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

第47卷 第6期 2020年6月
天 津 科 技
TIANJIN SCIENCE & TECHNOLOGY
V ol.47 No.6Jun. 2020
收稿日期：2020-05-06
应用技术
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1，崔国亮1，郭雯霖2，祖 健1，田发超1，黎崇昌1，叶春波1，曲庆东1
(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)
摘 要：鉴于目前海上油田无修井机平台检修电潜泵作业常常需要搬迁修井机或者动用修井船进行施工，检修作业复杂程度高、耗时长、成本高，提出了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，实现在井口接电、液压控制的连续管缆传输电泵新工艺，并为实现该工艺的快速检修泵作业研制了一种连续管缆传输电泵的井口装置。

从该装置的结构特点出发，阐述了其功能原理、室内试验结果和应用前景。

关键词：连续管缆 起下电泵 井口装置 悬挂
中图分类号：TE358 文献标志码：A 文章编号：1006-8945(2020)06-0055-03
Development and Test of Wellhead Assembly for Tripping Electric Pump by Coiled Tubing and Cable on Offshore Platform without Workover Rig
LI Deng 1，CUI Guoliang 1，GUO Wenlin 2，ZU Jian 1，
TIAN Fachao 1，LI Chongchang 1，YE Chunbo 1，QU Qingdong 1
(1. Drilling and Production Company, CNOOC Energy Technology and Services Limited, Tianjin 300452，China ；
2. Tianjin Branch ，CNOOC <China> Ltd., Tianjin 300456，China ) Abstract ：At present ，the maintenance of electric submersible pump on offshore platform without workover rig often re-quires the relocation of workover rigs or the use of workover vessels for construction. The overhaul operation is complicated, time-consuming ，and costly. For this reason ，a new process of tripping electric pump by coiled tubing and cable with power connection and hydraulic control at the wellhead is proposed. The coiled tubing and cable is composed of the embedded power cables in coiled tubing and the hydraulic control cable.In order to realize the rapid maintenance of the pump in this process ，a wellhead assembly for tripping electric pump by coiled tubing and cable was developed. Starting from the struc-tural characteristics of the assembly ，its functional principle ，laboratory test results and application prospects are expounded.Key words ：coiled tubing and cable ；tripping of electric pump ；wellhead assembly ；hanging
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1000万元；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。

·56·天 津 科 技第47卷 第6期
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)。

1.大通径采油树总成；
2.连续管缆悬挂器及电缆插接装置；
3.多功能升高法兰；
4.套管四通总成；
5.套管挂；
6.连续管缆
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7in(177.80mm)，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。

②套管头内部加工65
8
″(168.275mm)HBPV左旋螺纹，可实现与背压阀的配合密封，利用背压阀实现对该井口装置的整体试压验封[2-3]。

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21MPa；
最高耐温120℃；
最小内通径156mm；
悬挂套管φ 177.8mm；
连续管缆尺寸φ 38.1mm。

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25MPa，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.1Overall pressure test data and results of wellhead assembly
编号试验压力(MPa)持续时间(Min)循环次数试验结果
1 5 30
1 210 30 1
315 30 1
420 60 2
525 60 3
压力从低至高
进行多次循环
试验，各个密封
完好，无泄漏注：试验温度为120℃，要求耐压21MPa。

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
2020年6月 李登等：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 ·57·
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.2 Pressure test data and results of coiled tubing and
cable hanger
编号
试压 性质
试验压力 (MPa )
持续时间 (min ) 循环 次数
试验结果
1 5 30 1
2 15 30 2
3 外密封 25 30 3
4 5 30 1
5 15 30 2
6 内密封
25 30 3 工具内外密封
试验压力从低
至高多次循环
试验，各个密封
均完好无泄漏
注：试验温度为120 ℃，要求耐压21MPa 。

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250mm ，芯线裸露长度应不小于50mm 。

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.3 Electric performance test data and results of coiled
tubing and cable hanger
编号 部件
试验 环境 试验压力 (MPa ) 持续时间 (min ) 循环 次数 绝缘电阻(M Ω·km )试验
结果
1 6 5 3 1000
2 9 5
3 1000
3
高压密 封插头 电机油
(HU-30)
13 5 3 1000 不击穿4 6 5 3 1000 5 9 5 3 1000 6 内置管 缆插座 电机油
(HU-30) 13 5 3 1000 不击穿
7 6 5 3 1000
8 9 5 3 1000 9 电缆插 接总成 电机油
(HU-30) 13 5 3 1000
不击穿表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
编号 部件 试验环境
试验压力(MPa ) 持续时间 (min ) 循环
次数 试验结果
1
高压密
封插头
0.35 5 3
密封良好， 无泄漏 2
内置管 缆插座 0.35 5 3
密封良好，
无泄漏 3
插头插 座整体
电机油 (HU-30) 0.35 5 3
密封良好，
无泄漏
注：试验温度为120℃。

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。

■ 参考文献
［1］ 陈浩，崔岚，周锡容，等. 我国井口装置的现状及可
靠性研究的必要[J ]. 西南石油学院学报，1991，13(4)：119-123.
［2］ 黄侠，李啸南，王辉，等. 注汽采油多用井口装置研
制[J ]. 矿场石油机械，2010，39(4)：87-89.
［3］ 唐文献，曹伟枫，张建. 水下井口连接器密封结构性
能分析[J ]. 石油机械，2016，44(3)：82-87.
［4］ 陈景华，张志华，袁杰，等. 不动管柱热采井口光杆
密封装置[J ]. 石油机械. 2009，37(7)：43-46.
［5］ 刘立君，谭英杰. 带压作业装置井口保温系统设
计[J ]. 科学技术与工程，2009，9(7)：1867-1872. ［6］ 刘小卫，王刚庆，王定亚，等. 海洋水下井口封堵装置技术研究与发展建议[J ]. 石油机械，2013，41(8)：43-46. ［7］ 李哲，马金良，李金凤，等. 井口采油树现场试压工具简介及工艺研究[J ]. 油气井测试，2014，23(4)：66-78. ［8］ 陈勇. 井口电缆防喷装置的引进和应用[J ]. 江汉石油
职工大学学报，2010，23(5)：49-51.
［9］ 赵吉春，杨森，袁海博，等. 自适应且高效井口密封
装置设计与研究[J ]. 延安大学学报：自然科学版，2017，36(2)：66-68.
［10］ 朱进府，陈宇中，欧阳彦辉，等. 高压油气井井口控
制配套装置[J ]. 油气井测试，2008，17(4)：72-78.。