③关闭防喷阀；

④过提钻杆，安全接头断开；

⑤撤离工程船，并回收安全接头上端的钻杆。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的一种深水油气田轻型修井装置及方法，采用工程船即可进行深水油气田的修井作业，无需动用大型浮式钻井平台，能够大大降低作业费用，提高修井效率。2、本发明的一种深水油气田轻型修井装置及方法，通过设置应急处置设备，能够在作业中遇到台风等恶劣工况时，快速、可靠地临时弃井，撤离工程船，能够降低作业安全风险。3、本发明的一种深水油气田轻型修井装置及方法，适用于不动管柱的水下生产系统的修井作业，可以广泛应用于采用水下生产系统开发模式的深水油气田的修井作业。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的正常作业修井工况示意图；

图3是本发明的应急解脱工况示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1和图2所示，本发明提供的一种深水油气田轻型修井装置100，其包括钻杆1、水下修井总成2和水上修井总成3，钻杆1的上端通过水上修井总成3与工程船200(或者钻井平台或钻井船)上的吊机300相连接，吊机300应具备张力和升沉补偿功能，用于控制深水油气田轻型修井装置100的提升和下放；水下修井总成2与钻杆1的下端相连接，通过钻杆1上提或下放水下修井总成2。其中，水下修井总成2包括从上到下依次连接的安全接头21、防喷阀22、全封剪切闸板防喷器23、应力接头24和回接器25，以及设置在应力接头24内部的导向短接26；水下修井总成2通过安全接头21与钻杆1的下端相连接，在紧急情况下可以通过断开安全接头21，使工程船200与下部的水下修井总成2分离；防喷阀22用于在井内无管柱时封闭井眼；全封剪切闸板防喷器23用于在紧急情况下切断连续油管400或钢丝作业的钢丝绳或其他用于修井的管柱，封闭井眼；回接器25用于与水下采油树500相连接。

上述实施例中，应力接头24采用锥形结构，用于抵抗工程船200偏移产生的弯矩。

上述实施例中，回接器25两侧设置有导向臂27，便于安装时通过导向钢丝绳600与水下采油树500对位对接，回接器25具备液压和机械两种锁紧解锁方式。

上述实施例中，导向短接26采用喇叭口形状，便于修井时连续油管400或钢丝作业的钢丝绳或其他用于修井的管柱通过井里油管700至井底。应力接头24下端设置有内螺纹，导向短接26上端设置有外螺纹，应力接头24和导向短接26通过螺纹连接在一起。

上述实施例中，水上修井总成3包括旋转头31，旋转头31可以克服工程船200的转动。

上述实施例中，水上修井总成3还包括设置在旋转头31上端的修井防喷器32，用于在修井作业时卡紧连续油管400或钢丝作业的钢丝绳或其他用于修井的管柱，并对环空起到密封作用。

上述实施例中，水上修井总成3还包括设置在修井防喷器32上端的下放短接33，在修井作业时，连续油管400或钢丝作业的钢丝绳或其他用于修井的管柱通过下放短接33下放。

基于上述实施例中提供的深水油气田轻型修井装置100，本发明还提出了一种深水油气田轻型修井方法，适用于不动管柱的水下生产系统的修井作业，其包括正常修井作业工况和应急解脱工况。

其中，以深水气田气举排水修井为例，正常修井作业工况包括以下步骤：

1)使用水下机器人取下水下采油树500的树帽，放置于附近泥面；

2)关闭井底的事故安全阀800和采油树生产翼阀502；

3)钢丝作业取出安装于水下采油树500里的堵头501；

4)使用水下机器人将导向钢丝绳600固定于水下采油树500，用钻杆1连接水下修井总成2，利用导向钢丝绳600导向，连接钻杆1下入水下修井总成2；

5)水下修井总成2在水下采油树500上方10m处，使用连接钻杆1依次连接旋转头31、修井防喷器32、下放短接33及吊机300；

6)开启吊机300升沉补偿系统，通过吊机300继续下放水下修井总成2至水下采油树500，使用水下机器人将水下修井总成2与水下采油树500锁紧，回收导向钢丝绳600；

7)打开事故安全阀800，下放连续油管400，通过导向短接26导向进入井里油管700至井底；

8)向连续油管400内部注入氮气，排出气井积液，诱喷气井复产；

9)关闭事故安全阀800，起出连续油管400；

10)通过钢丝作业安装水下采油树500的堵头501；

11)使用水下机器人解脱回接器25，回收钻杆1和水下修井总成2；

12)使用水下机器人安装水下采油树500的树帽，打开采油树生产翼阀502，海上气田气举排水修井作业结束。

以深水油气田钢丝作业修井为例，正常修井作业工况包括以下步骤：

I～VI、同深水气田气举排水修井作业时的步骤1)～6)；

VII、钢丝绳携带井下工具通过导向短接26导向，下入至井底的事故安全阀800上方，其中，井下工具包括：井下滑套开关工具、捞砂工具等，井下工具根据不同修井要求选用；

VIII、开启井底的事故安全阀800，继续下放井下工具至指定位置，通过携带的工具进行开关滑套或捞砂等不同修井作业；

IX、起出井下工具，关闭事故安全阀800；

X、通过钢丝作业安装水下采油树500的堵头501；

XI、使用水下机器人解脱回接器25，回收钻杆1和水下修井总成2；

XII、使用水下机器人安装水下采油树500的树帽，打开事故安全阀800、采油树生产翼阀502，钢丝作业修井结束。

若遇台风等恶劣工况时，需要临时弃井，撤离工程船。如图3所示，遇台风等紧急情况下的应急解脱工况包括以下步骤：

①关闭全封剪切闸板防喷器23，剪断连续油管400或钢丝作业的钢丝绳或其他用于修井的管柱并封闭井眼；

②提出全封剪切闸板防喷器23上部的连续油管400或钢丝作业的钢丝绳或其他用于修井的管柱；

③关闭防喷阀22；

④过提钻杆1，安全接头21断开；

⑤撤离工程船200，并回收安全接头21上端的钻杆1。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、设置位置及其连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种深水油气田轻型修井装置，其特征在于，该装置包括能与工程船上的吊机相连接的水上修井总成、与所述水上修井总成相连接的钻杆和与所述钻杆的下端相连接的水下修井总成，所述吊机具备张力和升沉补偿功能；所述水下修井总成包括从上到下依次连接的安全接头、防喷阀、全封剪切闸板防喷器、应力接头和回接器，以及设置在所述应力接头内部的导向短接；所述水下修井总成通过所述安全接头与所述钻杆下端相连接，所述回接器用于与水下采油树相连接；

所述水上修井总成包括旋转头，设置在所述旋转头上端的修井防喷器，以及设置在所述修井防喷器上端的下放短接。

2.如权利要求1所述的一种深水油气田轻型修井装置，其特征在于，所述应力接头采用锥形结构；所述导向短接采用喇叭口形状。

3.如权利要求1所述的一种深水油气田轻型修井装置，其特征在于，所述回接器两侧设置有导向臂；所述回接器具备液压和机械两种锁紧、解锁方式。

4.如权利要求2所述的一种深水油气田轻型修井装置，其特征在于，所述回接器两侧设置有导向臂；所述回接器具备液压和机械两种锁紧、解锁方式。

5.一种深水油气田轻型修井方法，在正常修井作业工况下包括以下步骤：

1)取下水下采油树的树帽；

2)关闭井底的事故安全阀和采油树生产翼阀；

3)取出安装于水下采油树里的堵头；

4)钻杆连接水下修井总成，并下入水下修井总成；

5)使水下修井总成在水下采油树上方，使用钻杆连接水上修井总成及吊机；

6)开启吊机升沉补偿系统，通过吊机继续下放水下修井总成至水下采油树，将水下修井总成与水下采油树锁紧；

7)打开事故安全阀，通过导向短接导向，向井里油管中下入修井作业工具；

8)进行气举排水修井作业或者钢丝修井作业；

9)上提修井作业工具至事故安全阀上端，关闭事故安全阀，继续上提起出修井作业工具；

10)安装水下采油树的堵头；

11)解脱回接器，回收钻杆和水下修井总成；

12)安装水下采油树的树帽，打开事故安全阀、采油树生产翼阀，修井作业结束。

6.如权利要求5所述的一种深水油气田轻型修井方法，其特征在于，所述步骤7)和步骤9)中的修井作业工具为连续油管或者进行钢丝作业的井下工具。

7.如权利要求5或6所述的一种深水油气田轻型修井方法，其特征在于，还包括应急解脱工况，包括以下步骤：

①关闭全封剪切闸板防喷器，剪断修井作业工具并封闭井眼；

②提出全封剪切闸板防喷器上部的修井作业工具；

③关闭防喷阀；

④过提钻杆，安全接头断开；

⑤撤离工程船，并回收安全接头上端的钻杆。