1、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
2、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。二、注水井带压作业装置简介1.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
3、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：油管内堵塞功能；安全井控功能；高压下导出接箍和工具的功能；低压下接箍强行过胶芯功能；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）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。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
4、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。电控带压作业模拟机图片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
5、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。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。要专门配置一台液动多级桅杆小吊车，负责吊起一根油管。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
6、能达到独立作业要求。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186通径，油管挂无法通过主机提出。因而要先期安装280的防喷器组先把油管挂提出卸除后才能座上186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。独立式气井带压作业图片五、低压油水井简易型带
7、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
8、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 A45-14FQDQ主机装配图主机装配图 2、BYJ18-14/21 方案一：下部四闸板防喷器（2 7/8半封；卡瓦；3 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BYJ18-14/21 方案一方案一BYJ18-14/
9、21 方案二方案二 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-A65-21FQ 迷你型迷你型BYJ-A45-21FQJYB1 低矮型
10、低矮型六、煤层气井带压作业装置的研制 组成为：3FZ18-212 7/8半封；变径卡瓦（60-89）；全封、空心（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（60-89）。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（60）；油管（73）;筛管（89）。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。六、煤层气井带压作业装置的
11、研制1、提油管、提油管2、提工具（井内存在上顶力）、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。热采井带压作业作业现场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
12、 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。通化一体化带压作业车通化一体化带压作业车通化车载动力源作业机通化车载动力源作业机大港中成装备带压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
13、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。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。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
14、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。卡瓦试验台（万能卡瓦实验）卡瓦试验台（万能卡瓦实验）卡瓦试验台负荷对照表卡瓦试验台负荷对照表气密封试验设备气密封试验设备特种快速防喷器耐磨瓦片耐磨特种快速防喷器耐磨瓦片耐磨寿命试验寿命试验自封头过接箍试验自封头过接箍试验FH18-35环形防喷器过接箍寿命环形防喷器过接箍寿命试验试验 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
15、-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。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：3m3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
16、验，接箍强行通过球芯试验。井下液体压力动力原箱井下液体压力动力原箱井口图片井口图片十一、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42mm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
17、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。关关-开开-关阀初始关位关阀初始关位关关-开开-关阀工作开位关阀工作开位关关-开开-关阀最后关位关阀最后关位2、接箍探测器、接箍探测器 目前国内已有两三种专利产品，但现场使用情况不理想，使用者甚少。主要是不确定因素太多，准确性不佳，加之比较贵。本公司也在研制一种与升高四通合二为一的机械式气控接箍显示器，不占用装置高度。首先可起升高、平衡、泄压作用，另外可起接箍探测作用。用气压阀代替弹簧，损坏或不好用时可反向进气，打开探测滑块，不影响任何其它功能。主要要求：油缸、卡瓦、防喷器系统同心度要好，装配定位精度要高，要用185mm的通径规全程能通过。该产品主机已做出，尚需进一步完善气控，电器显示等工作。此事从理论上讲可行，但在实际工作中因装配精度差，可能不行。在这里只是提出来供大家讨论，技术问题是在大家争论中提高的。接箍探测器图片接箍探测器图片十二、带压大修设备十三、旋转防喷器FX13-7-10.5(250反冲纱反冲纱)FX18-7-10.5旋转防喷器旋转防喷器FX35-7-14单筒防喷器单筒防喷器FXZ13-7-14主动式旋转防喷器主动式旋转防喷器
