海洋带压作业装备调研

钻井工艺研究所,2014年5月,海洋带压作业装备调研,主要内容,国内外带压作业装备现状存在问题分析带压作业装备的发展趋势工作建议,一、国内外带压作业装备现状,1、总体介绍,-3-,定义：带压作业是依靠油管堵塞器与专用井控装置相配合，在加压装置的控制下所进行的不压井、不放喷起下管柱，实现施工目的的过程。解决两方面的工艺难题：A、在施工过程中，确保油、套管之间的环形空间动态（静态）密封及管柱的内部堵塞，实现绿色作业。B、在起下管柱过程中，能够克服井内压力对管柱的上顶力，实现安全施工。,一、国内外带压作业装备现状,2、带压作业的意义,-4-,一、国内外带压作业装备现状,3、国外技术现状,-5-,（1）发展历史,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；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。,一、国内外带压作业装备现状,3、国外技术现状,-6-,（2）应用范围及应用情况,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。应用情况：当前，北美地区气井普遍采用带压作业技术，设备最高提升力达2669KN，最大下推力达1157KN，最高作业井压力可达140MPa。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。,独立式,辅助式,一、国内外带压作业装备现状,3、国外技术现状,-7-,（3）国外主体带压作业装备技术指标,一、国内外带压作业装备现状,、国内技术现状,-8-,（）国内发展历史,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。,一、国内外带压作业装备现状,、国内技术现状,-9-,（）研发历程及应用情况油水井带压装置发展历程,一、国内外带压作业装备现状,、国内技术现状,-10-,（）研发历程及应用情况抽油杆带压作业装置发展历程,一、国内外带压作业装备现状,、国内技术现状,-11-,（）研发历程及应用情况其他领域,一、国内外带压作业装备现状,、国内技术现状,-12-,（）国内致力于带压作业装备的厂家,湖北第四石油机械厂生产的BY-J100不压井作业机华北石油荣盛机械制造有限公司生产的DY-12-14带压作业装置河北省任丘铁虎石油机械有限公司生产的DYZY18-21/35宝鸡石油机械有限责任公司的不压井作业机也在设计中托普威尔石油技术服务公司与CUDD公司合作使用S-9型装备提供不压井服务阜新驰宇石油机械有限公司的FX.FPZYJ-180/14防喷作业机，其CY-25全自动带压作业机正在设计中江苏盘锦贵鑫石油机械制造有限公司生产的高压油水井不压密封作业装置通化市中油机械厂也生产不压井作业装置,一、国内外带压作业装备现状,、国内技术现状,-13-,（）国内主体带压作业技术指标,一、国内外带压作业装备现状,、国内技术现状,-14-,（4）国内主体带压作业装备介绍,14MPa迷你带压作业装置BYJ_f18-14/21D,一、国内外带压作业装备现状,、国内技术现状,-15-,（4）国内主体带压作业装备介绍,14MPa迷你带压作业装置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：160016003693；通径：186mm；额定工作压力：14MPa；静密封压力：21MPa；温度范围：T20(-29121)；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；,一、国内外带压作业装备现状,、国内技术现状,-16-,（4）国内主体带压作业装备介绍,21MPa带压作业装置BYJ_f18-21/35C,一、国内外带压作业装备现状,、国内技术现状,-17-,（4）国内主体带压作业装备介绍,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：300031006660；通径：186mm；额定工作压力：21MPa；静密封压力：35MPa；温度范围：T20(-29121)；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；,一、国内外带压作业装备现状,、国内技术现状,-18-,（4）国内主体带压作业装备介绍,35MPa带压作业装置BYJ_f18-35/70F,一、国内外带压作业装备现状,、国内技术现状,-19-,（4）国内主体带压作业装备介绍,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。技术参数：外形尺寸：200020008960；通径：186mm；额定工作压力：35MPa；静密封压力：70MPa；温度范围：T20(-29121)；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；,主要内容,国内外带压作业装备现状存在问题分析带压作业装备的发展趋势工作建议,二、存在问题分析,、与国外带压作业装备的差距,-21-,由于国内带压作业推广较晚，生产厂家对作业工艺了解不透彻，加上针对带压作业装备的制造标准和使用规范不完善，造成现阶段国内的带压作业装置没有规范化、系列化、模块化。国内生产的装备大多为辅助式（需与修井机或钻机配套使用），极个别为独立式。局限于70MPa以下的油水气井小修，满足不了大修、超高压、特殊类型井的带压作业需要。国产液压元器件质量水平与国外品牌存在一定差距，导致动力控制系统故障率高于国外同类产品。油缸升降速度慢大约1/31/2。密封胶件寿命比国外产品低大约1/2。与带压作业装备配套使用的井下堵塞工具等可靠性与国外同类产品比有差距。,二、存在问题分析,、与国内各油田实际需要差距,-22-,由于装备没有规范化、系列化，油田用户无法用规范查询选择需要的装备规格型号，只能根据各自油田的具体情况与制造厂协商设计制造满足于自身个性化需要的产品，而不是在规范化的装备产品中选择出自己需要的，只需制造厂稍加改动或增减部分辅助装置等即可满足自身的个化需要。由于产品没有规范化、系列化，为产品本身的性能评价、优化设计、技术服务、配件供应等带来诸多不便。带压作业装备水平落后于带压作业本身的技术水平。在技术方面，油田完全掌握了从小修到大修、从水井到油井再到气井的全系列技术，但装备水平仅能满足油水气井小修的需要。超高压（大于70MPa）井、热采井、特殊类型带压作业装备亟待研制开发。国产装备在优选液压元器件上要下大功夫，即使加大装备制造成本，也要保障产品安全可靠性，向国外同类产品看齐。优化设计适合于我国国情的“迷你型”（低矮型）带压作业装备，井口压力小于8MPa的井均可满足使用需要。“迷你型”结构简单、稳固性好、配置合理、适用性强、方便使用安全可靠性好。装备造价低，可大大降低油田用户装备购置费用从而降低作业成本。,二、存在问题分析,、其他瓶颈问题,-23-,国内带压作业刚起步，市场不大，生产厂家各自为战，单个厂家一年最多制造十几台带压作业装备，而且这还是各种型号的累积，各用户单位也对带压作业装备有自己的想法，这就造成生产厂家只能是单台、小批量制造产品，相关可选配套厂家也不多，如分动箱、泵、液压阀、油缸、特种胶件等（大的名牌配套厂因采购量小往往生产周期很长，小厂家的质量又不行），这些因素大大制约了我国带压作业装备制造业的生产水平。生产厂家对作业工艺、用户习惯了解不深入，用户对设备的认知也不够系统，造成带压作业装备在设计、生产、使用各个环节都存在这样那样的问题。例如：用户对带压作业高空操作台安装位置要求不明确，制造厂也拿不出有力证据说服用户设计的就是最佳位置，造成操作台在制造过程中移位三次，加大了制造成本和工期。带压作业装备一些待解决和研究的问题如下：、胶件质量：球芯、前密封耐磨性需要加强研制，提高使用寿命。、卡瓦牙质量提高。、内堵塞技术提高。、动力源节能技术的研究。、装备操作更安全、更可靠、更便捷的研究。,主要内容,国内外带压作业装备现状存在问题分析带压作业装备的发展趋势工作建议,三、带压作业装备的发展趋势,、国外设备发展动态跟踪,-25-,因为常规作业能完成的工作通常都可通过带压作业方式实现。如：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、桥塞及其它井下工具；带压修井；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；应急抢险等等。将带压作业由区别于常规作业的特殊作业变成带压作业即为常规作业而淘汰现行的常规作业是国外追求的目标。因此，一体机是国外的发展趋势。它的优点是不受井下工具串的限制，可独立带压完成常规作业完成的所有工作，占地少，特别适合环境场地受限制的井位，如海洋平台。缺点是机动性、灵活性差，安装周期长。使用一体机意味着淘汰在用的常规修井机或钻机，会加大油田的成本负担。带压作业装备实现一体机及模块化、智能化是国外的发展趋势目标。在国外，带压作业技术几乎涵盖了全部常规作业内容，装备虽未完全实现一体机，但各种辅助式装备已完全可以满足各种带压作业的需要，一体机及模块化智能化的装备已投入应用。,三、带压作业装备的发展趋势,、国内设备发展动态跟踪,-26-,由于我国各油田的现实情况与国外有别，大量的修井机仍完好在用，绝大多数生产工人尚未普及掌握带压作业技术，现行状况是依靠少量的专业队伍专业从事带压作业业务。因此目前在我国暂不适合研制推广一体机。模块化国外主要是应用在海洋平台，各方面成本费用很高，不适合陆地油田。智能化会大大减轻工人的劳动强度，安全性、可靠性均会增加，但要有高素质经过专业培训的生产工人才能掌握，装备复杂、造价过高、不易掌握，因此在今后相当长一段时期也不适于普及推广。我国应根据现有状况，带压作业装备以辅助式为主。现在急迫需要形成标准规范，在井下压力小于8MPa的井推广“迷你型”带压作业装备。“迷你型”装备的最大特点是低矮（3.6米以内），结构简单，工人易掌握操作，安全性好，可靠性强。装备造价低，运输安装方便快捷，保养维护成本较低。“迷你型”在我国陆地油田大面积推广带压作业是上好的选择。高压气井（小于70MPa）的带压作业装备，国内已推出产品。超高压（大于70MPa）的带压作业装备由于用量极少，若油田有需要，可单独研发。,三、带压作业装备的发展趋势,、国内设备发展动态跟踪,-27-,热采井带压作业装备油田需求有一定数量，现正在研制过程中，很多难题已经攻破，有望在2012年推出样品机。其它特殊类型带压作业，业务量极少，油田若有需要，可单独研发。抽油杆（连续抽油杆）带压作业装备也要形成标准规范。与国外同类装备相比，油缸升降速度较慢，这与我国各油田大多数作业工人没经过专业技术培训，不能熟练掌握操作带压作业设备有关，而国外都是经过培训的专业队伍人员操作设备。速度慢些影响工作效率，但安全可靠。装备本身解决这个问题并不难，可实现与国外装备用同样的速度。优选液压元器件。进口元器件周期较长，配件更换不宜保障。现只能在优选国内合资企业的元器上下功夫，尽可能提高装备的操作可靠性。可用于大修的带压作业装备研发速度要加快。可望在2012年末或2013年上半年推出样机。装备制造厂应自主研发与装备配套的多种井下投堵和打捞工具等相关产品，以方便油田用户使用带压作业装备时根据井况不同而进行多样性选择。,主要内容,国内外带压作业装备现状存在问题分析带压作业装备的发展趋势工作建议,四、工作建议,-29-,带压作业研制推广起步较晚，国内现仅局限于70MPa以下的油水气井小修。国外带压作业已经产业化应用于大修，超高压井、特殊类型的井，允许最高井口压力已经达140MPa。带压设备的研发推广预计需要3-5年，届时可能进一步拉大与国外设备的差距。,1、起步较晚，与国外带压作业存在差距,2、国内配套使用装备质量偏低，仍需进口,国产液压元件质量水平与国外存在差距，动力控制系统故障率偏高；密封胶件寿命比国外产品偏低；井下堵塞器可靠性也与国外产品存在差距。设备研发推广期间可能需要大量采购国外配件材料。,3