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塔河油田AT井区丛式井钻井方案设计及应用周伟;李文飞;刘晓民;陶林【摘要】塔河油田AT井区属于碎屑岩油藏,储量丰富,但由于地表环境属国家级自然保护区,环境保护等级要求很高,增加了钻井开发的难度.如果利用常规钻井技术方案进行施工,不仅油藏动用程度低,开发成本高,而且极易造成环境破坏.根据油藏地质特征及地面环境要求,在丛式井钻井开发工艺技术研究分析的基础上,优化设计了针对AT井区特殊环境要求的丛式井钻井开发方案.实践应用结果表明,丛式井组优化设计方案能够有效控制油藏储量96万吨,井场数由9个减为1个,避免了对自然环境破坏的同时,降低了产能建设投入成本,进而提高了整个油气田的经济效益.【期刊名称】《内蒙古石油化工》【年(卷),期】2013(000)018【总页数】3页(P37-39)【关键词】塔河油田;丛式井;钻井;优化设计;分析【作者】周伟;李文飞;刘晓民;陶林【作者单位】中石化西北油田分公司工程技术研究院,新疆乌鲁木齐830011;中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院,山东东营257017;中石化西北油田分公司工程技术研究院,新疆乌鲁木齐830011;中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院,山东东营257017【正文语种】中文【中图分类】TE22塔河油田AT井区属于碎屑岩油藏，油气资源储量丰富，由于地表处于塔里木河流域，胡杨林茂盛，属国家级自然保护区，井场选址受到限制，油气资源一直未得到有效开发。
丛式井技术具有利用一个井场或平台完成多口井施工的技术优势[1］，结合AT井区的地质目的和地面环境条件，开展丛式井钻井优化设计分析及应用研究，以其对新疆特殊环境地区油气藏的高效开发提供借鉴和指导。
1 AT井区地面及地质条件塔河油田AT井区位于塔里木河冲积平原，地势较为平坦，平均海拔为940m，地表胡杨林茂盛，属国家级自然保护区。
该井区位于塔里木河流域，地面工程一般需要修筑防洪堤坝，防止雨季洪峰。
因此，受环境保护和防洪的特殊要求，井场选址受到诸多限制。
吉林油田浅层丛式水平井钻井技术张立春1,陈洪亮1,曾庆锋2,郭建勋1(1.吉林油田钻井工艺研究院;2.大庆钻探钻井六公司) 摘 要:随着浅层定向井和浅层水平井钻井配套技术的成熟,为浅层丛式水平井钻井技术的成功应用提供了技术保障。
在老井密集的吉林油田扶余区块进行浅层丛式水平井钻井施工,不但有效地解决了受地面条件限制的地下资源开发问题。
而且可以大幅度降低钻井成本。
大组丛式水平井技术对开发市区油田有广阔的应用前景。
关键词:丛式水平井;浅层;钻井 中图分类号:T E243(234) 文献标识码:B 文章编号:1006—7981(2010)02—0095—04 吉林油田扶余地区是储量上亿吨的老油田,该油田油藏埋藏浅,埋深仅为330-470米,开发目的层为下白垩系泉头组的扶余油层,油层平均孔隙度为23%,平均渗透率为120×10-3 m2。
扶余油田近1/ 3的面积被城区、江河、道路、工业园区等覆盖。
作为老油田很多生产井,经多年开发使用,大部分因套变、套返、高含水等原因报废、封井,导致井网极其不完善,地质储量得不到正常开发。
由于处在市区加上井眼密集,井位难找,利用常规井无法充分开发剩余油藏,采用丛式水平井不但可以高效开发扶余地区剩余油藏,而且丛式水平井技术具有投资少,见效快,便于集中管理等优点,是提高油田采收率和采油速率的经济有效手段。
目前为止已圆满完成超过8口井的丛式井组9个,其中已施工的中38区块3号丛式井组达到18口井,正在施工的平台12井数达32口井,水平井23口。
1 技术难点分析及解决对策1.1 技术难点分析1.1.1 由于征地面积受限、考虑后期修井施工作业,同时为使地下储量尽可能多得到有效开发,尽可能多布井,同一方向甚至布置3口水平井,开发3个不同层位。
当平台井数超过20口,为防止相邻井眼相碰及保证下部井段井身轨迹的控制,从整体平台设计考虑,钻井平台规划及井口合理排布难度大。
1.1.2 该地区油层埋藏浅,目的层垂深仅为330-470m,井眼曲率大,井壁摩阻大,且地层松软,严重影响水平井的造斜率,施工难度大;1.1.3 由于油藏埋深浅,能够提供下行力的垂直井段短、水平位移段相对较大、直井钻机不具备加压能力等,由此带来了大尺寸套管的安全下入问题。
滇黔北昭通国家级页岩气示范区紫金坝YS112区块YS112H8丛式水平井组钻井地质设计中国石油天然气股份有限公司浙江油田分公司2018年8月YS112H8丛式水平井组钻井地质设计责任表目录1井区自然状况 (1)1.1地理简况 (1)1.2气象、水文 (2)1.3灾害性地理地质现象 (2)1.4矿产资源 (2)2井设计数据及说明 (3)2.1基本数据 (3)2.2轨迹设计 (4)2.3轨迹数据 (6)3区域地质简介 (8)3.1构造概况 (8)3.2地层概况 (8)3.3页岩气地质特征 (12)3.4邻井钻探成果 (15)3.5构造形态分析 (15)3.6地质风险分析 (16)4设计依据及钻探目的 (18)4.1设计依据 (18)4.2钻探目的 (18)4.3完钻层位及原则、完井方法 (18)4.4实施要求 (19)5设计地层剖面及预计油层、特殊层位置 (20)5.1地层分层 (20)5.2分组、段岩性简述 (20)5.3气层和特殊层系简述 (25)5.4靶点参数校正 (26)6钻井工程要求 (26)6.1地层压力 (26)6.2钻井液类型、性能及使用原则 (29)6.3井身质量要求 (28)6.4井身结构要求 (28)6.5完井质量要求 (28)6.6防碰 297资料录取要求 (29)7.1岩屑录井 (29)7.2综合录井 (30)7.3钻井液录井 (33)7.4特殊录井要求（含录井新技术） (34)8地球物理测井 (35)8.1测井项目 (35)8.2钻井地质目标导向 (36)9健康、安全与环境管理 (39)9.1基本要求 (39)9.2本井组风险提示 (37)10设计及施工变更 (39)10.1设计变更程序 (39)10.2目标井位变更程序 (39)11技术及资料上交要求 (39)11.1技术要求 (39)11.2资料上交要求 (40)11.3施工生产信息上传要求 (40)1 井区自然状况1.1 地理简况1.1.1 地理环境YS112H8丛式水平井井组地面井场，行政上处于云南省昭通市威信县旧城镇龙马村五谷社（图1-1）。
收稿日期：2011－10－27；修回日期：2012－03－08基金项目：中国石油天然气集团公司重大钻井技术集成配套与现场试验项目之“页岩气丛式水平井开发钻完井配套技术”课题成果，项目编号：2011D －4403。
作者简介：韩烈祥（1963－），教授级高级工程师，1986年7月毕业于华东石油学院钻井工程专业，现任川庆钻探工程公司钻采工程技术研究院副院长，《钻采工艺》杂志主编。
地址：（618300）四川广汉市中山大道南二段88号，电话：0838－5151302，E －mail ：hlxiang@vip．sina．com 钻井工艺丛式井低成本批量钻井技术韩烈祥1，向兴华1，鄢荣1，杜威2，熊寿辉3，杜济明1（1川庆钻探公司钻采工程技术研究院2中国海洋石油湛江分公司3川庆钻探公司生产运行处）韩烈祥等．丛式井低成本批量钻井技术．钻采工艺，2012，35（2）：5－8，11摘要：在油气资源日益紧张，移动式钻机作业费用不断上涨的今天，丛式井批量钻井技术的合理运用对于降低钻井成本，开发页岩气、致密气、致密油等低效油气田具有重要意义。
批量钻井通过充分利用离线设备，大大降低了钻机非进尺占用时间。
使用可纵横两向自由移动覆盖全井场的移动模块钻机，以方便快速搬安，实现高效钻加密丛式井网。
同时，批量钻井由于井眼间距较小，在钻井及固井工艺都有一系列特殊工艺技术。
关键词：批量钻井；离线；学习曲线；移动钻机；模块化钻机；丛式井；低成本；页岩气中图分类号：TE 243文献标识码：ADOI ：10．3969/J．ISSN．1006－768X．2012．02．02为了增加利润空间，在上世纪80年代末、90年代初批量钻井技术在石油工业用得越来越多，大小投资商都希望通过成批地进行钻井和完井作业，降低油气田的开发成本。
丛式井批量钻井技术就是采用移动钻机依次钻多口不同井的相似层段，固井后，再顺次钻下一层段［1］。
通过重复作业的学习曲线管理提高作业效率，通过类似作业提高钻具组合利用率、钻井液利用率，通过批量专业工程技术服务节约动复原费、实现工厂化作业，通过大量的不占用井口操作（离线作业）及无钻机测固井方式实现交叉作业、提高钻机进尺工作时效，由于要满足多口井重复使用，地面基础设施建设质量高、废弃物排放减少。
【平台丛式井防碰优化】丛式井摘要：丛式井的施工原则是在施工前按照防碰考虑对整个平台进行合理设计，在施工前期最大限度贴近设计线，当出现两口或多口井需要防碰绕障时采用适当的方法进行绕障。
通过参数对比，从钻具组合，轨迹数据的测量，仪器的统一规划等方面进行分析，以确定各项防碰措施的合理性和可行性。
关键词：丛式井设计防碰优化定向井丛式井是指在一个井场或平台上，钻出若干口甚至上百口井，各井的井口相距不到数米，各井井底则伸向不同方位，由一列设定的井按设计的井身轨迹(即定向)施工完井后所组成。
利用丛式井组开发油田,可节约大量的道路建设、井场建设投资。
对采油集中建站、集中管理,对开发浅海、滩涂油田具有广阔的应用前景。
由于丛式井本身的特点，使得在设计、施工的过程中，有很多的难点，其中防碰工作更是重中之重。
1、丛式井施工难点(1)造斜点浅，易形成软键槽。
造斜点在表层（浅表层或二开大井眼定向）,在起下钻或钻进过程中易形成软键槽、井壁台阶、糖葫芦井眼，容易出现起下钻遇阻和遇卡问题。
(2)水平位移大、目的层靶心距要求高，井眼轨迹控制难度大。
(3)丛式井组间相距较近，井身结构复杂，防碰工作严峻。
(4)大井眼深、大斜度稳斜裸眼井段长，清洗携岩效果差，极易形成岩屑床，易造成井下情况复杂。
(5)位移大，垂深浅，钻具摩阻和扭矩大。
(6)井眼清洁问题突出，容易出现钻井液中固相含量高，起下钻困难。
(7)浅地层井壁垮塌和井壁稳定问题，容易出现地层蹩漏或垮塌。
2、设计防碰由于丛式井在一个井场或平台上，钻出若干口甚至上百口井，各井的井口相距不到数米，在这么密集的井网内，给防碰工作造成了非常大的压力。
针对具体情况，通过合理地选择井位布置、井身轨道、造斜点、造斜率、井斜角和钻井顺序等方面完成丛式井的防碰设计。
2.1井位布置井位布置应考虑如下几点：(1)井口之间应有足够的防碰距离，大型丛式井组井口距离一般要不小于5m。
(2)用外围的井口打位移大的井，用中间的井口打位移较小的井。
关于丛式井钻完井的文献综述摘要丛式井是指在一个井场或平台上，钻出若干口甚至上百口井，各井的井口相距不到数米，各井井底则伸向不同方位。
丛式井主要有以下优点：可满足钻井工程上某些特殊需要，如制服井喷的抢险井；可加快油田勘探开发速度，节约钻井成本；便于完井后油井的集中管理，减少集输流程，节省人、财、物的投资。
丛式井的广泛应用是由于它与钻单个定向井相比较，大大减少了钻井成本，并且能满足油田的整体开发要求。
它广泛应用于海上油田开发、沙漠中油田开发等。
关键词优化钻进防碰绕障研究现状及发展趋势丛式钻井作为一种目前比较普遍的技术，它大大减少了钻井成本，能满足油田的整体开发要求，广泛应用于海上油田开发、沙漠中油田开发等。
目前在各个油田都得到了广泛的应用和发展，根据不同的现场实际情况，形成了具有许多分支的丛式井钻井技术，以便适应不同的地质环境。
丛式井技术的广泛应用及发展，对于开采特殊油气藏也有着重要的现实意义。
像长庆油田的小井眼丛式井钻井技术、苏里格气田的丛式井快速钻井配套技术等，都是丛式井技术的进一步发展和运用。
目前国内丛式井发展的主要方向还是优化丛式井的钻井技术。
优化快速钻井仅仅依靠某一单项技术来加快钻井速度和提高钻井整体作业时效是不够的，只有从完善配套工具、仪器及装备、周密的生产组织和新工艺技术的推广应用等多方面进行实施，才能达到提高钻井作业整体效益的目的。
丛式井设计的根本原则是：在保证在钻井作业过程中，整个井组的井与井之间不发生碰撞，在保证开发要求的前提下，选用井向身最短、井斜角适当的最简单剖面（如典型的“直—增—稳”三段制，这样将减少钻井工序，降低摩阻，减少钻井时复杂情况和事故发生的可能性），并且合理地安排钻井作业顺序，尽量避免邻井套管对磁性测量仪器产生干扰。
通过合理地选择井身剖面、井身结构、造斜点、造斜率、井口分配和钻井顺序建议以完成丛式井的设计。
而要优化快速钻进，则就必须在根本原则上优化钻进的各个过程和各类参数的选择。
水下生产系统总体布置技术研究李丽娜;张飞;侯莉;何鑫;李斌【摘要】水下生产系统总体布置方案的选择直接关系到整个水下开发的成本,而且对生产系统的安装进度、运行周期和可靠性有很大的影响.该文对水下生产系统的布置模式、设计原则和布置考虑要素进行了总结分析,并结合南海某示范工程对水下生产系统布置方案进行了研究和设计,为我国水下生产系统相关研究提供参考.【期刊名称】《中国海洋平台》【年(卷),期】2015(030)006【总页数】6页(P25-30)【关键词】水下生产系统;总体布置;水下控制系统【作者】李丽娜;张飞;侯莉;何鑫;李斌【作者单位】海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;海洋石油工程股份有限公司,天津300451【正文语种】中文【中图分类】P756人类对能源的需求不断增长，深水油气开发已成为国内外海洋资源开发的重点。
水下生产技术是相对于水面开采技术而言的一种海上油气田开发技术，它通过水下井口、水下生产设施、海底管道将采出的油、气、水多相或单相流体回接到附近水下/水面依托设施或岸上终端油气处理厂。
水下生产技术已成为高效开发海上油气田的重要技术手段之一[1]。
水下开发项目中，在对水下生产系统布置方案进行选择时，不仅要考虑当前水下设备的购买成本，还要分析如何能让水下系统布置最优化，满足脐带缆、飞线等产品的布置要求，同时使整个水下系统的安装维修简便省时，钻完井和修井等费用相对较低[1，2]。
1.1 水下生产系统布置模式根据具体油气田地质油藏特点和开发策略，应用水下生产系统进行海上油气田开发已形成了多种布置模式，目前比较常见的有五种模式：(1) 单个卫星井回接到附近水下或水面处理设施；(2) 管汇+丛式卫星井；(3) 集中式基盘管汇；(4) 管串式；(5) 综合开发模式[3]。
提升海上丛式井网加密井钻井效果的关键措施研究发布时间：2023-01-15T15:03:56.092Z 来源：《科技新时代》2022年16期作者：刘溪鸣[导读] 采取丛式井网整体加密的方式刘溪鸣22010419940412****摘要：采取丛式井网整体加密的方式，即在原来的丛式井网中再打加密调整井，已经成为海上油田高效开发、提高采收率的重要手段。
但这种特殊的调整方式给钻井设计和作业带来诸多技术挑战和难点。
基于此，本文以渤海老油田为研究对象，通过技术攻关，形成了一整套适用于海上丛式井网加密调整的关键技术系列，并成功应用于渤海油田多个调整井项目，取得了良好效果。
关键字：海上丛式井网；加密调整井；钻井技术1海上丛式井网加密调整钻井难点（1）海上丛式井网一般是以平台为中心点向四周发散的轨迹分布，由于井网密集，井眼之间碰撞风险非常大。
如何从新建平台位置的优选、定向井轨迹优化设计方面最大程度降低井眼防碰风险，并提高现场作业的防碰监测与绕障技术已成为今后一段时间内海上调整井安全作业的关键技术之一。
（2）如何利用老平台的设备资源，节约开发投资成本、提高经济效益成为加密调整井深度挖潜的关键问题。
采用轻型模块钻机及其滑移共享、单筒多井等核心技术成为解决这一问题的首选。
（3）由于长期的生产开采，老油田原始地层压力降低、含水率上升、油层变薄等问题凸显，从而导致钻井、固井过程更容易发生漏失，储层保护问题更加突出。
如何较为准确的进行地层压力预测，选择合适的钻完井液、固井水泥浆体系也成为加密调整井所必须要解决的问题。
2海上丛式井网加密调整井防碰关键技术2.1老井井眼轨迹数据精确再处理技术由于大部分调整井油田都是上世纪九十年代开发的老油田，井眼轨迹的测量结果精确度不高，为避免与老井之间发生碰撞，需要对存在防碰风险的井在生产阶段进行井斜数据的再处理。
首先完成了从WGS72到WGS84坐标系统的转换，再利用陀螺复测轨迹，以保证数据的准确性，在此基础上进行井眼轨迹优化防碰设计。
丛式井平台井口布置方法闫铁;徐婷;毕雪亮;于洋【摘要】In order to optimize the design of cluster wells further, the optimization and allocation of wellheads and targets on well pad had been investigated. If the wellhead in multiple rows and columns was uneven,first the wellheads and targets were divided with straight line or concentric circles, then based on the principle that the wellheads and the target connections do not intersect on horizontal projection and the minimum sum of horizontal displacement square called "disjoint and minimum distance method",the corresponding mathematical model and calculation software had been set up. Taking the cluster wells in Jilin Oilfield as example,the optimal wellhead-target distribution was worked out quickly by this calculation software, proving that the proposed method by the author could get the optimal wellhead-target distribution results fast, enhancing the efficiency of designers.%为了进一步优化丛式井的设计,研究了丛式井平台井口和靶点的优选和分配问题.当井口分布呈多排多列且不均匀分布时,首先对井口和靶点进行直线或同心圆划分,再基于井口与靶点的连线在水平面上的投影两两不相交且水平位移平方和最小的方法(即不相交水平位移最小距离法),建立了不相交水平位移最小距离法计算模型,并编制了相应的分析计算软件.以吉林油田某丛式井组为例,利用编制的软件进行了井口和靶点的优选及分配,快速求出了最优分配结果.这表明采用不相交水平位移最小距离法可以快速求出最优的分配结果,可提高设计人员的工作效率.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2013(041)002【总页数】4页(P13-16)【关键词】丛式井钻井平台;井口;靶点;数学模型【作者】闫铁;徐婷;毕雪亮;于洋【作者单位】吉林油田公司钻井工艺研究院,吉林松原138000【正文语种】中文【中图分类】TE22近年来，无论是陆上油田还是海上油田，应用常规直井或水平井开发常规油气资源的难度越来越大，丛式井由于具有投资小、见效快、便于集中管理等优点，已成为提高原油采收率和采油速率的有效手段，因而在常规／非常规油气资源开发中的应用日益增多[1］。
丛式井的钻井生产工艺过程一、前期准备工作1.地质勘探：通过对地质构造、岩性、断层等方面的综合分析，确定钻井位置及钻井深度。
2.选井：根据地质情况和钻井目的，选择合适的丛式井进行钻探。
3.设计井眼轨迹：根据钻探目的和地质情况，确定垂直、水平和斜向等不同方向的井眼轨迹。
4.编制作业程序：根据设计要求，编制详细的作业程序，并进行技术交底和安全教育培训。
5.采购材料设备：根据作业程序和需求，采购必要的材料设备，并进行检验验收。
二、钻机安装1.选址：根据设计要求，在选定的丛式井口附近选址，并进行基础施工。
2.架设钻机：将钻机架设在选定位置上，并进行稳固固定。
3.安装动力系统：将动力系统（如柴油机、电动机等）安装在钻机上，并与液压系统连接。
4.安装液压系统：将液压泵站、油箱及其他液压元件安装在钻机上，并与动力系统和操作系统连接。
5.安装钻杆：将各种规格的钻杆、非防喷器、防喷器等装备安装在钻机上，并按照设计要求进行组合。
三、钻井操作1.井口处理：清理井口，安装井口防护罩及其他必要的安全设施。
2.下套管：根据设计要求，选择相应的套管规格，进行下套管作业。
3.钻头进井：将预先准备好的钻头组合下入井中，并启动液压系统，开始旋转和冲击作业。
4.取心采样：根据需要，进行取心采样作业，并对取得的样品进行分析测试。
5.测量定位：通过地震勘探、测斜仪等手段，对井眼轨迹进行测量和定位。
6.固井封隔：根据设计要求，在套管内注入水泥浆体，进行固井封隔作业。
四、完井作业1.开发试油：对已经完成的丛式井进行开发试油，确定产能和产油效果。
2.清洁保养：对已经完成的丛式井进行清洁保养和维护，保证设备的正常运转。
3.加强安全管理：对已经完成的丛式井进行加强安全管理，防止事故发生。
4.做好资料档案：对已经完成的丛式井进行资料档案的建立和归档，为后续作业提供参考。
五、总结通过以上工艺流程，我们可以看到丛式井的钻井生产工艺过程是一个复杂而又精细的过程。
井场布局及设备1.钻井井场钻井井场是施工作业的场地。
分为生产区和生活区两部分。
生产区在满足地质设计井底坐标要求条件下，应选择地形有利，少占耕地，少修公路，靠近水源，有利于安装防喷管线和污水处理地点作为井场生产区。
以使用的钻机型号作为井场生产区设计依据。
井架、柴油机、钻井泵、循环罐等设备的底座基础应建在井场挖方区域。
井场的生产区要建有足够容量的污水池和沉砂池，不能污染周围环境，特别是农田、鱼塘、水库和河流等。
生活区是钻井施工作业人员休息、食宿、学习和娱乐的活动场所。
主要包括：更衣室和浴室、食堂和炊事间、会议室、休息室、卫生间等。
井场最小使用面积见下表1。
表1标准井场最小有效使用面积2.井场布局及设备2.1井场基本布局简介井场布局如下图1所示（以70钻机井场布局为例）。
井场的设备布置应达到以下要求：（1）井架底座以井眼为中心，在井架底座后方依次摆放绞车、传动轴、柴油机、钻井泵。
（2）钻井液固控设备通常布置在井场右边和右后方的循环罐上。
（3）发电机、油罐区应布置在井场的左后方，避开柴油机排气管出口的方向，要与井口保持足够的安全距离。
（4）防喷器远程控制台，设置在井场左前方。
压井管汇设置在井架底座的左侧，节流管汇设置在井架的右侧。
放喷管线接出井场，放喷口与井口保持安全距离。
（5）井场生产区设置明显的各种安全标志。
图1 70钻机井场布局简图（红色区域为司机属地）2.2井场基本设备简介2.2.1井架的类型及基本参数井架是钻机起升系统的组成部分。
它的主要作用是安装天车、悬挂游车、大钩、水龙头、方钻杆、钻杆及钻链等设备, 相当于起重设备的支架,并可存放钻柱。
因此,钻井对井架的基本要求是：必须有一定的高度和空间;便于安装、存放钻柱等设备和有利于安全快速地进行起下钻作业;应具有足够的承载能力,以适应井下情况的需要：结构要简单、轻便、便于搬迁、拆装和维修。
目前国内常用的石油钻井井架有塔型和A型两种。
图2 大修车载井架以及A型井架示意图2.2.2钻机的基本组成钻机是钻井地面设备的总称。
57卷增刊1 2016年11月中国造船SHIPBUILDING OF CHINAVol.57 Special 1Nov. 2016文章编号：1000-4882 (2016) S1-0031-07丛式井水下生产系统钻井中心布局探讨刘飞，李清平，刘伟(中海油研究总院，北京100027)摘 要针对水下油气田开发方式中常见的丛式井布局形式，从丛式井钻井中心布局的设计要素、钻井中心水下 连接系统设计、水下预留接口位置这三个方面，进行了深入分析探讨，给出了丛式丼水下生产系统钻丼中心 布局的总体设计原则及水下连接系统设备选型的思路和方法。
关键词：水下生产系统；钻井中心；丛式井；水下布局；水下连接中图分类号：TE54 文献标识码：A0引言水下生产系统中水下井口的位置通常由钻井工程师根据油藏靶点的位置和最优钻井轨迹来决定。
对于钻井来说，直井的钻井成本是最低的，斜度井和水平井会増加钻井长度和钻井难度，进而増加钻 井时间和成本。
但是，斜度井和水平井技术可以将若干口井集中在一个钻井中心，钻井船停留在一个 钻井中心，可以通过收放锚链这样简单的操作，实现钻井船位置的移动，完成若干口井的钻井工作，减少了钻井船长距离移动时重复抛锚的工作量。
斜度井和水平井技术日趋成熟，钻井成本逐渐降低，若干个水下井口集中布置在一个钻井中心周围，简化了管线和脐带缆的路由和连接，可以节省大量的工程费用。
水下生产系统主要有三种井口组合方式，即卫星井、丛式井和集中式基盘[1]。
卫星井方式为单个 水下井口回接到周边依托设施；丛式井为多个水下井口（通常为3〜12 口）分散地布置在中心管汇的周 围，通过跨接管和跨接缆与中心管汇连接，如图1所示。
而集中式基盘方式则为若干个水下采油树集 成在管汇结构当中，如图2所示。
水下井口具体采用哪种组合形式，需要根据安装船舶资源、操作维图1丛式井布局图2集中式基盘布局32中国造船学术论文护要求、工期要求及经济比选等因素确定。
对于水下生产系统来说，通常一个卫星井或一个水下基盘对应一个钻井中心，一个丛井式管汇对应一个钻井中心。
根据不同的钻井中心、井口数量及位置的布置方案，计算钻完井费用和工程费用，选取最优方案。
每个水下生产系统都含有若干个钻井中心，钻井中心可以只有单个卫星井，也可以是丛式井或集中式集盘，各钻井中心通过海底管道和脐带缆连接在一起，构成了完整的水下生产系统总体布局。
丛式井是水下生产系统中最常见，也是最复杂和最具代表性的钻井中心水下井口组合形式，本文针对丛式井水下生产系统钻井中心总体布局设计展开研宄。
1钻井中心总体布局的设计要素及设计原则在确定钻井中心位置的坐标之后，对位于钻井中心的水下设施的相对位置及连接关系进行设计。
对丛式井布局的水下气田而言，位于钻井中心的设施通常包括海底管线、脐带缆、水下采油树、水下管汇（TEMPLETE、MANIFOLD或PLEM)、水下脐带缆控制终端（SUTU)、海底管道终端（PLET)以及连接采油树和管汇的跨接管以及连接采油树和SUTU的跨接缆等。
而对于水下油田，丛式井的钻井中心除了上述气田的设施以外，还可能包括水下电缆和水下电力分配单元（SPDU)，如图3所示。
随着水下处理技术的发展，深水油气田的钻井中心还可能包含水下分离器、水下増压泵等设施，目前己有少量应用。
在丛式井钻井中心布局设计中需给出每个设施的形状、大小、方位、定位坐标，以及跨接管 (Jumper)、跨接缆（Flying Leads)的长度、形态（硬管、软管)、连接形式（垂直连接、水平连接）等。
丛式井水下生产系统钻井中心总体布局的设计原则如下：(1) 采油树与管汇之间的距离须小于钻井船活动的半径（具体取决于钻井船的型号和水深），保证钻井船一次抛锚就位能够覆盖该钻井中心的所有井口。
同时还应满足水下设施安装和维护的空 间要求，给水下采油树、管汇、管道终端等设施提供足够的安装空间，并为检查和维护工具提供 通道。
(2)在采油树与管汇的之间应选取合理的连接方案，如跨接管的形态（如L型、Z型、倒“U”型 等）、材质（软管或硬管）及连接形式（水平连接或垂直连接）等。
57卷增刊2刘飞，等：丛式井水下生产系统钻井中心布局探讨33(3)位于钻井中心的海底管道、脐带缆、跨接管和跨接缆之间应尽可能避免交叉跨越。
(4)采油树与采油树之间的距离主要取决于水下防喷器的型号、采油树保护结构的大小及ROV 作业要求等。
(5)水下总体布局设计还应结合周边油藏潜力要求，合理地规划预留接口的数量和位置。
2水下连接系统设计水连接系统是水下设施的脉络，它起到了贯通物流的作用。
该系统涉及到水下井口与管汇的连接、管汇与管道终端的连接、脐带缆分配终端与水下井口的连接等多个方面。
在水下钻井中心总体布局设计中，对跨接管的形状、材质、接头类型及其连接形式以及跨接缆连接等要进行充分的选型研宄，需考虑流动安全、设备设施的安全可靠性、可操作性及经济性等多个方面。
2.1跨接管形状构造水下跨接管是一个短管接头，它用来在两个水下组件之间运输液体产品，例如：采油树和管汇，管汇和管汇，或管汇与管道终端（PLET)等。
跨接管有刚性跨接管、挠性跨接管两种，可采用水平或垂直连接方式，利用潜水员协助或无潜水员操作技术来完成连接。
刚性跨接管有多种形态，M型和“倒 U”型是两种常见的跨接管形态，此外，还有水平Z型跨接管等[2]，。
图4和图5是两种典型的M型跨接管。
图4 M型跨接管（弯管）图5 M型跨接管（肘管）跨接管的形态由设计参数、水下设备界面和跨接管的操作模式决定。
“倒U”型跨接管结构简单、适用于热膨胀位移小，短距离的连接。
“M”型（弯管）跨接管结构相对复杂，适用于热膨胀位移大，长距离的连接。
“M”型肘管与“M”型弯管相比，制造简单，成本更低，适用于无清管要求、小管径情况下的连接[3]。
2.2跨接管材质挠性跨接管和刚性跨接光相比有抗腐蚀性好、动态性能强、安装方便等先天优势，但费用一般较高，特别是大管径挠性跨接管与刚性跨接光相比经济性较差。
这两种跨接管的优缺点如表1所示。
表1跨接管材质比选项目硬管软管承压能力承压能力强。
承压能力较强。
抗腐蚀性普通管材抗腐蚀性差，合金钢成本高。
具有天然耐腐蚀性。
34中 国造船学术论文表1续跨接管材质比选项目硬管软管适用长度不宜太长。
适用长度较长。
保温性能采用管中管保温效果良好。
保温性好，不能承受过高的操作温度，最高不高于130°。
动态性能动态性能较差，悬空长度受限制。
动态性能强，能承受较大的环境动荷载以及较大的温度变化和输送压力变化。
安装安装需要预先测量角度和相对位置等，在岸上或者船上预制，然后吊装安装，所需时间较长。
安装方便快捷，无需精确测量，所需 时间较短。
不受安装余量和总体布局 变化影响。
经济方面材料和加工便宜（对于碳钢管而言），安装时间长，费用高。
材料昂贵，但安装时间短，费用低。
采办方面生产厂家充足，交货周期短。
生产厂家有限，受厂家生产能力及排产限制，一般随批量订货，交货周期长。
重复利用方面不可重复利用。
可以回收并重复利用。
使用寿命较长较短，一般不超过20年。
2.3跨接管连接接头类型跨接管末端适用的连接接头类型主要取决于是否需潜水员协助操作或无潜水员协助操作，需潜水 员协助操作的有栓结法兰、夹紧卡箍或专用机械连接器，而无潜水员协助连接的有机械或液压连接接 头。
法兰连接成本较低，但由于需要潜水员协助操作，会受到水深的限制。
采用液压连接器或机械连 接器的快速接头成本较高，且需要远程遥控机器人（ROV )协助操作，但连接简单，可以快速锁定连接，不受水深限制。
2.4跨接管连接形式不论是采用潜水员法兰连接还是利用ROV 和快速接头进行连接，跨接管都有两种连接形式，即垂 直连接和水平连接，如图6和图7所示。
表2给出了这两种连接形式的比较。
图6垂直连接图7水平连接57卷增刊2刘飞，等：丛式井水下生产系统钻井中心布局探讨35表2跨接管连接形式比选项目立式接头连接水平接头连接连接时间短长ROV依赖度低。
相对复杂，需部署相对复杂安装便利性安装简便，ROV和操作工具API/A N SI法兰或紧固接头复杂程度和尺寸复杂，套管连接器，连接器重量达简单，几吨重。
器连接，连接器重量相对轻。
测量和制造精度精度要求高，系统没有通过连接较低，跨接管可水平布置在要求中器的纠偏办法。
等水平的精度，连接系统可以通过膨胀弯的弹性形变进行调整。
相对较高，跨接管位置较高，暴露相对较低，跨接管靠近海床表面。
抛锚、渔网拖拽等风险于海床之上，抛锚、渔网拖拽风险大。
相对高规格的动力定位船舶，带有相对低规格的动力定位船舶，甲板安装船舶要求稳定的响应幅值算子，在最大气候空间和吊机起重能力满足跨接管窗口和规范操作指导下工作，吊机安装要求即可，吊机要求较低。
起重能力要求相对高。
安全性相对低较高维修更换跨接管需要先移除采油树保可以从侧面移除跨接管，无需移动护结构，保护结构。
安装天气要求较高较低，安装操作受到船舶运动的影响小。
水下设备保护结构较大，受跨接管位置高影响。
较小，跨接管位置低。
通过两种形式的对比可以看出，对于水深较浅、有渔网拖拽作业的区域，若采用水平连接，可以 使用相对矮小的水下设施保护结构，减少了保护结构的投资，并且跨接管相对于海床面也较低，大大 降低了跨接管被渔网拖拽的风险。
同时，在跨接管失效时，水平连接的跨接管更换无需移动保护结构，降低了维修时间和成本。
相对于垂直连接系统，水平连接系统的主要缺点包括増加了海上作业时间，増加了复杂性和对ROV的依赖性。
对于无渔网拖拽的深水、超深水区域，垂直连接形式相对水平连接 安装简便，具有较大优势。
2.5跨接缆跨接缆（Flying Leads)用于在水下分配单元（如SUTU、SDA等）与水下采油树上的水下控制模 块（SCM)之间传输电力、信号、液压液和化学药剂，主要有两类：液压跨接管（HFL)和电力跨接 缆（EFL)。
电力跨接采用一用一备原则。
信号通过动力电缆（电力载波）、信号缆或光纤传输。
液体 管线通常包括高压液压管线、低压液压管线和回流管。
在安装脐带跨接缆时通常利用遥控作业机器人提起跨接缆的末端，将它们连接到相应的水下设备，例如从水下脐带缆分配单元连接到水下采油树上的水下控制模块。
36中 国造 船学术论文XT采 PLET管线 SUTU 水下J U M P E R 跨接管 FLS跨接缆图8在线管汇上预留接口 图9中心管汇上预留接口4结语钻井中心总体布局设计是水下生产系统总体布局中的核心节点。
各水下设施间的相对位置及连接 关系可以通过钻井中心总体布局清晰的体现出来。
钻井中心总体布局设计需在投资经济的前提下使水 下设施间保持合理的安全距离和采用合适的连接形式。
管道和线缆之间应尽量避免交叉跨越，并考虑 为油气的后期开发预留接口。
