海上无修井机平台连续管缆传输电泵井口装置研制与试验

李 登，崔国亮，郭雯霖，祖 健，田发超，黎崇昌，叶春波，曲庆东

(1. 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津300452；2. 中海石油(中国)有限公司天津分公司 天津300456)

目前，国内外在近海海域进行油气开采时，对于中、小型油田，特别是存在断块多、储量小的边际油田常采用无修井机平台甚至无人平台进行生产。据统计，仅我国渤海油田就有20 余座无修井机平台，油水井130 余口，每年检修泵等动管柱作业平均为20 井次左右。目前，无修井机平台检修泵作业的主要手段是采用修井船、钻井船或者修井机搬迁来实施动管柱起下电泵作业[1]。

常规的无修井机平台修井作业存在以下不足：①成本高，利用修井船或钻井船动管柱修井单井成本接近1 000 万元；②程序复杂难度大，修井船或钻井船修井存在船舶靠泊以及与无修井机平台对接配合作业的问题；③安全风险较大，与常规修井作业相比，无修井机平台修井作业额外增加修井船桩腿滑移等风险。为此，提出利用连续油管内嵌入动力电缆和液控管线组成连续管缆，利用连续管缆传输电潜泵，实现在井口插接电、液压控制的连续管缆传输电泵新工艺，并研制了一种连续管缆传输电泵的井口装置。该井口装置可实现在不动井口采油树条件下利用连续管缆传输电泵实施快速检修电泵作业，并在井口悬挂连续管缆，同时实现连续管缆内动力电缆、液控管线在井口的电源插接和液压控制。

1 结构组成与特点

1.1 水上井口装置结构

连续管缆传输电泵井口装置由大通径采油树总成、连续管缆悬挂器及电缆插接装置、多功能升高法兰、套管四通总成和套管挂组成(图1)。

图1 连续管缆传输电泵井口装置Fig.1Wellhead assembly for tripping electric pump by coiled tubing and cable

1.2 结构性能特点

①采油树总成的内通径为7 in(177.80 mm)，可保证在不动采油树的条件下利用连续管缆携带电泵起下作业，并实现连续管缆悬挂器在采油树内起下悬挂。

③连续管缆悬挂器悬挂内嵌动力电缆与液控管线的连续管缆，整体坐挂在多功能升高法兰内部，并实现与多功能升高法兰外的动力电缆通过电缆插接装置连接通电。

④液控管线采用流道式连接方式与多功能升高法兰外的液控管线对接，对配套的井下液控工具实现液压控制。

⑤多功能升高法兰纵向上开设10 道产液孔道，实现井内流体穿过多功能升高法兰进入采油树，保证井口装置的正常产液功能。

⑥该新型井口装置结构紧凑，采用外电缆插接和流道式液压控制方式，作业施工高效快捷，能够满足连续管缆起下电泵的地面作业需求。

2 主要技术参数

最高密封压力21 MPa；

最高耐温120 ℃；

最小内通径156 mm；

悬挂套管φ177.8 mm；

连续管缆尺寸φ38.1 mm。

3 优 点

①该井口装置保持了常规采油树的基本构成，可实现连续管缆传输电泵在井口的悬挂生产和快速检修泵作业[4-6]。

②结构设计简单可靠，采用电缆插接式连接和流道式液压控制方式，保证了密封高效安全可靠和作业简单方便。

③传输起下电泵快速高效，不需要动采油树本体，简化作业程序，提高井口装置使用寿命。

④可结合深井安全阀和液控滑套实现不压井修井作业。

4 室内试验

4.1 井口装置试压

①井口装置整体试压方案：组装整套井口装置，采用配套背压阀配合对井口装置进行整体试压[7-8]，试验最高压力25 MPa，验证井口装置密封实施可靠。试验数据和结果如表1 所示。

表1 井口装置整体试压数据及结果Tab.1 Overall pressure test data and results of wellhead assembly

②连续管缆悬挂器内外密封试压方案：在内置连续管缆后组装连续管缆悬挂器，对连续管缆悬挂器进行整体试压，并通过试压测试孔和试压泵对连续管缆悬挂器进行内密封试验。试验数据和结果如表 2所示。

4.2 井口插接装置电性能试验

由于新型井口装置多功能升高法兰内的连续管缆悬挂器内部包括了动力电缆与液控管线的连续管缆，多功能升高法兰外的动力电缆通过电缆插接装置与连续管缆悬挂器通过插接实现电源供应，该供电方式具有结构简单、电缆插接方便、无需拆卸井口的特点，但因涉及高压插接电，参照GB/T 16750—2015对连续管缆悬挂器与电缆插接装置进行了电性能和密封性能试验。具体试验方案参见表2。

表2 连续管缆悬挂器试压数据及结果Tab.2Pressure test data and results of coiled tubing and cable hanger

参照电力设备交接和预防性试验规程，连接高压密封插头与内置管缆插座，将连接后的插接装置放入高温高压专用设备中[9-10]，电缆两端密封，伸出试验设备的长度应不小于250 mm，芯线裸露长度应不小于50 mm。试验数据见表3 和表4。

表3 连续管缆悬挂器电性能试验数据及结果Tab.3Electric performance test data and results of coiled tubing and cable hanger

表4 连续管缆悬挂器密封性能试验数据及结果Tab.4 Test data and results of sealing performance of coiled tubing and cable hanger

5 应用前景

随着海上油田勘探开发规模扩大，越来越多的断块多、储量少的油田投入开发，出于对该类油田开发经济性的考虑，往往采用无修井机平台或者简易小平台进行开采，平台往往不设钻修井机。本文所述连续管缆起下电泵井口装置将在无修井平台生产及后续作业中发挥越来越大的作用，能够有效降低边际油田采油成本，提高作业效率，增加施工安全，也可以在海上油田常规平台开发生产中有效降低成本，增加作业时效。