帶壓作業(yè)裝備現狀與發(fā)展趨勢

任丘市鐵虎石油機械有限公司 李云鵬、王瑋 鐵虎石油機械有限公司 目 錄 一、帶壓作業(yè)裝備現狀 二、國內主體帶壓作業(yè)裝備介紹 三、帶壓作業(yè)液壓控制裝置 四、存在問題分析 五、帶壓作業(yè)裝備的發(fā)展趨勢 1、 1928年，北美第一次采用機械式帶壓作業(yè)，使用鋼絲繩和滑輪系統(tǒng)連接到鉆機絞車上提供下力； 2、 1960年，第一臺液壓式帶壓作業(yè)設備誕生，提高了安全性； 3、 1980年，第一臺車載液壓式帶壓作業(yè)設備在北美出廠，增強了機動性； 4.90年代后，出現了模塊化的撬裝設備，以適應海上作業(yè) ； 5.2000年后 ,鉆、修、帶壓作業(yè)一體機出現。 1、國外帶壓作業(yè)裝備現狀及應用情況 原始陸地機械式 陸地獨立液壓式 車載液壓式 海上獨立液壓式 一體機設備圖 5、應用范圍。在國外，帶壓作業(yè)已廣泛應用于起下管柱作業(yè)；輔助分層壓裂、酸化連續(xù)施工作業(yè)；下入、回收封隔器、橋塞及其他井下工具；帶壓修井；單油管或雙油管完井；沖砂作業(yè)；打撈作業(yè)；磨銑作業(yè)；欠平衡鉆井；帶壓側鉆；帶壓射孔；配合連續(xù)油管；應急搶險。 6、應用情況。當前，北美地區(qū)的氣井普遍采用帶壓作業(yè)技術，每年帶壓作業(yè)超過 5000井次，推廣應用率達到了 90%以上（大部分為帶壓完井），為油公司帶來了巨大經濟和環(huán)境效益。 1、國外帶壓作業(yè)裝備現狀及應用情況 六十年代曾研制過鋼絲繩式不壓井裝置。 70-80年代，國內研制了用于修井的 BYXT15型不壓井起下鉆裝置。 80年代，國內研制開發(fā)出可用于井口壓力 4MPa以下的橇裝式液壓不壓井作業(yè)裝置。 2001年，國內研制了第一套具有自主知識產權的全液壓帶壓裝置。 2、國內帶壓作業(yè)的研發(fā)歷程及應用情況 2、國內帶壓作業(yè)的研發(fā)歷程及應用情況 油水井帶壓作業(yè)裝置發(fā)展歷程 帶壓起下裝置 簡易帶壓作業(yè)裝置 低矮型帶壓作業(yè)裝置 標準型帶壓作業(yè)裝置 車載動力源型帶壓作業(yè)裝置 仿 S-9型帶壓作業(yè)裝置 2、國內帶壓作業(yè)的研發(fā)歷程及應用情況 抽油桿帶壓作業(yè)裝置發(fā)展歷程 雙液缸無框架、手動控制、無相對運動 無液缸、自動控制連續(xù)提取抽油桿 伸縮節(jié)油缸、可自動、手動控制、連續(xù)提取抽油桿 雙油缸、可自動、手動控制、連續(xù)提取抽油桿 2、國內帶壓作業(yè)的研發(fā)歷程及應用情況 氣井帶壓作業(yè)裝置 電泵井帶壓作業(yè)裝置 70Mpa壓裂用帶壓作業(yè) 帶壓作業(yè)裝置主機構成 舉升系統(tǒng)、卡瓦組、井控系統(tǒng)、平衡泄壓系統(tǒng)、操作控制系統(tǒng)、數據采集系統(tǒng)、液壓動力系統(tǒng)、輔助設施。 帶壓作業(yè)裝置動力源 液壓動力系統(tǒng)：包括柴油機、分動箱、液壓泵、油箱、蓄能器組、散熱器及管路附件。 操作臺分兩種，一種在高空平臺操作，一種在地面操作。其中在地面操作的又分兩種：一種一體式 ,操作臺與動力系統(tǒng)在一個撬裝式底盤上；另一種分體式 ,操作臺與動力系統(tǒng)各自擁有一個撬裝式底盤。 帶壓作業(yè)常用配套工具 堵塞器、油管橋塞、旋塞閥、單流閥、特殊油管壓力控制工具。 1、帶壓作業(yè)裝備的主要構成 1、 帶壓作業(yè)裝置主機構成 舉升系統(tǒng) 舉升系統(tǒng)主要由兩個雙作用油缸、游動橫梁和被動轉盤組成。 油缸是帶壓作業(yè)設備進行帶壓起下管柱的主要動力來源。其主要技術特點如下： 油缸在上下進油端均設有壓力檢測點，壓力表為 MPa和噸位雙顯，可以實時檢測油缸作用力。 油缸采用大流量蓋板插裝閥組進行控制，可實現差動控制，大大提高油缸的升降速度。 可以遠程控制液壓系統(tǒng)壓力，進而設定油缸的提升 /下壓載荷。 控制油路設有制動閥，可以將油缸在任意位置鎖定。 卡瓦組 卡瓦是帶壓作業(yè)裝置的關鍵設備，卡瓦的作用是在作業(yè)過程中夾緊管柱，控制管柱掉入井內或從井中飛出。 卡瓦根據工作形式的不同分為萬能卡瓦和自緊式錐瓦。 可以通過對兩種卡瓦的不同組合來配置不同形式的卡瓦組。 1、 帶壓作業(yè)裝置主機構成 70t 70t 型號： ZFD186-15 技術參數： 承載能力： 15t 卡瓦松開狀態(tài)下最大通徑： 186mm 適用油管范圍： 27/8”、 31/2”油管 外形尺寸： 1070 400 385（ mm） 重量： 240kg 型號： FD186-70 技術參數： 防頂力： 70t 卡瓦松開狀態(tài)下最大通徑： 186mm 適用油管范圍： 27/8”、 31/2”油管 外形尺寸： 700 380 450（ mm） 重量： 240kg 型號： CZ186-70 技術參數： 承重力： 70t 卡瓦松開狀態(tài)下最大通徑： 186mm 適用油管范圍： 27/8”、 31/2”油管 外形尺寸： 800 380 500（ mm） 重量： 200kg 井控系統(tǒng) 防噴器系統(tǒng)帶壓作業(yè)裝置的關鍵設備之一，作用是在作業(yè)過程中控制井內油套環(huán)空壓力，帶壓通過井內管柱或是倒出接箍和井下工具，防止井噴，保證作業(yè)的安全順利進行。 目前帶壓作業(yè)裝備常用的防噴器特種快速防噴器、環(huán)形防噴器和筒形防噴器。 特種快速防噴器 耐磨瓦片 此種閘板在密封 12MPa井壓時，可提取 1500米油管 1、 帶壓作業(yè)裝置主機構成 井控系統(tǒng) 環(huán)形防噴器 筒狀環(huán)形防噴器 筒狀環(huán)形防噴器 通徑 134mm，最大密封壓力 14MPa 在筒狀環(huán)形上部加裝自封頭，可對管柱實現二次密封 自封頭 1、 帶壓作業(yè)裝置主機構成 井控系統(tǒng) 1、 帶壓作業(yè)裝置主機構成 型號： FXZ13-10.5/14 技術參數 通徑： 134mm。 最大靜態(tài)工作壓力： 14MPa。 靜態(tài)控制油壓： 19MPa。 最大動態(tài)工作壓力： 7MPa。 最大靜態(tài)工作壓力： 14MPa。 封井范圍： 0mm-134mm。 外形尺寸： 1290 810 1250。 重量： 2200kg。 額定轉速： 60rpm。 被動式 主動式 型號： FX13-7/14 技術參數 整機重量： 600 Kg。 整機外型尺寸： 530 780 mm。 通徑： 134mm。 最大靜態(tài)工作壓力： 14MPa。 最大動態(tài)工作壓力： 7MPa。 額定轉速： 60rpm 平衡泄壓系統(tǒng) 平衡泄壓系統(tǒng)由兩個平板閥和四通構成。一個平板閥連接井口四通側出口，將井口壓力引至四通內部；另一個平板閥連接至井場污水收集箱，釋放四通內部壓力。其作用是平衡上下快速閘板防噴器閘板的上下壓力，以方便閘板的打開，避免閘板膠件的磨損。 四通設有壓力檢測點，可實時檢測四通內部壓力，以此判斷平衡閥和泄壓閥的工作狀態(tài)，同時檢測井口環(huán)空壓力。 1、 帶壓作業(yè)裝置主機構成 防噴器組合形式 帶壓作業(yè)裝置的防噴器組合形式應根據具體的工作需要進行組合使用，一般配置為（由上至下）環(huán)形防噴器，上特快防噴器，四通，下特快防噴器。 環(huán)形防噴器 上特快防噴器 平衡閥 下特快防噴器 泄壓閥 當井內管柱工具長度不能滿足井下工具長度時，通過安裝工作筒來加長密封段的長度。 1、 帶壓作業(yè)裝置主機構成 2、帶壓作業(yè)常用配套工具 油管內堵塞器的堵塞技術 丟手打壓式油管內堵塞器 2、帶壓作業(yè)常用配套工具 鋼絲送下，上提式油管內堵塞器技術 配水器堵塞技術 打橋塞堵塞技術 化學堵賽技術 油管井下開關閥堵塞技術 2、帶壓作業(yè)常用配套工具 油管帶壓下井裝井下關開閥技術 2、帶壓作業(yè)常用配套工具 多次帶壓提工具段用打撈矛，堵塞技術（可退式打撈封堵工具） 2、注水井帶壓作業(yè)裝備 14MPa迷你型帶壓作業(yè)裝置 BYJ_f18-14/21D 14MPa迷你型帶壓作業(yè)裝置 BYJ_f18-14/21D 特點：低矮型，部件少但功能不少，底部的 3FZ18-21三閘板防噴器下腔為封卡閘板、中腔為有耐磨瓦片的半封閘板、上腔為全封閘板；上部的 2FZ18-21雙閘板防噴器的上腔為有耐磨瓦片的半封閘板、下腔為卡瓦閘板。所以這兩臺防噴器即包含了 TFZ18-35兩臺快速防噴器的功能又有 3FZ18-35三閘板安全防噴器和固定卡瓦的功能。 技術參數 ： 外形尺寸： 1600 1600 3693； 通徑： 186mm； 額定工作壓力： 14MPa； 靜密封壓力： 21MPa ； 溫度范圍： T20(-29 121 )； 雙級油缸：總行程 3.3米、一級行程： 1.5米、二級行程 1.8米、 額定上頂力 49t、額定下壓力 30t； 卡瓦最大載荷： 15t； （生產于 2011年，銷往山東勝利方圓公司） 14MPa迷你型帶壓作業(yè)裝置 BYJ_f18-14/21D2 特點： 3FZ18-21三閘板防噴器下腔為封卡閘板、中腔為有耐磨瓦片的半封閘板、上腔為全封閘板；上部的 2FZ18-21雙閘板防噴器的上腔為有耐磨瓦片的半封閘板、下腔為卡瓦閘板。安裝環(huán)形防噴器，頂部帶自封頭。四通整合在下橫梁內，降低整機高度。 技術參數 ： 外形尺寸： 2800 2800 2704； 通徑： 186mm； 額定工作壓力： 14MPa； 靜密封壓力： 21MPa； 溫度范圍： T20(-29 121 )； 雙級油缸：總行程 2.8米、一級行程：1.525米、二級行程 1.275米、 額定上頂力 49t、額定下壓力 30t； 21MPa帶壓作業(yè)裝置 BYJ_f18-21/35C 21MPa帶壓作業(yè)裝置 BYJ_f18-21/35C 特點 :配置齊全。把下部的 TFZ18-35單閘板快速防噴器改為 2TFZ18-35雙閘板快速防噴器，上腔配全封閘板、下腔配半封閘板，相當于增加了一臺單閘板防噴器，在作業(yè)過程中，進行二次堵塞或倒工具時需要用全封閘板，以前是單閘板時需要提前把半封閘板換成全封閘板，現在改為雙閘板就不需要中途更換閘板了，可以節(jié)省時間提高作業(yè)效率。 技術參數 ： 外形尺寸： 3000 3100 6660； 通徑： 186mm； 額定工作壓力： 21MPa； 靜密封壓力： 35MPa ； 溫度范圍： T20(-29 121 )； 油缸：行程 3.3米、額定上頂力 74t、額定下壓力 42t； 防頂卡瓦最大防頂載荷： 60t； 萬能卡瓦最大載荷： 15t； （生產于 2010年，銷往川慶鉆探長慶井下技術作業(yè)公司、長慶油田分公司設備管理處） 35MPa帶壓作業(yè)裝置 BYJ_f18-35/70F 35MPa帶壓作業(yè)裝置 BYJ_f18-35/70F 特點：為了增加安全性這套裝置的配置都是雙套的 :底部的雙閘板防噴器配置的是剪切閘板和卡瓦閘板 。 以備失控時剪斷井內管柱密封井口。上部兩臺 FH18-35/70球形膠芯環(huán)形防噴器、兩臺 TFZ18-35/70快速防噴器以及升高短接、四通都是按 70MPa承壓能力設計。卡瓦系統(tǒng)配置的是承載能力 70t的承重卡瓦和防頂卡瓦，一臺萬能卡瓦是預備井內壓力對油管產生的上頂力與井內油管的重量接近平衡時使用的。這套設備綜合考慮了作業(yè)過程中可能出現的各種情況，確保安全作業(yè)。 技術參數 ： 外形尺寸： 2000 2000 8960； 通徑： 186mm； 額定工作壓力： 35MPa； 靜密封壓力： 70MPa ； 溫度范圍： T20(-29 121 )； 油缸：行程 3.3米、額定上頂力 97.2t、額定下壓力 67.2t； 防頂卡瓦最大防頂載荷： 70t； 承重卡瓦最大承重載荷： 70t； 萬能卡瓦最大防頂、防掉： 15t； （這是我廠 2008年為遼河興隆臺工程處生產的輔助式帶壓作業(yè)裝置） 3、油水井帶壓作業(yè)裝備 抽油桿帶壓作業(yè)裝置 技術參數 ： 外形尺寸： 1340 380 3831； 通徑： 80mm； 額定工作壓力： 21MPa； 溫度范圍： T20(-29 121 )； 油缸：行程 2.5米、額定上頂力 31t、額定下壓力 20t； 高壓密閉伸縮節(jié)行程： 2.6米，承壓21MPa 3FZ80-21和 2FZ80-21：卡瓦的承載能力為： 15t；卡瓦與半封閘板的規(guī)格： 1 、7/8 、 6/8 、 5/8 。 小四通防噴器密封壓力： 7MPa ； （生產于 2009年，與熱采井配套供遼河興隆臺工程處） 無相對運動式 連續(xù)提取抽油桿帶壓作業(yè)裝置 技術參數 ： 外形尺寸： 1220 1700 3500； 通徑： 80mm； 額定工作壓力： 5MPa； 溫度范圍： T20(-29 121 )； 油缸行程： 800mm 使用范圍： 1“ 抽油桿、 7/8” 抽油桿、 3/4“ 抽油桿、 5/8” 抽油桿； （生產于 2012年，供遼河油田長城鉆探） 特點：連續(xù)提取抽油桿，利用接箍探測開關控制器控制防噴器開關 3、油水井帶壓作業(yè)裝備 連續(xù)提取抽油桿帶壓作業(yè)裝置 特點： 1、更換新型開關控制器； 2、增加伸縮節(jié)油缸，用于控制提取抽油桿作業(yè)最后的幾根抽油桿； 3、增加液壓控制系統(tǒng)，可以手動控制，也可以自動控制。 3、油水井帶壓作業(yè)裝備 連續(xù)提取抽油桿帶壓作業(yè)裝置 特點： 1、更換新型開關控制器； 2、采用兩根油缸，用于控制提取抽油桿作業(yè)最后的幾根抽油桿； 3、增加液壓控制系統(tǒng)，可以手動控制，也可以自動控制。 3、油水井帶壓作業(yè)裝備 BYJR_f18-21/35A型熱采井帶壓作業(yè) 3、油水井帶壓作業(yè)裝備 BYJR_f18-21/35A型熱采井帶壓作業(yè) 3、油水井帶壓作業(yè)裝備 BYJR_f18-21/35A型熱采井帶壓作業(yè) 特點： 針對井內雙層管柱結構，增設一個高壓密閉承重卡瓦，可以在任何位置卡住井下管柱，進行上扣，卸扣工作，其承重力為 40t，比三閘板的安全卡瓦（承重力 15t）的承載能力強。 膠件耐高溫：可以在 250 高溫情況下，密封管柱。 增加冷卻裝置：用高壓泵將冷卻水箱內的水打到冷卻器內，對油管進行循環(huán)冷卻。 技術參數 ： 外形尺寸： 2200 2200 6707； 通徑： 186mm； 額定工作壓力： 21MPa； 靜密封壓力： 35MPa ； 溫度范圍： -10 250 ； 油缸：行程 3.3米、額定上頂力 68t、額定下壓力 38t； 萬能卡瓦最大防頂、防掉： 15t； （生產于 2009年，供遼河興隆臺工程處） 3、油水井帶壓作業(yè)裝備 BYJ-E65-21FQXJ型熱采井帶壓作業(yè) 技術參數 ： 外形尺寸： 2000 2000 6039 通徑： 186 額定靜密封壓力： 21MPa 額定動密封壓力： 14MPa 油缸：最大提升載荷： 65t；最大下壓載荷： 38t；行程： 3300 卡瓦承載： 15t 井口溫度范圍： -29 200 上工作臺溫度范圍： -29 60 3、油水井帶壓作業(yè)裝備 BYJD_f18-14/21A電泵井帶壓作業(yè) 3、油水井帶壓作業(yè)裝備 技術參數 ： 外形尺寸： 2180 1800 7075； 通徑： 186mm； 額定工作壓力： 7MPa； 溫度范圍： T20(-29 121 )； 主油缸：行程 2米、額定上頂力 101.7t、額定下壓力 70.3t； 固定卡瓦油缸：行程 2米、額定上頂力 61.5t、額定下壓力 36t； 高壓密閉伸縮節(jié)：行程 2.1米、承壓 21MPa 承重卡瓦最大承重載荷： 35t； 萬能卡瓦最大防頂、防掉： 15t； （生產于 2008年，供遼河興隆臺工程處） BYJD_f18-14/21A電泵井帶壓作業(yè) 3、油水井帶壓作業(yè)裝備 BYJ-D65-14FQDQ電泵井帶壓作業(yè) 3、油水井帶壓作業(yè)裝備 BYJ-D65-14FQDQ電泵井帶壓作業(yè) 技術參數 ： 外形尺寸： 2900 2900 7500； 通徑： 186mm； 額定工作壓力： 14MPa； 溫度范圍： T20(-29 121 )； 主油缸：行程 3.3米、額定上頂力 101.7t、額定下壓力 70.3t； 固定卡瓦油缸：行程 3.3米、額定上頂力 61.5t、額定下壓力 36t； 高壓密閉伸縮節(jié)：行程 3.4米、承壓 21MPa 承重卡瓦最大承重載荷： 70t； 萬能卡瓦最大防頂、防掉： 15t； （生產于 2012年，供大慶） 3、油水井帶壓作業(yè)裝備 4、氣井帶壓作業(yè)設備 BYJ_f18-21/35D氣井帶壓作業(yè)裝置 4、氣井帶壓作業(yè)設備 BYJ_f18-21/35D氣井帶壓作業(yè)裝置 特點： 這是一套用于氣井的帶壓作業(yè)為了提高安全性，增加了一臺雙閘板防噴器，一臺環(huán)形防噴器；密封膠件從材質上進行了改進，密封性、耐磨性都有了進一步提高；在四通處又增加了一個注水孔，從操作工藝上讓工作過程形成氣頂水的狀態(tài)，防止氣體上竄；FH13/18-14筒狀環(huán)形防噴器的上部增加了一個自封頭，進一步密封井口，防止氣體泄漏。 技術參數 ： 外形尺寸： 3000 3000 7185； 通徑： 186mm； 額定工作壓力： 21MPa； 靜密封壓力： 35MPa ； 溫度范圍： T20(-29 121 )； 油缸：行程 3.3米、額定上頂力 61.5t、額定下壓力 36t； 卡瓦最大載荷： 15t； 筒狀環(huán)形防噴器的額定密封壓力： 14MPa TFZ18-35快速防噴器的密封膠件的使用壽命 :1100米 環(huán)形防噴器膠芯的使用壽命： 800米 （生產于 2010年，銷往遼河興隆臺工程處） BYJ_f18-21/35E氣井帶壓作業(yè)裝置 4、氣井帶壓作業(yè)設備 BYJ_f18-21/35E氣井帶壓作業(yè)裝置 特點：這套帶壓作業(yè)用于含硫化氫的油氣井。安全防噴器配備的是 28-70規(guī)格，當井內油管懸掛器是 11時把上部主體部分換為下圖所示的短接上面安裝一臺 FH18-35球形膠芯環(huán)形防噴器即可把油管掛提出井口。 技術參數 ： 外形尺寸： 2000 2000 7565； 通徑： 186mm； 額定工作壓力： 21MPa； 靜密封壓力： 35MPa ； 溫度范圍： T20(-29 121 )； 油缸：行程 3.2米、額定上頂力 74t、額定下壓力 42t； 卡瓦最大載荷： 15t； 井口安全防噴器額定工作壓力： 70MPa （生產于 2011年，銷往中國長城國際鉆修分公司） 4、氣井帶壓作業(yè)設備 1、帶壓作業(yè)液壓控制裝置概述 帶壓作業(yè)液壓控制裝置是為控制帶壓作業(yè)裝置的所有設備而專門設計。 按照結構形式分為一體式、分體式和車載式三種形式。 一體式液壓控制裝置 分體式液壓控制裝置 車載式液壓控制裝置 一體式 分體式 車載式 2、 帶壓作業(yè)液壓控制裝置案例 （一） DLYK170-2/13-400A型帶壓作業(yè)控制裝置（分體式 /柴油機型） （一） DLYK170-2/13-400A型帶壓作業(yè)控制裝置（分體式 /柴油機型） 主要特點 控制對象 13個，滿足 BYJ18-21/35E型帶壓作業(yè)裝置的所有控制對象的控制。防噴器控制關路安裝液控單向閥，卡瓦開關控制液路安裝液控單向閥，防止控制對象關閉后松動。 環(huán)形防噴器控制壓力單獨控制。 柴油機實現機旁 /遠程雙向電控。 配備 H2S檢測裝置。 配備油管