海洋带压作业装备研制调研2014.5.15

1、海洋带压作业装备研制调研一、 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。几乎所有井的油、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

2、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。二、 国内外技术发展现状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

3、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。目前带压技术和装备在国外已非常成熟，辅助式和独立式设备及其配套工具序列齐全，设备实现了全液压举升，最高提升力达2669KN，最大下推力达1157KN。已普遍应用于陆地和海洋作业。最高作业井压力可达140MPa。根据压力级别和提升高度等的不同，进口一套带压作业装备费用可达10002000万元。国外主要带压作业公司简介（目前北美带压作业公司超过50家）公司名称业绩CUDD（1977年成立）最近2年带压作业超过1000井次，其中海上平台带压作业约200井次，最高作业压力140兆帕，硫化氢含量达40%；主要在北美、西非、北非

4、、亚洲、中东及海上；CUDD与托普于2003年成为战略合作伙伴PLS自1985年至2004年共完成海洋油气田不压井作业达4000口井次以上，其中包括完井、修井、冲沙、打捞、射孔等Crosco,Intergrated DrillingWellServices Co.Ltd每年平均超过600井次的带压作业和修井服务BootsCoots（1959年成立）近几年，每年各种带压作业技术服务产值近一亿美金Live Well Service自1979年公司成立后的20年中，共完成了20000井次以上的不压井作业，其中大部分是在气候严酷的加拿大（气温在-45+35）2、国内带压作业技术发展及现状国内从二十世纪

5、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。 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。国内致力于研制不压井作业装备的厂家主要有：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

6、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烟台杰瑞石油服务集团股份有限公司自主研发的340K带压作业设备目前，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。3、国内外技术指标及参数对比国外厂家生产的带压作业设备技术指

7、标公司型号通径(mm)冲程(m)最大举升力( kN)最大下压力( kN)转盘扭矩( kN·m)最大导管尺寸(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独立式179.43.0533.9311.4辅助式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国内厂家生产的带压作业设备技术指标生产厂家主要参数工作压力（MPa）行程（m）最大提升力（KN）最大下压力（KN）通径（mm）液压系统最大压力（MPa）四机厂2110.998539-21华北荣盛143.5-3431258-10任丘铁虎353.3490294-25阜新驰宇142.8120060018020托普威尔353.6660430179-通化中油

10、101.5315200124-杰瑞集团34.53.51540840194-三、 国内技术存在的问题分析1、 与国外带压作业装备的差距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

11、。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。2、 装备水平与国内油田实际需求差距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

12、小修的需要。超高压（大于70MPa）井、热采井、特殊类型的带压作业装备亟待研制开发。国产装备在优选液压元器件、卡瓦牙、胶件等材料上要下大功夫，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。3、国内厂家需解决的关键技术难题油管内堵塞技术分注井井下管柱下部带有封隔器、配水器等工具，其内孔均在5038左右。一般常用油管内堵塞器为丢手打压式内堵塞器，只能

13、堵在最上面封隔器以上的油管内。当此根油管被取出后，下部管柱即处于失控状态。因而往往只能放压，这样就会造成环境污染。过去曾经采用过小直径内堵塞器堵最下部油管技术，但必须用小油管送下，因一般井深都超过千米，小油管打弯，不易送到指定位置，而不好推广。几种对策：二次堵塞技术，起到有堵塞器的管柱时，把下部特种单闸板防喷器半封闸板换成全封闸板，用安全卡瓦卡住下部油管，把上部油管从全封闸板下部卸开提出，关全封。用油管下小堵塞器堵在最下方封隔器以下油管内（上提式），即可把全部油管提出；化学堵塞：打堵塞剂；优化完井管柱：高压水井可在完井时下入带有预制工作筒和可控开关结构形式的完井管柱，既能实现封隔器正常座封，也

14、不影响水井日常维护，还能实现下次带压作业时堵塞器的精确堵塞，甚至实现对油套环空的底部密封。油管接箍探测设备由于没有油管接箍探测设备，在油管起下过程中只能凭感觉或经验判断油管接箍位置，所以很容易磕碰防喷器的密封橡胶件，对于带压作业存在安全隐患。若有油管接箍探测设备的精确探测，不仅可以避免闸板倒油管接箍的过程中与接箍的磕碰，提高防喷器闸板密封的使用寿命，提高带压作业效率。防喷器密封橡胶件的性能通过大量的现场应用，目前防喷器密封橡胶件的磨损只能维持2000米以内井深的管柱一趟起下，若有附加工序及其它特殊情况，就得中途更换密封橡胶件，既费时又费力；另外，目前防喷器密封橡胶件在气温过低的情况下，存在硬化

15、风险，会加大密封件的磨损，导致密封效果欠佳。液压元器件质量问题现场应用过程中，油缸升降速度慢，并且动力控制系统经常出现故障。液压元器件质量难以保障安全高效的带压作业。四、 发展趋势与常规作业方式相比，带压作业更加有利于实现资源的可持续开发利用，从而为油气田长期稳定开发提供了强大的技术支撑，创造出了巨大的经济效益和社会效益。随着带压作业这种井下作业技术的不断发展成熟，其必然会在我国油田的建设中得到进一步的推广应用。不压井作业装备作为目前国际石油钻采装备重点发展项目之一,其总的发展趋势为:向智能化方向发展,采用先进技术和结构,采用自动化系统,最大限度减少工人的劳动强度；向高性能、高可靠性、高安全性

16、方向发展；向高效、节能、环保、一体化方向发展；向系列化、模块化、标准化方向发展；向轻便性、高适应性方向发展,可到达任何地方进行不压井作业等。设备方面提高了操作的安全可靠性、机动性、施工效率配套技术方面应用方面五、 工作建议1、认清技术差距起步较晚，与国外带压作业存在差距国内带压作业研制起步较晚，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。 现阶段，若是独自开展带压设备的研制，由于缺乏基础研究，需要一个由低到高的发展历程，预计需要3-5年。 若是采用联合研发，组建联合攻关团队存在一定的协调困难，但这完成该项

17、科研攻关的最有效的手段，预计2-3年可完成科研攻关内容。 海洋带压作业设备研发难度大，需要充足资金及人力支持 国内的带压作业仅局限于陆地上的低压不含硫井，尚未有在海洋应用记录。由于海洋环境复杂，工艺技术要求高，所以研制的带压设备必须在陆地积累丰富的成功经验后，方可进行海上应用。另外，带压作业设备的研发涉及液控、自动化控制、水力学、钻井工艺、机械制造等多个方面，需要充足的资金及一批高素质的技术人员长期工作。 国际先进的带压作业装备价值2000万元，国产带压作业装备一般只有100多万元，压力级别高也不过300万元，若是研制满足海洋工况需求的带压作业装备，保守估计也要投入2500-3500万元，同时

18、需要3-5人长期进行科研攻关。 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。带压作业风险性高带压作业是一种高风险作业，对带压作业设备，工具及配套井控装备要求较高，包括稳定性、密封性、安全可靠性及其他方面的机械性能。同时，作业人员需要具有丰富的现场经验，较高的综合素质。带压作业技术定位困难带压作业目前主要应用于带压完井、带压修井、欠平衡钻井、带压侧钻等。现阶段针对完井、修井等方面的技术人员欠缺，作业工艺了解不透彻，设备研发存在困难，加之海洋钻井不采用欠平衡钻井工艺，带压作业设备的技术定位存在一定难度。海洋带压作业挑战巨大国内的带压作业仅局限于陆地上