海洋帶壓作業(yè)裝備研制調(diào)研2014.5.15

1、海洋帶壓作業(yè)裝備研制調(diào)研一、 前言帶壓作業(yè)是指利用特殊修井設(shè)備，在油、氣、水井井口帶壓的情況下，實施起下管桿、井筒修理及增產(chǎn)措施的井下作業(yè)技術(shù)。通過防噴器組控制油套環(huán)空壓力，堵塞器控制油管內(nèi)部壓力，然后通過對管柱施加外力克服井內(nèi)上頂力，從而完成帶壓起下管柱。幾乎所有井的油、氣、水層從勘探，開發(fā)到后期的維護(hù)過程中都受到不同程度的傷害。如何避免或減小油氣層傷害，提高油水井壽命和產(chǎn)能一直是開發(fā)技術(shù)人員努力的方向。帶壓作業(yè)技術(shù)的出現(xiàn)為實現(xiàn)真正意義上的油氣層保護(hù)提供了可能。相對于油井來說，帶壓作業(yè)較傳統(tǒng)井下作業(yè)，沒有外來流體入侵，油氣層就沒有外來固相，液相的傷害，不會產(chǎn)生新的層間矛盾，地層壓力系統(tǒng)不會受

2、到破壞，不需要重新建立平衡，有利于油井修復(fù)后穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。相對于傳統(tǒng)水井作業(yè)，在不放噴，不放溢流的情況下帶壓作業(yè)，對單井而言不需要卸壓，同時解決了污水排放問題，降低注水成本；對整個注采網(wǎng)來說，對周邊受益井，注水站注入工作不影響，保持整個注采網(wǎng)絡(luò)地層壓力系統(tǒng)不受破壞，不需要再建壓力平衡，有利于提高注水實效。二、 國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1、國外帶壓作業(yè)技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀1929年美國奧蒂斯（Otis）公司發(fā)明了鋼絲繩式起下裝置，主要用于輔助鉆機(jī)帶壓起下管柱作業(yè)，安全性較差；1960年第一臺液壓式帶壓作業(yè)設(shè)備誕生，提高了安全性；1980年，第一臺車載液壓式帶壓作業(yè)設(shè)備在北美出廠，增強(qiáng)了機(jī)動性；90年代后，出現(xiàn)

3、了模塊化的撬裝設(shè)備，以適應(yīng)海上作業(yè)；2000年后,鉆、修、帶壓作業(yè)一體機(jī)出現(xiàn)。目前帶壓技術(shù)和裝備在國外已非常成熟，輔助式和獨(dú)立式設(shè)備及其配套工具序列齊全，設(shè)備實現(xiàn)了全液壓舉升，最高提升力達(dá)2669KN，最大下推力達(dá)1157KN。已普遍應(yīng)用于陸地和海洋作業(yè)。最高作業(yè)井壓力可達(dá)140MPa。根據(jù)壓力級別和提升高度等的不同，進(jìn)口一套帶壓作業(yè)裝備費(fèi)用可達(dá)10002000萬元。國外主要帶壓作業(yè)公司簡介（目前北美帶壓作業(yè)公司超過50家）公司名稱業(yè)績CUDD（1977年成立）最近2年帶壓作業(yè)超過1000井次，其中海上平臺帶壓作業(yè)約200井次，最高作業(yè)壓力140兆帕，硫化氫含量達(dá)40%；主要在北美、西非、北非

4、、亞洲、中東及海上；CUDD與托普于2003年成為戰(zhàn)略合作伙伴PLS自1985年至2004年共完成海洋油氣田不壓井作業(yè)達(dá)4000口井次以上，其中包括完井、修井、沖沙、打撈、射孔等Crosco,Intergrated DrillingWellServices Co.Ltd每年平均超過600井次的帶壓作業(yè)和修井服務(wù)BootsCoots（1959年成立）近幾年，每年各種帶壓作業(yè)技術(shù)服務(wù)產(chǎn)值近一億美金Live Well Service自1979年公司成立后的20年中，共完成了20000井次以上的不壓井作業(yè)，其中大部分是在氣候嚴(yán)酷的加拿大（氣溫在-45+35）2、國內(nèi)帶壓作業(yè)技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀國內(nèi)從二十世紀(jì)

5、60年代曾研制過鋼絲繩式帶壓作業(yè)裝置。70-80年代四川石油管理局研制了用于鉆井搶險的BY30-2型帶壓起下鉆裝置和用于修井的BYXT15型帶壓起下鉆裝置。80年代，吉林油田研制開發(fā)出橇裝式液壓帶壓作業(yè)裝置。 隨著各油田對油層保護(hù)的高度重視及帶壓作業(yè)技術(shù)的逐步完善，2000年以后該項技術(shù)在國內(nèi)得到了快速發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國現(xiàn)有帶壓作業(yè)裝置90多套，各大油田都有自己的帶壓作業(yè)裝置。國內(nèi)致力于研制不壓井作業(yè)裝備的廠家主要有：湖北第四石油機(jī)械廠生產(chǎn)的BY-J100不壓井作業(yè)機(jī)華北石油榮盛機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的DY-12-14帶壓作業(yè)裝置河北省任丘鐵虎石油機(jī)械有限公司生產(chǎn)的DYZY18-21/35

6、寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司的不壓井作業(yè)機(jī)也在設(shè)計中托普威爾石油技術(shù)服務(wù)公司與CUDD公司合作使用S-9型裝備提供不壓井服務(wù)阜新馳宇石油機(jī)械有限公司的FX. FPZYJ -180 /14防噴作業(yè)機(jī),其CY - 25全自動帶壓作業(yè)機(jī)正在設(shè)計中江蘇盤錦貴鑫石油機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的高壓油水井不壓密封作業(yè)裝置通化市中油機(jī)械廠也生產(chǎn)不壓井作業(yè)裝置煙臺杰瑞石油服務(wù)集團(tuán)股份有限公司自主研發(fā)的340K帶壓作業(yè)設(shè)備目前，帶壓作業(yè)已實現(xiàn)油水井的起下管桿、通井、打撈、打印、沖砂、刮垢、射孔、換井口、擠灰、堵水、酸化、壓裂、套磨銑、水平井（射孔、壓裂）等工藝。3、國內(nèi)外技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)對比國外廠家生產(chǎn)的帶壓作業(yè)設(shè)備技術(shù)指

7、標(biāo)公司型號通徑(mm)沖程(m)最大舉升力( kN)最大下壓力( kN)轉(zhuǎn)盤扭矩( kN·m)最大導(dǎo)管尺寸(mm)Halliburton120K103.23.0520.1267.03.073.0200K179.43.0884.6457.96.5127.0200K279.43.0884.6457.913.5244.5400K279.43.01693.7809.013.5244.5200/400/600K279.43.02578.31280.227.1244.5SnubcoS151793.0133.5101.0S171793.0222.5127.0S181793.0284.8139.7S

8、191793.0356.0152.0S221793.0222.5127.0S231793.0222.5127.0ISS120K103.212.2533.9267.02.7150K179.43.0667.4333.74.7225K279.43.01001.1523.25.4340K279.43.01512.7756.427.1460K346.13.02046.61023.327.1600K346.13.02669.51334.827.1High Arctic獨(dú)立式179.43.0533.9311.4輔助式179.43.0533.9267.0HYDRA RIGH RL 120203.2115342

9、674.06H RL142203.2116323164.06H RS 150203.23.056672943.8073H RS 225279.43.0510015346.78139.7H RS 340279.43.0515138378.95193.7國內(nèi)廠家生產(chǎn)的帶壓作業(yè)設(shè)備技術(shù)指標(biāo)生產(chǎn)廠家主要參數(shù)工作壓力（MPa）行程（m）最大提升力（KN）最大下壓力（KN）通徑（mm）液壓系統(tǒng)最大壓力（MPa）四機(jī)廠2110.998539-21華北榮盛143.5-3431258-10任丘鐵虎353.3490294-25阜新馳宇142.8120060018020托普威爾353.6660430179-通化中油

10、101.5315200124-杰瑞集團(tuán)34.53.51540840194-三、 國內(nèi)技術(shù)存在的問題分析1、 與國外帶壓作業(yè)裝備的差距由于國內(nèi)帶壓作業(yè)推廣較晚，生產(chǎn)廠家對作業(yè)工藝了解不透徹，加上針對帶壓作業(yè)裝備的制造標(biāo)準(zhǔn)和使用規(guī)范不完善，造成現(xiàn)階段國內(nèi)的帶壓作業(yè)裝置沒有規(guī)范化、系列化、模塊化。國內(nèi)生產(chǎn)的裝備大多為輔助式（需與修井機(jī)或鉆機(jī)配套使用），極個別為獨(dú)立式。局限于70MPa以下的油水氣井小修，滿足不了大修、超高壓、特殊類型井的帶壓作業(yè)需要。國產(chǎn)液壓元器件質(zhì)量水平與國外品牌存在一定差距，導(dǎo)致動力控制系統(tǒng)故障率高于國外同類產(chǎn)品。油缸升降速度慢大約1/31/2。密封膠件壽命比國外產(chǎn)品低大約1/2

11、。與帶壓作業(yè)裝備配套使用的井下堵塞工具等可靠性與國外同類產(chǎn)品比有差距。2、 裝備水平與國內(nèi)油田實際需求差距由于裝備沒有規(guī)范化、系列化，油田用戶無法用規(guī)范查詢選擇需要的裝備規(guī)格型號，只能根據(jù)各自油田的具體情況與制造廠協(xié)商設(shè)計制造滿足于自身個性化需要的產(chǎn)品，而不是在規(guī)范化的裝備產(chǎn)品中選擇出自己需要的，只需制造廠稍加改動或增減部分輔助裝置等即可滿足自身的個化需要。由于產(chǎn)品沒有規(guī)范化、系列化，為產(chǎn)品本身的性能評價、優(yōu)化設(shè)計、技術(shù)服務(wù)、配件供應(yīng)等帶來諸多不便。帶壓作業(yè)裝備水平落后于帶壓作業(yè)本身的技術(shù)水平。在技術(shù)方面，油田完全掌握了從小修到大修、從水井到油井再到氣井的全系列技術(shù)，但裝備水平僅能滿足油水氣井

12、小修的需要。超高壓（大于70MPa）井、熱采井、特殊類型的帶壓作業(yè)裝備亟待研制開發(fā)。國產(chǎn)裝備在優(yōu)選液壓元器件、卡瓦牙、膠件等材料上要下大功夫，即使加大裝備制造成本，也要保障產(chǎn)品安全可靠性，向國外同類產(chǎn)品看齊。優(yōu)化設(shè)計適合于我國國情的“迷你型”（低矮型）帶壓作業(yè)裝備，井口壓力小于8MPa的井均可滿足使用需要?！懊阅阈汀苯Y(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)固性好、配置合理、適用性強(qiáng)、方便使用安全可靠性好。裝備造價低，可大大降低油田用戶裝備購置費(fèi)用從而降低作業(yè)成本。3、國內(nèi)廠家需解決的關(guān)鍵技術(shù)難題油管內(nèi)堵塞技術(shù)分注井井下管柱下部帶有封隔器、配水器等工具，其內(nèi)孔均在5038左右。一般常用油管內(nèi)堵塞器為丟手打壓式內(nèi)堵塞器，只能

13、堵在最上面封隔器以上的油管內(nèi)。當(dāng)此根油管被取出后，下部管柱即處于失控狀態(tài)。因而往往只能放壓，這樣就會造成環(huán)境污染。過去曾經(jīng)采用過小直徑內(nèi)堵塞器堵最下部油管技術(shù)，但必須用小油管送下，因一般井深都超過千米，小油管打彎，不易送到指定位置，而不好推廣。幾種對策：二次堵塞技術(shù)，起到有堵塞器的管柱時，把下部特種單閘板防噴器半封閘板換成全封閘板，用安全卡瓦卡住下部油管，把上部油管從全封閘板下部卸開提出，關(guān)全封。用油管下小堵塞器堵在最下方封隔器以下油管內(nèi)（上提式），即可把全部油管提出；化學(xué)堵塞：打堵塞劑；優(yōu)化完井管柱：高壓水井可在完井時下入帶有預(yù)制工作筒和可控開關(guān)結(jié)構(gòu)形式的完井管柱，既能實現(xiàn)封隔器正常座封，也

14、不影響水井日常維護(hù)，還能實現(xiàn)下次帶壓作業(yè)時堵塞器的精確堵塞，甚至實現(xiàn)對油套環(huán)空的底部密封。油管接箍探測設(shè)備由于沒有油管接箍探測設(shè)備，在油管起下過程中只能憑感覺或經(jīng)驗判斷油管接箍位置，所以很容易磕碰防噴器的密封橡膠件，對于帶壓作業(yè)存在安全隱患。若有油管接箍探測設(shè)備的精確探測，不僅可以避免閘板倒油管接箍的過程中與接箍的磕碰，提高防噴器閘板密封的使用壽命，提高帶壓作業(yè)效率。防噴器密封橡膠件的性能通過大量的現(xiàn)場應(yīng)用，目前防噴器密封橡膠件的磨損只能維持2000米以內(nèi)井深的管柱一趟起下，若有附加工序及其它特殊情況，就得中途更換密封橡膠件，既費(fèi)時又費(fèi)力；另外，目前防噴器密封橡膠件在氣溫過低的情況下，存在硬化

15、風(fēng)險，會加大密封件的磨損，導(dǎo)致密封效果欠佳。液壓元器件質(zhì)量問題現(xiàn)場應(yīng)用過程中，油缸升降速度慢，并且動力控制系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障。液壓元器件質(zhì)量難以保障安全高效的帶壓作業(yè)。四、 發(fā)展趨勢與常規(guī)作業(yè)方式相比，帶壓作業(yè)更加有利于實現(xiàn)資源的可持續(xù)開發(fā)利用，從而為油氣田長期穩(wěn)定開發(fā)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐，創(chuàng)造出了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。隨著帶壓作業(yè)這種井下作業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，其必然會在我國油田的建設(shè)中得到進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。不壓井作業(yè)裝備作為目前國際石油鉆采裝備重點(diǎn)發(fā)展項目之一,其總的發(fā)展趨勢為:向智能化方向發(fā)展,采用先進(jìn)技術(shù)和結(jié)構(gòu),采用自動化系統(tǒng),最大限度減少工人的勞動強(qiáng)度；向高性能、高可靠性、高安全性

16、方向發(fā)展；向高效、節(jié)能、環(huán)保、一體化方向發(fā)展；向系列化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展；向輕便性、高適應(yīng)性方向發(fā)展,可到達(dá)任何地方進(jìn)行不壓井作業(yè)等。設(shè)備方面提高了操作的安全可靠性、機(jī)動性、施工效率配套技術(shù)方面應(yīng)用方面五、 工作建議1、認(rèn)清技術(shù)差距起步較晚，與國外帶壓作業(yè)存在差距國內(nèi)帶壓作業(yè)研制起步較晚，現(xiàn)僅局限于70MPa以下的油水氣井小修。國外帶壓作業(yè)已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用于大修，超高壓井、特殊類型的井，允許最高井口壓力已經(jīng)達(dá)140MPa。 現(xiàn)階段，若是獨(dú)自開展帶壓設(shè)備的研制，由于缺乏基礎(chǔ)研究，需要一個由低到高的發(fā)展歷程，預(yù)計需要3-5年。 若是采用聯(lián)合研發(fā)，組建聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊存在一定的協(xié)調(diào)困難，但這完成該項

17、科研攻關(guān)的最有效的手段，預(yù)計2-3年可完成科研攻關(guān)內(nèi)容。 海洋帶壓作業(yè)設(shè)備研發(fā)難度大，需要充足資金及人力支持 國內(nèi)的帶壓作業(yè)僅局限于陸地上的低壓不含硫井，尚未有在海洋應(yīng)用記錄。由于海洋環(huán)境復(fù)雜，工藝技術(shù)要求高，所以研制的帶壓設(shè)備必須在陸地積累豐富的成功經(jīng)驗后，方可進(jìn)行海上應(yīng)用。另外，帶壓作業(yè)設(shè)備的研發(fā)涉及液控、自動化控制、水力學(xué)、鉆井工藝、機(jī)械制造等多個方面，需要充足的資金及一批高素質(zhì)的技術(shù)人員長期工作。 國際先進(jìn)的帶壓作業(yè)裝備價值2000萬元，國產(chǎn)帶壓作業(yè)裝備一般只有100多萬元，壓力級別高也不過300萬元，若是研制滿足海洋工況需求的帶壓作業(yè)裝備，保守估計也要投入2500-3500萬元，同時

18、需要3-5人長期進(jìn)行科研攻關(guān)。 國內(nèi)配套使用裝備質(zhì)量偏低，仍需進(jìn)口 國產(chǎn)液壓元件質(zhì)量水平與國外存在差距，動力控制系統(tǒng)故障率偏高；密封膠件壽命比國外產(chǎn)品偏低；井下堵塞器可靠性也與國外產(chǎn)品存在差距。設(shè)備研發(fā)推廣期間可能需要大量采購國外配件材料。帶壓作業(yè)風(fēng)險性高帶壓作業(yè)是一種高風(fēng)險作業(yè)，對帶壓作業(yè)設(shè)備，工具及配套井控裝備要求較高，包括穩(wěn)定性、密封性、安全可靠性及其他方面的機(jī)械性能。同時，作業(yè)人員需要具有豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗，較高的綜合素質(zhì)。帶壓作業(yè)技術(shù)定位困難帶壓作業(yè)目前主要應(yīng)用于帶壓完井、帶壓修井、欠平衡鉆井、帶壓側(cè)鉆等?，F(xiàn)階段針對完井、修井等方面的技術(shù)人員欠缺，作業(yè)工藝了解不透徹，設(shè)備研發(fā)存在困難，加之海洋鉆井不采用欠平衡鉆井工藝，帶壓作業(yè)設(shè)備的技術(shù)定位存在一定難度。海洋帶壓作業(yè)挑戰(zhàn)巨大國內(nèi)的帶壓作業(yè)僅局限于陸地上