带压作业技术
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2、国内带压作业技术发展及现状
国内从二十世纪60年代曾研制过钢丝绳式带压作业装置。70-80年代四川石油管理局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,吉林油田研制开发出橇装式液压带压作业装置。
三闸板防喷器的下腔装全封闸板,可以在井内没有管柱的情况下密封井内压力。
三闸板防喷器的中间装半封闸板,根据井内的油管直径,配上相应的半封闸板,可以在井内有油管的情况下密封环形空间。
三闸板防喷器的上腔装卡瓦闸板,卡瓦闸板不起密封作用,其闸板上装的是卡瓦,配上相应规格的卡瓦牙,可以在上部设备进行检修或更换配件时卡紧油管,防止油管窜出或掉入井内。
图8液压缸
(2)固定卡瓦和游动卡瓦
固定卡瓦在作业过程中主要用于卡住油管,阻止油管上窜。当井内压力对油管上浮力小于井内油管重量时,不用固定卡瓦而改用大钩及吊卡,防止油管掉下去。
游动卡瓦是在井内压力对油管的上浮力大于井内管柱的重量时,用游动卡瓦卡住油管,随着升降油缸上升或下降从而提出或压入油管。当井内压力对油管的上浮力小于井内管柱的重量时,油缸及游动卡瓦停用,改用大钩及吊卡。
图6 高压力防喷器组合
③低压力配置
如果井筒压力较低,可以减少一台单闸板防喷器,变为一台三闸板防喷器、一台单闸板防喷器和一台环形防喷器的组合。这种结构适用于井筒压力14MPa的井的带压作业。也可以将三闸板防喷器改为双闸板防喷器,变为一台双闸板防喷器、一台单闸板防喷器和一台环形防喷器的组合。这样可以降低设备的高度,适用于与井架较低的修井机配合进行带压作业。
一、带压作业技术发展及现状
1、国外带压作业技术发展及现状
1929年美国奥蒂斯(Otis)公司发明了钢丝绳式起下装置,主要用于辅助钻机带压起下管柱作业,安全性较差;1960年第一台液压式带压作业设备诞生,提高了安全性;1980年,第一台车载液压式带压作业设备在北美出厂,增强了机动性;90年代后,出现了模块化的撬装设备,以适应海上作业;2000年后,钻、修、带压作业一体机出现。
图9卡瓦
(3)横梁
横梁的作用是承受作业过程中的作用力,并且将整套系统连接并固定成一体,从而保证了整个系统的稳定性。包括游动横梁、上横梁、中横梁、下横梁。
二、带压作业装置
带压作业装置根据作业井别不同而有所不同,但其核心部分包括三大系统,分别是井口密封系统、加压动力系统、附属配套系统。I
1、井口密封系统
井控密封系统主要由三闸板防喷器、单闸板防喷器、环形防喷器和升高短接等部分组成。其作用是在起下管柱过程中实现油套环空密封。
(1)三闸板防喷器
三闸板防喷器(全封、半封、安全卡瓦),目前主要应用型号为3FZ18-21和3FZ18-35两种。
随着各油田对油层保护的高度重视及带压作业技术的逐步完善,2000年以后该项技术在国内得到了快速发展。据不完全统计,我国现有带压作业装置90多套,各大油田都有自己的带压作业装置。目前,带压作业已实现油水井的起下管杆、通井、打捞、打印、冲砂、刮垢、射孔、换井口、挤灰、堵水、酸化、压裂、套磨铣、水平井(射孔、压裂)等工艺。
图4环形防喷器
(4)各种防喷器的组合形式
①基本配置
包括一台三闸板防喷器、两台单闸板防喷器和一台环形防喷器。可适用于井筒压力35MPa以下的井的带压作业。
图5 基本配置防喷器组合
②高压力配置
如果压力较高,或是井内情况工具比较复杂,也可以增加一台单闸板防喷器,变为一台三闸板防喷器、三台单闸板防喷器和一台环形防喷器。这种结构方式适用于要进行二次投堵的情况:一是投堵塞器不到位,需要二次投堵,二是对于起配水器以下的管柱。
(2)单闸板防喷器
单闸板防喷器主要应用型号为FZ18-21和FZ18-35两种,参与倒出接箍及井下工具,其闸板及密封胶件都用特种耐压、耐磨材料制成,减小作业油管牙痕对前密封的损坏,保证闸板前密封具有一个合理的寿命。
图3单闸板防喷器
(3)环形防喷器
环形防喷器主要应用型号为FH18-21和FH18-35两种规格。用于起下油管过程中密封油管及套管环空,确保井内流体不喷出。环形防喷器动密封均采用唇形结构的密封圈,最大限度地降低了密封圈的磨损,密封可靠胶芯不易翻胶、有漏斗效应。另外,井压亦有助封作用等特点。
图7 低压力防喷器组合
2、加压动力系统
加压动力系统主要由由双向双作用液压缸、上游动卡瓦和下固定卡瓦等组成。用于当油管自身重量小于井内液体作用于油管的上顶力时,提放管柱,以保证安全起下。
(1)双向双作用液压缸
双向双作用液压缸即升降油缸,行程为3.5m左右,在固定卡瓦打开时,通过游动卡瓦咬住井内管柱,操控液压系统,在管柱重量小于井内液压的上顶力(浮力),实现井内管柱的安全起下。当管柱重量大于井内液压的上顶力时,停止使用升降液缸,而用修井机大钩起下油管。
带压作业技术
前言
带压作业是指利用特殊修井设备,在油、气、水井井口带压的情况下,实施起下管杆、井筒修理及增产措施的井下作业技术。通过防喷器组控制油套环空压力,堵塞器控制油管内部压力,然后通过对管柱施加外力克服井内上顶力,从而完成带压起下管柱。
几乎所有的油、气、水层从勘探,开发到后期的维护过程中都受到不同程度的伤害。如何避免或减小油气层伤害,提高油水井寿命和产能一直是开发技术人员努力的方向。带压作业技术的出现为实现真正意义上的油气层保护提供了可能。
相对于油井来说,带压作业较传统井下作业,没有外来流体入侵,油气层就没有外来固相,液相的伤害,不会产生新的层间矛盾,地层压力系统不会受到破坏,不需要重新建立平衡,有利于油井修复后稳产、高产。相对于传统水井作业,在不放喷,不放溢流的情况下带压作业,对单井而言不需要卸压,同时解决了污水排放问题,降低注水成本;对整个注采网来说,对周边受益井,注水站注入工作不影响,保持整个注采网络地层压力系统不受破坏,不需要再建压力平衡,有利于提高注水实效。