作為提供交鑰匙式、基于船舶的無隔水管輕型油井干預服務的領軍企業，C-Innovation 公司設計出了一種全新的液壓干預方法，能夠開采那些通常情況下干預船舶難以觸及的油井。長期以來，當海上移動鉆井平臺（MODU）或生產設施停泊在上方時，海底作業人員在刺激鉆井中心的海底油井方面選擇有限。回接井的優勢在于其距離設施足夠遠，干預船舶能夠在不嚴重干擾生產和鉆井作業的情況下抵達現場。然而，處于設施“陰影區”的油井則需要移動鉆機（通過調整系泊裝置），并使用基于平臺的、直接垂直進入的干預隔水管系統—這意味著為了提高一口油井的產量，許多油井需要長時間延遲生產。

一種全新的解決方案
C-Innovation（C-I）公司通過提供交鑰匙式、基于船舶的無隔水管輕型油井干預服務，成為了墨西哥灣干預市場的領軍企業。因此，該公司設計出了一種新穎的液壓干預方法，通過從偏移位置進行作業，來開采那些由于上部結構阻礙而通常無法被干預船舶觸及的油井。對此，《世界石油》雜志最近與美國 C-Innovation 公司的內森?沃爾福德和凱文?奈特進行了交流，以深入了解這種全新的無隔水管油井增產解決方案，該方案避免了設施與船舶之間距離過近帶來的隱患。

《世界石油》雜志：行業內通常如何進行液壓油井干預（即海底油井增產作業）？

凱文?奈特：海上生產設施的設計和建造是為了在固定區域內完成一系列固定的作業。對于深水開發項目來說，這些作業地點可能位于離岸數百英里的地方。一些大型運營商的較大型設施具備部署基于隔水管的干預系統的能力，以便通過海底采油樹（XT）直接垂直進入井筒。如今，在進行液壓干預時，直接垂直進入方式可能有些 “大材小用”。如果平臺上配備了完井與修井隔水管（CWOR）系統，就需要重新調整設施位置以實現直接垂直進入。如果你想將增產化學品注入海底生產系統（即隔水管、出油管線、管匯、跨接管），這可能會引發對系統使用壽命的擔憂。

生產系統是按照容納采出的碳氫化合物（以及注入海底的流動保障化學品）的標準來設計和指定的，而常見的油井增產作業會使腐蝕性酸液和其他處理化學品通過該系統注入油藏。生產系統所選用的材料可能并未考慮到會接觸這些化學品，而且在干預過程中，這些化學品需要兩次通過該系統—一次是泵入油藏進行增產，另一次是從油井流出以重啟生產。

除了流動路徑問題，平臺還必須承載必要的干預設備。很多時候，平臺根本沒有足夠的空間和設備來滿足這一需求；而且，即使能夠將增產作業船停靠在設施旁邊，以提供增產流體和高壓泵送能力，仍然需要在平臺上確定并清理出一塊相對較大的區域，來放置額外的臨時工藝設備。

內森?沃爾福德（NW）：所有這些都需要付出巨大的成本，并且會對生產作業產生重大影響。在共享設施上，規模較小的運營商若想開展這項工作，甚至可能會受到大型運營商的阻撓，因為大型運營商不想犧牲生產設施上的空間，也不想讓自己的作業受到影響。如果液壓干預工作持續延遲，油井的產量將會受到嚴重影響，甚至可能完全失去生產能力。延遲生產還會帶來其他成本。如今油價可能約為每桶 100 美元，但六個月后可能會減半，所以在價格有利的時候具備生產能力是很重要的。我們的目標是為運營商提供解決方案，使他們能夠根據需求及時規劃和執行油井干預作業。時機就是一切。

《世界石油》雜志：C-I 公司進行油井干預的標準方法是什么？
 
 
圖 1. 在 C-I 公司油井干預的標準方法中，增產流體通過與油井控制組件（WCP）相連的、穿越開放水域的連續油管下行管線注入。
沃爾福德：C-Innovation 公司與我們的合作公司攜手，為客戶提供交鑰匙式、基于船舶的無隔水管輕型油井干預服務，涵蓋整個油井干預系統，見圖 1。這包括提供作業船、遙控潛水器（ROV）、海底干預/油井控制系統、泵送系統、連續油管（用于輸送流體）、氮氣以及增產流體。我們通常會將一套油井控制組件（WCP）放置在海底采油樹頂部，以接近油井并為其建立新的屏障。增產流體通過與 WCP 相連的、穿越開放水域的連續油管下行管線注入。這些作業安全高效，且不受行動緩慢、配備 CWOR 系統的鉆井平臺的限制（傳統上這類作業范圍需使用此類鉆井平臺）。C-I 公司使用我們的 “島嶼冒險號”、“島嶼干預號” 和 “島嶼表演者號” 作業船，在 69 次無隔水管油井干預作業中積累了良好的業績記錄。

《世界石油》雜志：是怎樣的特殊挑戰促使你們重新思考這種方法？
 
圖 2. C-I 公司對油井干預方法的重新思考，反映出人們一直以來出于安全考慮，對在離岸設施過近的地方開展作業的擔憂。

沃爾福德：出于安全考慮，許多設施不希望在距離自身 500 米范圍內進行作業，這是合理的，見圖2。向深水海底油田有控制地部署（和回收）設備時，會受到海洋運動的影響。如果無法對設備進行有效控制，發生碰撞，就有可能導致碳氫化合物泄漏到環境中，人員安全也可能受到威脅。因此，挑戰在于如何讓干預船舶不與生產設施靠得太近。我們必須設計一個系統，將我們暴露在風險中的時間限制在一個相對較短的窗口內，也就是海況理想的時候。C-I 公司開發了一種全新的油井干預系統，使運營商能夠在設施下方作業，開采那些油井以進行液壓干預，同時將對生產設施作業的影響降至最低。

《世界石油》雜志：針對這個問題，你們的解決方案是什么？

 

圖 3. C-I 公司針對與設施距離問題的解決方案是，調整其液壓干預方案，使其能夠從一個偏移位置進行作業，并采用了一個名為 “油井服務跨接管” 的系統擴展裝置。

奈特：我們對液壓干預解決方案進行了調整，使其能夠從偏移位置作業，并采用了一個名為 “油井服務跨接管” 的系統擴展方案，見圖 3。這一概念是將 WCP（在這種情況下，我們使用一種名為無隔水管增產工具（RST）的管匯）從采油樹上移開，放置在一塊泥墊上，該泥墊放置在平臺陰影區之外海床上的指定位置。這個安裝位置距離設施相對較近（但不在其正下方），干預船舶利用良好的海況和自身的起重機臂長，確保自己與設施之間的距離保持在規定的最小間隔距離之外。
然后，使用高壓軟管跨接管將 RST 與 XT 連接起來，并將注入泵送系統與 RST 相連。這就好比在停電時，使用長長的電線將屋內的燈具和電器與屋外的燃氣發電機連接起來。鋪設這些軟管所跨越的距離，使得干預船舶能夠在離生產設施更遠的位置作業，有效地擴大了安全作業條件的范圍（即天氣和海況條件）。基于船舶的作業靈活性更高，通過動態定位（在海況增強時自動調整推進裝置以保持位置）和隨風轉向（相對于選定的樞軸點調整航向）功能，能夠進一步促進作業的不間斷進行。

沃爾福德：油井服務跨接管系統已被部署到墨西哥灣一個大型運營商的高產海底開發項目中。這些油井是垂直完井，位于一艘停泊的鉆井和生產設施下方約 6000 英尺的水域。所有必要的干預設備和材料都由作業船運送，這意味著生產設施仍可以積極開展其他需要特定定位或直接垂直進入其下方油井的計劃作業。對該設施的唯一影響只是與干預活動直接相關的方面，例如使油井停產、延遲生產、返排液處理等。

《世界石油》雜志：該系統的主要組件有哪些？

奈特：該系統由油井服務跨接管、RST 和混合懸鏈線柔性下行管線組成。油井服務跨接管是一個單根軟管組件，長度可達 750 英尺，用于將 RST 的輸出端與 XT 的輸入端連接起來。這一系統組件的重要性不容小覷，它將干預系統的作業范圍延伸到了生產設施下方，因此必須能夠由遙控潛水器（ROV）利用其可用的系繩引導至指定位置，完成這些長距離的移動。

RST 是一種通過起重機部署的海底管匯，旨在提供油井控制屏障和大流量流體注入能力。RST 的基本配置是放置在垂直海底采油樹（XT）頂部，流體從底部接口排出，直接進入 XT。然而，在本應用中，它配備了一個底部轉接短管用于側面出口，并安裝在一塊泥墊上，以便放置在海床上。因此，通過一個節流閥插件，它也能夠接入水平 XT。

沃爾福德：該管匯通過兩根 2 英寸的下行管線（用于從干預船舶輸送流體），為油井提供大流量液壓通道，同時具備油井控制能力。在發生緊急情況時，可以迅速關閉閥門，控制油井，保護周圍環境和干預作業人員。我們還進行了進一步的改進，當它夾緊在 XT 上時，不再是所有流體都從底部排出，而是在下方增加了另一個管道短管，實現側面出口。這使得它可以安裝在泥墊上，放置在設施陰影區之外。

我們的流體下行管線使干預船舶與生產設施之間保持了最大的偏移距離。這種布置方式是從作業船甲板上直接通過水柱部署兩卷連續油管（CT）。值得一提的是，這種在開放水域部署 CT 管柱的方式（即無需額外的剛性海洋隔水管進行 “管中管” 部署），從技術層面上使我們的液壓干預解決方案符合 “無隔水管” 的定義。
在距離海床 100 英尺的范圍內，每根 CT 管柱都轉換為與油井服務跨接管（WSJ）相同的高壓軟管，不同的是，這里的軟管長度可達 1050 英尺，以便在 RST 的安裝位置與干預船舶的指定作業位置之間的海床上，沿著選定的路徑創建臨時干預流動管線。在 CT 管和柔性軟管之間安裝了一個雙密封弱連接連接器，以便在極少數情況下，當船舶必須緊急脫離海底系統時，能夠分離下行管線。

WO：如果干預管匯不再安裝在 XT 上，你們是如何進入油井的呢？

沃爾福德：放置管匯的過程相對簡單。在生產設施上，沒有可用的海底起重機，而且也不希望干擾設施的作業。多功能支持船（MSV）的起重機無法垂直進入油井。因此，需要一種改進的策略。

奈特：為了實現對油井的液壓接入，我們從設施覆蓋范圍之外的一艘 MSV 上部署了一個經過改進的 XT 封蓋（用于垂直 XT 應用），這個封蓋很輕，便于 ROV 在浮力的輔助下進行安裝。然后，ROV 將其吊運至 XT，對設施的影響極小。最直接的進入方法是通過頂部安裝干預組件，然后如果配備了節流閥，則進行更換。最后，通過管匯槽進行泵送會對鉆井中心的生產產生重大影響。每個 XT 都有一個可拆卸的 XT 封蓋，它作為油井井筒與海洋之間的一道屏障，因此這就是我們選擇的進入方式。

在生產過程中，抽汲閥是 XT 與外界環境之間的主要屏障。它由 ROV 手動操作，并且保持關閉狀態。在取下 XT 封蓋之前，主閥和翼閥會關閉并經過確認，作為主要屏障。C-I 公司確保抽汲閥關閉并正常密封，然后取出 XT 封蓋，換上一個經過改進設計的封蓋，通過油井服務跨接管提供大流量熱插拔接入，即一個內徑為 2 英寸的軟管組件，將 XT 與 WCP 連接起來。一旦安裝并測試完這個連接，油井所需的一級和二級屏障就從 XT 轉移到了 RST。

由于我們最初的基本方案是針對垂直 XT 應用，因此我們能夠對采油樹封蓋進行改進，使其包含一個用于流體注入的大流量熱插拔管匯。每個垂直 XT 都有一個可拆卸的采油樹封蓋，它是油井井筒與海洋之間兩個經過驗證的屏障之一，另一個是由 ROV 操作的生產抽汲閥。通過關閉生產主閥建立另一道屏障后，我們就可以放心地將常規采油樹封蓋換成我們的干預采油樹封蓋。一旦連接好油井服務跨接管，并且通過必要的海底測試驗證了 RST 的屏障閥正常工作，就可以在干預期間將生產抽汲閥（PSV）和生產主閥（PMV）鎖定在打開狀態，從而能夠不受阻礙地向油井注入流體。

《世界石油》雜志：這只能讓你們避開設施下方—那你們是如何讓船舶離得更遠的呢？

奈特：這就是前面提到的 1050 英尺柔性跨接管組件的關鍵作用所在。我們使用這些長軟管組件，沿著海床跨越 RST 的海底安裝位置與船舶指定作業位置正下方水柱底部之間的距離。

沃爾福德：由于 1000 英尺的軟管既昂貴又難以操作，我們選擇了分段式軟管，這樣在個別段損壞時，更換起來更加容易，而無需將整根軟管送去維修。事實證明，這是一個非常明智的決定。

奈特：在部署過程中，下行管線從干預船舶上的卷軸上放出，船舶通過操縱移動到作業位置來確定鋪設路徑。ROV 會監控這個鋪設過程，以確保路徑沒有障礙物，也沒有損壞的風險。由于我們是在水深超過 6000 英尺的地方進行部署，軟管組件的懸垂重量是限制我們在任何一根管線中能夠部署的最終長度的主要因素。幸運的是，標稱的 1000 英尺長度使我們能夠將船舶重新定位到距離設施 300 米的區域內；雖然這沒有達到理想的 500 米區域，但仍然提供了一個可操作的限制范圍。

《世界石油》雜志：你們為什么不避免處理那些難以操作的軟管，而直接將連續油管鋪設在海底呢？

奈特：簡單來說，是因為靈活性。首先，連續油管是金屬管道，由于海況導致的船舶運動會增加管道在與海床相互作用的區域（從垂直配置轉變為水平配置的地方，即所謂的觸地點，TDP）的疲勞程度。當然，即使是有鎧裝和護套的高壓柔性軟管，在足夠的循環應力作用下，最終也會疲勞到屈服點，但由于其最小彎曲半徑更小，且采用了特殊的構造材料，這需要更大的作用力。其次，如果軟管出現故障，我們可以在受影響的下行管線中拆除并更換那 150 英尺長的管段。

《世界石油》雜志：如果天氣發生變化，帶著這么多軟管你們還能順利撤離嗎？

沃爾福德：這是一個合理的擔憂，因為這些增產作業可能需要連續數天不停泵注，而且正如我們所知，墨西哥灣的天氣變化相當頻繁。簡單來說，“不能，但我們也不必這樣做”。我們的作業團隊會持續監測天氣情況，只要有足夠的預警時間，我們就可以回收下行管線。如果由于天氣系統移動迅速或突然出現狂風，導致我們無法回收，我們可以調整船舶位置和 / 或 CT 的部署長度，以更好地應對升高的海浪。作為最后手段，如果情況迅速且嚴重惡化，我們在下行管線中安裝了中間弱連接裝置，當它們受到足夠大的拉力時就會分離。這些裝置能夠完全密封內部物質，幾乎不會造成流體泄漏（如果有的話）。

《世界石油》雜志：安裝這個系統聽起來需要付出很多努力。每次進行油井增產作業都需要回收并重新部署嗎？

奈特：不需要。如果客戶計劃在同一個鉆井中心對多口油井進行增產作業，我們可以對系統安裝進行規劃，以便在油田內部對油井服務跨接管（WSJ）進行調整操作。然后，ROV 只需從一口油井斷開連接，調整鋪設模式，再連接到下一口油井即可。這樣就可以在無需回收設備，甚至無需將船舶移回靠近設施的情況下，對多口油井進行作業。

我們還在準備該系統的一個變體，使其能夠與生產管匯（而非海底采油樹）連接，這樣任何與該管匯相連的油井都可以通過其生產跨接管進行增產作業。為了滿足該系統最初應用的需求，我們還增加了一項功能，使其能夠在低于環境壓力的條件下作業，即在油井的生產壓力低于水深對應的靜水壓力時，仍能保持注入的完整性。

實際上，唯一的限制在于干預船舶能夠攜帶多少增產流體，以及是否能夠在不離開作業現場的情況下有效地補充化學品。當然，我們在干預船舶上設計并建造了流體處理系統，以滿足即使是規模最大的作業需求。

《世界石油》雜志：考慮到開發這個新穎解決方案所投入的所有思考和分析，它是否成功呢？
 
沃爾福德：的確，它一直是一個成功且有效的解決方案。到目前為止，我們已經在兩艘不同的干預船舶上配備了該系統，并將其部署到海底四次，對七口油井進行了增產作業，泵送了超過 900 萬加侖的增產流體。