带压作业关键技术调研

带压作业技术 前言 带压作业是指运用特殊修井设备，在油、气、水井井口带压状况下，实行起下管杆、井筒修理及增产办法井下作业技术。通过防喷器组控制油套环空压力，堵塞器控制油管内部压力，然后通过对管柱施加外力克服井内上顶力，从而完毕带压起下管柱。 几乎所有油、气、水层从勘探，开发到后期维护过程中都受到不同限度伤害。如何避免或减小油气层伤害，提高油水井寿命和产能始终是开发技术人员努力方向。带压作业技术浮现为实现真正意义上油气层保护提供了也许。 相对于油井来说，带压作业较老式井下作业，没有外来流体入侵，油气层就没有外来固相，液相伤害，不会产生新层间矛盾，地层压力系统不会受到破坏，不需要重新建立平衡，有助于油井修复后稳产、高产。相对于老式水井作业，在不放喷，不放溢流状况下带压作业，对单井而言不需要卸压，同步解决了污水排放问题，减少注水成本；对整个注采网来说，对周边受益井，注水站注入工作不影响，保持整个注采网络地层压力系统不受破坏，不需要再建压力平衡，有助于提高注水实效。 一、带压作业技术发展及现状 1、国外带压作业技术发展及现状 1929年美国奥蒂斯（Otis）公司创造了钢丝绳式起下装置，重要用于辅助钻机带压起下管柱作业，安全性较差；1960年第一台液压式带压作业设备诞生，提高了安全性；1980年，第一台车载液压式带压作业设备在北美出厂，增强了机动性；90年代后，浮现了模块化撬装设备，以适应海上作业；后,钻、修、带压作业一体机浮现。 当前带压技术和装备在国外已非常成熟，辅助式和独立式设备及其配套工具序列齐全，设备实现了全液压举升，最高提高力达2669KN，最大下推力达1157KN。已普遍应用于陆地和海洋作业。最高作业井压力可达140MPa。 2、国内带压作业技术发展及现状 国内从二十世纪60年代曾研制过钢丝绳式带压作业装置。70-80年代四川石油管理局研制了用于钻井抢险BY30-2型带压起下钻装置和用于修井BYXT15型带压起下钻装置。80年代，吉林油田研制开发出橇装式液压带压作业装置。 随着各油田对油层保护高度注重及带压作业技术逐渐完善，后来该项技术在国内得到了迅速发展。据不完全记录，国内既有带压作业装置90多套，各大油田均有自己带压作业装置。当前，带压作业已实现油水井起下管杆、通井、打捞、打印、冲砂、刮垢、射孔、换井口、挤灰、堵水、酸化、压裂、套磨铣、水平井（射孔、压裂）等工艺。 二、带压作业装置 带压作业装置依照作业井别不同而有所不同，但其核心某些涉及三大系统，分别是井口密封系统、加压动力系统、附属配套系统 1、井口密封系统 井控密封系统重要由三闸板防喷器、单闸板防喷器、环形防喷器和升高短接等某些构成。其作用是在起下管柱过程中实现油套环空密封。 2、加压动力系统 加压动力系统重要由由双向双作用液压缸、上游动卡瓦和下固定卡瓦等构成。用于当油管自身重量不大于井内液体作用于油管上顶力时，提放管柱，以保证安全起下。 （1）双向双作用液压缸 双向双作用液压缸即升降油缸，行程为3.5m左右，在固定卡瓦打开时，通过游动卡瓦咬住井内管柱，操控液压系统，在管柱重量不大于井内液压上顶力浮力，实现井内管柱安全起下。当管柱重量不不大于井内液压上顶力时，停止使用升降液缸，而用修井机大钩起下油管。 图8 液压缸 （2）固定卡瓦和游动卡瓦 固定卡瓦在作业过程中重要用于卡住油管，制止油管上窜。当井内压力对油管上浮力不大于井内油管重量时，不用固定卡瓦而改用大钩及吊卡，防止油管掉下去。 游动卡瓦是在井内压力对油管上浮力不不大于井内管柱重量时，用游动卡瓦卡住油管，随着升降油缸上升或下降从而提出或压入油管。当井内压力对油管上浮力不大于井内管柱重量时，油缸及游动卡瓦停用，改用大钩及吊卡。 图9 卡瓦 （3）横梁 横梁作用是承受作业过程中作用力，并且将整套系统连接并固定成一体，从而保证了整个系统稳定性。涉及游动横梁、上横梁、中横梁、下横梁。 游动横梁下面安装是游动卡瓦，上面可以安装重力卡瓦或是吊卡。它两端分别与升降液缸活塞杆相连，在作业过程中带到游动卡瓦一起运动，重要是承受游动卡瓦和升降液缸作用力。 上横梁和中横梁重要作用是将升降液缸和中间防喷器组连接在一体，保证装置稳定性。上横梁卡在溢流筒和升降液缸上。中横梁卡在短节和升降液缸上。它们两边是合页形式卡子，可以转过1000角度，卡在升降液缸上。下横梁两边与升降液缸下部相连，中间卡在下横梁座上，下横梁座下部连接三闸板防喷器，上面连接特种单闸板防喷器。 3、附属系统及其配套工具 重要由液压控制系统、堵塞器、卸油箱、工作平台等构成。 （1）液压操作控制系统由液控操作台、蓄能器系统及高压联结软管等构成。 液控操作台实现对井口封井器开关动作及升降油缸上下运动，同步可分别调节各封井器系统液压，使各封井器在最佳工作压力工作，延长各部位工作寿命。蓄能器系统能储存一定压能，在作业机或液压泵浮现故障时，靠储存能量实现液压迅速关井，提高带压作业安全系数。联结软管为高压软管，和蓄能器、液控操作台联结，传递液压能量，实现远程控制液压缸和井控装备。 图10 液控操作台 （2）油管堵塞器 近来几年，结合生产实际状况，国内有针对性研发了系列油管堵塞器和配件堵塞器，以及其他堵井工艺，有效地解决了带压作业技术中油管内部堵塞核心问题。二连油田重要使用如下2种油管堵塞器。 阜新油管堵塞器重要由钢体、卡瓦、密封胶筒、密封胶皮构成，工作原理油管堵塞器靠水泥车打压，将油管堵塞器推送至设计位置，停泵后油管堵塞器在地层压力推动下向上运营，至油管接箍处时卡瓦牙卡在油管之间缝隙处，不能运营。但堵塞器本体继续运营，安全剪钉断，密封胶筒受压扩张，实现油管内堵塞。 图11 FXY211-50油管堵塞器 井下自动坐封堵塞器重要有坐封机构、密封总成、卡瓦总成、锁紧总成等构成。工作原理当自动坐封堵塞器下到预定位置后，上提，遇到接箍位置时，遇阻，上震击，中心杆上移，活塞腔进液孔露出，在静压作用下，活塞套上行，推动卡瓦坐卡，胶筒被压缩，处在预紧状态，堵塞器处在工作状态。解封时，在地面上震击，剪断解封剪钉，胶筒被释放、退回，然后捞住卡瓦座，捞出堵塞器。 图12 采研院井下自动座封油管堵塞器 （3）双向阀 重要用于完井时安装在管柱最下部，在油管下入过程中，在单向翻板作用下，凡尔球座于上球座中，起反向止回作用，使油管内部保持常压，油管下入完毕后，向油管内打压，在液力作用和球自重作用下，凡尔球冲过单向翻板座入下球座中，起挡球作用，可以实现分注作业。 图13 双向阀 （4）泄油箱 普通在上环形防喷器上方加装一种升高短节式泄油短节，一方面便于上部防顶卡瓦安装，另一方面从环形防喷器微漏出水和接箍瞬间流出水能通过导流管流到指定地方，不要上喷和流到井口处，污染地面环境。 （5）工作平台 涉及主工作平台和辅助平台。主平台上安装有司钻控制台、斜梯、逃生滑道、油管坡道，主平台重要是提供作业空间。 辅助平台上有环形防喷器及某些控制