我公司收购的一个海上油田部分水下井口^[1]的探井、评价井当时完成钻探目的后，原作业者对钻探目的层打水泥塞完成了临时弃井工作，并保留了水下井口。作业者后期对该井眼评价后，一直未做侧钻或重新完井施工，油田生命末期需要对这部分井进行永久弃井处理。作业者优选使用海洋工程船配合两种新型的水下井口弃井工具，按政府及公司要求打了贯穿环空的环保水泥塞并从泥线下4 m切割了套管，完成了永久弃井工作^[2]。该种方法较半潜式钻机弃井，大大节约了弃井费用。本文根据探井Chanter-15井用海洋工程船成功实施弃井的经验，对已完成临时弃井作业的水下井口井做永久弃井的方法加以介绍。

Chanter-15井是原作业者1987年钻的一口探井，海域水深145 m，使用Vetco公司的476.25 mm高压水下井口头及5层套管井身结构设计（表 1）。

表 1(Table 1)

表 1 Chanter-15井身结构数据

表 1 Chanter-15井身结构数据 钻头尺寸/mm 井深/m 套管尺寸/mm 套鞋深度/m 固井水泥返高/m 914.4 217 762 215 泥线 660.4 480 508 474 泥线 444.5 2 490 339.73 2 485 792 311.15 3 696 244.48 3 683 3 362 215.9 3 859 尾管177.8 尾管3 957~3 593 3 593

该井311.15 mm和215.9 mm井眼钻进使用了油基泥浆体系，勘探获得发现的油层为侏罗系Galley和Piper砂岩，油层砂岩顶界深度位于3 685 m，对油层砂岩使用177.8 mm尾管进行了水泥封固。该井测试结束后，在3 673 m打EZSV桥塞，然后在桥塞之上打了两个各150 m水泥塞，候凝、试压、探塞面，并下井口头保护帽，完成了对油层的临时弃井作业。由于油田寿命到期，油田区域内的所有井需要进行永久弃井作业。经过分析，该井临时弃井状况已满足政府及公司对油层弃井的要求，仅需要在泥线下打一个贯穿A和B环空的环保水泥塞，然后在泥线以下4 m切割套管即可完成永久弃井作业。通常情况下对水下井口油井弃井作业可使用半潜式钻机，对油层打水泥塞封固后，下入机械割刀依次割断并起出244.48 mm、339.73 mm套管，在508 mm套管内打一个150 m水泥塞，然后使用割刀把508 mm套管和762 mm导管从泥线以下4 m割断即完成了永久弃井工作^[3]。为节约弃井费用，作业者结合以往施工经验，优选海洋工程船配合“射孔^[4]、打水泥塞联作工具”和水力射流喷砂套管切割工具^[5]，打了贯穿A和B环空的环保水泥塞，以防止A环空的油基泥浆对海底造成的环境污染，并一次性把所有层次的套管从泥线以下4 m处进行了切割，完成了该探井的永久弃井施工^[6]。由于海洋工程船的作业日费低于半潜式钻机，海洋工程船的施工程序较半潜式钻机简化，加之新工具打水泥塞和切割套管的效率高，使采用海洋工程船的弃井费用较半潜式钻机弃井大大降低。本次使用海洋工程船Deep Explorer，配合Baker Hughes公司的“WASP射孔、打水泥塞联作工具”和Oceaneering公司的“IMCT高压水力射流喷砂套管切割工具”共完成了包含Chanter-15探井在内的4口同类型水下井口探井的永久弃井作业，通过多井共同分担动复员费的方式，进一步降低了弃井费用。

下面对使用海洋工程船打环保水泥塞并切割套管所用的入井工具、海洋工程船设备配置要求、Chanter-15井弃井流程加以简要介绍。

采用此工艺打浅部贯穿各环空水泥塞，切割各层套管的永久弃井方法主要用到两种入井工具：打贯穿环空水泥塞的“射孔、打水泥塞联作工具”和高压水力喷砂射流套管切割工具。

打水泥塞工具可依次贯穿2个套管环空泵送水泥，工具由两个封隔器、两组射穿不同套管层次的TCP射孔枪、多个控制管线和循环管线等组成。循环管线上配有安全阀，紧急情况下可关闭安全阀以确保井眼安全。该工具一次入井可完成套管射孔、循环、打贯穿环空弃井水泥塞的全部施工，相对于常规半潜式钻机割套管打水泥塞的方法，作业效率高，可大大缩短割套管、打环保水泥塞的时间。市场上该类型的工具有Baker Hughes公司的WASP工具和Claxton公司的SWAT工具等。施工示意图参见图 2~图 5。

图 2(Fig. 2)

图 2 坐封上下封隔器

图 3(Fig. 3)

图 3 射穿环空A、A环空打水泥

图 4(Fig. 4)

图 4 射穿环空A、B

图 5(Fig. 5)

图 5 丢下枪、打环空B及内管水泥

由于这种联作工具靠高压软管和甲板上的支持设备连接，该工具不能打封隔油气层的深部弃井水泥塞，打水泥塞深度一般在1 000 m以内，所以本工具仅适用于已经使用半潜式钻机对油气层完成了永久封堵、临时弃井工作的井。

高压水力喷砂射流套管切割的原理是利用高压水力射流并添加磨料的方法，把流体以2~3倍声速喷出，使液体的压力能转换为动能形成水力割刀切割套管。高压水力喷砂射流切割工具的配套设备，如高压泵、压缩机、磨料罐、混配漏斗、人工操控房等摆放在海洋工程船甲板上。使用海洋工程船吊机把连接着高压软管的高压水力喷砂射流切割工具在人工机器人的协助下坐放于水下井口头上，割刀体上安装有控制喷嘴360°连续旋转的轴承，经过喷嘴喷出的射流压力达100 MPa，高压射流做360°旋转对多层序套管及环空水泥实施一次性切割。一般情况下，一次性切割244.48 mm、339.73 mm、508 mm、762 mm套管及环空水泥需要15 h左右（图 1）。该种工具起初为水下井口油井弃井设计，目前已逐渐应用到海上平台油井的弃井作业中。

图 1(Fig. 1)

图 1 使用高压水力射流喷砂切割的套管示意图

一旦套管被切割断，使用海洋工程船的吊机把井口头吊到甲板上完成弃井作业。该弃井方法不需要人工潜水员的协助，在人工操控机器人ROV协助下即可完成打水泥塞、切割井口、起出井口头的弃井施工过程，消除了水下作业对潜水员造成伤害的潜在风险，进一步降低了弃井费用。

实施此类弃井作业的海洋工程船一般配置要求为：动力定位、100 t以上的吊机、ROV一套等。海洋工程船需要有足够大的甲板面积，供摆放工具设备及起出的井口头等。一般情况下，海洋工程船一次出海可实施数口井的弃井工作，共享动复员费用，以进一步降低施工费用。如果海洋工程船甲板上有月池开孔，更方便射孔打水泥塞联作工具及高压水力喷砂射流切割工具的下入。本次弃井施工使用的Deep Explorer工程船为一海底铺管船，采用DP3动力定位，吊机起吊能力达400 t，有工作月池和ROV等配套设备。

Chanter-15井使用海洋工程船实施永久弃井的主要作业步骤如下：

（1）动员海洋工程船、第三方设备和人员到位；

（2）航行至井位，船舶就位，用ROV对井口状况进行检查；

（3）在ROV协助下起出井口防腐帽；

（4）在ROV协助下，下入244.48 mm套管刮削器刮削封隔器坐封位置，起出刮削器；

（5）在ROV协助下，下入209.6 mm通径规至联作工具射孔枪设计下入深度，起出通径规；

（6）在ROV协助下，使用工程船吊机下入射孔、打水泥塞联作工具；

（7）分别坐封上、下封隔器（图 2）；

（8）对原有临时弃井的水泥塞试压：2 MPa低压试验5 min和15 MPa高压试验10 min；

（9）对两封隔器间的环空试压：2 MPa低压试验5 min和15 MPa高压试验10min；

（10）激发下射孔枪x，射穿第一层套管，对A环空联通地层做承压试验7 MPa；

（11）激发上射孔枪X，射穿第一层套管，通过循环管线，充分循环出A环空液体。如返出环空液体含油，回收含油液体；

（12）在A环空打约150 m长的水泥塞，借助下封隔器对水泥浆候凝。打开上封隔器，循环出多余水泥浆。候凝结束，对A环空水泥试压塞15 MPa（图 3）；

（13）激发下射孔枪y，射穿两层套管，对B环空连通地层做承压试验；

（14）激发上射孔枪Y，射穿两层套管，通过循环管线，充分循环出B环空液体。如返出环空液体含油，回收含油液体（图 4）；

（15）打压、丢掉下射孔枪组；

（16）在生产套管内及B环空打平衡水泥塞，然后打开上、下封隔器，起出工具。候凝（图 5）；

（17）下入工具，探水泥塞面。坐封隔器，对水泥塞试压15 MPa。起出射孔、打水泥塞联作工具；

（18）在ROV协助下，把高压水力喷砂射流切割工具下入244.48 mm套管内，坐在井口头上；

（19）在泥线下4 m处对多层次套管一次性实施高压水力切割。ROV观察导管外水流变化情况，确认切割程度。切割完成后，起出切割工具；

（20）在ROV协助下，使用绳索吊起井口头放到甲板上；

（21）使用ROV对井口周围进行永久弃井后的井场复原检查；

（22）海洋工程船及第三方设备和人员复员。

使用海洋工程船对高压目的层已经完成临时弃井封堵的水下井口探井打环保弃井水泥塞，并用高压水力喷砂射流套管切割工具在泥线下4 m位置一次性切割所有套管串的永久弃井方法，比用半潜式钻机实施同样永久弃井的方法可大大节约弃井成本。这种弃井方法为同类型井实施永久弃井作业提供了很好的借鉴作用。该弃井方法具有针对性，仅适用于下部高压目的层已经按规定完成了弃井封堵的井。