带压作业装置现状与发展

带压作业是在保持井筒内一定压力,不压(洗)井、不放压的情况下进行起下管柱,实施增产措施的一种先进的井下作业技术.主要优点是能够最大限度地减少对地层的污染和能量的损失,效率高、安全可靠,能满足井场节能减排要求等.带压作业技术在国外已经广泛应用,开发出了系列带压作业装置,并形成了较为完善的配套技术体系.目前国内也开展了相应的研究,逐步推广应用,并取得了一定的效果.     

带压作业装备的过去、现在与未来

带压作业装备(Snubbing)自1928年Herbert C. Otis首创至今已有90年历史,获得了油气田开发过程中的立足点。回顾Snubbing国内外的发展历程,模拟仿真技术、设计制造水平、自动化推动了不压井作业技术的进步。目前,带压作业装备的发展趋势是高可效化、高安全性、智能化。为此,本文对某些技术关键点与今后的研究方向提出了建议。     

轮式卡瓦连续加载带压作业装置的研究与应用

普通不压井设备采用固定卡管器和游动卡管器交替夹卡实现管柱起下作业,导致设备操作程序多,速度慢。为此,研制了轮式卡瓦连续加载带压作业装置。设计了加载控制系统和井口密封防喷系统,形成了液压马达驱动滚动头连续滚压的加载控制技术以及内置自封式球封和半全封组合而成的井口密封防喷技术,实现了低压井管柱快速起下和密封防喷,具有加载效率高、作业速度快、安全可靠等优点。现场应用表明,该装置可满足低压不压井作业需要。     

带压作业闸板防喷器关键部件的有限元分析

带压作业闸板防喷器的关键部件是密封胶心和壳体,分别采用尼龙与帘线-丁氰橡胶复合材料和合金钢锻件制造。以SolidWorks及Cosmos有限元软件为平台建立了数值模型,对胶心和壳体进行了受力数值模拟计算。计算结果表明,在20MPa的压力作用下,胶心接触压力最大值位于尼龙下端棱角位置,达9.7MPa,橡胶翼板无明显应力集中现象,胶心结构强度满足要求;壳体在系统压力为35MPa时,其内壁最大应力为222MPa,安全系数为2.8,满足设计要求。有限元数值模拟为带压作业闸板防喷器的设计提供了参考依据。     

新型独立式带压作业设备的研发与应用

针对现有带压作业设备在高压油气井开发中存在的承载和承压能力不足及安全性和可靠性差等问题,创新研制了新型独立式带压作业设备,开展了卡瓦无损加载技术、高压密封控制技术和多点精确控制技术等方面的研究。新型独立式带压作业设备在南美地区油气田已顺利完成17口井带压作业,作业井最深达4 267 m,井底最大压力30.2 MPa,最大提升载荷840 k N,设备提升速度0.8 m/s,下压速度0.8 m/s,全套设备安装时间13.5 h,完井后拆装搬家时间7.5 h。该设备实现了大吨位油气井带压作业设备的系列化和国产化,有效提升了我国石油装备研发及制造能力。     

带压作业技术研究与应用

带压作业技术是在不压井、不泄压的状态下起下油管和油杆的井下作业技术,主要包括管柱内堵塞技术、油套管环形空间密封技术、管柱加力控制技术和系列配套技术。介绍了带压作业装置的结构、性能特点及带压作业堵井工艺。阐述了带压作业技术在扶余、新民和新木等采油厂956口油水井的应用情况,结果表明,截至目前应用带压作业技术少放水200万m3,节约注水成本2 000多万元,多产油20万t,产值超过6亿元。最后指出带压作业技术可保护油气藏、维持地层能量、减轻对地面的污染。     

国内带压作业技术及应用状况

文章针对国内外油田带压井的作业现状,对国内带压作业装置的第1～4代产品设备性能和对国内外带压作业工艺进行了分析比较,从安全性、可靠性、作业效率、环保功能和使用寿命方面分析了国内带压作业装置的特点和作业中存在的问题.     

带压作业在油气水井中的应用

以往油田在进行带压油、气、水井作业施工前,为保证安全生产,经常要先压井,再作业,这样的弊端一是要面临压井液成本,其次是压井液对地层造成的污染,第三是油气井生产压力在短时间内很难恢复到施工作业前的状态,影响油气采收率。不压井带压作业就是在带压环境中通过不压井设备起、下管柱的作业方法。对油气井而言它可以保护和维持地层的原始产能,减少酸化、压裂等增产措施的次数,为油气田的长期开发和稳定生产提供良好的基础。对水井而言,它不需要停注放压,可以大大缩短施工周期,同时可以免去常规作业所需压井液及其地面设备的投入,省去了排压井液的费用,无污染,保护环境。辽河石油勘探局兴隆台工程技术处2001年以来就开始在各大油田从事油、水井不压井带压作业施工,技术日趋成熟,此项技术应用前景非常广阔。     

带压作业修井装置的研制

介绍了国内外带压作业装置的技术现状，叙述了国内自主开发的带压作业修井装置的基本设计原理、部件设计、操作规程和目前涉及到的主要力学问题，为我国带压作业装置的研究和设计提供借鉴。     

国内带压作业技术应用现状调研

该文主要介绍了国内带压作业技术应用现状和工艺水平，重点论述工艺原理、结构组成、技术关键，并对相关性能参数进行了计算，对各系统安全性进行全面分析，表明该工艺安全可靠；同时统计了近年来国内应用情况，适用范围广，污水减排和增采增注方面取得显著成效。     

石油及石油化工装置中安全相关系统的工程设计

根据在苏丹富拉油田开发项目安全相关系统FSC的设计和运行经验,全面介绍了安全相关系统的设计原则、设计程序、设计方法,同时也介绍了与安全相关系统有关的术语和概念.设计原则主要涉及有效性、可靠性、安全完整性分配、目标故障、有效性与可靠性综合以及经济适用等原则;设计程序包含了安全系统设计生命周期的各个部分和各阶段的目标;设计方法主要涉及系统设计和系统组态.为同类系统的设计提供了可借鉴的程序和方法.     

井下安全监控系统设计与实现

针对目前国内井下故障频发,而预警效率低、安全监测技术较为滞后的问题,设计研制了一种具有自主知识产权的井下安全监控系统。该系统可以直接测量近钻头力学参数和工程参数,利用钻井液脉冲将所测参数实时传输至钻井风险分析评估模块,该模块通过分析计算接收到的数据判断钻井风险类型,并评估风险等级。现场试验表明,井下安全监控系统功能完善、性能稳定,风险评估准确率大于95%,部分技术指标达到了国外同类监测系统的水平。研究表明,井下安全监控系统可以降低深部复杂地层钻井风险和钻井成本、解决深部复杂地层井下故障预警效率低等问题,可以产生较大的经济效益。      

不压井修井作业装备发展现状分析

以不压井修井技术为背景,简述了不压井修井作业装备的类型、系统组成和工作原理。重点介绍了国内外不压井修井装备的发展现状,列出了国内外主要生产厂家产品的基本参数。分析了该技术与装备的发展趋势,并且针对目前我国不压井修井装备中油管内堵塞器的性能不稳定,堵塞工序占用作业时间过长;防喷器胶芯对管径变化的适应性不足;装备不配套,自动化程度低、操作复杂等问题提出了进一步开展不压井修井装备研究工作的四条建议。     

电气设备监控与过程自动化系统的集成电路设计

通过对油气田工程建设实际情况的分析,指出了油气田生产企业电气监控和生产过程自动化设计方面所存在的问题和特点,提出了在油气田、油气管道等工程设计中,发挥生产过程自控系统和电气监控系统各自的技术优势,实现一体化的设计思路。对工程设计中需要注意和相互配合的问题,指出了系统集成的具体解决方法。     

电气装置的接地安全设计

论述了电气装置接地对于系统安全的重要性。并结合在设计中的体会,从不同方面分析了应如何进行接地保护。     

一种新型带压作业设备的研制

针对目前带压作业设备自动化程度和作业效率均较低以及拆装、搬迁和移运费用高等问题,研制了一种新型带压作业设备。该设备由全液压钻机、旋转动力头、井口装置有机组合而成,动力系统、控制系统统一设计,采用车装式、全液压驱动和智能控制,能够完成带压小修、带压大修及欠平衡钻井作业。试验结果表明,该新型带压作业设备结构合理,技术先进,操作灵活,自动化程度高,作业效率高,能够满足井内压力不超过21 MPa的井下作业要求。     

油库罐区安全生产监控系统

介绍了一种油库安全生产监控的方法，该系统的应用，提高了企业的管理水平，节约了运营成本，保证了企业的安全长周期运行。     

大负载不压井作业机液压卡瓦结构的优化设计

针对不压井作业机液压卡瓦存在的大负载下局部失效的问题,采用试验与仿真相结合的方法对卡瓦的开槽宽度、开槽位置和齿顶宽度3个结构参数进行了研究,提出了将有限元分析法、正交试验法、线性加权法和Matlabs优化工具箱相结合的液压卡瓦结构优化设计方法。研究结果表明:液压卡瓦的薄弱部位为卡瓦齿,卡瓦齿在周向和轴向存在应力分布不均的问题;卡瓦齿周向的Mises应力基本呈现左右对称的趋势,卡瓦齿轴向的Mises应力呈现上下较大、中间较小的马鞍形;优化设计的卡瓦牙板开槽宽度为5mm、齿顶宽为0.23mm、开槽平面与左右端面角为21.67°。研究结果对液压卡瓦应力分布的改善以及夹持能力的提高有重要意义。     

双根起下的带压作业系统

常规带压作业施工存在起下速度慢、施工难度大、安全风险高、施工时间长、作业成本高、设备规模大和搬安效率低等问题。鉴于此,开发了双根起下的带压作业系统。该系统通过修井机与带压作业装置的合理匹配,设计增加双根排放飘台,充分利用修井机动力,使两套装置动力集成化,实现了带压作业施工双根起下,大幅度减少了现场搬安工作量,缩短了作业时间;双根排放飘台与带压作业装置工作平台一体化设计,安装迅速,运输方便;将原装置远程控制室改为井口操作台,带压操作时各岗位之间沟通及时准确,提高了带压作业的安全性。现场试验及应用结果表明:双根起下4趟管柱比单根起下4趟管柱缩短40 h,每井次搬安可节约20 h,综合施工效率提高16. 7%以上。双根起下的带压作业系统解决了常规带压作业施工中存在的诸多问题,并且具有良好的经济效益和社会效益。