带压作业装备现状与发展趋势

任丘市铁虎石油机械有限公司 李云鹏、王玮 铁虎石油机械有限公司 目 录 一、带压作业装备现状 二、国内主体带压作业装备介绍 三、带压作业液压控制装置 四、存在问题分析 五、带压作业装备的发展趋势 1、 1928年，北美第一次采用机械式带压作业，使用钢丝绳和滑轮系统连接到钻机绞车上提供下力； 2、 1960年，第一台液压式带压作业设备诞生，提高了安全性； 3、 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； 4.90年代后，出现了模块化的撬装设备，以适应海上作业 ； 5.2000年后 ,钻、修、带压作业一体机出现。 1、国外带压作业装备现状及应用情况 原始陆地机械式 陆地独立液压式 车载液压式 海上独立液压式 一体机设备图 5、应用范围。在国外，带压作业已广泛应用于起下管柱作业；辅助分层压裂、酸化连续施工作业；下入、回收封隔器、桥塞及其他井下工具；带压修井；单油管或双油管完井；冲砂作业；打捞作业；磨铣作业；欠平衡钻井；带压侧钻；带压射孔；配合连续油管；应急抢险。 6、应用情况。当前，北美地区的气井普遍采用带压作业技术，每年带压作业超过 5000井次，推广应用率达到了 90%以上（大部分为带压完井），为油公司带来了巨大经济和环境效益。 1、国外带压作业装备现状及应用情况 六十年代曾研制过钢丝绳式不压井装置。 70-80年代，国内研制了用于修井的 BYXT15型不压井起下钻装置。 80年代，国内研制开发出可用于井口压力 4MPa以下的橇装式液压不压井作业装置。 2001年，国内研制了第一套具有自主知识产权的全液压带压装置。 2、国内带压作业的研发历程及应用情况 2、国内带压作业的研发历程及应用情况 油水井带压作业装置发展历程 带压起下装置 简易带压作业装置 低矮型带压作业装置 标准型带压作业装置 车载动力源型带压作业装置 仿 S-9型带压作业装置 2、国内带压作业的研发历程及应用情况 抽油杆带压作业装置发展历程 双液缸无框架、手动控制、无相对运动 无液缸、自动控制连续提取抽油杆 伸缩节油缸、可自动、手动控制、连续提取抽油杆 双油缸、可自动、手动控制、连续提取抽油杆 2、国内带压作业的研发历程及应用情况 气井带压作业装置 电泵井带压作业装置 70Mpa压裂用带压作业 带压作业装置主机构成 举升系统、卡瓦组、井控系统、平衡泄压系统、操作控制系统、数据采集系统、液压动力系统、辅助设施。 带压作业装置动力源 液压动力系统：包括柴油机、分动箱、液压泵、油箱、蓄能器组、散热器及管路附件。 操作台分两种，一种在高空平台操作，一种在地面操作。其中在地面操作的又分两种：一种一体式 ,操作台与动力系统在一个撬装式底盘上；另一种分体式 ,操作台与动力系统各自拥有一个撬装式底盘。 带压作业常用配套工具 堵塞器、油管桥塞、旋塞阀、单流阀、特殊油管压力控制工具。 1、带压作业装备的主要构成 1、 带压作业装置主机构成 举升系统 举升系统主要由两个双作用油缸、游动横梁和被动转盘组成。 油缸是带压作业设备进行带压起下管柱的主要动力来源。其主要技术特点如下： 油缸在上下进油端均设有压力检测点，压力表为 MPa和吨位双显，可以实时检测油缸作用力。 油缸采用大流量盖板插装阀组进行控制，可实现差动控制，大大提高油缸的升降速度。 可以远程控制液压系统压力，进而设定油缸的提升 /下压载荷。 控制油路设有制动阀，可以将油缸在任意位置锁定。 卡瓦组 卡瓦是带压作业装置的关键设备，卡瓦的作用是在作业过程中夹紧管柱，控制管柱掉入井内或从井中飞出。 卡瓦根据工作形式的不同分为万能卡瓦和自紧式锥瓦。 可以通过对两种卡瓦的不同组合来配置不同形式的卡瓦组。 1、 带压作业装置主机构成 70t 70t 型号： ZFD186-15 技术参数： 承载能力： 15t 卡瓦松开状态下最大通径： 186mm 适用油管范围： 27/8”、 31/2”油管 外形尺寸： 1070 400 385（ mm） 重量： 240kg 型号： FD186-70 技术参数： 防顶力： 70t 卡瓦松开状态下最大通径： 186mm 适用油管范围： 27/8”、 31/2”油管 外形尺寸： 700 380 450（ mm） 重量： 240kg 型号： CZ186-70 技术参数： 承重力： 70t 卡瓦松开状态下最大通径： 186mm 适用油管范围： 27/8”、 31/2”油管 外形尺寸： 800 380 500（ mm） 重量： 200kg 井控系统 防喷器系统带压作业装置的关键设备之一，作用是在作业过程中控制井内油套环空压力，带压通过井内管柱或是倒出接箍和井下工具，防止井喷，保证作业的安全顺利进行。 目前带压作业装备常用的防喷器特种快速防喷器、环形防喷器和筒形防喷器。 特种快速防喷器 耐磨瓦片 此种闸板在密封 12MPa井压时，可提取 1500米油管 1、 带压作业装置主机构成 井控系统 环形防喷器 筒状环形防喷器 筒状环形防喷器 通径 134mm，最大密封压力 14MPa 在筒状环形上部加装自封头，可对管柱实现二次密封 自封头 1、 带压作业装置主机构成 井控系统 1、 带压作业装置主机构成 型号： FXZ13-10.5/14 技术参数 通径： 134mm。 最大静态工作压力： 14MPa。 静态控制油压： 19MPa。 最大动态工作压力： 7MPa。 最大静态工作压力： 14MPa。 封井范围： 0mm-134mm。 外形尺寸： 1290 810 1250。 重量： 2200kg。 额定转速： 60rpm。 被动式 主动式 型号： FX13-7/14 技术参数 整机重量： 600 Kg。 整机外型尺寸： 530 780 mm。 通径： 134mm。 最大静态工作压力： 14MPa。 最大动态工作压力： 7MPa。 额定转速： 60rpm 平衡泄压系统 平衡泄压系统由两个平板阀和四通构成。一个平板阀连接井口四通侧出口，将井口压力引至四通内部；另一个平板阀连接至井场污水收集箱，释放四通内部压力。其作用是平衡上下快速闸板防喷器闸板的上下压力，以方便闸板的打开，避免闸板胶件的磨损。 四通设有压力检测点，可实时检测四通内部压力，以此判断平衡阀和泄压阀的工作状态，同时检测井口环空压力。 1、 带压作业装置主机构成 防喷器组合形式 带压作业装置的防喷器组合形式应根据具体的工作需要进行组合使用，一般配置为（由上至下）环形防喷器，上特快防喷器，四通，下特快防喷器。 环形防喷器 上特快防喷器 平衡阀 下特快防喷器 泄压阀 当井内管柱工具长度不能满足井下工具长度时，通过安装工作筒来加长密封段的长度。 1、 带压作业装置主机构成 2、带压作业常用配套工具 油管内堵塞器的堵塞技术 丢手打压式油管内堵塞器 2、带压作业常用配套工具 钢丝送下，上提式油管内堵塞器技术 配水器堵塞技术 打桥塞堵塞技术 化学堵赛技术 油管井下开关阀堵塞技术 2、带压作业常用配套工具 油管带压下井装井下关开阀技术 2、带压作业常用配套工具 多次带压提工具段用打捞矛，堵塞技术（可退式打捞封堵工具） 2、注水井带压作业装备 14MPa迷你型带压作业装置 BYJ_f18-14/21D 14MPa迷你型带压作业装置 BYJ_f18-14/21D 特点：低矮型，部件少但功能不少，底部的 3FZ18-21三闸板防喷器下腔为封卡闸板、中腔为有耐磨瓦片的半封闸板、上腔为全封闸板；上部的 2FZ18-21双闸板防喷器的上腔为有耐磨瓦片的半封闸板、下腔为卡瓦闸板。所以这两台防喷器即包含了 TFZ18-35两台快速防喷器的功能又有 3FZ18-35三闸板安全防喷器和固定卡瓦的功能。 技术参数 ： 外形尺寸： 1600 1600 3693； 通径： 186mm； 额定工作压力： 14MPa； 静密封压力： 21MPa ； 温度范围： T20(-29 121 )； 双级油缸：总行程 3.3米、一级行程： 1.5米、二级行程 1.8米、 额定上顶力 49t、额定下压力 30t； 卡瓦最大载荷： 15t； （生产于 2011年，销往山东胜利方圆公司） 14MPa迷你型带压作业装置 BYJ_f18-14/21D2 特点： 3FZ18-21三闸板防喷器下腔为封卡闸板、中腔为有耐磨瓦片的半封闸板、上腔为全封闸板；上部的 2FZ18-21双闸板防喷器的上腔为有耐磨瓦片的半封闸板、下腔为卡瓦闸板。安装环形防喷器，顶部带自封头。四通整合在下横梁内，降低整机高度。 技术参数 ： 外形尺寸： 2800 2800 2704； 通径： 186mm； 额定工作压力： 14MPa； 静密封压力： 21MPa； 温度范围： T20(-29 121 )； 双级油缸：总行程 2.8米、一级行程：1.525米、二级行程 1.275米、 额定上顶力 49t、额定下压力 30t； 21MPa带压作业装置 BYJ_f18-21/35C 21MPa带压作业装置 BYJ_f18-21/35C 特点 :配置齐全。把下部的 TFZ18-35单闸板快速防喷器改为 2TFZ18-35双闸板快速防喷器，上腔配全封闸板、下腔配半封闸板，相当于增加了一台单闸板防喷器，在作业过程中，进行二次堵塞或倒工具时需要用全封闸板，以前是单闸板时需要提前把半封闸板换成全封闸板，现在改为双闸板就不需要中途更换闸板了，可以节省时间提高作业效率。 技术参数 ： 外形尺寸： 3000 3100 6660； 通径： 186mm； 额定工作压力： 21MPa； 静密封压力： 35MPa ； 温度范围： T20(-29 121 )； 油缸：行程 3.3米、额定上顶力 74t、额定下压力 42t； 防顶卡瓦最大防顶载荷： 60t； 万能卡瓦最大载荷： 15t； （生产于 2010年，销往川庆钻探长庆井下技术作业公司、长庆油田分公司设备管理处） 35MPa带压作业装置 BYJ_f18-35/70F 35MPa带压作业装置 BYJ_f18-35/70F 特点：为了增加安全性这套装置的配置都是双套的 :底部的双闸板防喷器配置的是剪切闸板和卡瓦闸板 。 以备失控时剪断井内管柱密封井口。上部两台 FH18-35/70球形胶芯环形防喷器、两台 TFZ18-35/70快速防喷器以及升高短接、四通都是按 70MPa承压能力设计。卡瓦系统配置的是承载能力 70t的承重卡瓦和防顶卡瓦，一台万能卡瓦是预备井内压力对油管产生的上顶力与井内油管的重量接近平衡时使用的。这套设备综合考虑了作业过程中可能出现的各种情况，确保安全作业。 技术参数 ： 外形尺寸： 2000 2000 8960； 通径： 186mm； 额定工作压力： 35MPa； 静密封压力： 70MPa ； 温度范围： T20(-29 121 )； 油缸：行程 3.3米、额定上顶力 97.2t、额定下压力 67.2t； 防顶卡瓦最大防顶载荷： 70t； 承重卡瓦最大承重载荷： 70t； 万能卡瓦最大防顶、防掉： 15t； （这是我厂 2008年为辽河兴隆台工程处生产的辅助式带压作业装置） 3、油水井带压作业装备 抽油杆带压作业装置 技术参数 ： 外形尺寸： 1340 380 3831； 通径： 80mm； 额定工作压力： 21MPa； 温度范围： T20(-29 121 )； 油缸：行程 2.5米、额定上顶力 31t、额定下压力 20t； 高压密闭伸缩节行程： 2.6米，承压21MPa 3FZ80-21和 2FZ80-21：卡瓦的承载能力为： 15t；卡瓦与半封闸板的规格： 1 、7/8 、 6/8 、 5/8 。 小四通防喷器密封压力： 7MPa ； （生产于 2009年，与热采井配套供辽河兴隆台工程处） 无相对运动式 连续提取抽油杆带压作业装置 技术参数 ： 外形尺寸： 1220 1700 3500； 通径： 80mm； 额定工作压力： 5MPa； 温度范围： T20(-29 121 )； 油缸行程： 800mm 使用范围： 1“ 抽油杆、 7/8” 抽油杆、 3/4“ 抽油杆、 5/8” 抽油杆； （生产于 2012年，供辽河油田长城钻探） 特点：连续提取抽油杆，利用接箍探测开关控制器控制防喷器开关 3、油水井带压作业装备 连续提取抽油杆带压作业装置 特点： 1、更换新型开关控制器； 2、增加伸缩节油缸，用于控制提取抽油杆作业最后的几根抽油杆； 3、增加液压控制系统，可以手动控制，也可以自动控制。 3、油水井带压作业装备 连续提取抽油杆带压作业装置 特点： 1、更换新型开关控制器； 2、采用两根油缸，用于控制提取抽油杆作业最后的几根抽油杆； 3、增加液压控制系统，可以手动控制，也可以自动控制。 3、油水井带压作业装备 BYJR_f18-21/35A型热采井带压作业 3、油水井带压作业装备 BYJR_f18-21/35A型热采井带压作业 3、油水井带压作业装备 BYJR_f18-21/35A型热采井带压作业 特点： 针对井内双层管柱结构，增设一个高压密闭承重卡瓦，可以在任何位置卡住井下管柱，进行上扣，卸扣工作，其承重力为 40t，比三闸板的安全卡瓦（承重力 15t）的承载能力强。 胶件耐高温：可以在 250 高温情况下，密封管柱。 增加冷却装置：用高压泵将冷却水箱内的水打到冷却器内，对油管进行循环冷却。 技术参数 ： 外形尺寸： 2200 2200 6707； 通径： 186mm； 额定工作压力： 21MPa； 静密封压力： 35MPa ； 温度范围： -10 250 ； 油缸：行程 3.3米、额定上顶力 68t、额定下压力 38t； 万能卡瓦最大防顶、防掉： 15t； （生产于 2009年，供辽河兴隆台工程处） 3、油水井带压作业装备 BYJ-E65-21FQXJ型热采井带压作业 技术参数 ： 外形尺寸： 2000 2000 6039 通径： 186 额定静密封压力： 21MPa 额定动密封压力： 14MPa 油缸：最大提升载荷： 65t；最大下压载荷： 38t；行程： 3300 卡瓦承载： 15t 井口温度范围： -29 200 上工作台温度范围： -29 60 3、油水井带压作业装备 BYJD_f18-14/21A电泵井带压作业 3、油水井带压作业装备 技术参数 ： 外形尺寸： 2180 1800 7075； 通径： 186mm； 额定工作压力： 7MPa； 温度范围： T20(-29 121 )； 主油缸：行程 2米、额定上顶力 101.7t、额定下压力 70.3t； 固定卡瓦油缸：行程 2米、额定上顶力 61.5t、额定下压力 36t； 高压密闭伸缩节：行程 2.1米、承压 21MPa 承重卡瓦最大承重载荷： 35t； 万能卡瓦最大防顶、防掉： 15t； （生产于 2008年，供辽河兴隆台工程处） BYJD_f18-14/21A电泵井带压作业 3、油水井带压作业装备 BYJ-D65-14FQDQ电泵井带压作业 3、油水井带压作业装备 BYJ-D65-14FQDQ电泵井带压作业 技术参数 ： 外形尺寸： 2900 2900 7500； 通径： 186mm； 额定工作压力： 14MPa； 温度范围： T20(-29 121 )； 主油缸：行程 3.3米、额定上顶力 101.7t、额定下压力 70.3t； 固定卡瓦油缸：行程 3.3米、额定上顶力 61.5t、额定下压力 36t； 高压密闭伸缩节：行程 3.4米、承压 21MPa 承重卡瓦最大承重载荷： 70t； 万能卡瓦最大防顶、防掉： 15t； （生产于 2012年，供大庆） 3、油水井带压作业装备 4、气井带压作业设备 BYJ_f18-21/35D气井带压作业装置 4、气井带压作业设备 BYJ_f18-21/35D气井带压作业装置 特点： 这是一套用于气井的带压作业为了提高安全性，增加了一台双闸板防喷器，一台环形防喷器；密封胶件从材质上进行了改进，密封性、耐磨性都有了进一步提高；在四通处又增加了一个注水孔，从操作工艺上让工作过程形成气顶水的状态，防止气体上窜；FH13/18-14筒状环形防喷器的上部增加了一个自封头，进一步密封井口，防止气体泄漏。 技术参数 ： 外形尺寸： 3000 3000 7185； 通径： 186mm； 额定工作压力： 21MPa； 静密封压力： 35MPa ； 温度范围： T20(-29 121 )； 油缸：行程 3.3米、额定上顶力 61.5t、额定下压力 36t； 卡瓦最大载荷： 15t； 筒状环形防喷器的额定密封压力： 14MPa TFZ18-35快速防喷器的密封胶件的使用寿命 :1100米 环形防喷器胶芯的使用寿命： 800米 （生产于 2010年，销往辽河兴隆台工程处） BYJ_f18-21/35E气井带压作业装置 4、气井带压作业设备 BYJ_f18-21/35E气井带压作业装置 特点：这套带压作业用于含硫化氢的油气井。安全防喷器配备的是 28-70规格，当井内油管悬挂器是 11时把上部主体部分换为下图所示的短接上面安装一台 FH18-35球形胶芯环形防喷器即可把油管挂提出井口。 技术参数 ： 外形尺寸： 2000 2000 7565； 通径： 186mm； 额定工作压力： 21MPa； 静密封压力： 35MPa ； 温度范围： T20(-29 121 )； 油缸：行程 3.2米、额定上顶力 74t、额定下压力 42t； 卡瓦最大载荷： 15t； 井口安全防喷器额定工作压力： 70MPa （生产于 2011年，销往中国长城国际钻修分公司） 4、气井带压作业设备 1、带压作业液压控制装置概述 带压作业液压控制装置是为控制带压作业装置的所有设备而专门设计。 按照结构形式分为一体式、分体式和车载式三种形式。 一体式液压控制装置 分体式液压控制装置 车载式液压控制装置 一体式 分体式 车载式 2、 带压作业液压控制装置案例 （一） DLYK170-2/13-400A型带压作业控制装置（分体式 /柴油机型） （一） DLYK170-2/13-400A型带压作业控制装置（分体式 /柴油机型） 主要特点 控制对象 13个，满足 BYJ18-21/35E型带压作业装置的所有控制对象的控制。防喷器控制关路安装液控单向阀，卡瓦开关控制液路安装液控单向阀，防止控制对象关闭后松动。 环形防喷器控制压力单独控制。 柴油机实现机旁 /远程双向电控。 配备 H2S检测装置。 配备油管