带压作业技术简介

带 压 作 业

技 术 简 介

北京托普威尔石油技术服务有限公司

TOP WELL SERVICES INC.

二零零玖年十月

目录

一、前言.................................................3

二、带压作业技术情况.....................................4

1、概念和意义...................................................4

2、国外状况.....................................................6

3、国内现状.....................................................7

4、国内市场需求.................................................8

三、托普石油简介........................................11

1、公司设备简介................................................12

2、带压作业压力控制方式........................................16

3、特色技术....................................................17

四、施工案例............................................21

1、柏灵顿公司JIAO 62B井.......................................21

2、西气东输项目组金坛储气库....................................22

3、中石化华北大牛地气田........................................23

4、大庆油田徐深1-平1井.......................................24

五、带压作业技术发展趋势................................ 26

六、建议................................................28

一、前言

在油田生产过程中，几乎所有油气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伤害。在国内现有的油气层保护技术

中，大多数都是从优化压井液或完井液方面来尽量减少对油气层的伤

害，还没有一种技术能够完全实现真正意义上的油气层保护。但带压

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。

带压作业技术是在尽量保持井内原始压力条件下进行作业的一

种方法，目前这项技术在国外气井的推广应用率达到了90％以上，

每年施工井数在5000口以上,为油公司带来了巨大的经济和社会效

益。

我国在六十年代也开始了带压作业技术的研究，并获得了一定的

研发经验和作业效果，但是由于当时对带压作业的认识不足，工艺安

全、配套以及装备制造水平较低等原因，始终没能得以推广。

应用带压作业技术有许多优点，对气井而言，压井液对气层的污

染和伤害是难以完全恢复的，它严重地影响了气井的产量和最终采收

率，长期影响油气田的经济效益，通过带压技术进行作业则可以避免

上述问题的发生；对于水井而言，在作业前它不需要停注放压，避免

了因停注放压造成的油井产量的下降，同时省去了常规作业所需压井

液及其地面设备的投入及排放压井液的费用，既保护了产层又保护了

环境。它的最大优点还在于它可以保护和维持地层的原始产能，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。这样一方面可为油公司节约大量的用于压井的成本；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，从而可以最大限度的利用我们地下的油气资源。

二、带压作业技术情况

1、概念和意义

概念

带压作业是在井内带压的条件下，由专业技术人员操作专用的系

统配套设备完成钻井、完井、修井或其他措施作业的过程。目前国外

已经广泛应用于欠平衡钻井、侧钻、小井眼钻井、完井、射孔、试油、

测试、酸化、压裂和修井作业中。

意义

采用带压作业技术的意义在于：

第一、该技术的使用为油气田勘探开发提供了一种新思路。传统

作业方式，首先要压井平衡地层压力，防止井喷的发生，从而难以实

现许多地质要求，影响地质分析。但是，带压技术的应用可以在带压

情况下进行管柱起下，准确地、真实地完成各种评价测试和工作制度

改变等作业工序。

第二、最大限度保持油气层原始地层状态，正确评价油气藏。传

统作业方式存在过平衡压力，压井液会或多或少地进入地层，造成了

地层的污染，为后续资料录取、完井作业、试油等环节带来了负面的

影响，从而影响到油藏描述的结果，直至影响到采收率。采用带压作

业能使产层的物性得以最大的保护，避免了常规开采过程中对产层造

成的破坏，如油气层空隙的堵塞、泥饼现象造成地层解释困难、水敏

性矿物膨胀造成产层物性的下降，从而在进行油层评价时难以取得准

确的数据。

第三、解决了常规压井作业的一些技术难题。如气井作业中，在

气层较厚的情况下用压井液压井，由于地层“压力窗口”很小，一压

就漏，不压就溢，难以建立施工的安全条件；低渗气井则很容易压死。

应用带压作业技术还避免了高压油井中压井泥浆的频繁更换、循环和

配套设施的使用，避免了对地面环境的污染，以及可以解决注水井长

时间放溢流的难题。

第四、降低勘探开发成本，提高了油气田的生产效率和经济效益。

众所周知，压井对地层的危害不言而喻，压井液的费用亦十分可观，

并且作业后还需抽排压井液。水井作业时，水井停注放压时间长，有

时甚至放两三个月或半年，为了保持地层压力场平衡，周边水井也需

停注，造成油井减产或停产，对生产影响较大，经济效益低下。而带

压作业时不需要进行压井，这样既节约了成本费用，同时也缩短了作

业周期。

第五、不排放污染物，避免了压井液对地面的污染，具有巨大的

环境效益。

2、国外状况

1929年Herbert C. Otis提出了带压作业这一思想，并利用一静一

动双反向卡瓦组支撑油管，通过钢丝绳和绞车控制油管升降实现带压

作业。1960 年Cicero C. Brown 发明了液压不压井作业机用于油管起

下。由此，不压井作业机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. 设计出车载液压带压作

业机，此项创新使不压井作业机具有很高的机动性。

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，液压不压井作业机逐渐成为重要的生产工

具。目前带压设备在国外发展已比较成熟，全液压带压作业机占主导

地位。据统计，制造带压作业机、提供带压技术服务或既制造又提供

作业服务的公司超过10家。带压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液控远程控制；最高提升力

可达270T，最大下推力达115T；液缸行程多以3m 左右为主，最高作

业井压力可达140 Mpa。

原始带压设备 170k 辅助式设

备 225k 独立式设备 340K海洋独立设备

经过四十多年的发展，目前国外带压作业范围已涉及:欠平衡钻

井；小井眼钻井、侧钻；带压起下油管、套管或衬管；带压钻水泥塞、

桥塞或砂堵；酸化、压裂、打捞和磨铣；挤水泥、打桥塞和报废井作

业；带压情况下井口和闸门的更换。

3、国内现状

我国六十年代曾研制过钢丝绳式带压装置，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。

七十年代末开发出橇装式液压带压作业装置，可用于井口压力为

4 Mpa的修井作业。尽管获得了较好的研发经验和作业效果，由于当

时对带压作业的认识不足，以及液压元器件制造水平较低，施工安全

风险大等原因，始终没有得以推广。

八十年代我国研制出了车载式液压带压修井机，可用于井口压力

不高于6Mpa 的带压修井作业，但由于密封方面的缺陷未能大范围推

广应用。

2002年我公司自国外引进了国内第一台工作压力在35Mpa 的液

压式带压作业机，填补了国内高压力级别施工的空白。到目前为止，

我公司已经在大港油田、长庆油田、四川油田、中原油田成功地施工

了上百口压力在10～35Mpa的油气水井，得到了用户的高度评价。

4、国内市场需求

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

是引起了中石油集团公司、各油田分公司领导及专家们的高度重视，

近几年来也一直把它作为集团公司的重点项目在进行研究和推广。随

着油田专家们对带压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，对带压作业均有很

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，不压井作业可以实现避免任何

压井液进入地层，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

孔隙度低、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，

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

程进行带压作业，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，若利用带压作业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带压技术，则可有

效的保护油气层。

4、注水井的作业施工上，带压作业有着特殊的优势。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。而带压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。如果带压作业技

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－裂缝型或微裂缝型储层适合于采用带压作业。这类储

层，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，而采用带压技术就会大大减少这类事情的发生。

6、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和海洋平台施工

的局限性，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。

而带压作业就可以大大缓解这一矛盾，不压井作业设备完善的防喷系

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可能对地层造成伤害的压井液，所以说海上油气

田对带压作业的需求就更为迫切。

由此可以看出带压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

力于带压作业技术的推广、应用和研究，2002年从加拿大引进了第

一套170K 的不压井作业设备，并与美国最大的带压技术服务公司--

CUDD 公司合作，共同推动中国带压作业的发展。CUDD公司陆上和海

上的带压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 公司先进的带压作业机和压力控制工具，并

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 的经验和技术，来弥补国内带压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。

综上所述，由于带压作业技术有其独特的优势，而且在国外是作

为一项相当成熟的技术在广泛应用，所以根据目前国内油气田状况，

该技术作为一项油气层保护和环境保护的新技术、新工艺具有其广范

的应用空间。

三、托普石油简介

托普石油是一家中美合资公司，于2002年3月在北京经济技术

开发区注册成立。现有员工85人，两支带压作业队伍，一支技术梯

队，其中包括国际知名且拥有29年带压作业经验的加拿大籍专家1

名，具有7年带压作业经验人员6名,5年带压作业经验人员4名,3

年带压作业经验人员12名，石油工程高级职称人员5名，大专以上

人员占员工总数64%。公司致力于石油开采技术的开发、引进、服务、

转让、咨询和培训。主营业务为带压作业的方案设计、现场服务、技

术咨询等。公司拥有多年从事油田作业的技术队伍，可向陆上及海上

提供带压作业服务。公司在2002年6月份取得高新技术企业批准证

书，在北京经济技术开发区享有税收优惠政策。

为了适应我国油气田当前发展的需要，我公司自成立初就致力于

带压作业技术的推广、应用，并于2002年11月进口了国内第一台车

载液压式带压作业机。经过7年的发展以及对带压作业技术的消化、

吸收和创新，我们在今年申报了五项发明专利和两项实用专利,并在

此基础上为带压作业配套了专用设备和工具,有些项目填补了国内空

白.目前托普石油在国内不压井作业方面取得了良好的业绩。2007年

8月西气东输江苏金坛储气库，带压作业起排卤管柱5口井，该工程

作业的顺利实施填补了国内盐穴储气库井带压作业的空白,得到甲方

的高度评价。2006年至2008年带压作业技术在大庆徐深气田高压井

气井7口井的运用，更是将带压技术对油层保护提到了重要的日程，

该技术的使用将会对大庆油田徐深气田的开发起到不可低估的作用。

公司在为油田提供高品质的服务过程中，始终秉信安全第一、优

质服务的原则为油公司提供现场服务。为了保证对油公司的承诺到

位、对员工安全负责，在装备方面公司2007年11月新购XJ550作业

机；2008年8月购买了700型泵车以及配套工具，同时对现有的技

术人员和现场施工人员进行定期的技术培训和安全培训，近三年来每

名员工每年培训400课时。按照中石油加强安全管理的要求，我们从

提高自身素质和加强内部控制入手,不断加强管理,制订了不压井作

业操作手册和不压井作业规范，修订了岗位职责、技术档案管理规定、

现场施工组织管理规章制度；并在工作中严格执行。

2006年7月我们通过了ISO9000的质量认证体系，2008年6月

通过了ISO14000、ISO18000,建立并不断完善HSE 管理体系并获得中

石油颁发的QHSE 质量管理体系证书，2009年获得中石油集团公司颁

发的井下作业资质证书。在此之前获得中石油股份公司颁发的不压井

作业资质证书。在我们对近百口油气井提供带压服务过程中，施工质

量均为合格和优秀，从未发生过一起安全质量事故。

1、公司设备简介

(1) 辅助式设备

我公司购买的带压作业设备是一种实用的、具有液压举升力和下

推力的钻机辅助设备。整个设备制成具备举升和运输能力的撬装，以

便于设备的安装和运输。该设备整体组成分为四部分：工作台、举升

系统、卡瓦组、防喷器组。

该设备有两个液缸，能提供

65T 的举升力，43T的下推力。

液缸一次满行程是3.6m。共有

四套卡瓦：两个下推管柱、防止

管柱喷出的防顶加压卡瓦，两个

进行举升的重力卡瓦。所有卡瓦

的通径是179.38mm. 防喷器组构成为：一个通径179.38mm、工作压

力35Mpa 的环形防喷器；两个通径179.38mm、工作压力35Mpa 的单

闸板防喷器；一个通径179.38mm 的放压/平衡四通，该四通两侧各带

一个通径25.4mm 的液动旋塞阀，旋塞阀外面有两个手动节流阀。

(2) 独立式设备

该设备整体组成分为四部分：工作台、

举升系统、卡瓦组、防喷器组。

该设备有4个液缸，能提供120T 的举

升力，50T的下推力。液缸一次满行程是

3.6m。共有5套卡瓦：3个下推管柱、防止

管柱喷出的防顶加压卡瓦，两个进行举升的

重力卡瓦。卡瓦的通径为280mm. 防喷器组

可以按照施工井控配置的要求进行安装：一

般会有通径280mm、工作压力70Mpa 的环形

防喷器1个；两个通径280mm、工作压力70Mpa 的单闸板防喷器；一

个通径280mm 的放压/平衡四通，该四通两侧各带一个通径25.4mm 的

液动旋塞阀，旋塞阀外面有两个手动节流阀，同时配有动力水龙头装

置。该设备的防喷器组为功能模块化，它可以根据施工的要求和井控

要求增加防喷器组。

S-9辅助式设备与独立式设备的对比 序号

1 项目 机动性 S-9辅助式设备 独立式设备 车载式设备，机动性强、灵机动性、灵活性受限制，

活，由于不需要吊车可以随进入施工现场需要3台平

时进入施工现场 板车和1台20吨吊车的

配备柴油发动机 2

3 动力源 设备整体性 车辆自身提供液压动力源 整体式设备，如遇特殊工具设备各个组成部分在现

串在井口安装的设备要进

行调整 场按照施工设计要求、井控要求进行重新装配，基

本不受井下工具串的限

制

4 进入生产状

态时间 设备安装时不需要吊车，仅现场安装时间需要2-3天用大修机大钩和拖车上的

小绞车相互配合就可以进

行（1小时即可），拆卸设

备时亦如此。所以更有效

率、节省时间及费用。 时间，安装时间长，需要吊车的配合。

5 设备安装安

全性 自带液压绞车，在吊装设备人工安装 时，可以控制设备吊装速

度、角度，因此更安全

6 作业压力承

受能力 关井35MPa（最高） 依据用户要求可以选用35MP、50MPa、70MPa、

105MPa、140MPa

7 作业范围可欠平衡钻井、小井眼钻井、欠平衡钻井、小井眼钻

以涉及 侧钻、带压起下油管、套管井、侧钻、或衬管、带压钻水泥塞、桥套管或衬管、带压钻水泥

塞或砂堵、酸化、压裂、打塞、桥塞或砂堵、酸化、

捞和磨铣、挤水泥、打桥塞压裂、打捞和磨铣、挤水

和报废井作业电缆射孔、油泥、打桥塞和报废井作业

管传输射孔、完井作业（被电缆射孔、油管传输射

动转盘，部分作业需要动力孔、完井作业水龙头配合） 不需要动力水龙头配合）

120 T 、153 T、

50 T、60 T

3.6米

4个 8 9 10 11

12 最大上提力 最大下推力 液缸行程 液缸个数 工作能力 66T 43T 3.6米 2个 不能独立工作，需要大修作可以独立工作

业机的配合

13 设备自身通

径 71/16″（179.38mm） 可根据用户的需要进行加工

14 环型防喷器

胶芯 长久耐用（20000米左右）长久耐用（20000安全性更高 安全性更高

15 压力平衡系

统 在压力较高时可以平衡上、在压力较高时可以平衡下闸板防喷器压力、防止闸上、下闸板防喷器压力、

板刺坏 防止闸板刺坏

根据现场需要可以降低

设备自身承压风险

21MPa，性能稳定 16 泄压系统 根据现场需要可以降低设备自身承压风险 17 液压元件承

受压力 21MPa，性能稳定

18 卡瓦设计结

构 防顶卡瓦工作时结构呈揳防顶卡瓦工作时结构呈行，能有效控制井内的压力揳行，能有效控制井内的

上顶油管，结构合理作业更压力上顶油管，结构合理

安全 作业更安全

2、带压作业压力控制方式

确保带压作业顺利实施的实质是安全可靠的井控方式，带压作

业的井控措施分为井口防喷器配套和管内工具两种方式，见如下示意

图：

1 带压作业防喷器配套压力控制

• 第一部分是工作状态压力控制,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；

• 第二部分是安全保障状态压力控制,根据井口关井压力等级配

备闸板防喷器一组，数量根据作业压力及井内管外径进行配套，确保

工作状态下的安全可靠性；

• 第三部分应急状态压力控制,根据井口关井压力等级配备剪切

闸板防喷器一组，确保紧急状态下的井口安全。

2 管内工具

第一部分工作状态压力控制,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；

第二部分安全保障状态压力控制,在井口出现异常、工作间歇情

况下，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；

第三部分应急状态压力控制,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。

3、特色技术

1 瓜胶暂堵法

原井口示意图 更换后的井口 返排的胶液

该井口是2004年9月在长庆苏里格气田遇到的俄罗斯上悬挂井

口,油管直接和采气树相连接没有油管悬挂器.这种井口没有办法进

行带压作业,我们调整了思路,往管柱内注入一种特殊胶体，使其在管

柱上部形成1000米胶塞，对油管\油套环空进行封堵,EMS-44胶液可

以提高空隙表面张力，起到保护地层的作用。在胶液中加入一定的破

胶剂使其在指定的时间破胶,依靠该井自身的能量对胶液进行返排,

在瓜胶暂堵的有限时间我们上提井口和管柱,拆除采气树安装油管悬

挂器,重新坐油管悬挂器和采气树,再投桥塞封堵油管,完成带压作

业。一次施工5口井获得成功,井口压力15Mpa。

2非常规油管悬挂器的处理

大庆油田徐深8-平1井该井井口油管头为28/105型，油管悬挂

器外径为Φ222mm，井下工具水力锚外径为Φ207mm，远大于现有不压

井设备的内通径（Φ179mm），无法正常起出。但是托普石油经过反

复研究和讨论,同时依靠技术人员对带压设备性能的了解、对井控设

备性能的灵活使用和操作人员的熟练操作,在井口带压28.5MPa 的压

力下顺利倒出了非常规悬挂器。

原始状态图 倒出的悬挂器 带压作业设备自动爬升

3 热钻技术

该技术主要是解决油管桥塞之间的压力问题。在带压施工投堵桥

塞时，管柱存在众多原因造成密封不严，需要投放2个或2个以上桥

塞来密封油管，在该管柱起到井口时，由于桥塞之间的承压带来安全

隐患，需要将桥塞之间的压力进行释放。

该技术的性能参数如下:

1 最大工作压力:35Mpa(5000PSI)

2 最大钻程: 90cm (35.4”)

3 最小钻头尺寸:6.35mm(0.25”)

4 最大孔锯尺寸:152.4mm(6”)

5 中心轴最大转速(转/每分钟):200

6 设备前接头: 60250.8mm(2”) Weco

型油壬连接型球阀.

7 具有防酸性能

8 可在2 3/8”—9”的管柱上开孔泄压。

4无牙痕卡瓦

卡瓦在常规作业过程中起到承重和预防管柱上顶的作用，承重

卡瓦施加的力量无法承受管柱自身的重量,防顶卡瓦施加的力量小于

上顶力就会发生安全事故.因此卡瓦在管柱起下过程中会对油管的表

面造成划痕，对于特殊介质的井，比如含有硫化氢、二氧化碳的井出

于防腐的需要,会选用防腐等级更高的管

柱,卡瓦牙口造成的滑痕会失去对管柱的

保护作用,原有卡瓦就不适合带压作业，

出于防腐的需要引进无牙痕卡瓦。自引入

该项技术后在大庆油田已经使用6口井,

得到用户的肯定。

5带液控管线完井管柱的带压作业

伴随国内天然气开发步伐的加快，高温高压井的管理难度也在加

大。在高温高压井下装上带有液控管线的安全阀成为油田的选择之

一，在井口和地面发生特殊紧急情况下可以关闭安全阀，

从而控制意

外情况的发生。但是如何在带压情况下安全下

入安全阀是我们面临的选择。最终我们的技术

人员经过潜心研究，攻破了这个难关。具体做

法是：

⑴、将带有堵塞器的封隔器管柱下至目的

层，打压坐封。在封隔器的上方连接有脱手工

具，确认坐封后反转1/4圈，取出坐封管柱。

⑵正常下入完井管柱，并带有安全阀，插

入式密封。 液控管线 井下安全阀 生产封隔器

该技术目前在国际带压作业市场属于前沿技术,托普石油凭借多

年的技术沉淀和积累,经过不懈的努力开发出此项技术,这是在充分

了解客户的需求后,对不压井设备、性能和组成部分完全掌握后，将

井下完井管柱结构和带压工艺有机结合的典范，同时提升了托普石油

带压作业的技术含量。这是2009年10月在大庆油田徐深8-平1井

拟采用的完井管柱，施工设计已经得到甲方的审批。

6 带压起下射孔管柱

⑴射孔枪长度不超过20米

对于射孔枪长度不超过20米的管柱，依靠带压设备和钢丝作业

的防喷立管就可以完成。施工前仔细丈量射孔枪的长度，安装带压设

备时安装适当高度的防喷立管，在起出射孔管柱到井口以上位置时，

关闭井口全封闸板，释放全封闸板和环形防喷器组之间的压力，就可

以正常起出剩余管柱。

⑵射孔枪长度超过20

米

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对于井内射孔枪长度超过 20 米的射孔管柱,在作业前需要对射 孔枪的枪身结构进行改造,选用适宜带压作业的射孔枪;在 2 根射孔 枪之间衔接的地方有密封装置,射孔枪正常下入没有问题，在射孔后 射孔枪上提到带压设备容腔内提前计算好射孔枪的位置, 施工前仔 细丈量射孔枪的长度，安装带压设备时安装适当高度的防喷立管，在 起出射孔管柱到井口以上位置时，关闭井口全封闸板，释放全封闸板 和环形防喷器组之间的压力，就可以正常起出剩余管柱.目前带压作 业起出的射孔枪长度可以达到 400 米。 公司自 2002 年成立以来先后在大港油田、 长庆油田、 中原油田、 四川油田、 大庆油田、 中石油西气东输项目组、 中石油大张砣储气库、 中石化华北大牛地气田、美国伯灵顿能源公司、加拿大泛华能源公司 进行了近百井次带压施工。托普公司不但可以为客户提供方案设计， 而且还可以提供设备以及人员现场服务。 截止目前我们的业务范围已 经涉及到带压起下油管、打捞、冲砂、磨洗、钻塞、配合喷砂压裂施 工、配合连续油管压裂带压作业，最高控制压力达到 34MPa。

四、施工案例 1、柏灵顿公司 JIAO 62B 井

JIAO 62B 井作业简介：角 62B 井是美国 Burliton 能源有限公司在中国四川油田风险勘 探区块投资开发的一口气井，该井于 2003 年底 完钻， 完钻井深 3435 米。 2004 年 4 月试油结束后， 至 事故完井投产。

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该井本次施工目的：清理井筒至 XX-2 层以下（即 3262 米），重新完 井，恢复产能。清理井筒需要进行冲砂、钻桥塞 、冲砂清理鱼顶、 打捞、钻桥塞、完井工序。根据该井生产资料显示，该井属于典型的 高压低渗型气井，生产期间产量一直未达到稳定情况，关井压力高大 34Mpa。根据甲方要求在带压的情况下进行本次作业。 北京托普威尔公司技术人员通过精心设计，现场严把技术关，在 川局有关单位的通力配合， 2004 年 8 月 20 至 9 月 5 日顺利完成了 于 该井带压冲砂、钻桥塞、打捞及完井作业。本次作业改变了目前国内 带压技术仅用于更换井口、井内管柱的现状，将带压作业技术应用于 井内冲砂、钻塞、打捞等作业。为下一步开拓国内油田类似作业提供 了成功的先例。另外，本次采用油管结合动力龙头钻桥塞，改变国内 以往钻塞必须采用钻杆的事实，为甲方节省了钻塞的成本。本次带压 钻塞技术在国内成功的应用为将此技术应用于国内油田侧钻市场提 供了可行性。此外说明了带压设备的安全性、可靠性及带压技术在国 内日益成熟。

2、西气东输项目组金坛储气库

金坛储气库在溶腔改造完成后，2006 年 3 月 19 日华北石油管理局井下作业公司 为盐穴储气库注采完井， 进行了下入排卤管 柱准备进行排卤的前期工作，施工于 5 月 2 日成功完成。由于原有的 4-1/2"排卤管柱 不能满足今后天然气生产需要， 决定运用不 压井作业技术起出井内的 4-1/2"排卤管柱。

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同时由于该井在施工中出现紧急情况时不能使用油套环空循环压井， 压井将会造成溶洞盐穴储气库的坍塌。施工时的井口压力为 15MPa， 施工现场距离不到 50 米处就居住着当地的老百姓，同时溶腔内需要 保持一定的压力来保证腔壁的稳定性，无法实现放空点火降压。因此 施工任务显得非常艰巨， 带压作业技术施工的成败直接关系到国家重 点工程项目西气东输产能配套建设的完工进度。 由于此次带压作业的 4-1/2"排卤管柱是我们在国内第一次，不压井装置的卡瓦牙、防喷器 组的闸板等很多部件要进行相应的更换。2007 年 8 月我们采用不压 井辅助式设备在 7 " 注采管柱中取出 4-1/2 "排卤管柱，一次性将西 1、西 2 井、岗 1、岗 2、东 2 井五口井施工，全部取得成功。西气东 输工程部给予很高的评价，同时在中国石油报 2007 年 11 月 2 日 第 4463 期大面积篇幅报道本次施工的科研效应和石油开采的深远意义。

3、中石化华北大牛地气田

大牛地气田属于典型的低压、低 孔、低渗致密气藏，地层水敏性较强， 目前多采用 KCL 压井液进行压井施工， 但因多方面因素影响， 许多气井在压井 施工后，产能都出现了不同程度的递 减，而且压后需要抽汲或者气举排液， 施工时间长、难度大，也不经济。 带压作业能够克服这些不利因素，是当前 国内外石油界降低油层污染的主要措施之一。

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12-10 井身结构图

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目前不压井作业机可配合射孔、压裂、酸化、分层开采等工艺措 施进行作业。华北分公司引进了带压作业技术，2007 年 10 月在鄂北 大牛地气田对 D12-10 井、D66-4 井进行了连续油管分层环空压裂过 程中，首次在大牛地气田进行了压裂配合作业，成功地运用带压作业 技术下入完井管柱。 D12-10 井的施工目的：环空压裂后带压下入入 23/8″油管至 2536m。首先是安装连续油管压裂作业井口装置，其中压裂注入头以 下由托普石油负责安装，压裂注入头以上由 BJ 公司负责安装。在 BJ 公司采用连续油管对太 1、太 2、盒 1、盒 3 压裂施工结束后，关闭 全封闸板，拆除 BJ 公司设备，拆除连接大四通的压井管线和放空管 线并清理井场。托普石油安装不压井作业机带压下入完井管柱。 2007 年 10 月 2 日不压井作业技术在大牛地气田 DP4 试气生产中 应用成功，避免了压井作业中由于使用压井液造成的地层污染，保护 了气层，揭开了大牛地气田水平井不压井试气作业清洁化生产的序 幕。

4、大庆油田徐深 1-平 1 井

托普石油自 2005 年进入大庆油田以来,采用带压作业技术先后 施工了徐深 5 井、升深 2-1、汪 9-12 井等 8 口井。2008 年 9 月底， 大庆油田深井大会战又传佳音： 徐深 1-1 气井成功运用了不压井作业 技术，并且引进国外带压热钻技术和在 13cr 油管下入过程中避免对 油管造成伤害的专业卡瓦新产品。

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11 月底大庆徐深 1-平 1 井，成功运用水力喷射压裂和不压井技 术，实现一趟管柱 4 层压裂，突破了目前世界公认的火山岩层难以压 裂的难题。 眼镜蛇手术刀式压裂是哈里伯顿公司的一项专利技术， 采用喷砂 的高速射流来射孔并且由此产生井筒内局部低压区的方法来实现不 同井段间的动态封隔，不需要使用任何机械封隔或化学封隔，避免了 机械、化学封隔操作上的隐患。针对于水平井特别是水平裸眼井的压 裂设计，有效降低了在压裂过程中裸眼井段滤失大的问题，使得施工 规模和材料的消耗大大降低，并且实现了一趟管柱内完成分层、多段 射孔和压裂。由于工具位置就是裂缝的起始位置，该工艺实现了造缝 位置可根据用户需要在不同井段上的精确定点。

冷10 H2 射孔

TVD, m

3-1/2-in Tubing 位置:0.04150m Top depth: m Bottom depth: 3029.0 m Inner diameter: 2.922 in Outer diameter: 3.500 in Grade: P-110 Weight: 10.30 lb/ft

位置: 4155m

0.25-in Perforations Top depth: 3100.0 m Bottom depth: 3102.0 m Diameter: 0.250 in Number Of Perfs: 6

位置: 3372.0 m Top depth: 4426m

Bottom depth: 3375.0 m Diameter: 0.250 in Number Of Perfs: 6

0.25-in Perforations

2438

2743

0.25-in Perforations 位置: 3200.0 m 4235m Top depth: Bottom depth: 3202.0 m Diameter: 0.250 in Number Of Perfs: 6 0.25-in 位置4315mPerforations Top depth: 3292.0 m

6

Bottom depth: 3294.0 m Diameter: 0.250 in Number Of Perfs: 6

为了保护压裂取得的产能效果，保护地层、减少频繁起下压井管 柱的作业时间和费用，大庆油田最终决定采用带压作业技术配合压 裂。该井是在井口压力 26.7 MPa 的情况下进行的，需要在压裂井段：

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4426.0～4427.0m、4315.0～4316.0m、4235.0～4236.0m、4155.0～ 4156.0m 的 4 个位置上处反复投捞、坐封钢丝桥塞 13 次，每座封一 次需要带压上提管柱 100 米，捞出堵塞器后进行新层位的压裂，最终 获得了成功。 该井带压作业的成功实施为大庆油田取得宝贵的油藏资 料提供了基础。

五、带压作业技术发展趋势

传统的带压作业技术，是在光管柱起下情况下发展起来的，随着 国内油气田的快速发展，为了延长采收周期、保护油藏，钻井、完井 方式上发生了很大的变化。 因此不压井作业技术必须要适应生产需求 的发展和变化，才能更好的为油气田提供服务，我们认为其发展趋势 有以下几种： 1、改变目前国内带压作业的现状。现在国内把带压作业看成是 一种解决困难问题的手段，迫不得已的时候才选择带压作业，这主要 取决于国内带压作业技术掌握的水平。从国际带压作业行业水平来 看， 陆地上带压作业技术已非常成熟， 具有节约成本、 缩短工作周期， 减少污染物排放等优点。 我们需要努力将带压作业常规化， 直接引进， 消化吸收，广泛推广。目前国家出台了许多节约资源和保护环境的政 策措施日趋严格，带压作业作为一项既保护地层资源、又保护环境的 清洁生产技术，一旦推广成为一项常规工作，作业成本会得到大幅度 削减，这是今后的必然发展趋势。托普石油计划在未来 3-5 年建立以

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不压井作业机装备制造、销售（计划从 2012 年具备 10 套/年生产能 力） 、培训、服务为一体的专业化公司。 2、随着带压作业技术推广应用力度，配套技术、装备日趋成熟 和完善，带压作业由主要集中在低压油水井向高压油气井作业发展。 中、 高压气井方面， 国内仍将以引进国外高端带压作业技术装备为主， 逐步形成完善的系统带压作业能力。 3、完善起下带有安全阀液控管线的管柱技术，实现带压修井。 带有液控安全阀管柱的井目前我们进行完井作业已经可以完成,但是 修井作业时需要带压起出带有液控管线的管柱目前暂时处于理论研 究阶段,由于井下管柱结构独特,单闸板防喷器组和环形防喷器没有 办法进行密封,压力无法控制,伴随国内外对天然气需求的增加,为保 证安全生产带有安全阀液控管线的管柱将会被越来越多的用户采纳。 4、电泵井实现带压修井。电泵井由于其供电电缆在完井作业时， 附着在管柱上，供电电缆的保护层为防腐用的铠甲，但其承受外力相 对管柱来说就相差得很大。在起下管柱的过程中，环形防喷器和单闸 板防喷器将会对供电电缆造成严重伤害， 而在海洋油田电泵井占油田 总井数的 85%以上，因此我们应当开展这方面的研究工作，更好地为 油田服务。 5、海洋油气田不压井作业的开展。目前来说带压作业技术不是 问题，关键在于海洋作业时海洋平台的承重和设备安装，同时受施工 空间的影响。国际上带压作业技术在海洋石油领域也得到了应用，托

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普正在配备相关的设备、工具，储备相应的技术，力争尽快在中国海 洋石油领域开展带压作业服务。

六、建议

1、建立带压作业理念,把带压作业作为一种常规的修井作业手 段，建议油公司在进行油气井完井作业时提前预设堵塞器工作筒,为 今后带压作业奠定基础,同时节约成本、提高效率、并且提高作业安 全性。 2、气井作业具备条件的应全部采用带压作业，以保护气层，延 长采收周期，提高采收率，增加产能，减少环境污染。 3、尽快统一国内带压作业各项标准和规范，如井控配套标准、 安全操作规范等，以奠定带压作业在国内广泛推广和健康发展的平 台。 4、建议定期或不定期的开展不压井技术交流会议，建立国内带 压作业交流平台，使国内带压作业技术尽快成熟。 5、加快带压作业技术人员的培养以及专业队伍的建立。国外不 压井设备的制造水平比较高， 无论是带压设备防喷配套还是管内压力 控制技术非常成熟， 但是在国内制约带压发展的瓶颈是严重缺乏专业 技术人员和专业队伍，这是国内带压作业技术发展缓慢的主要原因。 总体上技术人员水平不高使得各个油田在安排年度工作量的时候踌 躇不前，因此应当建立有效机制鼓励带压带压作业的发展，同时加快 专业人员的培养。

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总的来讲，带压作业是对常规压井作业方式的一个挑战，同常规 作业方式相比，带压作业具有不可比拟的优越性。无论从资源的可持 续利用、合理开采、提高采收率、环境保护、提高工作效率、节约井 下作业费用等方面，还是从经济和社会利益方面，都为油气田长期开 发、稳定生产和地面环保提供了坚强的技术保证。 随着国内各油气田服务市场的开放，带压技术已经得到初步认 可，特别是国内环保意识的不断增强、对不可再生能源保护认识的不 断提高，越来越显示出对带压技术的迫切性和重要性。带压作业技术 必将成为下一步油气田增产稳产的重要手段。我公司将一如既往，不 遗余力地开展带压作业技术的推广和应用工作， 为国内各油田的开发 与生产做出我们积极的贡献， 也希望有关专家及同仁们对我们的工作 提出宝贵意见。

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