不压井作业装备安全控制技术研究

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1、第23卷第4期江汉石油科技V01．23No．42013年12月JIANGHANPETROLEUMSCIENCEANDTECHNOLOGYDee．20l3不压井作业装备安全控制技术研究刘洪亮，张美玲，孟庆珍(中国石化石油工程机械有限公司第四机械厂，湖北荆州434024)摘要：通过分析目前国内外不压井装备自动控制技术现状及作业过程的安全需求，结合不压井装备带压作业的工艺、工况及现场作业情况，深入研究了作业过程中防喷器、卡瓦及带压作业的安全操作问题，提出不压井装备作业安全控制技术方案并实施。试验表明：利用本文提出的技术

2、方案，能够满足不压井装备带压作业安全操作需求，全面监控作业相关参数，进行预警提示，减轻了作业操作强度，极大的改善了不压井装备应用中的安全}生、可靠性。关键词：不压井；带压作业；安全控制不压井修井机是一种新型的修井设备，它是在油井不用泥浆压井，水井不放喷的情况下利用井口自封防喷器来封住井内压力，带压强行起下油(水)管柱作业的，因为无需泥浆压井，从而避免了将高密度或低渗透油气井压死、不会损伤油井、不会影响油气流动状态，不会减少油气层渗透率，能有效解决作业过程中压井对油层产生的损坏和污染问题，保护了油层、简化了施工工序

3、，降低了生产成本，提高了油气生产效率。国外不压井装备已经得到广泛的推广应用，控制上以液压控制占主导地位，依靠先进的电控技术实现对作业参数的数据采集，对作业状态的全面监控，增强了设备作业的安全性与可靠性。与国外不压井装备相比，我国自行研制的不压井装备还停留在研究与试制阶段，存在的问题主要是可靠性低、安全性差，操作复杂，难于现场推广。图1撬装式液压不压井修井机基于带压作业的诸多优点，不压井作业设备在时监控，制定了安全保护措施，并进行充分的现场油田的应用越来越广泛。目前国油田现在使用的不试验，极大的提高了设备的安全可靠

4、性能。压井设备主要依靠国外引进。第四石油机械厂抓住潜在的市场需求，以现场带压作业工艺为依据，作l不压井设备结构及工作原理业安全性、可靠性、方便性为出发点，在引进、消四机厂生产的撬装式不压井设备(如图1)主化、吸收国外产品的基础上，研发了撬装独立式液压不压井作业设备，并在此基础上深入研究了带压第一作者简介；刘洪亮，2004年毕业于长江大学自作业设备的安全可靠性能，开发了不压井装备安全动化专业，2007年获长江大学信号检测与控制专业硕士控制系统，优化了操作工序，实现对关键参数的实学位，现任第四机械厂自动控制研究所工程

5、师。第4期刘洪亮等：不压井作业装备安全控制技术研究·63·定瓦天；游动瓦“"油{(拽)l孤循、游动卡-父闭：{●{定～见

6、j开}{油缸下(带载)图2(1)下压管柱作业流程图2(2)上提管柱作业流程要由液压动力系统、起升厂F压系统、单根起升下放设备的安全性能，通过大量的试验，不断的总结出装置、液压控制系统、井控系统和辅助配套设施组以下几点设备的控制需求：成。设备具有方便安装、容易移运、作业效率高、2．1数据采集操作工序简单等特点，并经过大量的工业试验，已设备运行状态是操作人员时刻关注的重要信经证实了设备作业的可靠性

7、，安全性。息，这就需要我们进行时时数据的采集，包括：发目前该设备主要用于油气井的修井作业，作业动机运行的各项参数监测、各个控制系统的压力、时，液压动力系统提供动力，井口防喷器组封住井井口参数的监{_914、设备载荷的监测等，通过这些数口环形空间，起升／下压系统夹持管柱进行起／下管据的采集、计算与对比，呈现给操作人员设备的运柱作业。作业流程如图2。行状况以及设备故障的报警，从而保证作业的安全其中，起升厂F压系统主要由卡瓦与油缸组成，性能。卡瓦共分为两组，分别为承重卡瓦和防顶卡瓦，以2．2状态检测适应不同的工况，每组

8、卡瓦又分为游动卡瓦和同定基于设备作业环境的特殊性，作业的难点之一卡瓦，在作业中，设备的载荷主要由油缸来承载，就是防喷器是否工作到位，如果防喷器没有关到在井口密封的情况下，由游动卡瓦与固定卡瓦的配位，则密封不紧；如果作业时防喷器没有完全打合使用，进行起升与下放管柱。单根起升，下放装置开，轻则损坏防喷器，重则会造成严重后果，所以由立管、顶部滑轮、平衡绞车等组成，双滑轮与双我们需要时时了解防喷器的状态，为作业提供可靠绞车的设计理念，可满足同时进行提升与下放管柱的依据；的操作，大大提高了作业效率。作业的另一个难点就是，起

9、升厂F压系统的控制与检测；由于起升／下压系统在提升与下放管柱时是2系统需求依靠固定卡瓦与游动卡瓦配合使用的，所以两种卡瓦不能同时打开，否则，会造成管柱的下落；另从设备的工作流程可以看出，全液压的控制方外，在试验中也发现，因为某种原因，在下压作业式需要操作者逐一步骤的完成操作，从而增加了操时，固定卡瓦未打开，这时，游动卡瓦夹持管柱进作人员的工作强度，加大了误操作机率，为了增