鉆修帶壓作業(yè)培訓(xùn)

1、2021/3/231帶壓作業(yè)技術(shù)培訓(xùn)2021/3/232目錄一、帶壓作業(yè)技術(shù)介紹一、帶壓作業(yè)技術(shù)介紹二、帶壓作業(yè)裝置應(yīng)具備的基本功能二、帶壓作業(yè)裝置應(yīng)具備的基本功能三、操作規(guī)范三、操作規(guī)范2021/3/233一、帶壓作業(yè)技術(shù)介紹1.1、帶壓作業(yè)概述 1.1.1、概念 1.1.2、工作原理 1.1.3、帶壓作業(yè)設(shè)備構(gòu)成 1.1.4、帶壓作業(yè)設(shè)備分類 1.1.5、帶壓作業(yè)特點1.2、帶壓作業(yè)技術(shù) 1.2.1、帶壓作業(yè)井控技術(shù) 1.2.1.1、油管內(nèi)井控 1.2.1.2、油套環(huán)空井控 1.2.2、帶壓作業(yè)工藝技術(shù)2021/3/2341.1、帶壓作業(yè)概述1.1.1、概念 帶壓作業(yè)是在帶壓的環(huán)境帶壓的環(huán)

2、境中,通過帶壓作業(yè)設(shè)備進(jìn)行起下管柱等井下施工的一種作業(yè)方法。帶壓作業(yè)技術(shù)的應(yīng)用避免了常規(guī)壓井作業(yè)中使用壓井液對產(chǎn)層造成的污染,有利于保護(hù)油氣層、保持油氣井的產(chǎn)能,有利于提高采收率、延長采收周期,改善油氣田周圍的自然環(huán)境,具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。2021/3/2351.1、帶壓作業(yè)概述1.1.2、工作原理 采用帶壓作業(yè),首先要進(jìn)行生產(chǎn)管柱的內(nèi)封堵,在確保管柱內(nèi)完全封堵的前提下,利用防噴器組來控制油套環(huán)形空間的壓力,然后依靠帶壓作業(yè)設(shè)備自身高效、可靠的液壓系統(tǒng),實現(xiàn)帶壓起下管柱和實施各種工藝措施作業(yè)。 對于輔助式帶壓作業(yè)設(shè)備來講,作業(yè)設(shè)備需要鉆修井機(jī)配合,進(jìn)行管柱起下作業(yè)。在起下管柱操作過程

3、中,當(dāng)管柱的自重低于井內(nèi)壓力的上頂力時,用液壓缸和卡瓦的相互配合,來有效地控制管柱,防止管柱噴出,安全起下管柱;當(dāng)管柱的自重高于井內(nèi)壓力的上頂力時,用修井機(jī)提升系統(tǒng)和承重卡瓦的相互配合來實施管柱的起下作業(yè)。2021/3/2361.1、帶壓作業(yè)概述1.1.2、工作原理 采用帶壓作業(yè),前期的井況資料調(diào)研是非常關(guān)鍵的,特別是施工井的套管狀況、管柱狀況和井內(nèi)壓力狀況。為了確保帶壓作業(yè)的施工安全,依據(jù)完整、準(zhǔn)確的施工井資料,進(jìn)行詳細(xì)的工程計算和安全性能分析,來選擇并確定帶壓作業(yè)設(shè)備類型、帶壓作業(yè)設(shè)備的組合方式和帶壓作業(yè)工藝,編制詳細(xì)的施工方案,制定相應(yīng)的應(yīng)急措施,在確保安全的前提下,再進(jìn)入現(xiàn)場進(jìn)行施工。

4、2021/3/2371.1、帶壓作業(yè)概述1.1.3、設(shè)備構(gòu)造帶壓作業(yè)設(shè)備主要包括下述部分:l舉升系統(tǒng):包括舉升液缸、游動橫梁及附件;l卡瓦組:包括移動重力卡瓦、移動防頂加壓卡瓦、固定萬能卡 瓦、固定承重卡瓦;l平衡泄壓系統(tǒng):包括四通、平衡閥和泄壓閥;l井控系統(tǒng):包括上快速閘板防噴器、下快速閘板防噴器、環(huán)形防噴器,安全防噴器;l控制系統(tǒng):包括舉升控制、卡瓦組控制、防噴器組控制;l數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):包括舉升力、下壓力、井口壓力、液壓系統(tǒng)壓力等;l液壓動力系統(tǒng):包括柴油機(jī)、液壓泵及附件;2021/3/2381.1、帶壓作業(yè)概述1.1.4、帶壓作業(yè)設(shè)備分類1) 按安裝方式 可分為獨立式帶壓作業(yè)機(jī)和輔助式帶

5、壓作業(yè)機(jī),具體如下:獨立式帶壓作業(yè)機(jī)自身帶有提升拔桿,能獨立完成管柱起下等施工;輔助式帶壓作業(yè)機(jī)雖然具備液壓舉升系統(tǒng)和卡瓦系統(tǒng),但沒有拔桿提升系統(tǒng),必須借助修井機(jī)或鉆機(jī)才能完成管柱起下等施工。2) 按承壓能力:21MPa、35MPa、70MPa、也有少量105MPa作業(yè)機(jī)。2021/3/2391.1、帶壓作業(yè)概述1.1.5、帶壓作業(yè)設(shè)備特點l全液壓舉升,卡瓦和防噴系統(tǒng)實現(xiàn)液壓遠(yuǎn)程控制;l強(qiáng)大的起下能力可以降低對井架和其他提升設(shè)備的要求;l行程以3m左右為主;l密封能力大大改進(jìn),目前處理井壓35MPa的技術(shù)已經(jīng)非常成熟;l升降速度快:提升速度可達(dá)15 m/min,下推速度20m/min;l舉升機(jī)

6、與防噴器組合為一體,設(shè)計緊湊;l功能完整,操作簡便,一般需2至4名熟練工;l輔助設(shè)備與鉆機(jī)或修井機(jī)配合工作時適應(yīng)性強(qiáng);l安裝方式:API法蘭安裝,安裝快捷; 2021/3/23101.2、帶壓作業(yè)技術(shù)1.2.1、帶壓作業(yè)井控技術(shù)確保帶壓作業(yè)技術(shù)順利實施的實質(zhì)是安全可靠的井控方式,帶壓作業(yè)的井控分為油管內(nèi)井控和油套環(huán)空井控兩種方式。2021/3/23111.2、帶壓作業(yè)技術(shù)1.2.1、帶壓作業(yè)井控技術(shù)帶壓作業(yè)油管內(nèi)控油管內(nèi)控和油套環(huán)空外控各分為三級,都是為保證能夠正常實施帶壓作業(yè)作業(yè)施工提供的安全保障。油管內(nèi)井控油套環(huán)空井控第一級第二級第三級第一級第二級第三級工作狀態(tài)壓力控制安全保障狀態(tài)壓力控制

7、應(yīng)急狀態(tài)壓力控制工作狀態(tài)壓力控制安全保障狀態(tài)壓力控制應(yīng)急狀態(tài)壓力控制根據(jù)施工目的和井況選用底部封堵方式,是常規(guī)內(nèi)防噴控制措施。 通常選用:油管橋油管橋塞、堵塞器、單塞、堵塞器、單流閥流閥 應(yīng)急措施應(yīng)急措施。在第一級別井控出現(xiàn)問題時,搶裝在起到地面油管頂端的內(nèi)防噴工具。通常選用:油管旋油管旋塞閥塞閥 緊急關(guān)斷措施緊急關(guān)斷措施。在前兩級井控都失效情況下采用。通常配備:剪切閘剪切閘板板 根據(jù)井口關(guān)井壓力等級配備環(huán)型環(huán)型防噴器一套、單防噴器一套、單閘板防噴器兩套閘板防噴器兩套,保證工作狀態(tài)下能安全平穩(wěn)地起下管柱 根據(jù)井口關(guān)井壓力等級配備閘板閘板防噴器一組防噴器一組,數(shù)量根據(jù)管柱規(guī)格進(jìn)行配套,確保工作狀

8、態(tài)下的安全可靠性緊急關(guān)斷措施緊急關(guān)斷措施。在前兩級井控都失效情況下采用。通常配備:剪切閘剪切閘板板 2021/3/23121.2、帶壓作業(yè)技術(shù)1.2.1.1、油管內(nèi)井控1) 第一級井控第一級井控主要是井下油管末端堵塞工具,常用的有油管橋塞、堵塞器、單流閥等油管橋塞。電纜橋塞鋼絲橋塞2021/3/23131.2、帶壓作業(yè)技術(shù)1.2.1.1、油管內(nèi)井控注水井橋塞堵塞器2021/3/23141.2、帶壓作業(yè)技術(shù)1.2.1.1、油管內(nèi)井控2021/3/23151.2、帶壓作業(yè)技術(shù)1.2.1.1、油管內(nèi)井控2) 第二級井控 旋塞閥,通常擺放于井口,處于打開狀態(tài),主要用于油管橋塞或堵塞器不能有效坐封時搶噴

9、作業(yè)和臨時做油管井控作業(yè),同時是檢修設(shè)備時做油管井控的保險程序。承壓為35MPa和70MPa,尺寸種類繁多,適用于各種油管。 2021/3/23161.2、帶壓作業(yè)技術(shù)1.2.1.1、油管內(nèi)井控3) 第三級井控井口防噴器組裝置的剪切閘板,當(dāng)井控?zé)o法控制時使用。2021/3/23171.2、帶壓作業(yè)技術(shù)1.2.1.2、油套環(huán)空井控1) 第一級井控 根據(jù)井口關(guān)井壓力等級,配備不同壓力等級的帶壓作業(yè)設(shè)備的防噴器組,保證在工作狀態(tài)下能安全平穩(wěn)地起下管柱。2) 第二級井控 根據(jù)井口關(guān)井壓力等級配備井口防噴器組,主要保證帶壓作業(yè)作業(yè)機(jī)在更換密封膠件和維修過程中使用,同時是在休息時做好井控的保險井控。3)

10、第三級井控 井口防噴器組裝置的剪切閘板,當(dāng)井控?zé)o法控制時使用。2021/3/23181.2、帶壓作業(yè)技術(shù)1.2.2、帶壓作業(yè)工藝技術(shù)1) 帶壓作業(yè)計算 (1) 帶壓作業(yè)起下油管柱受力分析帶壓作業(yè)起下油管柱,需要對其垂直方向的力進(jìn)行分析,確定需要施加多大的力才能將管柱起出或下入井筒。2021/3/23191.2、帶壓作業(yè)技術(shù)上頂力管柱截面積井壓上頂力APF管柱重力42ODGWLW井液單位長度重量管柱浮重平衡點管柱浮重上頂力WF油缸系統(tǒng)壓力上頂力管柱浮重油缸數(shù)量活塞面積上提上提力FWnAPF上頂力油缸數(shù)量活塞面積下壓下壓力FnAPF2021/3/23201.2、帶壓作業(yè)技術(shù) (2) 油管中和點計算

11、 油管軸向力油管浮重油管受到的上頂力注:當(dāng)油管上頂時可用帶壓作業(yè)作業(yè)機(jī)的防頂卡瓦控制油管起下。不同尺寸的油管在不同壓力等級井筒內(nèi)中和點的深度不同.2021/3/23211.2、帶壓作業(yè)技術(shù)(3) 帶壓作業(yè)作業(yè)設(shè)備施加的臨界彎曲載荷 計算出帶壓作業(yè)作業(yè)中施加的最大下推力后,必須要確認(rèn)管柱能承受如此壓縮負(fù)荷而且不會發(fā)生彎曲。2021/3/23221.2、帶壓作業(yè)技術(shù)1.2.2、帶壓作業(yè)工藝技術(shù)2) 帶壓作業(yè)作業(yè)方式 (1) 井內(nèi)壓力低于臨界值時可直接選用環(huán)形防噴器控制,相對應(yīng)的井內(nèi)管柱選擇如下:3-1/2 油管 (0-5MPa)2-7/8油管 (0-10 MPa)2-3/8 油管 (0-14 MP

12、a)2021/3/23231.2、帶壓作業(yè)技術(shù)1.2.2、帶壓作業(yè)工藝技術(shù)2) 帶壓作業(yè)作業(yè)方式 (2) 井內(nèi)壓力大于臨界值可用帶壓作業(yè)作業(yè)機(jī)環(huán)形和半封閘板控制;(3) 井內(nèi)壓力35MPa以上可選用帶壓作業(yè)作業(yè)機(jī)半封閘板和半封閘板控制。注:帶壓作業(yè)作業(yè)機(jī)上的環(huán)形防噴器在壓力允許范圍內(nèi)可過油管節(jié)箍,帶壓作業(yè)作業(yè)機(jī)的半封閘板不可過油管節(jié)箍。2021/3/2324二、帶壓作業(yè)裝置應(yīng)具備的基本功能1、帶壓作業(yè)用防噴器的壓力等級應(yīng)比實際井壓高出一個壓力等級。如實際井壓在1521MPa左右,所用防噴器的壓力等級應(yīng)為35Mpa。2、正常帶壓作業(yè)裝置下部應(yīng)具備全封井口、半封井口和卡住管柱的三項功能,不參與正常

13、帶壓作業(yè),可在特殊情況下,偶爾使用一下,以確保安全作業(yè),避免井口失控。特種快速閘板防噴器特種快速閘板防噴器2021/3/2325二、帶壓作業(yè)裝置應(yīng)具備的基本功能3、帶壓作業(yè)用防噴器分為密封用防噴器（密封膠件與油管之間無相對運動）導(dǎo)接箍和工具用防噴器（密封膠件與油管之間有相對運動）接箍強(qiáng)行通過密封膠件用防噴器被動式自封頭,在密封件下過油管和接箍。筒狀環(huán)形防噴器筒狀環(huán)形防噴器自封頭自封頭2021/3/2326二、帶壓作業(yè)裝置應(yīng)具備的基本功能FH18-35環(huán)形防噴器環(huán)形防噴器 膠芯為球形,通徑186mm,工作壓力35 MPa,膠芯可根據(jù)需要調(diào)整對管柱的擠壓負(fù)荷。環(huán)形外接10L儲能器一個,用于緩沖管柱

14、接箍通過時的液壓沖擊。FH18-35環(huán)形防噴器用于密封管柱,當(dāng)井壓小于臨界值油管接箍可強(qiáng)行通過球形膠芯,是帶壓作業(yè)的主要設(shè)備。特點: u 球形膠芯含膠量較多,可以通過調(diào)節(jié)環(huán)形的關(guān)閉壓力來重復(fù)使用。u 環(huán)形防噴器關(guān)閉狀態(tài)應(yīng)根據(jù)井壓進(jìn)行調(diào)節(jié),要求球形膠芯關(guān)閉后有微小的滲漏,滲漏量約為3L/min。便于油管接箍強(qiáng)行通過球形膠芯。2021/3/2327二、帶壓作業(yè)裝置應(yīng)具備的基本功能TFZ18-35快速閘板防噴器快速閘板防噴器 通徑186mm,額定工作壓力35MPa,閘板膠芯為加寬加厚耐磨型,閘板配:2 7/8、3 1/2各一付。油缸外置,油路均為內(nèi)藏式。主要用于高壓下倒出接箍或井下工具。特點:u 閘

15、板采用圓形閘板體,密封性能好。前密封鑲嵌耐磨瓦片,可進(jìn)行滑動密封。u 閘板更換方便,只需拆卸側(cè)門螺栓。2021/3/2328二、帶壓作業(yè)裝置應(yīng)具備的基本功能4、帶壓作業(yè)用卡瓦:一般帶壓作業(yè)分為獨立式帶壓作業(yè)裝置和輔助式帶壓作業(yè)裝置,其中獨立式帶壓作業(yè)裝置,沒有作業(yè)機(jī)進(jìn)行配合,本身自帶一個桅桿絞車,其噸位在13t,可吊一根油管和一般工具等,從始至終用油缸、卡瓦系統(tǒng)和防噴器系統(tǒng)提出和下入油管,因而卡瓦系統(tǒng)必須具備自緊式承重固定卡瓦和自緊式防頂固定卡瓦;又要具備自緊式防頂游動卡瓦和自緊式承重游動卡瓦。其卡瓦的承重防頂力必須大于井下管柱的全部重量,一般應(yīng)在5060t左右。 而輔助式帶壓作業(yè)裝置是用作業(yè)

16、機(jī)大勾配合帶壓作業(yè)主機(jī)進(jìn)行作業(yè)。當(dāng)井下油管重量大于井下壓力對油管的上頂力時,可不用卡瓦和油缸參與作業(yè),只用防噴器與作業(yè)機(jī)大勾配合,密封管柱、上提和下放油管即可;2021/3/2329二、帶壓作業(yè)裝置應(yīng)具備的基本功能 但當(dāng)井下壓力對油管的上頂力大于井下油管的重量時,油管即會上串,此時才開始使用卡瓦系統(tǒng)和油缸系統(tǒng),當(dāng)井下壓力在21MPa時,對油管形成的最大上頂力對3 1/2油管是13t,對于2 7/8油管是8.5t; 當(dāng)?shù)谝桓凸芟聣簳r形成的摩擦阻力大約5t。因而總的下壓力要大于13.5t時,即可把第一根油管壓入井內(nèi),所以在輔助式帶壓作業(yè)裝置上所配卡瓦,即可用自緊式防頂卡瓦也可用閘板式萬能卡瓦（1

17、517t）,即能滿足需要。2021/3/2330二、帶壓作業(yè)裝置應(yīng)具備的基本功能5、帶壓作業(yè)用油缸:主要用于當(dāng)井下壓力對油管的上頂力大于井下油管重量時使用,如果是獨立式帶壓作業(yè)裝置,既要全程使用油缸,其油缸的上頂力和下壓力既要加大;上升下降速度也要加快。動力源用柴油機(jī)和專用油缸泵均要加大。目前國產(chǎn)帶壓作業(yè)機(jī)只有大慶井下有4臺獨立式,其余上百臺均為輔助式帶壓作業(yè)裝置。輔助式帶壓作業(yè)裝置所用油缸在油管有上頂時才用,用的時間與井壓有關(guān),大約為1/21/4時間。油缸不能代替大勾來上頂被封隔器卡住的管柱,易把活塞桿頂彎。2021/3/2331二、帶壓作業(yè)裝置應(yīng)具備的基本功能6、被動轉(zhuǎn)盤:2021/3/2

18、332二、帶壓作業(yè)裝置應(yīng)具備的基本功能7、升高四通及平衡泄壓系統(tǒng):升高四通用于容納井下工具段使上、下防噴器能導(dǎo)出工具用。平衡閥是用于防噴器上下壓力平衡,易于開啟防止前密封膠件被刺壞,當(dāng)壓力在9Mpa以下時也可以不用,泄壓閥是把升高短節(jié)內(nèi)的高壓放掉,再開啟上部防噴器,即不會使高壓水上噴 2021/3/2333二、帶壓作業(yè)裝置應(yīng)具備的基本功能8、防噴器組合形式帶壓作業(yè)裝置的防噴器組合形式應(yīng)根據(jù)具體的工作需要進(jìn)行組合使用,一般配置為（由上至下）環(huán)形防噴器,上特快防噴器,四通,下特快防噴器。環(huán)形防噴器上特快防噴器平衡閥下特快防噴器泄壓閥2021/3/2334二、帶壓作業(yè)裝置應(yīng)具備的基本功能7、升高四通

19、及平衡泄壓系統(tǒng):升高四通用于容納井下工具段使上、下防噴器能導(dǎo)出工具用。平衡閥是用于防噴器上下壓力平衡,易于開啟防止前密封膠件被刺壞,當(dāng)壓力在9Mpa以下時也可以不用,泄壓閥是把升高短節(jié)內(nèi)的高壓放掉,再開啟上部防噴器,即不會使高壓水上噴 2021/3/23352.3.1、操作控制壓力支腿油缸:8.5-10.5MPa3FZ18-35:8.5-10.5MPaTFZ18-35:0-10.5MPa平衡閥、泄壓閥:8.5-10.5MPaTFZ18-35:0-10.5MPaFH18-35:開啟10.5MPa,關(guān)閉0-10.5MPa密閉式固定卡瓦:10.5MPa防頂卡瓦:2.5-4.5MPa承重卡瓦:2.5-

20、4.5MPa升降油缸:0-18MPa三、操作規(guī)范2021/3/23362.3.2、控制套管環(huán)空壓力的防噴器的選擇井口壓力小于7MPa 自封封井器井口壓力:7-10MPa 環(huán)形防噴器井口壓力:大于10MPa 快速閘板防噴器三、操作規(guī)范2021/3/23372.3.3、起下方式的選擇游動承重卡瓦游動防頂卡瓦固定萬能卡瓦u 管柱重量大于井口上頂力 修井機(jī)大勾起下管柱u 管柱重量小于井口上頂力 升降油缸和卡瓦組起下管柱。 注意!當(dāng)采用油缸和卡瓦進(jìn)行起下管柱作業(yè)時,固定卡瓦和游動卡瓦不得同時打開。油缸在起下過程中,移動行程應(yīng)小于油缸總行程3.3m。三、操作規(guī)范2021/3/23382.3.4、用自封封井

21、器起下管柱操作u 當(dāng)井口壓力小于7MPa時使用u 應(yīng)關(guān)閉側(cè)出口旋塞閥u 其他防噴器處于開啟狀態(tài) u 具有井壓助封功能,當(dāng)自封頭磨損后,可以調(diào)整頂絲和壓蓋位置,繼續(xù)使用。 旋塞閥頂絲壓蓋三、操作規(guī)范2021/3/23392.3.5、用環(huán)形防噴器密封換套壓力起下管柱操作u 當(dāng)井口壓力7-10MPa時使用u 應(yīng)打開自封封井器側(cè)出口旋塞閥,觀察溢流情況u 調(diào)節(jié)環(huán)形關(guān)閉壓力,觀察溢流口溢流情況,溢流量為3L/min為宜。10L蓄能器環(huán)形防噴器三、操作規(guī)范2021/3/23402.3.6、用快速防噴器密封換套壓力起下管柱操作u 當(dāng)井口壓力大于10MPa時使用u 快速防噴器不能強(qiáng)行通過油管接箍u 當(dāng)下快速防噴器打開時,應(yīng)開啟平衡閥平衡閘板上下壓力;當(dāng)上快速防噴器打開時,應(yīng)開啟卸壓閥釋放四通內(nèi)壓力。u 平衡壓力和卸除壓力后應(yīng)將平衡閥和泄壓閥復(fù)位,常位為關(guān)閉狀態(tài)。然后再進(jìn)行防噴器開關(guān)動作。下快速防噴器上快速防噴器平衡閥泄壓閥四通環(huán)形自封封井器三、操作規(guī)范2021/3/23412.3.7、環(huán)形防噴器更換膠芯操作u 應(yīng)關(guān)閉3FZ18-35防噴器半封、卡瓦,手動鎖緊鎖緊裝置u 打開泄壓閥卸除從三閘板半封至環(huán)形密閉空間內(nèi)的壓力u 泄掉蓄能器系統(tǒng)壓力,此時應(yīng)前后多次搬動環(huán)形控制手柄,