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水电工程Һ㊀浅析水井带压作业在油田的应用孙新杰摘㊀要：基于科技的不断进步，我国持久不懈地探究开采石油的作业方式㊂其中，油田水井带压作业即结合有关技术有效封堵油套环空和油管内部，从而防范油井泄露的现象形成于油井作业过程中㊂从本质上来讲，水井带压作业即结合外界干预措施对油井管柱进行很好的控制，以使油井压力跟管柱形成的上顶力保持平衡，进而防范安全事故的形成，并且也可以很好地保护油井作业井口附近的环境㊂关键词：水井带压；油田；应用；环保一㊁水井带压作业技术（一）水井一体化带压技术不压井技术即带压作业技术，其是指在井下带压的基础上开展油杆或油管的起下作业㊂带压作业的技术组成为：一是结合防喷器对油套管的管控压力进行有效控制；二是结合堵塞器对有关内通道压力进行密封；三是基于外来影响下对井内压力予以克服且将上顶力形成于管杆，进而在带压条件下开展管柱的起下作业㊂（二）带压作业设施根据各种配套方式能够划分带压作业设施为独立式以及辅助式带压作业设施㊂其中，独立式带压作业设施勿需对作业机进行单独配置，其自身具备完善的设备（液压钳㊁绞车㊁井架等），真正可以在独立条件下开展管柱起下作业，其具备较高的安全系数和作业效率㊂辅助式带压作业设施不可独立开展井下作业，其在进行作业时务必结合有关配套设施或井架才可以开展起下管杆作业㊂其中，油田比较普遍地应用辅助式带压作业设备，其主要组成部分是作业设备以及动力源㊂二㊁水井一体化带压作业机油田较为普遍地应用一体化作业即，在历经多年的应用进程中业已多次进行技术升级，主导作业设施可以在井筒压力为３５ＭＰａ的条件下起下管柱，可以实现６０多吨的最大举升荷载㊂通过持续优化升级该技术，一体化作业机显著提高了性能，其具备以下特点：一是具备一体化的结构㊂一体化作业机可以配合司钻室㊁带压作业设施㊁修井机㊁操作台等，在一个自走底盘车安装全部的组装部分㊂如此一来，在作业搬迁或到达井场的情况下无须应用辅助方式（拖板车和吊车等），从而减小了作业成本㊂相比于以往的带压作业机，在作业开展之前和作业完成之后无须拆装液压管线，不但提高了作业效率，而且显著地降低了工作者的工作负担㊂二是具备一体化动力㊂一体化作业机的整套设施仅仅使用一套动力源，如此一来，降低了设施成本支出，并且维护和保养设施也较为简便，从而使很多的燃料节省㊂三是具备一体化操作㊂可以在一个操作室完成一体化作业机带压设施和修井机，不但使带压工作效率显著提高，而且也可以防范多人操作存在缺少配合度的情况，这使带压作业的安全系数增加㊂四是具备模块化特点㊂一体化作业机的两个重要组成模块是作业防喷器与井控防喷器，在作业开展之前和作用完成之后都勿需重复拆装零部件，大大降低了工作者的工作负担，同时显著提高了作业效率，并且防止了设施的重复拆装导致的安全事故㊂五是行程长的特点㊂一体化带压机应用的龙门液压缸可以实现３．５ｍ的有效单次作业行程，大致通三次行程即起下完一根油管㊂因为单次起下管杆降低了液压缸重复动作的频率，所以这大大提高了工作效率㊂除此之外，这种作业形式很好地防范了卡瓦重复动作导致的安全事故，从而显著增加了修井作业的安全系数㊂三㊁水井抽油杆带压作业设施在不泄压的条件下抽油杆带压作业设施可以很好地处理封堵油管环空和抽油杆的问题，从而实现地层能量的有效保护，以及修复完善带压油井㊂抽油杆带压作业设施应用万能的液动防喷器，此防喷器可以很好地夹持１０ １６ｍｍ管径范围的全部管柱㊂并且，这种防喷器可以很好地密封６２ｍｍ以下直径的全部管柱环形空间㊂除此之外，将探头应用于抽油杆探测设施上的探头金属刮片具备优良的耐磨性，这种金属刮片可以在起下抽油杆的同时将油杆的结蜡很好地刮除，以及在带压作业过程中抽油杆自封刮油器能够顺利通过抽油杆接箍和扶正器，从而有效地处理以往带压作业过程中难以顺利通过接箍和自封刮油扶正器的问题㊂对无压水井开展待业作业的过程中仅仅要求配合应用三通跟变径较大的抽油杆自封刮油器即可密封完成井下油液，从而防范了以往带压作业导致的环境破坏现象，以及有效地保障了作业效率的提升㊂四㊁水井带压作业封堵技术的应用水井带压作业封堵技术的应用主要体现在研制堵井工具以及完善堵井技术上，具体如下所述：（一）直径较小的超短型油管堵塞器的应用当结垢情况形成于一部分水井之后，倘若结合一般的堵塞器难以在既定的区域进行很好的封堵，以及难以结合封堵器的一次下入而进行整个过程的堵井，那么技术工作者可以研制一种直径较小的超短型油管堵塞器㊂这种直径较小的超短型油管堵塞器结构组成也是带压作业设施，重点是很好地封堵形成结垢情况之后的油管，从而使带压作业顺利完成㊂（二）二次堵井油管堵塞器的应用水力投送式油管堵塞器广泛应用于油田带压作业过程中，该堵塞器的封堵形式是双向皮碗密封式㊂为此，倘若不可以成功地一次性封堵，那么将完全堵死油管通道，如此一来，将难以实施二次投堵㊂为此，技术工作者研制了可以实施二次堵井的油管堵塞器，从而很好地解决了二次投堵的问题㊂五㊁结论综上所述，基于国内推广和应用绿色发展理念的影响下，水井带压作业技术方式得以发展和进步，在历经持续完善和优化之后，水井带压作业技术越来越先进，在应用实践中实现了理想的应用效果㊂当然，尽管带压作业技术的不断发展，可是依旧具备非常大的发展潜力，坚信随着更多人重视该技术，结合持续改进和完善，水井带压作业技术水平将愈加提升，从而奠定油田稳产的良好基础㊂参考文献：［１］李呈祥，卢宇，倪骁骅．带压起下抽油杆作业装置的研制与应用［Ｊ］．机械工程与自动化，２０１６（６）：１０５－１０７．［２］伏健，王小龙，高涛，等．起下立柱带压作业装置的研制与应用［Ｊ］．石油机械，２０１８，４６（３）：１０６－１０９．作者简介：孙新杰，辽河工程技术分公司资产装备管理中心㊂７１２。
浅谈不压井作业的应用和存在的问题[摘要] 不压井作业是利用一套带压作业装备，在保持井筒内带压状态下，实施不压井、不放喷修井施工的一项特种作业技术。
有着很好的发展前景。
但在使用中也存在油管投堵塞效果差、选井问题、工艺存在局限性、防喷器维修、检测与试压不方便等问题。
下一步我们得加大不压井的井控管理，有效利用不压井装置，提高修井能力。
[关键词] 不压井作业存在问题修井能力一、有关不压井作业1.国内外不压井作业概述国内对于油井而言，不压井作业可以保护和维持地层的原始产能，避免对油层的污染，为油气田的长期开发和稳定增产提供良好的条件。
对注水井而言，无需放喷降压，可以节约压井费用，缩短施工周期，减少污染，保护环境。
在美国、加拿大及南美洲等国家，由于其带压修井机技术起步较早，设备具有结构简便，安全可靠，综合效益较高，短冲程密封性能好等优势，所以在陆地和海洋平台上应用越来越广泛，并形成了较为完善的配套技术体系，且应用了计算机辅助带压修井作业，通过遥控操纵和自动起下作业。
目前国外90%的高压油气井实施带压作业，每年作业15000井次。
国内华北荣盛、通化石油机械厂等厂家均生产不压井作业装置，在吉林、大庆、辽河、华北油田应用较好。
其作业井深大多在1000米左右。
由于胜利油田井深大都在1500～3500米之间，个别超过4500米，水井结垢严重，因此施工难度较大，目前，应用的不压井作业装备主要有自主研发的带压能力14mpa和7 mpa两种。
2.开展不压井作业的目的意义目前胜利油田已进入中、后期开发阶段，受自然递减规律的影响，产量逐年下降，油水井检修越来越频繁，油气生产成本呈上升趋势。
油气井作业时，压井液固相颗粒污染油气层，造成油井减产，据国外资料统计，每次压井可造成20%的产量损失；一些品相较差的井则出现不压则喷，一压就死的困境。
而高压低渗透油藏更是因压不住井而停产停注，直接影响区块开发效果。
为充分利用目前已有不压井作装备和掌握的不压井作业技术，解决油田开发过程中的技术难题，各采油厂均配备了slbyjjk60-35/14-185-0型不压井作业井口装置和slbyjjk50-21/07-186-0型不压井作业装置两种装置实施不压井作业特种修井施工任务。
中国石油报/2007年/11月/2日/第003版科技创新不压井技术,环保与效率共生——来自西气东输金坛储气库的报告记者姜斯雄2007年9月6日，西气东输与TOP-WELL公司合作，在金坛储气库实施不压井起排卤管柱作业，填补了我国在建设地下储气库技术领域的空白。
金坛储气库位于江苏省金坛市直溪镇，距市区30公里，作业涉及5口作业井。
根据总体设计要求，当注气排卤作业结束后或在注气排卤作业过程中出现意外情况（此时腔体内具有大量天然气），需要使用不压井作业装置。
由于不压井作业项目在国内是首创，并且该项目直接关系到西气东输项目能否正常生产运行，直接关系到下游地区和上海地区居民能否安全用气，因此该项目意义十分重大。
由于该项目施工方案经过反复研究，因此施工作业十分顺利，确保了这次国内首次不压井施工作业的工程质量和进度。
施工从搬家、安装设备到结束作业，平均单井施工周期为5天，在不压井作业技术领域达到了国际先进水平。
在建设储气库项目中采用国际先进的不压井工艺技术，既节约资金，安全高效，又解决了储气库不能压井作业的难题，有效地提高了储气库的使用价值。
同时，此次施工在国内首创使用了4 1/2"卡瓦，为今后国内建设类似的储气库使用 4 1/2"管柱提供了成功的经验，填补了国内该项技术的空白。
集团公司专家组对该项目的成功实施深感振奋，记者就不压井技术采访了为此作出贡献的史兴全等专家。
不压井作业是在带压环境中操作特殊设备起下管柱的一种作业方法。
目前国外已经广泛应用于欠平衡钻井、侧钻、小井眼钻井、完井、射孔、试油、测试、酸化、压裂和修井作业中。
我国上个世纪60年代曾研制过钢丝绳式不压井装置，70年代末开发出橇装式液压不压井作业装置，由于当时对不压井作业的认识不足，以及液压元器件制造水平较低等原因，始终没有得以推广。
上世纪80年代，我国研制出了车载式液压不压井修井机，可用于井口压力不高于10兆帕的不压井修井作业，现已作业60余井次，但由于密封方面的缺陷，未能大范围推广应用。
不压井带压作业技术应用与发展一、不压井带压作业的概念不压井带压作业是利用特殊的修井设备，在井口有压力的情况下实现管柱的安全、无污染起下作业。
它能够解决两方面的工艺难题：一是在施工作业过程中，实现了油、套管环形空间动态密封及油管的内部堵塞。
二是在起下油管过程中，能够克服井内压力对油管的上顶力，实现安全无污染带压起出或下放油管。
二、不压井带压作业的作用1. 节约能源：低渗油田注水井的注水压力都比较高，常规修井作业需泄压1－6个月甚至更长时间，采用不压井带压作业不需泄压，避免了注入能量的浪费。
2. 防止套管损坏：常规水井作业时泄压产生的压差，使大部分水井的套管受到不同程度损坏，采用不压井带压作业可以避免此类问题的发生。
3. 减少油气层的伤害，延长油气层的寿命：采用不压井带压作业技术，避免修井液造成的油气层颗粒堵塞、水化膨胀等伤害，延长了油气层的相对寿命。
4. 保证油气层评价的真实性：不压井带压作业最大限度保持油气层原始状态，为准确录取数据，正确评价油气藏提供了基本支持。
5. 降低油水井维护费用：不压井带压作业避免套管损坏，减少了大修费用及洗压井、排放液的费用。
6. 避免井喷事故的发生:油井常规作业使用的洗、压井液在作业过程中易受气侵、油侵作用，降低了液体密度，或因井漏经常使井内压力失衡,不压井带压作业避免了由此而带来的井喷、窜管的危险。
7. 减少地面污染：不压井带压作业不排放井内液体，避免了地面污染。
三、不压井带压作业的意义随着开采工艺技术的发展，修井的概念和内涵在不断更新，不压井带压作业技术为油气水井维修提供了一种新思路。
采用不压井带压作业技术，使原始地层得到了很好的保护，增加油气层的产出能力，提高油田开发采出程度。
采用不压井带压作业技术，最大限度的降低作业风险和减少压井或多次重复压井等复杂工序的作业成本。
采用不压井带压作业技术，解决了常规修井作业中用压井液压井，一压就漏，不压就喷，低渗油气井很容易压死及作业后排液周期长的工艺难题。
采用不压井带压作业技术，可在不压井、不放喷的情况下起下管柱，达到了安全、环保修井作业目的，符合HSE的要求，对贯彻落实中央领导及集团公司领导关于安全环保的讲话精神具有深远意义。
四、不压井带压作业技术简介2001年上半年，在充分调研的基础上，我处对这一项目进行开发与研究，于2001年7月加工制作了第一套国产水井不压井带压作业装置，并投入现场使用，经过几年的研究和拓展，形成了适用于油套压力在15.6MPa以下水井、7MPa 以下油井、7MPa以下气井、7MPa以下水井带压大修等不压井带压作业系列技术，并由中科院力学研究所对装置进行了安全理论校核。
该工艺技术在国内外处于领先地位，填补了修井行业多项技术空白，目前我单位在吉林油田投入7套、大庆油田投入4套、辽河油田投入3套不压井带压作业装置。
带压作业原理图该工艺技术由井控密封系统、加压动力系统、附属配套系统及相应配套工具及工艺技术组成。
三闸板防喷器环型防喷器单闸板防喷器 球形防喷器加压动力系统液 压 缸上 下 横 梁游 动 卡 瓦固 定 卡 瓦附属配套系统负荷显示仪远程控制台防进水回路相应配套工具及工艺技术包括油管堵塞器、可换向止压球座、油水井带压冲砂工艺技术、带压射孔电缆驱动技术、油水井密封作业工艺规程、油水井带压修井作业安全操作规程、带压作业装置安全理论校核等组成。
油管堵塞器:用于在起油管前堵塞底部油管内腔，防止井内高压流体从油管内喷出。
该产品已经获得了国家专利。
可换向止压球座:用于带压作业下井管柱底部，主要目的是减少一次打捞堵塞器的工作。
该产品已获得了国家专利。
油水井带压冲砂装置:采用反循环冲砂方式，利用井内高压油水层能量，只需打开出口闸门和控制好下压力即可冲砂，冲砂完毕后上提管柱前油管不用进行堵塞。
该产品已获得了国家专利。
带压射孔电缆驱动技术:油、气、水井在进行带压电缆射孔工艺时，密封器密封电缆时摩擦阻力大，靠工具自重无法下入，动力驱动可以实现这种工艺。
该产品已获得了国家专利。
油水井密封作业工艺规程：为了提高施工质量,2002年3月规定了油水井密封作业的术语、定义、选井原则，制定了施工准备、施工工序的安全与质量控制程序，根据现场实际操作经验编写了《油水井不压井密封作业工艺规程》,并通过了辽河石油勘探局采油采气专业标准化技术委员会的审核，作为企业标准来实施。
油水井带压修井作业安全操作规:2004年5月份我们根据现场实际操作经验编写了《油水井带压修井作业安全操作规程》,通过了辽河石油勘探局采油采气专业标准化技术委员会的审核，作为企业标准来实施，并已申报石油天然气行业标准。
实施带压作业的基本要求带压作业除应符合常规修井施工的要求外，还应符合下列要求：a) 夜间施压起下，施工现场照度应符合GB 50034的规定；b) 施工井套管短节应连接牢固、密封良好；c) 封井器的工况温度范围在-29℃～121℃；d) 施工现场应配备有毒、有害等气体检测报警装置；e) 含硫化氢油气井的作业应符合SY/T 6610的规定；f) 液控岗位人员应经过企业培训合格后，持证上岗；g) 液压缸额定下压力应不小于最大下压力的120％，额定上提力应不小于最大上提力的140％；h) 高压软管在温度750℃、压力28MPa时，至少能够连续工作15min，高压软管应采用带防尘罩的快速接头连接；i) 液压油量应不少于关／开／关所有井控装置所需液压油量的125％；j) 闸板防喷器、固定卡瓦及游动卡瓦应安装锁紧装置；k) 中途停止施工时，应关闭半封封井器、固定卡瓦、游动卡瓦，并手动锁紧。
手动开关时应使用带保护的防喷杆开关；l) 环形防喷器的控制油路应安装承压能力与其内压力相匹配的控制阀；m) 带压作业井控装置主要部件性能应根据具体施工井而定，表1给出了井控装置主要部件性能；表1 带压作业井控装置主要部件性能类型井口压力MPa 闸板防喷器额定工作压力，MPa，≥环形防喷器额定工作压力，MPa，≥游动、固定卡瓦轴向夹紧力，kN，＞P＜ 7 21 21 2807≤P＜12 21 21 48012≤P≤14 35 35 560n) 施工现场应至少配备两套封堵工具，封堵工具的额定承载负荷应大于封堵后井内流体对其的作用力。
五、不压井带压作业技术在国内外发展概况目前不压井设备在国外，全液压不压井作业机占主导地位。
据统计，制造不压井作业机、提供不压井技术服务或既制造又提供作业服务的公司超过10家。
生产带压作业设备的厂家有美国Hydra Rig，Halliburton以及加拿大High Arctic等公司，提供带压作业技术服务的公司有CUDD、ISS等公司。
不压井设备应用于陆地和海洋，设备实现了全液压举升，最高提升力可达2669KN，最大下推力达1157KN，最高作业井压可达140MPa。
经过四十多年的发展，目前国外不压井作业范围已经涉及欠平衡钻井；小井眼钻井、侧钻；带压起下油管、套管或衬管；带压钻水泥塞、桥塞或砂堵；酸化、压裂、打捞和磨铣；挤水泥、打桥塞和报废井作业；带压情况下，故障井口和闸门的更换。
国内：在50年代，大庆油田研制了1套带压作业起下钻装置，使用钢丝绳、滑轮组及反加压装置进行带压起下钻作业。
但操作程序复杂、劳动强度大、安全性能差。
70-80年代，四川石油管理局钻采工艺研究所研制了用于钻井抢险的BY30-2型带压起下钻装置和用于修井的BYXT15型带压起下钻装置。
80年代，吉林油田研制了车载带压修井机，可用于井口压力不高于4MPa带压起下管柱作业，最大提升能力为70-100KN，但由于密封方面的缺陷未能推广使用。
目前，国内从事带压作业技术服务的有7个油田1个公司：吉林油田有10套装置，施工能力是6MPa以下水井；新疆克拉玛依油田有1套装置在试验阶段；吐哈油田有1套装置停用；华北油田有1套装置停用；四川油田2套装置（加拿大）用于钻井欠平衡起下钻具；托普威尔公司有1套装置（加拿大）用于水井、气井维修；我处现有14套带压作业装置用于油水气井维修和1套闸门扳孔设备用于高压油气水井闸门扳孔作业。
在国内除我处外，其它油田还没有成型的自主研发的适用于油、气、水井带压施工的工艺技术。
六、不压井带压作业应用实例油井带压作业实例:1. 自喷气举井：×油田采油×厂的×92-121井,是该厂的一口重点井，该井1995年投产，在2001年6月小修队上修时，用ф116mm铅模证实3350.6m处套变为ф104mm。
2004年9月小修队用WS—60枪补孔后自喷生产，日产油仅为3.2m3，由于井口油、套压为4.5MPa，射孔管柱一直未能起出，无法进行气举生产，严重影响了该井的产量。
2005年初小修队多次搬上均无法施工，2005年4月25日对该井实施不压井带压作业，用电缆桥塞对油管进行封堵后，带压起出了全部原井射孔管柱。
通井作业发现遇阻位置无法满足下气举管柱生产的要求，按甲方要求对该段进行磨铣，下ф114mm铣锥对套变位置进行反复磨铣，修复套变，经通井证实满足下步生产需要。
由于井内压力高，常规气举阀无法下入，又将原气举阀改装成压差式气举阀，5月3日施工结束后，对该井实施气举，日产油达到了20m3。
2. 抽油井：×油田×采油厂的×72井是一口含水低、含气大的抽油机井，井口压力为2.3MPa，以往常规作业洗压井后，排液周期40余天后日产油3—5m3。
2005年4月21日对该井实施不压井带压施工，利用带压起抽油杆装置起出井内抽油杆，采用两级密封对原泵管实施堵塞，完井管柱采用新开发的泵管防溢开关，施工结束后，该井的日产量由上修前的3m3提高到17m3。
措施疑难井中的实例:×油田×采油厂×12-9井是一口新井，套管ф139.7mm*574.94m，人工井底563.9m，2004年5月小修队上修，射孔射开28-32、23-26小层后，由于射孔时没有安装井口,发生天然气井喷，井喷后小修队在套管接箍上抢装一个井口帽，并在井口帽上焊一ф12mm测压小闸门，控制住井喷后,再无法实施压井作业，井口压力一直保持在4.2Mpa。
2004年9月3日对该井实施不压井带压作业，在套管接箍下安装防喷装置，并在防喷装置内建立水循环，用母锥倒开井口帽，下入ф114mm桥塞，封堵射开的层位，完善井口，对剩余层位实施射孔，冲捞桥塞，按设计下入分注管柱，使该井正式投产。
水井带压作业实例:×油田×采油厂的×8-13井是不压井带压作业对高温高压水井维修能力的又一次升级，该井井口压力为15MPa，水温为90℃，上修前已经关井3年，一直作为罐车拉热水的地方，压力保持不降，常规小修无法对其进行施工作业。
