带压作业设备研究及国内推广价值

带压作业设备研究及国内推广价值

带压作业最开始是指在保持井口压力的情况下起下油管和井下工具，随着带压技术的逐步发展，带压作业技术已实现油、气、水井的起下油管、钻杆作业，通井刮削作业，打捞作业，冲砂作业、射孔作业，拆换井口作业，酸化、压裂作业，套磨铣等带压作业工艺。北美地区气井普遍采用带压作业，带压作业在气井的推广率到达90%以上，但国内推广率还比较低。为此，我认真总结了国内和国外的关于带压作业的资料，对气井带压作业进行了充分的研究。

标签：气井；带压作业；环保

1 气井带压技术简介

1.1 带压作业简介

气井带压技术是指井筒内压力小于井底地层压力，在井内或者井口施工作业时候，保持井筒内的压力，在不压井、不泄压的情况下进行的施工作业技术。

1.2 带压作业技术发展历程

随着技术的不断发展，带压作业设备由最初的机械式设备慢慢转变成液压式，。增加了带压设备的效率和安全系数，20世纪80年代，由LTD公司开发出车载带压作业设备，加强了带压设备的机动性。近年来，随着带压作业业务量和业务范围的拓展，出现了钻、完、修井一体化的带压作业设备。国外生产和提供带压设备的公司挺多，比如：Halliburton、CUDD、High Arctic等。随着对带压作业技术的高度重视和迫切需求，我国带压作业技术也得到了飞速发展。国内从事研究和提供服务的带压作业技术的公司有：四机厂（BY-J100）、华北荣盛（DY-12-14）、任丘铁虎（DYZY18-21/35）、阜新驰宇（FX.FPZYJ-180/14）、托普威尔（J 62B）、通化石油等[1]。

1.3 带压作业设备简介

带压作业设备分为独立式和辅助式两种，独立式带压作业设备主要由液压动力系统、防喷器系统、放压/平衡系统、卡瓦系统、举升系统等部分组成。辅助式带压作业没有提升系统，需借助于修井机等外部动力设备进行带压作业[2]。独立式可以完成高压、高含硫、高腐蚀井的施工、用在需要全程控制压力的作业，有独立动力源。与辅助式相比安全性高、作业压力大、占地面积小。辅助式可以与作业井架以及作业架配合完成工作，用在部分操作过程需要控制压力（比如配合压裂、完井）的作业。由于结构的限制，安全性能、作业压力比独立式低，有成本较低、高度低、占地空间大等特点。

1.4 带压作业施工过程概述

带压作业技术原理：井口在带压情况下，依靠油管堵塞器通过连续油管、机械、钢丝等投送方式将堵塞器投送到指定位置座封来解决油管或工具内防喷的核心问题，然后通过井口带压作业设备来解决油套环空带压作业问题，从而实现带压施工作业。具体操作：先将油管堵塞器从井口下入油管内，在油管内坐封，然后用下工作半封防喷器、上工作半封防喷器和环形防喷器配合作用来控制起下管串过程中油套环空压力。通过防顶卡瓦和加压卡瓦克服起下管柱作业中的上顶力和管串自重实现坐卡瓦卡住管串，通过液压动力系统和举升系统对管串举升，当井内压的顶升力小于管柱自重时，可以直接进行起下钻，当井内气液的上顶力大于管柱的自重时，就要用游动防顶卡瓦和固定防顶卡瓦通过轮换配合卡住管柱，并通过液压举升系统来实现起下管柱作业。

2 带压作业优势

在压井过程中，压井液会影响井筒周围地层的渗透性，尤其是低压低渗地层，更加容易受到污染，一旦受损害，修复十分困难。带压作业就是在施工过程中不需要对作业井进行压井作业，也不需要泄压。技术优势有以下几点：

①保护产层，保持了油气层的清洁，提高储量的采收率；②不压井、不泄压，避免了压后放喷排液，节约了产能恢复时间，延长油气井生产周期；③带压作业过程中实现零排放、零污染，保护了环境，节能减排，契合国家的绿色发展理念，意义十分重大；④压井作业中所需要的材料费和作业费用很高，使用带压作業可以避免压井作业程序，从而降低材料费和用工时间，随着低孔隙度、低渗透率的致密性砂岩气藏勘探开发力度的加强，经济效益十分明显；⑤不停产作业，缩短综合作业工期，争取了利益最大化。

3 带压作业井的类型划分

带压作业井类型分为一类井、二类井、三类井，标准如下表：

4结论及认识

①内封堵技术是关键，目前我国使用的大部分油管内密封工具都是国外进口的，优点：重量轻、陶瓷芯、密封性能良好、能够重复使用。但是国外采购价格高、时间长、国产化存在技术缺陷。国产内封堵工具采用钢制芯，坚固耐腐蚀。为了能提升国产不压井设备的安全性和承压能力，关键技术可采用进口，但是在引进的同时，加大科研力度，争取早日实现国产化。目前在国内带压作业设备在气井中已能够实现井口压力小于15MPa的不压井作业，下步应继续研发高压气井和适用于各种工具尺寸等复杂井况的带压作业技术，从而拓宽带压作业应用范围。

②安全防喷器组是安全起下工具的保障，能够保证带压作业安全、高效的进行，防止井控事件发生。带压作业设备及其配套的防喷器包括：井口安全防喷器组（包括全封防喷器、剪切防喷器、半封防喷器）和带压作业设备防喷器组（单闸板全封防喷器、半封闸板防喷器、环形防喷器），国产防喷器组与国外进口产

品在质量和使用年限上还有所差距，国产设备还有待提高。

③应该大力推广气井带压作业技术，带压作业技术在国内有较大的发展空间，如山西、陕西、内蒙古等低孔、低渗的致密性地层在用2 7/8”油管或2 3/8”油管压裂改造后，其携液能力较差，当气井的临界携液流量大于产量时候，气井无法依靠自身能量来返排压裂液，此时可以利用带压作业技术，将压裂管柱更换为小油管或者速度管。再者在测试结束后，气产量相当可观的情况下，不用压井，利用带压作业技术起出MFE或者APR测试管串，避免了压井过程对油气层的污染、节约了产能恢复时间。

④带压作业符合国家绿色环保理念，首先能够避免压井液对地层的伤害，能够能加作业时效，其次又避免了返排液对环境的污染，节能减排。环保理念越来越深入人心，带压作业符合新时代的发展理念。

⑤在推广带压设备的过程中要不断完善带压作业技术，生产出功能、适用性上符合中国地区带压作业设备，可从目前比较单一的起下管串业务，延伸到复杂的大修作业等。

⑥带压设备应向一体化、智能化方向发展，向自动控制装置研究，减少人工作业的强度，加强现场人员的安全保障。

参考文献：

[1]蔡彬等.不压井修井作业装备发展现状分析[J].钻采工艺，2008，31（6）：106-109.

[2]曹成寿等.气井带压修井技术应用及前景探讨[J].石油化工应用，2015，34（10）：63-65.

魏超（1987- ），男，山东省寿光市人，本科，专业是勘查技术与工程，研究方向：物探，油气测试。