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带压作业技术(不压井作业技术),是指利用带压作业装备,在井口带压的情况下,实施起下管杆、井筒修理、欠平衡钻井、完井及增产措施的井下作业技术。该技术在国外已经非常成熟,特别是在美国、加拿大,带压作业已经开展了60多年,并且从水井拓展到油井,又从油井拓展到气井,目前气井带压作业已经占到90%。近年来,国内各油田也进行了带压作业技术的推广和应用,目前主要应用于陆地油田的修井作业。
与常规井下作业相比,带压作业的意义在于:一是避免压井液对生产层造成损害,保护油气层的原始状态,使工艺井在作业后容易恢复并保持产能和提高采收率。二是节约产能恢复费用和压井液成本,直接降低作业成本。三是不需压井和替喷,缩短了综合作业工期,提高了作业效率。四是实现生产层零污染,减少排放,实现了安全、环保HSE作业要求。 专家介绍说,“带压作业技术的关键是带压作业设备”。在国外,带压作业设备一般根据液缸能提供的最大提升力(单位为磅)划分产品型号,如95K、420K、600K等。国内产品一般是根据防喷器的密封能力及通径来划分的。2008年发布的行业标准结合了国内外情况,根据最大提升能力及最高工作压力来划分。
不压井作业装备按照作业方式主要分为辅助式和独立式,按照移运方式主要分为自走式和橇装式。辅助式不压井作业装备本身不能独立完成作业,必须依靠作业车井架、油管钳以及其他井下工具的配合才能完成带压起下管柱的作业。由于没有井架(拔杆)、绞车等设备,结构简单,造价低。独立式不压井作业装备不再需要用户自己配备作业车,其本身带有井架(拔杆)、绞车以及油管钳,能够独立完成带压起下管柱的作业。但结构十分复杂,运输、安装和拆卸比较困难,总体造价高。自走式不压井作业装备,是指整套设备按模块化与一台或几台车辆设计成一体,平时由车辆来进行运输,作业时由车辆提供动力。其特点是不需要另外的运输车辆,搬运方便、快捷,但成本较高。橇装式是指整套设备按模块化设计并安装在一个或几个运输橇上,运输时需要单独的运输车辆。如今,上述装备在我国油气田开发中发挥了重要的作用。
国内带压作业装备开发后起直追
国外带压作业装备的开发始于上世纪30年代,现已广泛应用于陆地及海上欠平衡钻井、侧钻、小井眼钻井、完井、射孔、试油、测试、酸化、压裂和修井作业中。相比之下,我国带压作业技术的研究起步较晚,本世纪初才真正开发出具备推广应用价值的带压作业装备。
2001年,华北石油荣盛与辽河油田合作设计开发了国内第一套真正意义的液压辅助式带压作业装备,应用于井筒压力在10MPa以下的井的带压作业,填补了国内带压作业设备的空白,极大地推动了国内带压作业技术在国内地推广。在华北荣盛产品大量现场使用后,国内其他厂家也开始模仿生产带压作业装备。但大多数厂家的产品都属于短冲程辅助式的,与华北荣盛早期产品相似。
一般带压作业装备主要包括以下几部分:1.防喷器系统:包括闸板防喷器、环形防喷器;2.举升系统:包括举升液缸(柱塞)、连接盘及附件;3.卡紧系统:包括液动重力卡瓦、液动防顶加压卡瓦、固定重力卡瓦、固定防顶卡瓦;4.平台系统:包括平台、拔杆绞车系统(独立式);5.平衡泄压系统:包括四通、平衡阀、泄压阀、节流阀及管线;6.动力系统:包括柴油机、液压泵、离合器、分动箱及附件;7.控制系统:包括液控台、蓄能器、控制阀组、油箱、管线及数据采集系统等;8.循环系统:包括动力水龙头、水龙带等。
据华北石油荣盛的技术专家介绍,国内该领域的先进设备,其整体结构上采用模块化设计,分为动力部分和井口作业部分;动力部分为橇装结构,井口作业部分为整体式吊装结构,移运时不用拆卸开,便于安装和运输。此外,配备柴油机作为独立的动力源,液压控制系统配备了远程控制台、司钻控制台、蓄能器组,确保在紧急情况下能迅速关闭井口防喷器,保证安全作业;举升液缸控制阀组具有调压、调速、差动、紧急制动等功能;根据不压井作业的需要设计的快换闸板式防喷器,开关闸板速度快,更换闸板胶芯方便快捷;卡紧系统配备了锥型自紧式卡瓦,承载能力强,具有防顶和承重的功能;防喷器可安装剪切闸板,可以在紧急情况下剪切井内油管并全封闭井口,防止井喷事故的发生;将作业机操作台提升到平台位置,便于操作人员相互交流和操作。目前在陆上带压作业装备方面,国内外之间的差距不断缩小。
市场看好节能环保带压作业装备
经过近十年的探索和研究,国内公司如华北石油荣盛公司,利用其防喷器方面的技术优势,结合设备的现场作业情况,对不压井作业装备进行了不断改进,并利用其先进的液控技术结合油田作业工艺和不同的工况为用户量身定做操作和控制系统,使其性能不断提高,并更加符合用户需求。
2008年,国内SY/T 6731-2008《不压井作业装备》行业标准制定并出台,规范了装备的设计和制造要求。华北荣盛是主要参与制订单位之一,该公司已经取得了带压作业方面的专利技术7项。防喷器和卡瓦等核心部分已经非常成熟和可靠,除了用于自己的不压井作业装备,还广泛应用于其他厂家制造的不压井作业装备。截止到目前,国内在用带压作业装备约65套,其中32套出自华北荣盛,另有约15套为进口产品。该公司产品已经广泛应用于辽河、大港、华北、中原、新疆、吐哈等油田,累计作业井次多达2000口以上。
哥本哈根世界气候大会以后,带压作业技术以其节能环保方面的出色表现受到了国内油气生产企业的高度关注,中石油集团公司更是将带压作业技术作为稳定和提高单井日产量的“牛鼻子”工程,带压作业装备的推广应用进入了黄金期。记者在近期召开的中石油带压作业工作部署会上获悉,预计到“十二五”末,仅中石油带压作业队伍就将发展到400支,年修井能力达到20000口。
新的发展机遇使带压作业装备迅速成为市场新宠,两大石油公司的采购项目陆续启动。据华北石油荣盛公司一位负责人介绍,今后,随着不压井作业技术的推广,不压井作业工艺对装备的要求会越来越高;“公司正在不断适应这种需要,加快产品开发步伐,进一步完善产品设计,提升产品功能,提高配件质量,开发井下工具,不断满足工程技术对油田装备新的要求。”(李俊、赵永军对本文亦有贡献)