带压作业技术教学内容

带压作业技术

前言

带压作业是指利用特殊修井设备，在油、气、水井井口带压的情况下，实施起下管杆、井筒修理及增产措施的井下作业技术。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，从而完成带压起下管柱。

几乎所有的油、气、水层从勘探，开发到后期的维护过程中都受到不同程度的伤害。如何避免或减小油气层伤害，提高油水井寿命和产能一直是开发技术人员努力的方向。带压作业技术的出现为实现真正意义上的油气层保护提供了可能。相对于油井来说，带压作业较传统井下作业，没有外来流体入侵，油气层就没有外来固相，液相的伤害，不会产生新的层间矛盾，地层压力系统不会受到破坏，不需要重新建立平衡，有利于油井修复后稳产、高产。相对于传统水井作业，在不放喷，不放溢流的情况下带压作业，对单井而言不需要卸压，同时解决了污水排放问题，降低注水成本；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，有利于提高注水实效。

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）公司发明了钢丝绳式起下装置，主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，出现了模块化的撬装设备，以适应海上作业；2000年后,钻、修、带压作业一体机出现。

目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，最高提升力达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140MPa2、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年代四川型带压起下钻装置和用于修井的BY30-2石油管理局研制了用于钻井抢险的．

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的高度重视及带压作业技术的逐步完善，2000年以后该项技术在国内得到了快速发展。据不完全统计，我国现有带压作业装置90多套，各大油田都有自己的带压作业装置。目前，带压作业已实现油水井的起下管杆、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

带压作业装置根据作业井别不同而有所不同，但其核心部分包括三大系统，分别是井口密封系统、加压动力系统、附属配套系统。I

1、井口密封系统

井控密封系统主要由三闸板防喷器、单闸板防喷器、环形防喷器和升高短接等部分组成。其作用是在起下管柱过程中实现油套环空密封。

（1）三闸板防喷器

三闸板防喷器（全封、半封、安全卡瓦），目前主要应用型号为3FZ18-21和

3FZ18-35两种。

三闸板防喷器的下腔装全封闸板，可以在井内没有管柱的情况下密封井内压力。三闸板防喷器的中间装半封闸板，根据井内的油管直径，配上相应的半封闸板，可以在井内有油管的情况下密封环形空间。．

其闸板上装的是卡瓦闸板不起密封作用，三闸板防喷器的上腔装卡瓦闸板，可以在上部设备进行检修或更换配件时卡紧油管，配上相应规格的卡瓦牙，卡瓦，防止油管窜出或掉入井内。

三闸板防喷2

）单闸板防喷器（2两种，参与倒出接箍及FZ18-21和FZ18-35单闸板防喷器主要应用型号为减小作业油管牙痕其闸板及密封胶件都用特种耐压、耐磨材料制成，井下工具，对前密封的损坏，保证闸板前密封具有一个合理的寿命。

单闸板防喷器3 图

（3）环形防喷器

环形防喷器主要应用型号为FH18-21和FH18-35两种规格。用于起下油管过程中密封油管及套管环空，确保井内流体不喷出。环形防喷器动密封均采用唇形结构

的密封圈，最大限度地降低了密封圈的磨损，密封可靠胶芯不易翻胶、有漏。斗效应。另外，井压亦有助封作用等特点

4 环形防喷器图

）各种防喷器的组合形式（4 ①基本配置可适用于井两台单闸板防喷器和一台环形防喷器。包括一台三闸板防喷器、以下的井的带压作业。35MPa筒压力

5 基本配置防喷器组

②高压力配置

如果压力较高，或是井内情况工具比较复杂，也可以增加一台单闸板防喷器，变为一台三闸板防喷器、三台单闸板防喷器和一台环形防喷器。这种结构方式适用于要进行二次投堵的情况：一是投堵塞器不到位，需要二次投堵，二是对于起配水器以下的管

柱。．

6 高压力防喷器组

③低压力配

如果井筒压力较低，可以减少一台单闸板防喷器，变为一台三闸板防喷器、一台单闸板防喷器和一台环形防喷器的组合。这种结构适用于井筒压力14MPa的井的带压作业。也可以将三闸板防喷器改为双闸板防喷器，变为一台双闸板防喷器、一台单闸板防喷器和一台环形防喷器的组合。这样可以降低设备的高度，适用于与井架较低的修井机配合进行带压作业。

7 低压力防喷器组

、加压动力系

加压动力系统主要由由双向双作用液压缸、上游动卡瓦和下固定卡瓦等成用于当油管自身重量小于井内液体作用于油管的上顶力时提放管柱以证安全起下

（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，在管柱重量小于井内液压的上顶力(浮力)，实现井内管柱的安全起下。当管柱重量大于井内液压的上顶力时，停止使用升降液缸，而用修井机大钩起下油管。

液压缸8 图

（2）固定卡瓦和游动卡瓦

固定卡瓦在作业过程中主要用于卡住油管，阻止油管上窜。当井内压力对油管上浮力小于井内油管重量时，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的上浮力大于井内管柱的重量时，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。当井内压力对油管的上浮力小于井内管柱的重量时，油缸及游动卡瓦停用，改用大钩及吊卡。

图9 卡瓦

（3）横梁

横梁的作用是承受作业过程中的作用力，并且将整套系统连接并固定成一体，从而保证了整个系统的稳定性。包括游动横梁、上横梁、中横梁、下横梁。

游动横梁下面安装的是游动卡瓦，上面可以安装重力卡瓦或是吊卡。它的两端分别与升降液缸的活塞杆相连，在作业过程中带到游动卡瓦一起运动，主要是承受游动卡瓦和升降液缸的作用力。

上横梁和中横梁的主要作用是将升降液缸和中间的防喷器组连接在一体，保证装置的稳定性。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。它们的两边是合页形式的卡子，可以转过1000的角度，卡在升降液缸上。下横梁两边与升降液缸的下部相连，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

主要由液压控制系统、堵塞器、卸油箱、工作平台等组成。

（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组成。

同时可分液控操作台实现对井口封井器的开关动作及升降油缸的上下运动，

别调整各封井器系统液压，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的压能，在作业机或液压泵出现故障时，靠储存能量实现液压快速关井，提高带压作业的安全系数。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。