油田带压作业装置的发展与提高

热采井带压作业作业现场
八、车载式带压作业装置与车载动 力源式带压作业装置的使用
• 我公司曾与渤海装备大港中成装备和通化 石油石化合作共同开发：该两种设备机动 性好，适用于带压作业甲方需在没有一般 作业车的情况下一次性投资购买，比较合 适。如已有一般作业车时，投资较大。另 外一方面，由于作业车动力源与带压作业 装置用动力源合二为一，使用频率特高， 动力源故障率也随之增高。该装置适合于 中低压井的带压作业，这种车需办理特殊 交通车辆公路行走许可证。
三、电控操作带压装置的先进点和优势
• 近年来油田钻井战线钻机的技术革命发展迅速，井况 的所有显示和操作均集中在一个比较舒适、明亮的操 作室内。借鉴钻井电控原理，带压作业的操作系统也 可以进行升级为电控，其优点在于在带压作业过程中 不会因误操作发生安全事故。用液压控制的防喷器卡 瓦系统要达到误操作互锁，难度很大，占用位置也很 大。而采用电控就比较容易实现。而且占用空间小， 因而可单独设置电控操作室，操作室升高后可与作业 车操作室并排放置，便于观察。操作室为封闭式，工 作环境大大改善。彻底防止了因误操作造成事故，操 作室内显示系统完善，也便于今后带压作业装置进一 步半自动化和自动化工作的提高。
卡瓦试验台（万能卡瓦实验） 卡瓦试验台负荷对照表
气密封试验设备
特种快速防喷器耐磨瓦片耐磨 寿命试验
自封头过接箍试验
FH18-35环形防喷器过接箍寿命 试验
• 目前我公司：对镶有耐磨瓦片的过油管半封胶件 寿命试验结果为在井压21MPa情况下密封油管不 漏米数为3400米。用进口丁腈胶做的FH18-35球 芯寿命试验为在21MPa强行过接箍254个，用天 然胶做的FH18-35球芯在14MPa井压下强行过接 箍330个。
油田带压作业装置的发展与提高
一、概述
• 近年来由于中国石油天然气总公司的重视，中国石油系统 油田已全面开展了注水井的带压作业，并以普见成效。对 带压油井和低压气井（21MPa以下）的带压作业也开始小 规模试用，初见成效。对特殊的电潜泵的带压油井和稠油 蒸汽驱井和热采井的带压高温作业设备，也已进入现场试 验程序，总之各种结构型式，各种压力等级，各种不同用 途的国产带压作业设备在中国油田的大地上也已开始小规 模试用。通过十多年的探索、引进、仿制、改进、创新， 国产化的带压作业设备，无论是在产品质量上、还是在安 全性、可靠性、可操作性上，均有了很大的提高和改进， 逐步向国际先进水平看齐，并结合中国油田的实际情况， 进行了创新。下面对目前国产带压作业装备的配置型式， 发展和改进方向，提出自己的几点见解，跟大家共同讨论， 进一步把国产带压作业装置系列化、标准化、模块化。
• 2、对于高压井，应配置较 大功率的柴油机及泵组， 使升降油缸速度达到10M/ 分以上，操作箱放在高空 平台上方便观察。而安全 防喷器操作放在动力原箱 内。
• 对独立式带压作业装置而 言，全程用油缸起下油管。 因而动力源功率要足够大， 使油缸速度达到20M/分以 上以提高效率，操作箱要 放在高空平台上。
ห้องสมุดไป่ตู้
十、带压作业装置关键设备功能试 验台的设置
• 带压作业用闸板防喷器、环形防喷器、自封头、 各种承重、防顶、万能卡瓦等，它们使用频率非 常高。这些设备内的易损件其使用寿命长短，是 决定作业效率，作业成本的关键所在。因而在出 厂前要对闸板防喷器半封闸板胶件做在额定作业 压力下的过密封油管寿命试验，环形防喷器过接 箍寿命试验，对各种卡瓦做开关次数和防顶力， 承重力寿命试验及最高防顶力，最高承重力试验。
六、煤层气井带压作业装置的研制
1、提油管 2、提工具（井内存在上顶力）
七、稠油注蒸气井和热采油井带压作业
• 稠油注蒸气井和热采油井带压作业方式的探讨 （新疆油田科研攻关项目）：此种井的特点是 井下温度高（最高可达280℃），井压不高 （低于7MPa）。采取的措施是：隔热降压， 冷却平衡，把大量的井下油套环空热量封闭在 井下，降压把油管提入装置上部。上部环空采 用冷却水循环，在自动平衡下部压力情况下， 冷却油管使温度降到40℃方便操作。 • 具体细节不便详谈，新疆油田工程技术服务公 司经半年多试验，改进达到了预期效果。
独 立 式 气 井 带 压 作 业 图 片
五、低压油水井简易型带压作业装置
• 我国陆地油田有一大部分油水井压力较低，如果都使用 一般标准型静压35MPa动压21MPa的带压作业装置，一方 面价格相对较贵，另一方面高度较高，去掉安全井控后 的高度也在4m左右，运输时必须放倒。在放倒立起过程 中比较麻烦，安全性差，空中操作心理压力也大。针对 油田实际情况的需要，公司研制了以下5种低矮型简易带 压作业装置结构，仅供使用单位选用。 • 1、BYJ A45-14FQDQ:从下至上由安全井控的全封、半封、 过油管耐磨半封、卡瓦组成的四闸板防喷器放在井口上， 上部座上简易带压作业一体化主机为旋转法兰、下横梁、 耐磨半封闸板防喷器、FH18.6-14球形胶芯防喷器、可调 式高压自封头、游动横梁、游动闸板式万能卡瓦、双级 双作用升降油缸、行程3.3m. • 主机总高：3500mm，去除四闸板防喷器主机整体吊装拉 运高度2366mm。运输时可不用放倒，直立运输，安装方 便，功能齐全。
BYJ-A65-21FQ 迷你型
BYJ-A45-21FQJYB1 低矮型
六、煤层气井带压作业装置的研制
• 组成为：3FZ18-21{2 7/8″半封；变径卡瓦（Φ60- Φ 89）； 全封}、空心（ Φ 186，行程：520mm）双级双作用升降 油缸、FH18-14环形、高压自封头/变径卡瓦（Φ60- Φ 89）。 • 煤层气井：油管抽水，套管产气，压力较低，使用空心 多级升降油缸，主要目的是拉大上下密封段距离，使之 能容纳下2m筛管，可在不放喷情况下提出和下入筛管。 • 变径卡瓦的使用因井内有抽油泵筒（Φ60）；油管 （Φ73）;筛管（Φ89）。当筛管提出或下入时，空心油 缸伸长使下半封2 7/8″和上环形能包容下筛管。装置总 高为：2480mm,直立运输，操作平台：高1700mm,悬空 设置。
井下液体压力动力原箱
井口图片
十一、目前尚在试验中项目
• 1、井下关-开-关阀：把该阀装在最下部筛管上方随油管一 起下井。此时，阀处于关闭状态，下井管柱不用装内堵塞 器，完井后接好注水线或用泵车往油管内打水压，把阀内 下钢球推入第二层，阀上下通道畅通，不影响正反冲砂作 业。当几年后第二次进行带压作业时，可先行投入Φ42mm 钢球一个可通过工具内孔落到该阀上口活塞密封面上。接 水打压钢球推动活塞下行，活塞下密封面与井下掉到下部 钢球接触并密封，突然停止水压放压，井下水压上顶钢球 和活塞上行到顶，阀内原托钢球的三个弹簧爪恢复原位并 托住上行钢球，油管再次被密封住。 • 存在问题：阀在井下几年防腐问题，砂粒堆积太多等。谁 出钱购买。 • 解决办法：阀准备全部采用纳米级陶瓷渗镀工艺，永不锈 蚀，试验无法确定几年后是否好用。
• 1、独立式气井带压作业装置是指不用与作 业机配合使用，全程起下管柱全用升降油缸 和卡瓦系统导出、导入管柱。 ① 要专门配置一台液动多级桅杆小吊车，负 责吊起一根油管。 ② 由于全程用油缸起下，油缸上推力的吨位， 油缸的行程，油缸的升降速度，决定作业 效率。因而在设计上与辅助带压作业装置 有很大不同，柴油机的功率、油缸专用泵 的流量都较大，才能达到独立作业要求。
二、注水井带压作业装置简介
由于一般注水井的带压作业装置，已普遍在油田上应用，而且 配置的型式也有很多种，如：辅助式（作业车配合）带压作业 装置、独立式带压作业装置、车载式带压作业装置、车载动力 源式带压作业装置、简易低压（7MPa以下）低矮型带压作业装 置等。在操作方式上有在平台上操作、在动力源集装箱内远程 操作、在独立式操作箱内操作、在作业车上操作等多种型式。 根据油田地理位置、井场大小、操作习惯、井压高低等的不同， 不同油田所选择的方式也不相同。但无论哪种型式结构都应必 须遵循和达到带压作业应有的基本功能要求，如： ①油管内堵 塞功能； ②安全井控功能； ③高压下导出接箍和工具的功能； ④低压下接箍强行过胶芯功能；⑤有上顶力时导出接箍功能； （固定卡瓦、游动卡瓦、升降油缸及联接板）⑥平衡、泄压功 能。注水井带压作业装置其它详细情况在这里不作全面介绍。 • 下面对近年来新出现、新发展、新技术、新概念、新要求发表一 些意见和看法，与各位领导专家共同商权。 1.
BYJ18-14/21 方案一
BYJ18-14/21 方案二
• 4、BYJ-A65-21FQ 迷你型：由一个四闸板防喷 器、一个三闸板防喷器、一个高压自封和游动 卡瓦组成双级双作用油缸，行程：3.3m，总高 2980mm,可整体直立运输。 • 5、BYJ-A45-21FQJYB1 低矮型： • 由单独四闸板防喷器和FH18.6-14球形胶芯环形、 双闸板防喷器、高压自封头、游动卡瓦、双级 双作用油缸等组成。 • 整机总高：3446mm，去除四闸板后整机直立 运输高度：2890mm。 • 以上五种低矮型带压作业装置：其基本功能齐 全，主要高度要确保能把工具（约1000mm）, 导出和导入，而不能放喷。
BYJ A45-14FQDQ主机装配图
• 2、BYJ18-14/21 方案一：下部四闸板防喷器 （2 7/8″半封；卡瓦；3 ½″半封；全封） • 双层13/18.6筒状环形、自封头、游动横梁、 闸板万能卡瓦。 • 油缸行程：2800mm,双极双作用油缸。高度 2742mm，可整机直立运输。 • 3、BYJ18-14/21 方案二：把双层13/18.6筒状 环形变为FH18.6-14球形胶芯环形
通化一体化带压作业车 通化车载动力源作业机 大港中成装备带压作业机
九、带压作业动力源和操作系统配 置与分析
• 1、对于低压井，简易低 矮型带压作业装置要求 投资少，搬运方便，节 约成本。其动力源可用 电动机，用恒功率变量 柱塞泵，降低电机功率， 使用油田井场电流。操 作系统放在动力源箱内 或单独放置，与作业车 操作室并排放置，方便 双方互动。
电控带压作业模拟机图片
四、独立式气井带压作业装置
• 独立式气井带压作业装置的使用与特点：天然 气井与油、水井带压作业的最大不同点是干燥 的高压天然气，比油水难封。因而防喷系统必 须要做气密封试验，包括静密封试验和动密封 试验以及胶件、球芯的动密封寿命试验和球芯 的过接箍寿命试验。另一个不同点，干燥的天 然气对管柱不能起润滑作用，在动态密封条件 下提管柱时摩擦阻力增大，胶件寿命会大大缩 短，因而闸板防喷器半封胶件要增加耐磨功能， 采用特殊材料，提高胶件寿命。为减少胶件与 油管间的摩擦阻力，要适时、适当的往管柱上 喷水，以减少摩擦阻力，提高胶件寿命。
• 2、有很多气井生产套管比较粗，大套管的油管挂为 11″，一般带压作业主机均为Φ186通径，油管挂无 法通过主机提出。因而要先期安装Φ280的防喷器组 先把油管挂提出卸除后才能座上Φ186带压作业主机。 • 3、气井作业装置下部必须装有安全井控装备和剪切 闸板 • 4、油管每个行程导出过程中，排放出的天然气通过 分离器及时烧掉，不可排入大气中，分离器下方积 存的水应定期放出。 • 5、操作平台上应配有天然气浓度显示及报警信号。 • 6、天然气有压缩性，在作业过程中冲击负荷较大， 整套装置晃动比油水井要明显，因而如果下部增加 一台环形，轻轻抱住油管，上部作业时，安全性会 大大增加。
• 设备放在气密封试验深水池内，被试防喷器沉入 水下用氮气供压，以露气泡两个以上失效。（因 从压力表上观察不到少量压降显示）。 • 这样我们对该易损件使用周期和安全性就心中有 数。
• 带压作业整机模拟试验：对于新开发的带压作业 整机要进行在额定压力下的动压提下管柱试验。 因而必须具备 • 1、试验井一口（150m）； • 2、井下液体压力动力原箱：最高21MPa，储量 800L，三柱塞供液泵，储液箱：3m^3及各种阀类 组成。 • 3、油管：180m • 可实验项目为：带压起下管柱，两闸板防喷器导 出接箍工具，平衡、泄压功能试验，接箍强行通 过球芯试验。