带压作业装备和工具技术的研究与应用

【摘要】带压作业技术是在不压井、不泄压的状态下进行起下管、杆作业的一项井下作业技术，它主要包括管柱内堵塞技术、油套管环形空间密封技术、管柱加力控制技术和系列配套技术。 近年来，吉林油田带压作业通过自主创新、联合攻关以及设备引进的方式，经历了较大的技术升级，在提高堵井工艺，完善一体化带压作业机，独立式带压作业装置的应用方面取得了长足进步。

【关键词】 带压作业 独立式带压作业装置 一体化带压作业机 堵井工艺

1 引言

带压作业技术是在不压井、不泄压的状态下进行起下管、杆作业的一项井下作业技术，它主要包括管柱内堵塞技术、油套管环形空间密封技术、管柱加力控制技术和系列配套技术。

目前，扶余综合服务公司带压作业主要服务于扶余地区及周边地区的高压油水井施工作业，逐渐向全油田辐射，施工井井口压力一般在5—18Pa之间，随着注水井投注方案的不断调整，井内管柱结构复杂，存在多种形式，多种尺寸的井下配件，大大地增加了带压作业施工难度，同时也增加了施工作业存在的风险及隐患。

2 带压作业装置的性能

2.1 一体化带压作业机

近年来，通过自主创新、联合攻关以及设备引进的方式，吉林油田带压作业机经历了4次较大的技术升级，取得了长足进步。带压作业装置耐压等级达到了35MPa，提升吨位达到60吨。技术水平在国内处于领先低位，在国际上也处于前列，处于带压作业机技术发展的引领地位。优点如下：

（1）结构一体化搬迁不需要吊车、拖车配合，环节少，费用低；开工、收尾时带压作业装置及液压管线不需要反复拆装，效率高，劳动强度低。

（2）动力一体化一次性投资少，维护保养简单，燃油消耗少。

（3）操作一体化一个人操作协调，效率高；可以避免由于多人操作产生的配合不当，更安全。

（4）模块化降低工人劳动强度，提高开工和收尾效率，减少拆装过程中的安全隐患。

（5）长行程减少了液缸往返次数，提高工作效率，也避免了由于卡瓦倒手而带来的安全隐患，因此更安全。

2.2 液压独立撬装式带压作业装置

独立式带压作业装置主要包括井口装置、动力装置、液压控制系统及相关附件、并配备有远程作业装置。独立式带压作业装置具有设备利用率高，举升速度快、结构灵活等优点。

2.2.1 防喷器系统

防喷器系统配备1台TFH18-21/35环形防喷器，2台TFZ18-35单闸板防喷器，1台T4FZ18-35四闸板防喷器。

TFH18-21/35环形防喷器：采用上栽丝、下法兰连接，静态工作压力35MPa，动态工作压力21MPa，通径186mm，结构为球形胶芯；另配有一个10升蓄能器。

（1） TFZ18-35闸板防喷器：采用双法兰连接，工作压力35MPa，通径186mm，一台装φ73mm闸板总成，一台安装全封闸板总成。

（2）T4FZ18-35四闸板防喷器：采用上栽丝、下部法兰连接，适用于250、350井口。工作压力35MPa，通径186mm；防喷器系统从下至上依次为：T4FZ18-35四闸板防喷器、下TFZ18-35闸板防喷器、平衡泄压系统、TFH18-21/35环形防喷器、上TFZ18-35闸板防喷器。其中T4FZ18-35四闸板防喷器的安全卡瓦、安全半封、剪切和下FZ18-35闸板防喷器作为安全防喷器使用，平时不参与带压作业，在其它防喷器需要更换配件时或是紧急情况下可以关闭防喷器密封井口。

（3）TFH18-21/35环形防喷器：用于在井口压力较低时（≤7MPa）强行通过油管和接箍。在作业过程中，环形防喷器对作业管柱外径提供主密封，适应管柱外径的变化（接箍、工具段）。环形防喷器配备有10L蓄能器一套，使环形防喷器的液压控制系统对管柱外径的变化能够快速反应，可以在强行过接箍时缓冲控制压力的变化。

2.2.2 举升系统：包括升降液缸和连接盘装置

（1）升降液缸提供对管柱的升降功能，升降液缸通过法兰与上平台连接，通过扶正法兰与下平台连接。升降液缸的活塞直径为φ140mm，活塞杆直径为φ100mm，有效行程3650 mm，液缸的上下死点配有缓冲装置，液缸的密封件为进口件。

（2）连接盘装置分为连接盘和上、下被动转盘，上、下被动转盘允许管柱在低负荷状态下带动移动卡瓦被动旋转。连接盘旋转时最大负荷为300KN，最大转速不超过100r/min。

2.2.3 卡瓦系统

包括4组通径φ186mm的锥形自紧式卡瓦，分别为移动重力卡瓦、移动防顶卡瓦、固定重力卡瓦、固定防顶卡瓦。卡瓦承载能力700KN，适用管柱范围：φ60.3mm、φ73mm、φ88.9mm。

2.2.4 平衡泄压系统

包括平衡泄压四通、液动平板阀和手动节流阀。平衡泄压四通工作压力35MPa，通径φ186mm，侧出口52mm。为降低设备整体高度，四通采用双栽丝结构，高度350mm。在四通上有测压口，用于显示密封腔压力。液动平板阀和手动节流阀的通径φ52mm，工作压力为35Mpa。

3 带压作业堵井工艺

3.1 堵井工具的研制与堵井工艺的完善

油管堵塞工艺技术是带压作业技术重要组成部分，安全、高效的油管堵塞技术，对提高带压作业整体效率至关重要。

3.1.1 小直径超短型油管堵塞器

研制小直径超短型油管堵塞器，提高通过性，保证堵井成功率。

针对一部分油水井由于结垢严重，常规堵塞器无法到达预定位置，不能实现一次全程堵井，研制了小直径超短型油管堵塞器，利用带压作业装置的结构，对结垢油管进行堵塞，实现全程带压作业。

3.1.2 二次堵井油管堵塞器

研制二次堵井油管堵塞器，实现多次堵井，提高堵井成功率。

由于现有的水利投送式油管堵塞器是双向皮碗密封，如果一次堵井不成功，油管内通道将被完全堵死，无法实现第二次投堵。针对这种情况，研制了可用于二次堵井的有关堵塞器。

4 结论

经济效益分析：近三年，带压作业共推广应用了1525口油水井，少放水300万方，节约注水成本3000余万元；少影响产油30万吨，形成产值9亿元以上。

带压作业技术的成功推广应用，对保持油层压力、改善低渗透油田注水开发效果、满足环保需要等方面发挥了重要作用。同时，缩短修了井周期，加快注水井修井作业的步伐，为进一步提高注水效果创造了条件。

目前，带压作业技术迎来了历史性的发展机遇，主客观因素都要求快速提升带压作业技术水平、扩大带压作业队伍规模。通过对技术不断的研究，对设备合理配备，对油藏综合治理，带压作业技术必将为油田科学开发、节能减排、环保生产做出新贡献。

参考文献

[1] 万仁溥、罗英俊主编，张博一、夏云志、陈显一编.采油技术手册（修订本）第五分册 修井工具与技术.北京：石油工业出版社，1989

[2] 贾致芳，编.石油地质学.北京：石油工业出版社，1981

[3] 钻井手册（甲方），编写组编.钻井手册（甲方）上册.北京：石油工业出版社，1990

[4] 钻井手册（甲方），编写组编.钻井手册（甲方）下册.北京：石油工业出版社，1990