不压井作业装备安全控制技术研究

在井 口 密封的情况下 ，由游动卡瓦与固定卡瓦的配 合使用 ， 进行起升与下放管柱 。单根起升， 下放装置 由立管 、顶部滑轮 、平衡绞车等组成 ，双滑轮与双 绞 车的设计理念 ，可满足同时进行提升与下放管柱 的操作 ，大大提高了作业效率。
响油气流动状态，不会减少油气层渗透率 ，能有效
解 决 作 业 过 程 中压 井 对 油 层 产 生 的损 坏 和 污 染 问 题 ，保 护 了油层 、简化 了施 工 工序 ，降 低 了生 产 成 本 ，提高 了油气 生产效 率 。 国外不压 井装备 已经得到 广泛 的推广 应 用， 控 制
行 状况 以及 设 备故 障 的报警 ，从 而保证 作业 的安 全
性能。
２ ． ２ 状态 检测
基于设备作业环境的特殊性 ，作业 的难点之一
就 是 防 喷 器 是 否 工 作 到 位 ，如 果 防喷 器 没有 关 到 位 ，则 密 封 不 紧 ；如 果 作 业 时 防 喷器 没 有 完全 打 开 ，轻则损 坏 防喷器 ，重则会 造 成严 重 后果 ，所 以
其 中 ，起 升厂 Ｆ 压 系 统主要 由卡瓦 与油缸 组成 ， 卡 瓦 共分 为 两组 ，分 别 为 承重 卡 瓦和 防顶 卡 瓦 ， 以 适 应 不 同的 工况 ，每 组 卡 瓦又 分 为游 动卡 瓦 和 同定 卡 瓦 ，在作 业 中 ，设 备 的载荷 主 要 由油缸 来 承载 ，
井 口参数 的监｛ ＿ ９ １ ４ 、 设 备载荷的监测等 ，通过这些数 据的采集、计算与对 比， 呈现给操作人员设备的运
要 由液压 动力 系统 、起 升厂 Ｆ 压 系 统 、单 根起 升下 放
设备 的安全性能 ，通过大量的试验 ，不断的总结出 以下几点设备的控制需求 ：
２ ． １ 数据 采集
装置 、液压控制系统 、井控系统 和辅助配套设施组 成。设备具有方便安装 、容易移运 、作业效率高 、
操 作 工 序简 单 等特 点 ，并 经过 大量 的工 业 试验 ，已
上以液压控制 占主导地位，依靠先进 的电控技术实 现对作业参数的数据采集， 对作业状态的全面监控 ，
增 强 了设 备作 业 的安 全 性与 可靠 性 。与 国外不 压 井
装备相比， 我 国自 行研制的不压井装备还停 留在研究 与试制阶段 ，存在的问题主要是可靠性低 、 安全性
差， 操作复 杂 ， 难 于现场 推广 。 基 于带 压作 业 的诸 多优 点 ，不压 井作 业设 备 在 油 田 的应 用越 来 越广 泛 。 目前 国油 田现在 使用 的 不
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第４ 期
江
汉
石
油
科
技
Ｖ０ １ ． ２ ３ Ｎｏ ． ４ Ｄ ｅ ｅ ． ２ ０ｌ ３
２ ０ １ ３年 １ ２ 月
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不 压 井 作 业 装 备 安 全 控 制技 术 研 究
ｌ 不压井设备结构及工作 原理
四机厂 生 产 的撬 装式 不 压 井 设备 （如 图 １ ）主
第 一作 者 简介 ；刘 洪亮 ，２ ０ ０ ４ 年 毕 业 于 长江 大 学 自 动 化专 业 ，２ ０ ０ ７ 年获 长 江 大学 信 号检 测 与 控 制专 业 硕 士 学 位 ，现任 第 四机械 厂 自动控制 研究 所 工 程师 。
第４ 期
刘 洪 亮 等 ：不 压 井 作 业 装 备 安 全 控 制技 术 研 究
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油缸 下 （ 带载）
图２（ １） 下 压管 柱作 业流 程 图２（ ２） 上提 管柱 作 业流 程
设备运行 状态是操作人员 时刻关 注 的重要信
息 ，这 就需 要 我们进 行 时 时数 据 的采 集 ，包 括 ：发 动 机运 行 的各 项参数 监测 、各 个控 制系 统 的压力 、
经证实了设备作业的可靠性，安全性 。 目 前该设备主要用于油气井 的修井作业 ， 作业 时 ，液压动力 系统提供动力 ，井 口防喷器组封住井 口环形空间 ，起升／ 下压系统夹 持管柱进行起／ 下管 柱作业。作业流程如图 的修 井设 备 ，它 是在
油井不用泥浆压井， 水井不放喷的情况下利用井 口自
封 防 喷器来 封 住井 内压 力 ，带 压强行 起 下油 （ 水 ）
管柱作业的，因为无需泥浆压井 ， 从而避免了将高
密 度或 低渗 透 油气井 压 死 、不 会 损伤 油 井 、不 会 影
刘 洪 亮 ，张 美 玲 ，孟 庆 珍
（中 国石 化 石 油 工程 机 械 有 限 公 司 第 四机 械 厂 ，湖北 荆 州 ４ ３ ４ ０ ２ ４）
摘
要 ：通 过分析 目前 国 内外不压 井装备 自动控 制技 术现状及 作 业过程 的安 全需 求 ，结合 不压 井装备 带
压作业的工艺、工况及现场作业情况，深入研究 了作业过程 中防喷器、卡瓦及 带压作业的安全操作 问 题， 提 出不压井装备作业安全控制技术方案并 实施 。试验表明：利用本文提 出的技术方案，能够满足不压井装备带 压作业安全操作需求，全 面监控作业相关参数，进行预警提 示，减轻 了作业操作强度，极 大的改善 了不压 井 装备 应 用 中的安 全 ｝ 生、可 靠性 。 关 键词 ：不压 井 ；带压作业 ；安全控 制
图１ 撬装 式液 压 不压 井修 井机
时 监控 ，制 定 了安全 保 护措施 ，并进 行充 分 的现 场
试验 ，极大 的提高了设备的安全可靠性能。
压井设备主要依靠国外引进。第 四石油机械厂抓住
潜在 的市场需求 ，以现场带压作业工艺为依据 ，作 业安全性 、可靠性 、方便性为 出发点 ，在引进 、消 化 、吸收国外产品的基础上 ，研发 了撬装独立式液 压不压井作业设备，并在此基础上深入研究了带压 作业设备的安全可靠性能，开发了不压井装备安全 控制系统 ，优化了操作工序 ，实现对关键参数的实