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带压作业技术培训1.目录一、一、带压作作业技技术介介绍二、二、带压作作业装置装置应具具备的基本功能的基本功能三、操作三、操作规范范2.一、带压作业技术介绍1.1、带压作业概述 1.1.1、概念 1.1.2、工作原理 1.1.3、带压作业设备构成 1.1.4、带压作业设备分类 1.1.5、带压作业特点1.2、带压作业技术 1.2.1、带压作业井控技术 1.2.1.1、油管内井控 1.2.1.2、油套环空井控 1.2.2、带压作业工艺技术3.1.1、带压作业概述1.1.1、概念 带压作业是在带压的的环境境中，通过带压作业设备进行起下管柱等井下施工的一种作业方法。带压作业技术的应用避免了常规压井作业中使用压井液对产层造成的污染，有利于保护油气层、保持油气井的产能，有利于提高采收率、延长采收周期，改善油气田周围的自然环境，具有很大的经济效益和社会效益。4.1.1、带压作业概述1.1.2、工作原理 采用带压作业，首先要进行生产管柱的内封堵，在确保管柱内完全封堵的前提下，利用防喷器组来控制油套环形空间的压力，然后依靠带压作业设备自身高效、可靠的液压系统，实现带压起下管柱和实施各种工艺措施作业。对于辅助式带压作业设备来讲，作业设备需要钻修井机配合，进行管柱起下作业。在起下管柱操作过程中，当管柱的自重低于井内压力的上顶力时，用液压缸和卡瓦的相互配合，来有效地控制管柱，防止管柱喷出，安全起下管柱；当管柱的自重高于井内压力的上顶力时，用修井机提升系统和承重卡瓦的相互配合来实施管柱的起下作业。5.1.1、带压作业概述1.1.2、工作原理 采用带压作业，前期的井况资料调研是非常关键的，特别是施工井的套管状况、管柱状况和井内压力状况。为了确保带压作业的施工安全，依据完整、准确的施工井资料，进行详细的工程计算和安全性能分析，来选择并确定带压作业设备类型、带压作业设备的组合方式和带压作业工艺，编制详细的施工方案，制定相应的应急措施，在确保安全的前提下，再进入现场进行施工。6.1.1、带压作业概述1.1.3、设备构造带压作业设备主要包括下述部分：l举升系统：包括举升液缸、游动横梁及附件；l卡瓦组：包括移动重力卡瓦、移动防顶加压卡瓦、固定万能卡 瓦、固定承重卡瓦；l平衡泄压系统：包括四通、平衡阀和泄压阀；l井控系统：包括上快速闸板防喷器、下快速闸板防喷器、环形防喷器，安全防喷器；l控制系统：包括举升控制、卡瓦组控制、防喷器组控制；l数据采集系统：包括举升力、下压力、井口压力、液压系统压力等；l液压动力系统：包括柴油机、液压泵及附件；7.1.1、带压作业概述1.1.4、带压作业设备分类1)按安装方式 可分为独立式带压作业机和辅助式带压作业机，具体如下：独立式带压作业机自身带有提升拔杆，能独立完成管柱起下等施工；辅助式带压作业机虽然具备液压举升系统和卡瓦系统，但没有拔杆提升系统，必须借助修井机或钻机才能完成管柱起下等施工。2)按承压能力：21MPa、35MPa、70MPa、也有少量105MPa作业机。8.1.1、带压作业概述1.1.5、带压作业设备特点l全液压举升，卡瓦和防喷系统实现液压远程控制；l强大的起下能力可以降低对井架和其他提升设备的要求；l行程以3m左右为主；l密封能力大大改进，目前处理井压35MPa的技术已经非常成熟；l升降速度快：提升速度可达15 m/min，下推速度20m/min；l举升机与防喷器组合为一体，设计紧凑；l功能完整，操作简便，一般需2至4名熟练工；l辅助设备与钻机或修井机配合工作时适应性强；l安装方式：API法兰安装，安装快捷；9.1.2、带压作业技术1.2.1、带压作业井控技术确保带压作业技术顺利实施的实质是安全可靠的井控方式，带压作业的井控分为油管内井控和油套环空井控两种方式。10.1.2、带压作业技术1.2.1、带压作业井控技术带压作业油管内控油管内控和油套环空外控各分为三级，都是为保证能够正常实施带压作业作业施工提供的安全保障。油管内井控油套环空井控第一级第二级第三级第一级第二级第三级工作状态压力控制安全保障状态压力控制应急状态压力控制工作状态压力控制安全保障状态压力控制应急状态压力控制根据施工目的和井况选用底部封堵方式，是常规内防喷控制措施。通常选用：油油管管桥桥塞塞、堵堵塞塞器器、单单流流阀阀 应应急急措措施施。在第一级别井控出现问题时，抢装在起到地面油管顶端的内防喷工具。通常选用：油油管管旋塞旋塞阀阀 紧紧急急关关断断措措施施。在前两级井控都失效情况下采用。通常配备：剪剪切切闸闸板板 根据井口关井压力等级配备环环型型防防喷喷器器一一套套、单单闸闸板板防防喷喷器器两两套套，保证工作状态下能安全平稳地起下管柱 根据井口关井压力等级配备闸闸板板防防喷喷器器一一组组，数量根据管柱规格进行配套，确保工作状态下的安全可靠性紧紧急急关关断断措措施施。在前两级井控都失效情况下采用。通常配备：剪剪切切闸闸板板 11.1.2、带压作业技术1.2.1.1、油管内井控1)第一级井控第一级井控主要是井下油管末端堵塞工具，常用的有油管桥塞、堵塞器、单流阀等油管桥塞。电缆桥塞钢丝桥塞12.1.2、带压作业技术1.2.1.1、油管内井控注水井桥塞堵塞器13.1.2、带压作业技术1.2.1.1、油管内井控14.1.2、带压作业技术1.2.1.1、油管内井控2)第二级井控 旋塞阀，通常摆放于井口，处于打开状态，主要用于油管桥塞或堵塞器不能有效坐封时抢喷作业和临时做油管井控作业，同时是检修设备时做油管井控的保险程序。承压为35MPa和70MPa，尺寸种类繁多，适用于各种油管。15.1.2、带压作业技术1.2.1.1、油管内井控3)第三级井控井口防喷器组装置的剪切闸板，当井控无法控制时使用。16.1.2、带压作业技术1.2.1.2、油套环空井控1)第一级井控 根据井口关井压力等级，配备不同压力等级的带压作业设备的防喷器组，保证在工作状态下能安全平稳地起下管柱。2)第二级井控 根据井口关井压力等级配备井口防喷器组，主要保证带压作业作业机在更换密封胶件和维修过程中使用，同时是在休息时做好井控的保险井控。3)第三级井控 井口防喷器组装置的剪切闸板，当井控无法控制时使用。17.1.2、带压作业技术1.2.2、带压作业工艺技术1)带压作业计算 (1)带压作业起下油管柱受力分析带压作业起下油管柱，需要对其垂直方向的力进行分析，确定需要施加多大的力才能将管柱起出或下入井筒。18.1.2、带压作业技术上顶力管柱重力平衡点油缸系统压力19.1.2、带压作业技术(2)油管中和点计算 油管轴向力油管浮重油管受到的上顶力注：当油管上顶时可用带压作业作业机的防顶卡瓦控制油管起下。不同尺寸的油管在不同压力等级井筒内中和点的深度不同.20.1.2、带压作业技术(3)带压作业作业设备施加的临界弯曲载荷 计算出带压作业作业中施加的最大下推力后，必须要确认管柱能承受如此压缩负荷而且不会发生弯曲。21.1.2、带压作业技术1.2.2、带压作业工艺技术2)带压作业作业方式 (1)井内压力低于临界值时可直接选用环形防喷器控制，相对应的井内管柱选择如下：3-1/2 油管 (0-5MPa)2-7/8油管 (0-10 MPa)2-3/8 油管 (0-14 MPa)22.1.2、带压作业技术1.2.2、带压作业工艺技术2)带压作业作业方式 (2)井内压力大于临界值可用带压作业作业机环形和半封闸板控制；(3)井内压力35MPa以上可选用带压作业作业机半封闸板和半封闸板控制。注：带压作业作业机上的环形防喷器在压力允许范围内可过油管节箍，带压作业作业机的半封闸板不可过油管节箍。23.二、带压作业装置应具备的基本功能1、带压作业用防喷器的压力等级应比实际井压高出一个压力等级。如实际井压在1521MPa左右，所用防喷器的压力等级应为35Mpa。2、正常带压作业装置下部应具备全封井口、半封井口和卡住管柱的三项功能，不参与正常带压作业，可在特殊情况下，偶尔使用一下，以确保安全作业，避免井口失控。特种快速特种快速闸板防板防喷器器24.二、带压作业装置应具备的基本功能3、带压作业用防喷器分为密封用防喷器（密封胶件与油管之间无相对运动）导接箍和工具用防喷器（密封胶件与油管之间有相对运动）接箍强行通过密封胶件用防喷器被动式自封头，在密封件下过油管和接箍。筒状筒状环形防形防喷器器自封自封头25.二、带压作业装置应具备的基本功能FH18-35FH18-35环形防形防喷器器 胶芯为球形，通径186mm，工作压力35 MPa，胶芯可根据需要调整对管柱的挤压负荷。环形外接10L储能器一个，用于缓冲管柱接箍通过时的液压冲击。FH18-35环形防喷器用于密封管柱，当井压小于临界值油管接箍可强行通过球形胶芯，是带压作业的主要设备。特点：u 球形胶芯含胶量较多，可以通过调节环形的关闭压力来重复使用。u 环形防喷器关闭状态应根据井压进行调节，要求球形胶芯关闭后有微小的渗漏，渗漏量约为3L/min。便于油管接箍强行通过球形胶芯。26.二、带压作业装置应具备的基本功能TFZ18-35TFZ18-35快速快速闸板防板防喷器器 通径186mm，额定工作压力35MPa，闸板胶芯为加宽加厚耐磨型，闸板配：2 7/8、3 1/2各一付。油缸外置，油路均为内藏式。主要用于高压下倒出接箍或井下工具。特点：u 闸板采用圆形闸板体，密封性能好。前密封镶嵌耐磨瓦片，可进行滑动密封。u 闸板更换方便，只需拆卸侧门螺栓。27.二、带压作业装置应具备的基本功能4、带压作业用卡瓦：一般带压作业分为独立式带压作业装置和辅助式带压作业装置，其中独立式带压作业装置，没有作业机进行配合，本身自带一个桅杆绞车，其吨位在13t，可吊一根油管和一般工具等，从始至终用油缸、卡瓦系统和防喷器系统提出和下入油管，因而卡瓦系统必须具备自紧式承重固定卡瓦和自紧式防顶固定卡瓦；又要具备自紧式防顶游动卡瓦和自紧式承重游动卡瓦。其卡瓦的承重防顶力必须大于井下管柱的全部重量，一般应在5060t左右。而辅助式带压作业装置是用作业机大勾配合带压作业主机进行作业。当井下油管重量大于井下压力对油管的上顶力时，可不用卡瓦和油缸参与作业，只用防喷器与作业机大勾配合，密封管柱、上提和下放油管即可；28.二、带压作业装置应具备的基本功能 但当井下压力对油管的上顶力大于井下油管的重量时，油管即会上串，此时才开始使用卡瓦系统和油缸系统，当井下压力在21MPa时，对油管形成的最大上顶力对3 1/2油管是13t，对于2 7/8油管是8.5t；当第一根油管下压时形成的摩擦阻力大约5t。因而总的下压力要大于13.5t时，即可把第一根油管压入井内，所以在辅助式带压作业装置上所配卡瓦，即可用自紧式防顶卡瓦也可用闸板式万能卡瓦（1517t），即能满足需要。29.二、带压作业装置应具备的基本功能5、带压作业用油缸：主要用于当井下压力对油管的上顶力大于井下油管重量时使用，如果是独立式带压作业装置，既要全程使用油缸，其油缸的上顶力和下压力既要加大；上升下降速度也要加快。动力源用柴油机和专用油缸泵均要加大。目前国产带压作业机只有大庆井下有4台独立式，其余上百台均为辅助式带压作业装置。辅助式带压作业装置所用油缸在油管有上顶时才用，用的时间与井压有关，大约为1/21/4时间。油缸不能代替大勾来上顶被封隔器卡住的管柱，易把活塞杆顶弯。30.二、带压作业装置应具备的基本功能6、被动转盘：31.二、带压作业装置应具备的基本功能7、升高四通及平衡泄压系统：升高四通用于容纳井下工具段使上、下防喷器能导出工具用。平衡阀是用于防喷器上下压力平衡，易于开启防止前密封胶件被刺坏，当压力在9Mpa以下时也可以不用，泄压阀是把升高短节内的高压放掉，再开启上部防喷器，即不会使高压水上喷 32.二、带压作业装置应具备的基本功能8、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33.二、带压作业装置应具备的基本功能7、升高四通及平衡泄压系统：升高四通用于容纳井下工具段使上、下防喷器能导出工具用。平衡阀是用于防喷器上下压力平衡，易于开启防止前密封胶件被刺坏，当压力在9Mpa以下时也可以不用，泄压阀是把升高短节内的高压放掉，再开启上部防喷器，即不会使高压水上喷 34.2.3.1、操作控制压力支腿油缸：8.5-10.5MPa3FZ18-35：8.5-10.5MPaTFZ18-35：0-10.5MPa平衡阀、泄压阀：8.5-10.5MPaTFZ18-35：0-10.5MPaFH18-35：开启10.5MPa，关闭0-10.5MPa密闭式固定卡瓦：10.5MPa防顶卡瓦：2.5-4.5MPa承重卡瓦：2.5-4.5MPa升降油缸：0-18MPa三、操作规范35.2.3.2、控制套管环空压力的防喷器的选择井口压力小于7MPa 自封封井器井口压力：7-10MPa 环形防喷器井口压力：大于10MPa 快速闸板防喷器三、操作规范36.2.3.3、起下方式的选择游动承重卡瓦游动防顶卡瓦固定万能卡瓦u 管柱重量大于井口上顶力修井机大勾起下管柱u 管柱重量小于井口上顶力升降油缸和卡瓦组起下管柱。注意！当采用油缸和卡瓦进行起下管柱作业时，固定卡瓦和游动卡瓦不得同时打开。油缸在起下过程中，移动行程应小于油缸总行程3.3m。三、操作规范37.2.3.4、用自封封井器起下管柱操作u 当井口压力小于7MPa时使用u 应关闭侧出口旋塞阀u其他防喷器处于开启状态u具有井压助封功能，当自封头磨损后，可以调整顶丝和压盖位置，继续使用。旋塞阀顶丝压盖三、操作规范38.2.3.5、用环形防喷器密封换套压力起下管柱操作u 当井口压力7-10MPa时使用u 应打开自封封井器侧出口旋塞阀，观察溢流情况u调节环形关闭压力，观察溢流口溢流情况，溢流量为3L/min为宜。10L蓄能器环形防喷器三、操作规范39.2.3.6、用快速防喷器密封换套压力起下管柱操作u 当井口压力大于10MPa时使用u 快速防喷器不能强行通过油管接箍u当下快速防喷器打开时，应开启平衡阀平衡闸板上下压力；当上快速防喷器打开时，应开启卸压阀释放四通内压力。u 平衡压力和卸除压力后应将平衡阀和泄压阀复位，常位为关闭状态。然后再进行防喷器开关动作。下快速防喷器上快速防喷器平衡阀泄压阀四通环形自封封井器三、操作规范40.2.3.7、环形防喷器更换胶芯操作u 应关闭3FZ18-35防喷器半封、卡瓦，手动锁紧锁紧装置u 打开泄压阀卸除从三闸板半封至环形密闭空间内的压力u 泄掉蓄能器系统压力，此时应前后多次搬动环形控制手柄，将控制管线内的余压卸除干净。u 拆除环形顶盖上的螺母，拆除稳固装置u利用升降油缸将环形顶盖及其上部部件向上吊起u 更换胶芯。如果环形内有油管，可采用将环形胶芯切断，从裂缝穿过管柱进行安装。三、操作规范41.2.3.8、快速防喷器更换闸板操作u 应关闭3FZ18-35防喷器半封、卡瓦u 为确保安全建议关闭其他卡瓦u 拆除侧门螺栓，搬动快速防喷器手柄至开位u闸板与侧门一起被油缸带出，更换闸板u 搬动控制手柄至关位，上紧侧门螺栓。此操作不需要泄掉蓄能器系此操作不需要泄掉蓄能器系统压力力三、操作规范42.2.3.9、设备安装时支腿油缸操作u 设备安装前应将蓄能器系统压力升至额定压力u 应连接支腿油缸控制管线（控制室至带压作业设备）u 带压作业装置底部法兰与井口法兰对接完毕，其仍然被吊车辅助起吊u打开控制室操作面板下的截止阀u 操作支腿油缸操作手柄（下平台上）调整油缸位置u 锁紧各个支腿上的锁紧螺母，完成稳固u 关闭控制室操作面板下的截止阀u 用钢丝绳对带压作业装置四角进行斜拉固定u 吊车撤出。支腿油缸操作完支腿油缸操作完毕后后应及及时关关闭控制室操作面板下的截止控制室操作面板下的截止阀支腿油缸截止阀三、操作规范43.2.3.10、易损件判废建议1、卡瓦牙作废：大面积牙尖磨损严重；关闭后管柱打滑；卡瓦牙本体开裂；2、自封头作废：将自封封井器压盖和顶丝旋至最底部，密封处仍有大量井液溢出3、球形胶芯作废：将环形关路控制压力调制最大，关闭后自封封井器侧出口处仍有大量井液溢出4、快速闸板前密封作废：将快速防喷器控制压力调制最大，关闭后自封封井器侧出口处仍有大量井液溢出三、操作规范44.