1、帶壓作業技術前言帶壓作業是指利用特殊修井設備，在油、氣、水井井口帶壓的情況下，實施起下管桿、井筒修理及增產措施的井下作業技術。通過防噴器組控制油套環空壓力，堵塞器控制油管內部壓力，然后通過對管柱施加外力克服井內上頂力，從而完成帶壓起下管柱。幾乎所有的油、氣、水層從勘探，開發到后期的維護過程中都受到不同程度的傷害。如何避免或減小油氣層傷害，提高油水井壽命和產能一直是開發技術人員努力的方向。帶壓作業技術的出現為實現真正意義上的油氣層保護提供了可能。相對于油井來說，帶壓作業較傳統井下作業，沒有外來流體入侵，油氣層就沒有外來固相，液相的傷害，不會產生新的層間矛盾，地層壓力系統不會受到破壞，不需要重新建

2、立平衡，有利于油井修復后穩產、高產。相對于傳統水井作業，在不放噴，不放溢流的情況下帶壓作業，對單井而言不需要卸壓，同時解決了污水排放問題，降低注水成本；對整個注采網來說，對周邊受益井，注水站注入工作不影響，保持整個注采網絡地層壓力系統不受破壞，不需要再建壓力平衡，有利于提高注水實效。一、帶壓作業技術發展及現狀1、國外帶壓作業技術發展及現狀1929年美國奧蒂斯（otis）公司發明了鋼絲繩式起下裝置，主要用于輔助鉆機帶壓起下管柱作業，安全性較差；1960年第一臺液壓式帶壓作業設備誕生，提高了安全性；1980年，第一臺車載液壓式帶壓作業設備在北美出廠，增強了機動性；90年代后，出現了模塊化的撬裝設備

3、，以適應海上作業；2000年后,鉆、修、帶壓作業一體機出現。目前帶壓技術和裝備在國外已非常成熟，輔助式和獨立式設備及其配套工具序列齊全，設備實現了全液壓舉升，最高提升力達2669kn，最大下推力達1157kn。已普遍應用于陸地和海洋作業。最高作業井壓力可達140mpa。2、國內帶壓作業技術發展及現狀國內從二十世紀60年代曾研制過鋼絲繩式帶壓作業裝置。70-80年代四川石油管理局研制了用于鉆井搶險的by30-2型帶壓起下鉆裝置和用于修井的byxt15型帶壓起下鉆裝置。80年代，吉林油田研制開發出橇裝式液壓帶壓作業裝置。 隨著各油田對油層保護的高度重視及帶壓作業技術的逐步完善，2000年以后該項技

4、術在國內得到了快速發展。據不完全統計，我國現有帶壓作業裝置90多套，各大油田都有自己的帶壓作業裝置。目前，帶壓作業已實現油水井的起下管桿、通井、打撈、打印、沖砂、刮垢、射孔、換井口、擠灰、堵水、酸化、壓裂、套磨銑、水平井（射孔、壓裂）等工藝。 二、帶壓作業裝置帶壓作業裝置根據作業井別不同而有所不同，但其核心部分包括三大系統，分別是井口密封系統、加壓動力系統、附屬配套系統。i 1、井口密封系統井控密封系統主要由三閘板防噴器、單閘板防噴器、環形防噴器和升高短接等部分組成。其作用是在起下管柱過程中實現油套環空密封。（1）三閘板防噴器三閘板防噴器（全封、半封、安全卡瓦），目前主要應用型號為3fz18-

5、21和3fz18-35兩種。三閘板防噴器的下腔裝全封閘板，可以在井內沒有管柱的情況下密封井內壓力。三閘板防噴器的中間裝半封閘板，根據井內的油管直徑，配上相應的半封閘板，可以在井內有油管的情況下密封環形空間。圖2 三閘板防噴器三閘板防噴器的上腔裝卡瓦閘板，卡瓦閘板不起密封作用，其閘板上裝的是卡瓦，配上相應規格的卡瓦牙，可以在上部設備進行檢修或更換配件時卡緊油管，防止油管竄出或掉入井內。（2）單閘板防噴器單閘板防噴器主要應用型號為fz18-21和fz18-35兩種，參與倒出接箍及井下工具，其閘板及密封膠件都用特種耐壓、耐磨材料制成，減小作業油管牙痕對前密封的損壞，保證閘板前密封具有一個合理的壽命。

6、圖3 單閘板防噴器（3）環形防噴器環形防噴器主要應用型號為fh18-21和fh18-35兩種規格。用于起下油管過程中密封油管及套管環空，確保井內流體不噴出。環形防噴器動密封均采用唇形結構的密封圈，最大限度地降低了密封圈的磨損，密封可靠膠芯不易翻膠、有漏斗效應。另外，井壓亦有助封作用等特點。圖4 環形防噴器（4）各種防噴器的組合形式基本配置包括一臺三閘板防噴器、兩臺單閘板防噴器和一臺環形防噴器。可適用于井筒壓力35mpa以下的井的帶壓作業。圖5 基本配置防噴器組合高壓力配置如果壓力較高，或是井內情況工具比較復雜，也可以增加一臺單閘板防噴器，變為一臺三閘板防噴器、三臺單閘板防噴器和一臺環形防噴器。

7、這種結構方式適用于要進行二次投堵的情況：一是投堵塞器不到位，需要二次投堵，二是對于起配水器以下的管柱。圖6 高壓力防噴器組合低壓力配置如果井筒壓力較低，可以減少一臺單閘板防噴器，變為一臺三閘板防噴器、一臺單閘板防噴器和一臺環形防噴器的組合。這種結構適用于井筒壓力14mpa的井的帶壓作業。也可以將三閘板防噴器改為雙閘板防噴器，變為一臺雙閘板防噴器、一臺單閘板防噴器和一臺環形防噴器的組合。這樣可以降低設備的高度，適用于與井架較低的修井機配合進行帶壓作業。圖7 低壓力防噴器組合2、加壓動力系統加壓動力系統主要由由雙向雙作用液壓缸、上游動卡瓦和下固定卡瓦等組成。用于當油管自身重量小于井內液體作用于油管

8、的上頂力時，提放管柱，以保證安全起下。（1）雙向雙作用液壓缸雙向雙作用液壓缸即升降油缸，行程為3.5m左右，在固定卡瓦打開時，通過游動卡瓦咬住井內管柱，操控液壓系統，在管柱重量小于井內液壓的上頂力(浮力)，實現井內管柱的安全起下。當管柱重量大于井內液壓的上頂力時，停止使用升降液缸，而用修井機大鉤起下油管。圖8 液壓缸（2）固定卡瓦和游動卡瓦固定卡瓦在作業過程中主要用于卡住油管，阻止油管上竄。當井內壓力對油管上浮力小于井內油管重量時，不用固定卡瓦而改用大鉤及吊卡，防止油管掉下去。游動卡瓦是在井內壓力對油管的上浮力大于井內管柱的重量時，用游動卡瓦卡住油管，隨著升降油缸上升或下降從而提出或壓入油管。

9、當井內壓力對油管的上浮力小于井內管柱的重量時，油缸及游動卡瓦停用，改用大鉤及吊卡。圖9 卡瓦（3）橫梁橫梁的作用是承受作業過程中的作用力，并且將整套系統連接并固定成一體，從而保證了整個系統的穩定性。包括游動橫梁、上橫梁、中橫梁、下橫梁。游動橫梁下面安裝的是游動卡瓦，上面可以安裝重力卡瓦或是吊卡。它的兩端分別與升降液缸的活塞桿相連，在作業過程中帶到游動卡瓦一起運動，主要是承受游動卡瓦和升降液缸的作用力。上橫梁和中橫梁的主要作用是將升降液缸和中間的防噴器組連接在一體，保證裝置的穩定性。上橫梁卡在溢流筒和升降液缸上。中橫梁卡在短節和升降液缸上。它們的兩邊是合頁形式的卡子，可以轉過1000的角度，卡在

10、升降液缸上。下橫梁兩邊與升降液缸的下部相連，中間卡在下橫梁座上，下橫梁座下部連接三閘板防噴器，上面連接特種單閘板防噴器。3、附屬系統及其配套工具主要由液壓控制系統、堵塞器、卸油箱、工作平臺等組成。（1）液壓操作控制系統由液控操作臺、蓄能器系統及高壓聯結軟管等組成。液控操作臺實現對井口封井器的開關動作及升降油缸的上下運動，同時可分別調整各封井器系統液壓，使各封井器在最佳工作壓力工作，延長各部位工作壽命。蓄能器系統能儲存一定的壓能，在作業機或液壓泵出現故障時，靠儲存能量實現液壓快速關井，提高帶壓作業的安全系數。聯結軟管為高壓軟管，和蓄能器、液控操作臺聯結，傳遞液壓能量，實現遠程控制液壓缸和井控裝備

11、。圖10 液控操作臺（2）油管堵塞器最近幾年，結合生產實際情況，國內有針對性研發了系列油管堵塞器和配件堵塞器，以及其它堵井工藝，有效地解決了帶壓作業技術中油管內部堵塞的核心問題。二連油田主要使用以下2種油管堵塞器。阜新油管堵塞器主要由鋼體、卡瓦、密封膠筒、密封膠皮組成，工作原理：油管堵塞器靠水泥車打壓，將油管堵塞器推送至設計位置，停泵后油管堵塞器在地層壓力的推動下向上運行，至油管接箍處時卡瓦牙卡在油管之間的縫隙處，不能運行。但堵塞器的本體繼續運行，安全剪釘斷，密封膠筒受壓擴張，實現油管內堵塞。圖11 fxy211-50油管堵塞器井下自動坐封堵塞器主要有：坐封機構、密封總成、卡瓦總成、鎖緊總成等

12、組成。工作原理：當自動坐封堵塞器下到預定位置后，上提，遇到接箍位置時，遇阻，上震擊，中心桿上移，活塞腔進液孔露出，在靜壓的作用下，活塞套上行，推動卡瓦坐卡，膠筒被壓縮，處于預緊狀態，堵塞器處于工作狀態。解封時，在地面上震擊，剪斷解封剪釘，膠筒被釋放、退回，然后撈住卡瓦座，撈出堵塞器。圖12 采研院井下自動座封油管堵塞器（3）雙向閥主要用于完井時安裝在管柱最下部，在油管下入過程中，在單向翻板的作用下，凡爾球座于上球座中，起反向止回作用，使油管內部保持常壓，油管下入完成后，向油管內打壓，在液力作用和球的自重作用下，凡爾球沖過單向翻板座入下球座中，起擋球作用，可以實現分注作業。圖13 雙向閥（4）泄

13、油箱一般在上環形防噴器上方加裝一個升高短節式的泄油短節，一方面便于上部防頂卡瓦的安裝，另一方面從環形防噴器微漏出的水和接箍瞬間流出的水能通過導流管流到指定地方，不要上噴和流到井口處，污染地面環境。（5）工作平臺包括主工作平臺和輔助平臺。主平臺上安裝有司鉆控制臺、斜梯、逃生滑道、油管坡道，主平臺主要是提供作業的空間。輔助平臺上有環形防噴器及部分控制閥，為環形防噴器及固定卡瓦的檢修提供空間。圖14 工作平臺4、二連分公司帶壓作業裝置（1）輔助式華北石油榮盛機械制造有限公司生產的dyzy1814/21 型帶壓作業裝置，二連分公司于2004年引進。產品代碼說明dyzy 18 - 14 / 21最高靜密

14、封壓力（mpa） 最高工作壓力（mpa）通徑代號產品代號圖15 輔助式帶壓裝置作業大隊目前應用的dyzy18-14/21帶壓作業裝置的液壓系統由液壓源、液控操作臺、液控管線和蓄能器四部分組成。液壓源部分由天動4130柴油機、分動箱、齒輪泵、液壓油箱組成。一臺齒輪泵的排量為160ml/r，專供升降液缸使用，另一臺排量為80ml/r，供其余液控部分使用。液控操作臺型號為：fyk2010，最高工作壓力為21mpa，10個頭，分別控制升降油缸、全封閘板、半封閘板、卡瓦閘板、fh1821環形、固定卡瓦、兩臺tfz1821單閘板、游動卡瓦。 液控管線應用的是外編鋼絲的高壓膠管。蓄能器系統配備了4個16升的

15、蓄能器，它的作用是在泵停止工作或系統泄露致使壓力降低時提供壓力。圖16 液壓源 圖17 控制臺和蓄能器圖18 液控管線（2）獨立式華北石油榮盛機械制造有限公司生產的byj60/21dq型帶壓作業裝置，二連分公司于2010年引進1套，租賃1套。產品代碼說明本裝置型號為：byj60/21dq，各代號的具體意義如下：byj 不壓井作業裝備60 最大提升載荷為600kn21-最高工作壓力為21mpad -結構形式為獨立式q -結構形式為橇裝式圖19 獨立式帶壓裝置表1 byj60/21dq不壓井作業裝備井口部分主要技術參數項 目 技 術 參 數升降液缸行程：3.6m升降液缸上頂力（最大）600kn升降

16、液缸下拉力（最大）420kn升降液缸最大空載上升速度26.4m/min升降液缸最大空載下降速度41.4m/min系統最高工作壓力21mpa系統承受最大靜壓力35mpa系統承壓件部件強度試驗壓力52.5mpa整機重量（不含拔桿絞車系統）11000kg系統通徑186mm閘板防噴器所配閘板規格全封、2 3/8、2 7/8、3 1/2卡瓦所配卡瓦牙規格2 3/8、2 7/8、3 1/2主機外形尺寸（不含拔桿絞車系統）mm3100250064000工作平臺外形尺寸mm3000x2400下平臺外形尺寸mm2850x2100拔桿絞車系統重量3000kg拔桿絞車系統外形尺寸11500x1100x500拔桿絞車

17、系統額定起重量（雙絞車）750kgx2承壓部件金屬件的溫度等級t20（29-121）普通非金屬密封件溫度等級bb（18-93）工作介質水、原油、鉆井液表2 byj60/21dq不壓井作業裝置動力橇主要技術參數柴油機型號/功率6ltaa8.9-c325/239kw液控系統最大工作壓力21mpa蓄能器容積4x40l油箱容積1500l動力橇外形尺寸mm6060x2440x2440動力橇重量9100kg三、帶壓作業工藝1、帶壓作業原理用內堵塞器密封管柱內的壓力后，將整套裝置安裝在井口上，用環形防噴器或閘板防噴器密封油套環空的壓力，使用液壓卡瓦卡緊管柱，使用大鉤或升降液壓缸進行起下管柱和井下工具。 2、

18、起下管柱過程起下管柱作業過程中，在管柱的自重低于井內壓力的上頂力時，用游動防頂加壓卡瓦和固定防頂卡瓦控制管柱的起下；起管柱時，通過液壓缸、游動防頂加壓卡瓦及固定防頂卡瓦三者的配合，給管柱施加一定的控制力，靠液壓缸的舉升力將井內管柱起出；下管柱時，通過液壓缸、游動防頂加壓卡瓦及固定防頂卡瓦三者的的配合，并給管柱施加一定的下推力，將管柱下入井內至管柱的自重大于井內壓力為止。在管柱的自重高于井內壓力的上頂力時，用修井機的提升系統、游動重力卡瓦和固定重力卡瓦進行起下作業。3、滑動密封原理（1）環形防噴器滑動密封原理圖20 環形防噴器滑動密封在作業過程中，環形防噴器對作業管柱外徑提供主密封，且能適應管柱

19、外徑的變化、強行通過接箍及工具段。當井壓在9mpa以下時可全程用環形防噴器抱住油管使接箍強行通過環形膠芯，可大大節省作業時間。（2）閘板防噴器滑動密封工作原理圖21 閘板防噴器滑動密封 當接箍到達兩單閘板防噴器之間時，應是上防噴器處于關閉下防噴器處于打開狀態，此時應把下防噴器關閉，做好準備打開上防噴器，使接箍上移。但此時兩防噴器均處于關閉狀態，中間四通短節處于高壓狀態，如此時打開上部防噴器，一方面單面受高壓打開困難，另一方面易把前密封膠件刺壞，而且高壓水易往上噴出使作業環境受損壞。因些，在打開上部防噴器前先打開泄壓閥，將高壓卸掉再關上泄壓閥，再打開上部防噴器，就不會出現上述情況。 當接箍提出上

20、部后，上部防噴器應立即關閉、下部防噴器應及時打開，但此時中間短節處無壓力。如要打開下部防噴器，其防噴器閘板上、下面壓差太大，一方面開啟困難，防噴器油缸行走緩慢，而且頂密封受壓大，特容易磨損，因而先把平衡閥打開（下采油四通側出口與井控四通側出口之間用高壓軟管與平衡閥相聯接），將采油四通側出口的高壓水通過軟管和平衡閥引入至井控四通內，使下防噴器閘板上下壓力平衡后，再關閉平衡閥，此時再打開下閘板防噴器就不會出現上述情況。4、帶壓作業操作工藝步驟（1） 將油管堵塞器送至設計位置；（2） 擺放修井機，立井架；（3） 安裝帶壓作業裝置及操作平臺；（4） 將液控管線按標識連接好，啟動液控系統，檢查各連接部位

21、有無滲漏，各連接管線是否正確；（5） 帶壓起出井內原井管柱；（6）按照地質方案和工程工藝設計進行下步作業施工。5、二連帶壓作業裝置具體可以完成的作業項目 （1） 進行帶壓油管的內堵塞作業；（2） 帶壓起下井下管柱及工具；（3） 井內無油管時的井口全封閉；（4） 井內有管柱時的套管與油管之間環形空間的封閉；（5） 進行簡單的節流放噴、洗壓井等作業；（6） 進行帶壓刮削、帶壓沖砂、帶壓打撈等附助作業。四、帶壓作業技術的應用與效益1、近幾年二連油田帶壓作業情況近幾年帶壓作業單井統計時間序號施工井號井別措施內容占井周期20041蒙6-16水分注452阿10-43水分注未成25平均占井周期(1 1/2下

22、堵塞器)35天20053哈14-418水分注264阿31-215水分注205哈13-18水分注未成356哈8-420水分注187哈352水分注未成128哈6-419水分注未成129阿31-222水分注1310阿3-51水分注1711阿3-79水分注2012阿3-68水分注7平均占井周期(11/2下堵塞器)18天200613阿3-68水酸化1314吉45-140水分注615阿405水分注716蒙19-10水沖砂未成517哈13-116水分注818阿3-57水分注519阿3-117水分注920巴38-55水分注721巴38-65水分注722哈11-516水分注923哈352水分注824阿3-45水

23、分注725阿31-408水沖砂1126蒙8-9水沖砂1427阿3-119水分注9平均占井周期(液壓投送堵塞器)8.3天200728阿31-215水分注729阿3-46水分注1130阿31-11水重新分注1431阿31-317水重新分注1232蒙15-17油沖砂未成15平均占井周期(液壓投送堵塞器)11.8天20083311.8水分注3534阿31-220水分注735哈15-317水分注未成1336阿31-220水檢管837阿31-319水檢管1338阿412水檢管()12平均占井周期(液壓投送堵塞器)14.7天200939阿212水卡層未成740阿3-93水補孔分注未成1541蒙12-16水檢

24、管3542吉45-146水重新分注未成443吉45-140水檢 管944吉40水檢 管17平均占井周期(液壓投送堵塞器)14.5天201045阿11-304水分注轉籠統646阿11-314水分注轉籠統447阿11-312水套變分注未成1148哈341油下泵449哈8-26水撈丟手分注650吉46-78水套變分注未成951吉45-138水套變分注未成752吉45-232水套變分注未成1953蒙11-12水頂封注水954蒙12-11水重新注灰未成955哈76-35水檢管1156哈76-32水檢管1657哈11-013水撈丟手分注未成758太53-35水卡層補孔上返注水1559哈7-22水分注176

25、0阿3-117水檢管未成761阿10-24水檢管1362哈15-120水檢管1463哈326水檢管17平均占井周期10.6天(液壓投送堵塞器)201164阿3-119水分注1865哈13-17水檢管866阿31-203水分注1367哈15-418水補孔1268哈16-218水檢管未成2769哈17-19水檢管1070阿31-220水重配未成871阿3-49水重新分注1672阿3-79水重配未成973阿3-48水檢管2874阿3-87水重配未成2075阿11-4n水補孔檢管3676哈14-218水重新分注1577哈14-416水重新分注4278哈13-316水卡層重配1979哈14-318水分注

26、1380哈11-19水重配未成1781太53-14水卡層補孔1882哈319水未成2583太53-3水卡層補孔1384淖121水補孔分注1785淖6-10水檢管1786阿3-105水重配1387哈15-17水重配未成3488哈11-15水分注1789阿3-82水分注1190哈16-20水分注791賽4-77水分注792賽4-79水分注893賽4-62水檢管494哈12-415水重配未成695哈14-418水重新分注1996阿3-45水重配未成497哈323水重新分注3798阿3-68水檢管未成799阿3-50水重新分注21100阿10-44水分注11101哈15-216水檢管17102哈12-

27、217水重配未成6103哈12-114水重配未成18104阿412水分注27105阿31-214水分注24106哈13-215水重配16107巴18-2水分注11108阿31-5水重配34109哈12-219水重配24110巴19-17nx水分注7平均占井周期16.8天(液壓投送堵塞器)2004年為二連油田帶壓作業試驗年，共施工2井次，在試驗中由于不斷發現設備、工藝技術和安全操作等方面暴露出來的問題，并不斷加以完善和解決，所以施工周期較長，平均周期達到35天。但試驗為dyzy1814/21 型帶壓作業裝置及施工工藝技術的改進提供了可貴的經驗。2005年為熟練應用階段，共施工10井次，在此期間現

28、場指揮人員和操作人員已經能夠較為熟練的掌握了該裝置的操作規程和工藝技術，并摸索了一套行之有效的安全操作辦法。2006年及之后幾年為規模推廣階段，累計施工98井次。并在dyzy1814/21 型帶壓作業裝置應用良好的基礎上，2011年引進和租賃各一套byj60/21dq型帶壓作業裝置，共完成施工10井次。2011年二連油田共有帶壓作業機組6部，包括作業大隊2部，租賃榮盛公司1部，從一廠，二廠，四廠各借調1部，共完成施工47井次，帶壓作業技術在二連油田得到大規模推廣應用。2、帶壓作業經濟效益分析以2010年和2011年2年數據為例。2010年共完成帶壓作業19井次，平均單井因放壓減少水量排放330

29、m3；2011年共完成帶壓作業47井次，平均單井因放壓減少水量排放759m3；按注水成本4元/ m3計算：2010年：單井節省水費：330 m324元/m3=0.264萬元/口節省罐車拉運污水費（500元/15m3）：330m3 15m3500元=1.1萬元節省污水處理費（按目前成本20元/m3計算）：330m320元/ m3=0.66萬元通過計算得知，2010年帶壓作業平均單井節約各項費用達到2.024萬元,19井次總計節約：2.02419=38.456萬元。2011年：單井節省水費：759 m324元/m3=0.6072萬元/口節省罐車拉運污水費（500元/15m3）：759m3 15m3

30、500元=2.53萬元節省污水處理費（按目前成本20元/m3計算）：759m320元/ m3=1.518萬元通過計算得知，2011年帶壓作業平均單井節約各項費用達到4.6552萬元。47井次總計節約： 4.655247=218.7944萬元。由于避免了放壓擴壓所需時間，按15:1的注采比計算增油量。2010年帶壓作業每口注水井增油量：330m3 15 = 22m32011年帶壓作業每口注水井增油量：759 m3 15 = 50.6m32010年19口注水井累計增油量：22 m319=418 m32011年47注水井累計增油量：50.6 m3,759 m3 47=2378.2 m3按3000元/

31、 m3計算增油效益：2010年19口井增油效益為：4183000=125.4萬元2011年47口井增油效益為：2378.23000=713.46萬元綜上計算，對于水井帶壓作業，無論是節約注水費用，還是單井增油量，都有顯著的經濟效益。五、帶壓作業技術的發展與完善1、發展趨勢（1）帶壓作業裝備向著一體化、模塊化、智能化方向發展，注重提高操作的安全可靠性、機動性和施工效率；（2）帶壓作業工藝技術向著多樣化方向發展，逐步具備從水井到油井，再到氣井，從小修到大修的帶壓作業能力，實現油、氣、水井起下管桿、通井、打撈、沖砂、射孔、擠灰、酸化、壓裂、套銑、水平井（射孔、壓裂）等帶壓作業工藝技術；（3）逐步完善配套設施，一是研究接箍探測裝置，在帶壓起下管柱時，能準確判斷油管接箍的位置，從而避免閘板倒接箍的過程中與接箍的磕碰，提高防噴器閘板密封的使用壽命