油井带压作业技术现状与发展浅析

2021-10-10佟有新

油气·石油与天然气科学 2021年9期

关键词：技术现状油井

佟有新

摘要：带压作业技术具有能够有效保护地层状态、改善油气藏开发效果以及环保节能减排等优势，是油气水井作业领域的一项革命性技术。本文从带压作业优势，发展历程，技术原理、存在问题，发展趋势五个反面对带压作业总结，促进我国带压作业技术的发展。

关键词：油井，带压作业，技术现状，发展浅析

前沿

带压作业是在保持井筒内一定压力，不压井、不放压的情况下进行起下管柱的一种较为先进的井下作业技术。与传统井下作业相比，带压作业的特有优势在于能够最大程度的实现对油气层及环境的双重保护，有利于油气水井修复后的稳定生产，并且可以提高注水效率。

1带压作业的优势

在压井过程中，压井液会影响井筒周围地层的渗透性，尤其是低压低渗地层，更加容易受到污染，一旦受損害，修复十分困难。带压作业就是在施工过程中不需要对作业井进行压井作业，也不需要泄压。技术优势有以下几点：①保护产层，保持了油气层的清洁，提高储量的采收率;②不压井、不泄压，避免了压后放喷排液，节约了产能恢复时间，延长油气井生产周期;③带压作业过程中实现零排放、零污染，保护了环境，节能减排，契合国家的绿色发展理念，意义十分重大;④压井作业中所需要的材料费和作业费用很高，使用带压作业可以避免压井作业程序，从而降低材料费和用工时间，随着低孔隙度、低渗透率的致密性砂岩气藏勘探开发力度的加强，经济效益十分明显;⑤不停产作业，缩短综合作业工期，争取了利益最大化。

2带压作业发展历程

随着技术的不断发展，带压作业设备由最初的机械式设备慢慢转变成液压式，。增加了带压设备的效率和安全系数，20 世纪 80 年代，由 LTD 公司开发出车载带压作业设备，加强了带压设备的机动性。近年来，随着带压作业业务量和业务范围的拓展，出现了钻、完、修井一体化的带压作业设备。国外生产和提供带压设备的公司挺多，比如：Halliburton、CUDD、High Arctic 等。随着对带压作业技术的高度重视和迫切需求，我国带压作业技术也得到了飞速发展。国内从事研究和提供服务的带压作业技术的公司有：四机厂（BY-J100）、华北荣盛（DY-12-14）、任丘铁虎（DYZY18-21/35）、阜新驰宇（FX.FPZYJ-180/14）、托普威尔（J 62B）、通化石油等。

3带压作业技术

带压作业技术主要是通过带压设备防喷器组控制油套环空压力，通过液压系统提供动力来控制闸板和卡瓦的开关，其中游动万能卡瓦具有防顶和承重的功能，液动闸板防喷器具有控制井口压力的功能，主液压缸用于支撑游动横梁及游动万能卡瓦，通过各部件之间的共同配合对压力大的井完成起下管柱作业，并可以防止井内管柱上顶然后通过加压动力系统对管柱施加外力克服井内上顶力，由油管堵塞器控制油管内部压力，从而确保在带压的情况下顺利实现起下管柱作业。

带压作业的核心技术为对井内压力的控制、油管和套管间环空压力的控制、管柱上顶力的控制三部分。

3.1油管内压力控制

管柱内压力控制主要是采用合适的堵塞工具和工艺对油管进行投堵施工，从而达到对油管内的压力进行有效的控制。国内各油田根据带压作业现场的实际工况研发了不同种类的管柱内堵塞工具，如油管桥塞、单流阀、双作作用阀、预置工作筒等，通过水力投送、钢丝投送和空心油杆等投送方式，有效解决了带压作业技术中管柱内压力控制的核心问题。油管内压力的有效控制离不开堵塞工具和工艺技术，二者相辅相成，缺一不可。

3.2油管和套管间环空压力的控制

油管和套管间的环空压力控制主要依靠带压防喷器组进行控制，两个半封闸板防喷器相互配合倒出接箍以及配合放压阀和卸荷阀起出井下工具。另外还有一种特殊防喷器，其特点是采用油缸外置式结构，驱动闸板的液缸外装于防喷器本体两侧，闸板结构形式为圆柱形，前密封于管柱的接触面积增加，密封更可靠，前密封镶嵌有特殊耐磨材料，使前密封在满足动密封的工况下具有较长的使用寿命。

3.3管柱上顶力的控制

带压作业施工过程中主要是利用卡瓦和升降液缸的配合来对管柱的上顶力进行有效控制。卡瓦对管柱提供卡紧力，后依靠升降液缸来控制管柱的起下。现阶段主流的带压作业装置主要配置为锥形自紧式卡瓦。另外在液压控制系统上还安装了卡瓦互锁装置，以防止处于工作状态的1对承重卡瓦或防顶卡瓦同时处于打开位置，从而保证了操作的安全性。

4存在问题分析

国内现有的带压作业设备主要存在承载、承压能力不足，配套不全，可靠性和自动化控制程度较低、操作复杂，难于现场推广等缺陷。

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。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。

国内配套使用装备质量偏低，国产液压元件、卡瓦牙等质量水平与国外品牌存在差距，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。但进口元器件周期较长，配件更换不宜保障。

5 我国不压井带压作业未来的发展趋势

带压作业装备向着一体化、模块化、智能化方向发展，注重提高操作的安全可靠性、机动性和施工效率;车载一体机已得到了各个油田的青睐和认可，一体机可以大幅度降低油耗，提高作业效率。此外，带压作业装置液压控制系统的国产阀件的可靠性需要提高。

带压作业工艺技术向着多样化方向发展。带压作业技术应逐步具备从水井到油井，再到气井，从小修到大修的带压作业能力;

带压作业向系列化、规范化发展。不应仅根据各油气田的不同需求，而提供各种不同的装备，而是应将带压作业设备逐步实现系列化和规范化。

6 结论

通过对国内外不压井带压作业装置的技术发展进程进行了分析，国内对该技术的研究与应用领域差距较大，国产设备有待进一步完善和提高。对国内带压作业装置的发展趋势进行了分析与展望，为其未来的发展方向提出了建设性意见。

参考文献：

[1] 张发珠.试论采油井下作业技术的发展[J].清洗世界.2020（11）.85-86