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油水井带压作业装置


    现代油田均已采用注水方式来提高石油的采收量和采收率,使用注水方式的油井或水井均带有较高的内压,无法进行传统修井作业,一般需要采取压井或放喷降压等措施。但压井会对油层造成污染,而且高压井的放喷降压需要排放数千吨至数万吨污水,对周边环境造成严重污染,同时造成大量减产损失。

带压作业装备的使用可以免除压井工艺,不用放喷降压,作业全过程都能将井内高压液体密封在井内,没有任何液体外泄,能够避免人力、能源(包含外泄的石油和天然气,还有重新注水所需的能源)和水资源的浪费,保护周边地区的环境,具有十分可观的经济效益。对油气资源稳定、高能的采收,很大限度利用地下油气资源具有重要的意义。

我单位设计生产的油水井带压作业装置完全独立设计和生产,具备全部自主知识产权。

油水井带压作业装置可以配合修井机或吊车作业,也可以自配桅杆单独作业;较低配置的带压作业装置还可以选为车载一体式结构、半分体式结构。本机桅杆在框架内部安装,运输不超宽,每口井无需拆卸或安装。

独立式带压作业装置包含主机、动力系统、操作三大部分以及全部辅件,作业行程3.8米,通径186mm包括所有防喷器在内的整机内腔承压能力35MPa,适合完成21MPa以内复杂井况(多封多配,工具串无法有效内堵塞)高压油水井的带压作业。本系列装备应对复杂井况能力强,使用费用低,作业效率高;高起下速度35根管/小时,带压起下管柱速度和作业效率国内第一

本系列装备可以安全可靠地密封液态介质,适合各种复杂井的带压修井作业、配合压裂等增产措施作业、配合欠平衡钻井作业;带压大修型号还可单独完成打捞/磨铣/钻塞等各种旋转作业项目。

油水井带压作业装置可以选择增设一套环形防喷器,采用两级减压密封方式,能够大大提高环形胶芯密封压力和工作寿命,整机安全工作压力可以提升至28MPa,且胶芯寿命更长。

高配型油水井带压作业装置选用密闭式液压钳作为特殊功能组件,通过游动旋转卡瓦与密闭式液压钳的配合,装置可以在完全封闭井内介质压力的前提下,在装备承压内腔中卸开指定的管接头,配合可退式捞矛/捞筒堵塞器,实现不泄压起出无内堵塞的管柱或井下工具作业,完美解决带压作业的难点:井下工具以下管柱内堵塞问题。本型号设备在完全无泄漏的情况下起出一个没有内堵塞的井下工具或一根空油管的全部操作流程,仅需约3分钟(其它装备可能需要数小时)。

与其它带压作业装备相比,本机的游动卡瓦和固定卡瓦具有很大优势:卡瓦全部采用直线轴/直线轴承动作控制方式,可使各牙板运动完全同步,卡紧力度均等,卡紧更准确可靠(进口装备卡瓦也无法保证这点)游动卡瓦和固定卡瓦全部采用双锥度方锥形卡紧支撑面结构,兼顾了大开度、短行程、自锁性,且卡紧时支撑面承载压强和摩擦力更小,安全系数更大:受力达额定值2.5倍时功能不受损,受力达额定值5倍时结构不破坏游动卡瓦和固定卡瓦全部采用双油缸或四油缸直线推动式结构,动作迅速,卡紧/松开力度更大,在任何状态下均可凭自身动力打开,不会出现卡紧后咬死管柱松不开的情况(进口装备卡瓦经常出现这种情况,需要拆卸卡瓦并用大锤砸开才能解锁);可靠性高,除更换牙板外,维修周期超过2年(受结构设计影响,进口设备卡瓦或国产仿制进口卡瓦一般1-2个月即须维修,其中牙板翻转轴及键易损坏);本机游动卡瓦为可旋转型号,可根据用户要求选择单向防顶旋转或双向旋转,旋转时无需拆开液压管线;卡瓦还可附加旋转驱动组件,能够配合顶驱或自主完成各种带压旋转修井作业项目;旋转防顶卡瓦在卡紧后允许有一定上下浮动范围(一般为55-60mm),可在卡紧管柱时随管柱旋转并轴向退让,能够完成带压倒扣、捞矛倒管、倒出无内堵塞井下工具等工况。

与其它带压作业装备相比,本机提供了整体式外框架,方便运输的同时对装备的保护也更完善,井控闸板也固定连接于框架中,减少了作业前准备工作(熟练的作业队伍,单节主机独立式带压作业装置全部安装准备时间小于3小时,型双节主机独立式带压作业装置全部安装准备时间小于4小时),降低了作业劳动强度。其中下段框架有8只液压支脚,额定支撑力108/190吨,大支撑面积5440×4120mm,配合随机配备的多组高/低支座、衬板等辅件,可以在任意地面状态下安全稳固地支撑整套装备。本机提供了顶层平台斜梯、顶层平台逃生滑梯,并为环形防喷器、工作闸板防喷器、平衡/卸压阀都提供了带全护栏的内部工作平台,提升了作业、维护的安全性和便利性。

其它带压作业装备相比,本机主操作台设置为远程操作台,操作台可按井场条件放置在井口装置的任意方向,易于布置,适应性更好;相对于顶层平台整合式操作台,远程操作台的各种操作/显示设施安装空间更大、布局更合理,司钻的人身安全也更有保证;同时腾出了顶层平台工作空间,让井口操作工的工作更便利安全。这样的设置也为以后升级带压作业自动作业系统留下了空间,增设自动作业系统后,取消井口工及拉管工,由机械手和铁钻工系统操作上/卸扣及起下管柱作业,全部人员远离作业井口,更进一步的提高作业安全性。

与其它带压作业装备相比,本机液压管线全部安装于两组管线槽内,易于摆放,连接便利,不用人工搬运液压管线,大幅提高安装效率,降低作业者劳动强度。

本机可以提供三通道防爆视频监控系统,以帮助司钻看清远处及被遮断位置的工作状态,三只防爆摄像头安装位置可按用户要求设置,三只防爆监视器位于主操作台正面;三个通道互不干扰,可独立定位;并且每只摄像头均可远程调节焦距。

    本机可以提供防爆气体安全报警系统,设置两组双通道气体监测点,可在固定卡瓦部位及井场预设位置检测井内气体泄漏情况;每一组探测器包括硫化氢及可燃气体探头,探测结果汇入主机,主机根据探测结果分两级发出声光信号报警,提示司钻即使处理。系统还具有远程报警点,通过接受主机的无线发射信号,可在值班房或其它远程位置报警。系统具有220V供电系统,可在不作业时(带压作业主机关机状态下)保持报警功能。

    本机配备主油缸手动差动/双向液压锁阀组,由手动球阀选择主油缸差动与正常工作方式(每口井仅需操作两次),具备双向平衡阀功能,无任何电器元件,可靠性好、流量大、阻力小,可提高作业效率20%以上。主油缸大上升速度0.88m/s,下降速度0.51m/s。阀组的双向锁功能可将主油缸长时间锁定在任意位置,确保作业安全。

    本机配备手动卡瓦互锁控制系统,由手动球阀选择互锁-解锁工作状态,无任何电器元件,可靠性好;在选择互锁工作状态时能够避免其控制的两组卡瓦同时打开,可彻底避免窜管或管柱掉井事故。

    我单位油水井带压作业装置目前提供以下几种型号:

    DYJ18-21/35-38X型为低配型,安全性和作业效率超过加拿大S-9170K),配备水平和作业性能参数与进口设备大致相当。

    DYJ18-21/35-38XQ在前述型号的基础上增加了密闭式液压钳,进一步增加了安全性能和作业效率,以及应对复杂井况的能力。

    DYJ18-35/70-38XQ型整机承压70MPa,作业能力超过加拿大S-9225K),配备70MPa型密闭式液压钳以及1200kN级别卡瓦。

    DYJ18-21/35-38-ZX25G为带压大修作业装置,带球形胶芯旋转环形防喷器、密闭式液压钳、25 kN·m主动驱动型旋转卡瓦,如果配合修井机作业还可以选配顶驱。

以下是两种常见型号油水井带压作业装置的性能参数和配置清单。


油水井带压作业装置主要性能参数

序号

项目内容

DYJ18-21/35-38X

DYJ18-21/35-38XQ

1

井控安全闸板

通径

71/16180mm

71/16180mm

2

工作压力

35MPa5000psi

35MPa5000psi

3

功能

全封、半封、安全卡瓦

全封、半封、安全卡瓦

4

工作闸板

通径

71/16180mm

71/16180mm

5

工作压力

35MPa5000psi

35MPa5000psi

6

功能

全封、半封、滑动密封

全封、半封、滑动密封

7

密闭

液压钳

通径

71/16180mm

8

工作压力

35MPa5000psi

9

卸扣

8kN·m

10

管柱尺寸

23/841/2

11

环形

防喷器

通径

71/16180mm

71/16180mm

12

工作压力

35MPa5000psi

35MPa5000psi

13

双主油缸

举升力

646kN

646kN

14

下压力

427kN

427kN

15

行程

3800mm

3800mm

16

4

锥形卡瓦

通径

71/16180mm

71/16180mm

17

较大载荷

900 kN

900 kN

18

功能

防顶卡瓦可被动旋转

带压倒扣

19

工作平台

面积

顶层平台

2.4m×2.8m

2.4m×2.8m

20

内部平台

2.4m×2.4m

2.4m×2.4m2层)

21

外形尺寸

机架

7.4m×2.4m×2.8m

8.6m×2.4m×2.8m

22

动力站房

8m×2.4m×2.9m

8m×2.4m×2.9m

23

动力装置

柴油机

康明斯220kw

康明斯220kw

 

 

油水井带压作业装置配置清单

序号

项目

DYJ18-21/35-38X

DYJ18-21/35-38XQ

1

提升系统

液压伸缩桅杆

液压伸缩桅杆

2

桅杆操作台

桅杆操作台

3

井控密封系统

闸板防喷器

3FZ18-35,底部为旋转法兰

闸板防喷器

3FZ18-35,底部为旋转法兰

4

密闭式液压钳SXQ-18-35/8-114

5

闸板防喷器FZ18-35(全封/半封)

6

闸板防喷器FZ18-35×2套

(滑动密封)

闸板防喷器FZ18-35

(滑动密封)

7

平衡卸压短接18-35

手动阀、液动阀各两套

平衡卸压短接18-35

手动阀、液动阀各两套

8

环形防喷器FH18-35

环形防喷器FH18-35 

序号

项目

DYJ18-21/35-38X

DYJ18-21/35-38XQ

9

升降控制系统

主油缸×2

主油缸×2

10

下横梁XL100/18-1000D

下横梁XL100/18-1000D

11

中横梁ZL100-17/18BH

中横梁ZL100-17/18BH

12

游动横梁DYL100/18-800D1

游动横梁DYL100/18-800D1

13

游动举升卡瓦DJQ18-600B

游动举升卡瓦DJQ18-600B

14

游动防顶旋转卡瓦DYQX18-600

游动防顶旋转卡瓦DYQX18-600

15

固定防顶卡瓦DGQ18-600B

固定防顶卡瓦DGQ18-600B

16

固定承重卡瓦DGQ18-600B

固定承重卡瓦DGQ18-600B

17

机架系统

机架(含层平台及护栏)

机架(含三层平台及护栏)

18

液压支撑调平系统(含8只液压支腿)

液压支撑调平系统(含8只液压支腿)

19

动力系统

220KW柴油机

220KW柴油机

20

分动箱F3-500

分动箱F3-500

21

液压泵组3

液压泵组3

22

蓄能器组80L×4

蓄能器组80L×4

23

风冷器2AH25120

风冷器2AH25120

24

多机能控制阀组

多机能控制阀组

25

控制系统

主控制台(自由摆放)

主控制台(自由摆放)

26

附属配套装置

控制管线整装槽2

控制管线整装槽2

27

机架运输托盘1

机架运输托盘1

28

专用吊具3

专用吊具3

29

/低支座、防陷板各8

/低支座、防陷板各8

30

顶层平台斜梯1

顶层平台斜梯1

31

三通道防爆监控装置

32

双通道硫化氢、可燃气体探测系统

33

18/35-18/70变径短接1

18/35-18/70变径短接1

34

各种易损件、维修包一套

各种易损件、维修包一套

35

随机工具一套

随机工具一套

36

安全设施

上工作平台逃生滑梯

上工作平台逃生滑梯

37

竖梯防坠器

竖梯防坠器

独立式油水井带压作业装置(高配)

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半分体式油水井带压作业装置(低配)

动力系统及控制在修井机车上,井口装置独立。

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车载一体式带压作业装置(低配)

带压作业装置与动力系统、控制系统全部整合在一台车上,单车上井作业。

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