不压井技术及不压井作业设备.doc

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1、不压井技术不压井作业设备不压井设备分机械辅助式、液压辅助式，独立式三种类型，每种类型有其各自的优势，其中独立式是属于比较先进的一种，可用于欠平衡钻井等更加高级的用途。TOP WELL现有的设备为S-9型不压井作业机，该机的整体设计把最新控制技术的应用与“健康、安全、环保”的要求结合到了一起，为车载式液压辅助机，拖车提供运输和液压动力源。主要由五部分组成：液压动力系统、防喷器系统、放压/平衡系统、卡瓦系统、举升系统。（1）、液压动力系统：液压动力系统由四个主液泵组成，为整个不压井作业辅助设备提供液压压力；（2）、防喷器系统：防喷器系统由一个环形防喷器和两个双闸板防喷器组成，在作业过程中控制井内环

2、形空间的压力，其最大通径为179.06mm，承受的最高工作压力为35Mpa；（3）、放压/平衡系统：放压/平衡系统由两个主液控闸门和节流阀组成，在作业过程中进行压力的平衡和放空；（4）、卡瓦系统：卡瓦系统包括两套防顶卡瓦和两套加压卡瓦，其卡瓦牙分为2-3/8、2-7/8和3-1/2三种类型，用来控制管柱的起下；并和举升系统配合共同进行带压作业；（5）、举升系统：举升机液缸为双液缸结构，提供不压井作业力和举升力，最大举升力660KN，最大下压力430KN，最大行程3.6m。不压井作业简史国外发展史1929年Herbert C. Otis提出了不压井作业这一思想，并利用一静一动双反向卡瓦组支撑油管

3、，通过钢丝绳和绞车控制油管升降实现。1960 年Cicero C. Brown 发明了液压不压井作业设备用于油管升降，由此，不压井作业机可以成为独立于钻机或修井机的一套完整系统。1981年VC Controlled Pressure Services LTD. 设计出车载液压不压井作业机，此项创新使不压井作业机具有高机动性。 四十年来，液压不压井作业机有了很大的改进和发展，应用范围不断扩展。目前，液压不压井作业机的速度、效率、适应性和作业能力及其在油田的应用证实，液压不压井作业机已不再仅仅是用于灾害服务而逐渐成为重要的生产工具，并可有效地用于沙漠、丛林和大型修井机难以行驶的拥挤城市。目前不压井

4、设备在国外发展已比较成熟，全液压不压井作业机占主导地位。据统计，制造不压井作业机、提供不压井服务或既制造又提供作业服务的公司超过10个。不压井设备应用于陆地和海洋，设备实现了全液压举升，卡瓦和防喷执行机构实现电液远程控制；最高提升力可达2669KN，最大下推力达1157KN；行程多以3m左右为主，最高作业井压可达140Mpa。国内发展史我国六十年代曾研制过钢丝绳式不压井装置，它利用常规通井机绞车起下管柱，靠自封封井器密封油套环空。这种装置结构简单、便于制造、易于掌握，但有操作程序复杂、劳动强度大、安全性能差等缺点。七十年代末，大庆钻采院开发出橇装式液压不压井作业装置，可用于井口压力4Mpa的修

5、井作业。尽管获得了较好的研发经验和作业效果，由于当时对不压井作业的认识不足，以及液压元器件制造水平较低等原因，始终没有得以推广。八十年代，吉林油田研制了一台车载式液压不压井修井机，可用于井口压力不高于6Mpa不压井修井作业，现已作业60余井次，但由于密封方面的缺陷未能推广。不压井技术优势在油田生产中，几乎所有的油层在从勘探到开发及后期的维护过程中都会受到不同程度的损害。在中国现有的油气层保护技术中，还没有一种技术完全实现真正意义上的油气层保护，但不压井作业技术的引进，为实现真正意义上的油气层保护提供了可能。 不压井作业技术有许多优点，对油气井而言它的最大优点在于它可以保护和维持地层的原始产能，

6、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，由于作业前它不需要停注放压，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，保护了环境。所以说不压井作业一方面可以为油公司省去用于压井作业的压井液及其处理费用；另一方面，由于油气层得到了很好的保护，油气层的产能会得到相应的提高，从而可以最大限度的利用我们地下的油气资源。 目前我国大部分陆上油田已进入中、后期开发阶段，油气井压力逐年降低，注采矛盾日益突出，为了最大限度的提高其采收率，各种新工艺、新技术在不同的油田得到了广泛的应用。而油气层保护技术更是引起了

7、股份公司、各油田分公司领导及油田专家们的高度重视，近几年来也一直把它作为石油股份公司的重点项目在进行研究和推广。随着各油田专家对不压井作业技术认识程度的不断提高，国内各个油田无论是对钻井过程、修井过程中的油气层保护还是从施工安全、保护环境上考虑，无论是陆上油田还是滩海、浅海油田，对不压井作业均有很大的需求，其需求主要体现在以下几个方面。 1、气井应尽可能采用不压井作业技术。随着我国西气东输工程的启动，天然气资源在人们生活中的地位显得越来越重要，开发和利用好天然气资源成了从事该项事业的石油工作者义不容辞的责任。在天然气气田的开发和生产过程中，对于那些物性好、压力系数较低的气井，不管是在钻井过程中

8、还是生产过一段时间以后，钻井、修井过程中的压井极易发生井漏，压井液大量侵入地层，会使粘土矿物发生膨胀和运移，从而堵塞地层造成伤害，且气井压井作业过程中易发生井喷。而不压井作业可以实现避免任何压井液进入地层，可以真正解决气层保护问题。 2、一些低渗透油田适合于采用不压井作业。目前我国低渗透油田的平均采收率约为21.3，比中高渗透油田（42.8）低21个百分点。这是由于低渗透油田的自身特点决定的，低渗透储层一般具有孔喉直径较小且连通性差，胶结物的含量较高、结构复杂、原生水饱和度高、非匀质严重等特点，极易发生粘土水化膨胀、分散、运移及水锁等，在钻井和开采过程中，容易受到污染和损害，而且一旦受到损害，

9、恢复十分困难。对于这种低渗透油田，目前国外的许多油公司都是从揭开产层开始就实行全过程的欠平衡钻井、对后期的完井和修井全过程进行不压井作业，这样就可最大限度地保护油层，提高采收率。 3、古潜山构造的井，宜应用不压井作业技术。由于古潜山的地质构造较为复杂，进行常规勘探时，由于使用了密度较高的压井液，后期进行测井时，由于不是在原始地层状态下进行的，很可能会出现解释错误，甚至错过了油气层，若利用不压井技术进行全过程欠平衡钻井，则会最大限度地保持地层的原始状况，从而大大降低测井解释的失误率，在后续的完井和试油过程中继续使用不压井技术，则可有效的保护油气层。 4、注水井的作业施工上，不压井作业有着特殊的优

10、势。国内油田某些区块的注水井，由于渗透率低，注水一段时间后，井口注入压力上升很快，比如大港油田有些注水井的注水压力达到30Mpa以上。如果进行常规作业，必须放压，有些井的放压不仅需要很长时间、延长施工周期，而且放压时还会影响到周边井甚至整个区块，放完后还要面临处理污水、解决污染等问题。而不压井作业技术，就不需要放压，关井停注后可以直接进行带压作业。一方面大大地节约了时间，保护了环境，另一方面避免了对受益油井正常生产的影响。如果不压井作业技术能大范围应用到那些放压难度大、渗透率较低的注水井上，将会对提高注水区块的采收率起到很重要的作用。 5、孔隙裂缝型或显裂缝型储层适合于采用不压井作业。这类储层

11、，钻井、修井过程中压井液漏失严重，污染地层。且在钻井、修井作业过程中易发生大漏和大喷现象，易发生安全事故、造成地层破坏和环境污染，而采用不压井技术就会大大减少这类事情的发生。 另外，在滩海和海上油气田，由于对环境保护和安全措施的要求会更高，一方面由于安全方面需要，在钻井过程中对井口的防喷措施要求会比陆上更为严格，而另一方面由于海上环境的特殊性，对环境保护的要求也更为苛刻，这就给钻井和修井作业过程中所用压井液的处理带来了很大的难度，同时成本也大幅度增加。而不压井作业就可以大大缓解这一矛盾，不压井作业设备一套完善的防喷系统可以使钻井和修井作业的安全系数大大提高，同时在修井过程中可以完全避免使用任何

12、可能对地层造成伤害的压井液，所以说海上油气田对不压井作业的需求就更为迫切。.可以看出不压井作业技术有其独特的优势，而且该技术在国外是作为一项成熟的技术应用了近40年，它在国内也应该作为一项保护油气层和环保的新技术大力加以推广。 托普威尔石油技术服务公司正是为了适应当前油公司的需要，致力于不压井作业技术的推广、应用和研究于一体的技术服务公司，从加拿大引进了第一套承压35Mpa的不压井作业设备，并与美国最大的不压井技术服务公司CUDD公司合作，共同推动中国不压井事业的发展。CUDD公司的不压井作业技术已相当成熟，处理过各类油气井。托普威尔石油技术服务公司引进了CUDD公司先进的不压井作业技术和先进

13、的井控工具，并计划近期派出多名技术人员赴美学习不压井作业技术。通过和CUDD公司的合作，利用CUDD目前的经验和技术，来弥补国内不压井作业技术领域某些方面的空白和不足。目前CUDD公司作业范围可涉及：（1）、欠平衡钻井（2）、带压起下油管、套管、或衬管（3）、井喷时将压井封隔器下入井内（4）、带压钻水泥塞、桥塞、或砂堵（5）、酸化、洗井、打捞和磨铣（6）、挤水泥、打桥塞和报废井作业（7）、连续油管作业服务（8）、过油管作业服务（9）、井控作业服务（10）、热钻，冷冻服务（11）、阀钻服务等许多方面。所有这些方面CUDD公司将和托普威尔石油技术服务公司一起为国内各个油田服务，今年上半年托普威尔石

14、油技术服务公司和CUDD公司通过合作已经大港油田成功实施不压井作业三口井。不压井作业特点不压井作业是在带压环境中通过不压井设备起下管柱的作业方法。不压井作业设备主要由防喷系统、加压举升机系统、动力系统、控制系统、数据采集系统和井下油管密封工具组成。这种装置已在世界各地进行了数万口井的作业，对保护油气层、避免地层污染、增储上产、提高采收率等都起到了非常显著的作用。北京托普威尔石油技术服务公司与全球最大的不压井作业公司美国公司已结成战略合作伙伴，可在兆帕的油气井中实施带压作业，并能完成各类复杂井作业的施工，更大范围服务于油气田勘探与开发。目前，随着国内各油田对不压井作业认识的不断深入和提高，观念上有了大的改变。近年来对地面环保要求的提高、市场石油资源日益短缺和油价不断上涨，都使提高石油资源的利用程度、最大限度地提高石油地质储量的采收率迫在眉睫，而应用不压井技术的最大优点正是在于它可以保护和维持地层的原始产能，减少酸化、压裂等的实施次数，为油气田的长期开发和稳定生产提供良好的基础。这样，一方面，可为油公司节约大量压井的成本；另一方面，由于原始地层得到了很好的保护，油气层的产能会得到相应的提高，从而可以最大限度地利用地下油气资源提高油气田开发的综合经济效益。