钻修带压作业培训

带压作业技术培训目录一、带压作业技术介绍二、带压作业装置应具备的基本功能三、操作规范一、带压作业技术介绍1.1、带压作业概述1.1.1、概念1.1.2、工作原理1.1.3、带压作业设备构成1.1.4、带压作业设备分类1.1.5、带压作业特点1.2、带压作业技术1.2.1、带压作业井控技术1.2.1.1、油管内井控1.2.1.2、油套环空井控1.2.2、带压作业工艺技术1.1、带压作业概述1.1.1、概念带压作业是在带压的环境中，通过带压作业设备进行起下管柱等井下施工的一种作业方法。带压作业技术的应用避免了常规压井作业中使用压井液对产层造成的污染，有利于保护油气层、保持油气井的产能，有利于提高采收率、延长采收周期，改善油气田周围的自然环境，具有很大的经济效益和社会效益。1.1、带压作业概述1.1.2、工作原理采用带压作业，首先要进行生产管柱的内封堵，在确保管柱内完全封堵的前提下，利用防喷器组来控制油套环形空间的压力，然后依靠带压作业设备自身高效、可靠的液压系统，实现带压起下管柱和实施各种工艺措施作业。对于辅助式带压作业设备来讲，作业设备需要钻修井机配合，进行管柱起下作业。在起下管柱操作过程中，当管柱的自重低于井内压力的上顶力时，用液压缸和卡瓦的相互配合，来有效地控制管柱，防止管柱喷出，安全起下管柱；当管柱的自重高于井内压力的上顶力时，用修井机提升系统和承重卡瓦的相互配合来实施管柱的起下作业。1.1、带压作业概述1.1.2、工作原理采用带压作业，前期的井况资料调研是非常关键的，特别是施工井的套管状况、管柱状况和井内压力状况。为了确保带压作业的施工安全，依据完整、准确的施工井资料，进行详细的工程计算和安全性能分析，来选择并确定带压作业设备类型、带压作业设备的组合方式和带压作业工艺，编制详细的施工方案，制定相应的应急措施，在确保安全的前提下，再进入现场进行施工。1.1、带压作业概述1.1.3、设备构造带压作业设备主要包括下述部分：举升系统：包括举升液缸、游动横梁及附件；卡瓦组：包括移动重力卡瓦、移动防顶加压卡瓦、固定万能卡瓦、固定承重卡瓦；平衡泄压系统：包括四通、平衡阀和泄压阀；井控系统：包括上快速闸板防喷器、下快速闸板防喷器、环形防喷器，安全防喷器；控制系统：包括举升控制、卡瓦组控制、防喷器组控制；数据采集系统：包括举升力、下压力、井口压力、液压系统压力等；液压动力系统：包括柴油机、液压泵及附件；1.1、带压作业概述1.1.4、带压作业设备分类1)按安装方式可分为独立式带压作业机和辅助式带压作业机，具体如下：独立式带压作业机自身带有提升拔杆，能独立完成管柱起下等施工；辅助式带压作业机虽然具备液压举升系统和卡瓦系统，但没有拔杆提升系统，必须借助修井机或钻机才能完成管柱起下等施工。2)按承压能力：21MPa、35MPa、70MPa、也有少量105MPa作业机。1.1、带压作业概述1.1.5、带压作业设备特点全液压举升，卡瓦和防喷系统实现液压远程控制；强大的起下能力可以降低对井架和其他提升设备的要求；行程以3m左右为主；密封能力大大改进，目前处理井压35MPa的技术已经非常成熟；升降速度快：提升速度可达15m/min，下推速度20m/min；举升机与防喷器组合为一体，设计紧凑；功能完整，操作简便，一般需2至4名熟练工；辅助设备与钻机或修井机配合工作时适应性强；安装方式：API法兰安装，安装快捷；1.2、带压作业技术1.2.1、带压作业井控技术确保带压作业技术顺利实施的实质是安全可靠的井控方式，带压作业的井控分为油管内井控和油套环空井控两种方式。1.2、带压作业技术1.2.1、带压作业井控技术带压作业油管内控和油套环空外控各分为三级，都是为保证能够正常实施带压作业作业施工提供的安全保障。油管内井控油套环空井控第一级第二级第三级第一级第二级第三级工作状态压力控制安全保障状态压力控制应急状态压力控制工作状态压力控制安全保障状态压力控制应急状态压力控制根据施工目的和井况选用底部封堵方式，是常规内防喷控制措施。通常选用：油管桥塞、堵塞器、单流阀应急措施。在第一级别井控出现问题时，抢装在起到地面油管顶端的内防喷工具。通常选用：油管旋塞阀紧急关断措施。在前两级井控都失效情况下采用。通常配备：剪切闸板根据井口关井压力等级配备环型防喷器一套、单闸板防喷器两套，保证工作状态下能安全平稳地起下管柱根据井口关井压力等级配备闸板防喷器一组，数量根据管柱规格进行配套，确保工作状态下的安全可靠性紧急关断措施。在前两级井控都失效情况下采用。通常配备：剪切闸板1.2、带压作业技术1.2.1.1、油管内井控1)第一级井控第一级井控主要是井下油管末端堵塞工具，常用的有油管桥塞、堵塞器、单流阀等油管桥塞。电缆桥塞钢丝桥塞1.2、带压作业技术1.2.1.1、油管内井控注水井桥塞堵塞器1.2、带压作业技术1.2.1.1、油管内井控1.2、带压作业技术1.2.1.1、油管内井控2)第二级井控旋塞阀，通常摆放于井口，处于打开状态，主要用于油管桥塞或堵塞器不能有效坐封时抢喷作业和临时做油管井控作业，同时是检修设备时做油管井控的保险程序。承压为35MPa和70MPa，尺寸种类繁多，适用于各种油管。1.2、带压作业技术1.2.1.1、油管内井控3)第三级井控井口防喷器组装置的剪切闸板，当井控无法控制时使用。1.2、带压作业技术1.2.1.2、油套环空井控1)第一级井控根据井口关井压力等级，配备不同压力等级的带压作业设备的防喷器组，保证在工作状态下能安全平稳地起下管柱。2)第二级井控根据井口关井压力等级配备井口防喷器组，主要保证带压作业作业机在更换密封胶件和维修过程中使用，同时是在休息时做好井控的保险井控。3)第三级井控井口防喷器组装置的剪切闸板，当井控无法控制时使用。1.2、带压作业技术1.2.2、带压作业工艺技术1)带压作业计算(1)带压作业起下油管柱受力分析带压作业起下油管柱，需要对其垂直方向的力进行分析，确定需要施加多大的力才能将管柱起出或下入井筒。1.2、带压作业技术上顶力管柱截面积井压上顶力APF管柱重力42ODGWLW井液单位长度重量管柱浮重平衡点管柱浮重上顶力WF油缸系统压力上顶力管柱浮重油缸数量活塞面积上提上提力FWnAPF上顶力油缸数量活塞面积下压下压力FnAPF1.2、带压作业技术(2)油管中和点计算油管轴向力＝油管浮重－油管受到的上顶力注：当油管上顶时可用带压作业作业机的防顶卡瓦控制油管起下。不同尺寸的油管在不同压力等级井筒内中和点的深度不同.1.2、带压作业技术(3)带压作业作业设备施加的临界弯曲载荷计算出带压作业作业中施加的最大下推力后，必须要确认管柱能承受如此压缩负荷而且不会发生弯曲。1.2、带压作业技术1.2.2、带压作业工艺技术2)带压作业作业方式(1)井内压力低于临界值时可直接选用环形防喷器控制，相对应的井内管柱选择如下：3-1/2″油管(0-5MPa)2-7/8″油管(0-10MPa)2-3/8″油管(0-14MPa)1.2、带压作业技术1.2.2、带压作业工艺技术2)带压作业作业方式(2)井内压力大于临界值可用带压作业作业机环形和半封闸板控制；(3)井内压力35MPa以上可选用带压作业作业机半封闸板和半封闸板控制。注：带压作业作业机上的环形防喷器在压力允许范围内可过油管节箍，带压作业作业机的半封闸板不可过油管节箍。二、带压作业装置应具备的基本功能1、带压作业用防喷器的压力等级应比实际井压高出一个压力等级。如实际井压在15~21MPa左右，所用防喷器的压力等级应为35Mpa。2、正常带压作业装置下部应具备全封井口、半封井口和卡住管柱的三项功能，不参与正常带压作业，可在特殊情况下，偶尔使用一下，以确保安全作业，避免井口失控。特种快速闸板防喷器二、带压作业装置应具备的基本功能3、带压作业用防喷器分为①密封用防喷器（密封胶件与油管之间无相对运动）②导接箍和工具用防喷器（密封胶件与油管之间有相对运动）③接箍强行通过密封胶件用防喷器④被动式自封头，在密封件下过油管和接箍。筒状环形防喷器自封头二、带压作业装置应具备的基本功能FH18-35环形防喷器胶芯为球形，通径φ186mm，工作压力35MPa，胶芯可根据需要调整对管柱的挤压负荷。环形外接10L储能器一个，用于缓冲管柱接箍通过时的液压冲击。FH18-35环形防喷器用于密封管柱，当井压小于临界值油管接箍可强行通过球形胶芯，是带压作业的主要设备。特点：球形胶芯含胶量较多，可以通过调节环形的关闭压力来重复使用。环形防喷器关闭状态应根据井压进行调节，要求球形胶芯关闭后有微小的渗漏，渗漏量约为3L/min。便于油管接箍强行通过球形胶芯。二、带压作业装置应具备的基本功能TFZ18-35快速闸板防喷器通径φ186mm，额定工作压力35MPa，闸板胶芯为加宽加厚耐磨型，闸板配：27/8、31/2各一付。油缸外置，油路均为内藏式。主要用于高压下倒出接箍或井下工具。特点：闸板采用圆形闸板体，密封性能好。前密封镶嵌耐磨瓦片，可进行滑动密封。闸板更换方便，只需拆卸侧门螺栓。二、带压作业装置应具备的基本功能4、带压作业用卡瓦：一般带压作业分为独立式带压作业装置和辅助式带压作业装置，其中独立式带压作业装置，没有作业机进行配合，本身自带一个桅杆绞车，其吨位在1~3t，可吊一根油管和一般工具等，从始至终用油缸、卡瓦系统和防喷器系统提出和下入油管，因而卡瓦系统必须具备自紧式承重固定卡瓦和自紧式防顶固定卡瓦；又要具备自紧式防顶游动卡瓦和自紧式承重游动卡瓦。其卡瓦的承重防顶力必须大于井下管柱的全部重量，一般应在50~60t左右。而辅助式带压作业装置是用作业机大勾配合带压作业主机进行作业。当井下油管重量大于井下压力对油管的上顶力时，可不用卡瓦和油缸参与作业，只用防喷器与作业机大勾配合，密封管柱、上提和下放油管即可；二、带压作业装置应具备的基本功能但当井下压力对油管的上顶力大于井下油管的重量时，油管即会上串，此时才开始使用卡瓦系统和油缸系统，当井下压力在21MPa时，对油管形成的最大上顶力对31/2〞油管是13t，对于27/8〞油管是8.5t；当第一根油管下压时形成的摩擦阻力大约5t。因而总的下压力要大于13.5t时，即可把第一根油管压入井内，所以在辅助式带压作业装置上所配卡瓦，即可用自紧式防顶卡瓦也可用闸板式万能卡瓦（15~17t），即能满足需要。二、带压作业装置应具备的基本功能5、带压作业用油缸：主要用于当井下压力对油管的上顶力大于井下油管重量时使用，如果是独立式带压作业装置，既要全程使用油缸，其油缸的上顶力和下压力既要加大；上升下降速度也要加快。动力源用柴油机和专用油缸泵均要加大。目前国产带压作业机只有大庆井下有4台独立式，其余上百台均为辅助式带压作业装置。辅助式带压作业装置所用油缸在油管有上顶时才用，用的时间与井压有关，大约为1/2~1/4时间。油缸不能代替大勾来上顶被封隔器卡住的管柱，易把活塞杆顶弯。二、带压作业装置应具备的基本功能6、被动转盘：二、带压作业装置应具备的基本功能7、升高四通及平衡泄压系统：升高四通用于容纳井下工具段使上、下防喷器能导出工具用。平衡阀是用于防喷器上下压力平衡，易于开启防止前密封胶件被刺坏，当压力在9Mpa以下时也可以不用，泄压阀是把升高短节内的高压放掉，再开启上部防喷器，即不会使高压水上喷二、带压作业装置应具备的基本功能8、防喷器组合形式带压作业装置的防喷器组合形式应根据具体的工作需要进行组合使用，一般配置为（由上至下）环形防喷器，上特快防喷器，四通，下特快防喷器。环形防喷器上特快防喷器平衡阀下特快防喷器泄压阀二、带压作业装置应具备的基本功能7、升高四通及平衡泄压系统：升高四通用于容纳井下工具段使上、下防喷器能导出工具用。平衡阀是用于防喷器上下压力平衡，易于开启防止前密封胶件被刺坏，当压力在9Mpa以下时也可以不用，泄压阀是把升高短节内的高压放掉，再开启上部防喷器，即不会使高压水上喷2.3.1、操作控制压力支腿油缸