带 压作业是指在井口带 压的情况下，对井内 管柱进行强行起下钻 的作业手段。要想实 现这一作业目的，必须依靠四个关 键技术：利用专用的内堵工具对井 内管柱的内部进行封堵，实现管内 压力控制；利用带动密封功能的防 喷器对管柱外部环空的压力进行控 制；利用卡瓦系统对作用在管柱上 的重力或上顶力进行控制；利用动 力举升系统对管柱的上行或下放进 行运动的控制。 最初的带压作业主要是指在油 套环空带压情况下起下管柱 （油管、 套管和钻杆）和起下井下工具，即 通常所说的不压井作业，主要用于 事故处理或抢险领域。随着油气行 业对带压作业认识的不断深入以及 其技术自身的持续发展 , 带压作业 已经延伸到陆地和海洋上的完井、 修井、配合连续油管作业、打捞、 射孔、压裂、酸化、磨铣、钻井、 以及应急抢险等多项领域。
 
带压作业技术优势
 
       带压作业技术与常规压井作业 技术相比有许多优势，因此在北美 和中东地区已经发展得非常成熟， 在国内也受到了越来越高的重视。 其优势如下：由于不需要使用泥浆 进行压井，地层不会受到外来流体 中的固相、液相、气相物质的入侵 和伤害，实现了真正意义上的油气 层保护；在对注水井进行带压作业 修井时不需要先停注放压，地层压 力系统不会受到破坏，保持了地层 的压力；由于油气层未受到污染， 无需建立新的地层压力平衡，更有 利于油气井修井、完井后的稳产和 高产；带压作业不需要使用泥浆， 完全避免了泥浆在配置、使用和回 收处理过程中对环境造成的污染； 对于注水井实施带压作业，不会产 生大量的污水排放问题，并且保护 注采网络地层压力系统不受破坏。 由于带压作业前不需要配置泥 浆、循环压井等工序，作业速度和 作业效率都比常规作业有所提升； 由于避免了消耗在压井泥浆上的人 力、物力、时间、环保等方面的成 本，带压作业比常规作业更加经济； 利用带压作业技术进行欠平衡钻井， 可以降低泥浆密度，最大限度地保 持地层的原始状态，降低测井解释 的失误率，提高发现油气层的几率； 在对孔隙－裂缝型或显裂缝型储层 进行钻井或修井的过程中，采用常 规作业时压井液漏失严重，污染地 层，且在钻井、修井作业过程中易 发生大漏和大喷现象，易发生安全 事故、造成地层破坏和环境污染， 而带压作业技术可以避免上述问题； 经过几十年的不断发展和完善，带 压作业在北美和中东地区已经发展成为了一项更加安全可靠的常规作 业技术。
 
中国带压作业技术发展历程
 
        带 压 作 业 技 术 起 源 于 美 国。 1928 年美国人第一次采用由绳缆和 滑轮组组成的机械装置利用大钩作 为动力进行带压作业。这种早期的 带压作业技术笨重且耗时，不具备 大规模推广的条件，只能作为一种 事故处理的作业方式存在。现在， 带压作业技术在北美地区已经发展 得相当成熟，成为了一项常规作业。 带压作业应用的普及率达到了 90% 以上，每年的施工井次超过了 8,000 口，其中大部分集中在带压完井和带 压修井两个领域。北美地区有众多的 带压作业服务公司，其中规模较大的 公司有哈里伯顿、ISS、 CUDD。带 压作业设备的数量超过了 400 套。 另外，带压作业设备由于其作业能力 大，体积小，重量轻，机动性强等特 点，在北美和中东地区还被广泛地用 于海上和陆上的液压修井作业。 与北美地区相比，中国对带压作 业装备的研究较晚，但进步很快。 20 世纪中叶，胜利、江汉等知名油 田开始研究此类技术。起初，因为进 口设备价格高，国产设备自我研发能 力较弱，不压井工艺的应用范围仅限 于注水井小修作业，并没有在油气 开采作业中大量运用。50 年代，大 庆油田研发出中国首台撬装液压式 不压井作业装置。70 年代，四川石 油管理局钻采工艺研究所研发出了 BY30-2 型不压井起下钻装置和用于 修井的 BYXT15 型不压井起下钻装 置，但这些设备的施工范围非常窄， 仅仅用于下油管作业。80 年代，中 国才有了第一台车载不压井修井机，很可惜因在密封方面存在漏洞而未被 大量推广。2002 年，托普威尔石油 技术股份有限公司（简称托普威尔） 率先从加拿大引进了国内第一台先进 的车载辅助式液压带压作业设备，这 是中国首次拥有了具有国际水平的带 压作业装备。在此之后，托普威尔以 及其他国内的带压作业服务公司先后 从美国和加拿大进口了超过 20 台各 种型号的带压作业设备。
 
国产带压作业装备的制约
 
        随着国内油气行业工作者对带 压作业技术认识的不断加深，国内 带压作业装备和服务水平的不断提 高，以及北美地区的示范效应，带 压作业技术在国内的应用近些年来 也发展很快。目前，国内所有的盐 穴储气库井都需要带压作业来进行 完井。在页岩气项目上，大型水力 压裂之后的完井也都采用带压作业 的方式来完成。 国际油公司如壳牌、 EOG 等在中国气田开发项目上也都 采用带压作业的方式进行完井和修 井。2015 年国内带压作业的施工井 次已经达到了 4,400 口，但是低压 的油水井占 95% 以上，高压井和气 井的比例非常小。国内超高压井的 带压作业技术应用从 2012 年开始有 所突破，到 2014 年最高施工压力已 经达到了 102Mpa。国内可以进行 高压井和气井带压作业施工的服务 队伍与北美地区相比也有很大的差 距，从 2002 年托普威尔引进第一台 高压气井带压作业设备至今，只发 展到 20 多支队伍。这 20 多只队伍 中，除了托普威尔拥有两台国产高 压气井带压作业设备之外，其余设 备全部是从北美地区进口的。 北美的带压作业设备生产商与 服务商往往是同一家企业，其代表 公 司 有 哈 里 伯 顿、CUDD、ISS、 Snubco 等公司。这些公司即提供带 压作业服务又研发和制造带压作业设 备，早已实现了产学研用一体化。国 内的带压作业服务企业与设备生产 企业基本上都是不同的公司，设备 研发与带压作业施工工艺和现场应 用之间严重脱节，使国产设备在功 能性和使用性能上始终无法赶上北 美，造成了国内带压作业服务行业 对北美设备产生了严重依赖，制约 了国产带压作业技术和设备的发展。
 
国产带压作业装备的应用
 
       为了应对以上难点，托普铁虎 公司（托普威尔与铁虎石油机械公 司组建的合资公司）在带压作业的 研制方面进行了卡瓦内锁、防喷器 的动态密封、举升系统的控制、液 压 绞 车 的 平 衡 功 能、 模 拟 仿 真 系 统、节箍探测装置等 10 余项关键技 术环节的创新和改进，并获得了 6 项国家技术专利。托普铁虎公司自 2014 年成立以来，已经研发生产 了 3 个系列的带压作业设备。其中 TT150K 独立撬装式带压作业设备 是国内首台获得挪威船级社认证的 符合北美地区带压在作业标准 IRP- 15 的产品。这台设备已经在国内的 冀东南堡油田、斯伦贝谢长和、长 庆油田、大庆油田和中石油金坛储 气库 5 个油气区块先后成功完成了 12 口高压气井的带压作业施工。 托普铁虎公司生产的 TT400K 是目前国内举升力最大的带压作业 设备， 目前已经销往壳牌加蓬公司， 并一次通过了壳牌公司按照相关国 际标准和企业标准进行的验收，这 也是国产带压作业设备首次销往国 际知名油公司。托普铁虎公司生产 TT240K 设备目前正在通过壳牌的 验收，验收之后将进入壳牌中国的 天然气开发区块进行带压作业服务。
 
未来带压作业技术发展方向
 
        在中国，虽然陆地油气田带压 作业已经取得了很大发展，但是海 上的带压作业和液压修井作业仍然 是一片空白，这为带压作业在中国 海洋油田的发展创造了良好机遇。 北美地区利用带压作业进行全过程 欠平衡钻井技术已经发展成熟。欠 平衡钻井可以降低泥浆密度，最大 限度地保持地层的原始状态，降低 测井解释的失误率，提高发现油气 层的几率，同时最大程度降低地层 的一次污染。电潜泵井和带井下安 全阀的海上和陆上油气水井，由于 管外附着铠装电缆、控制管线等设 备，目前还无法应用带压作业技术 进行完井和修井，但是需求巨大。 因此，对可以处理管外附着物的防 喷器装置的研发是带压作业技术未 来的发展方向之一。 目前，北美地区页岩气开发项 目大量采用大长度的水平分支井和 分段压裂的开发技术。压裂之后需 要用带压作业的方式进行磨铣钻塞。 由于连续油管设备自身条件的限制， 无法进行长水平段的带压磨铣和钻 塞，因此北美地区已经逐渐放弃连 续油管钻塞转而广泛的采用带压作 业设备进行磨铣钻塞的技术。随着 国内页岩气开发的迅猛发展，以及 北美地区页岩气开发的示范效应， 带压作业技术在页岩气领域的应用 必将揭开新的篇章。
 
作者简介：作者张彦平，托普威 尔石油技术股份公司总裁，教授级高级 工程师，中国石油高级技术专家。先后 在玉门油田、吐哈油田、工程技术分公 司从事技术及管理工作。