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1、渤海石油职业学院 （华北油田培训中心） 石油工程教学部,授课 张建国,修井设备,第一章 俢井设备 第一节 井下作业概述 第二节 动力设备 第三节 传动设备 第四节 起下设备 第五节 旋转设备 第六节 循环设备 第六节 井口控制装置 第八节 其它设备,第一节 井下作业概述,在石油与天燃气勘探开发的各项施工中,修井作业是一个重要环节,油、气、水井在自喷、抽油或注水、注气过程中,随时会发生故障,造成油井减产甚至停产。诸如井下砂堵、井筒内严重结蜡,渗透降低，油、气、水层互相串通,生产油井枯竭等油井本身的故障；油管断裂、油管连接脱扣、套管挤扁、断裂和渗透等油井结构损坏；抽油杆弯曲、断裂或脱扣、抽油泵工作
2、不正常等井下采油设备故障；出现故障后,只有通过井下作业来排除故障,更换设备,调整油井参数,才能恢复油井正常生产。,第一节 井下作业概述,修井作业的主要内容,可归纳为以下三个方面： (1),起下作业,如对发生故障或损坏的油管、抽油杆、抽油泵等井下采油设备和工具的起出,修理更换,再下入井内,以及抽吸、捞砂、机械清蜡、酸化压裂等。 (2),井内的循环作业,如冲砂、热洗循环泥浆等。 (3),旋转作业,如钻砂堵、钻水泥塞、扩孔、磨削、侧钻及修补套管等。 井下作业是油田稳产的重要措施,修井机是修井作业的关键设备。,第一节 井下作业概述,修井作业的设备比较多，按照性能和用途，可分为动力设备、起下设备、旋转设
3、备、循环设备、井口控制装置等。其详细规范、技术性能等可参阅采油技术手册。,井下作业的特点： （1）在野外进行，流动性大，环境艰苦，并且是多工种协作施工； （2）石油、天然气、硫化氢等又是易燃、易爆的有毒物质，生产过程中事故隐患较多，危险性较大，如果防护措施跟不上，不仅影响生产进度和降低施工质量，还可导致职工体质下降，生命受到威胁。因此“安全第一，预防为主”，抓好安全生产是各级生产管理者的重要管理内容之一，应引起高度重视，层层落实安全生产责任制，严格执行各项规章制度和井下作业技术操作规程，加大井下作业安全监督机制，把事故隐患消灭在萌芽状态。 （3）严守岗位，紧密配合，确保施工人员人身安全、设备安
4、全和作业施工安全。,第一节 井下作业概述,井下作业内容主要有油水井维修、油水井大修、油层改造和试油。 （一）油水井维修 油水井在采油、注水的过程中，因地层出砂、出盐，造成地层掩埋、泵砂卡、盐卡，或因管柱结蜡、泵凡尔腐蚀、封隔器失效、油管、抽油杆断脱等种种原因，使油水井不能正常生产。油水井维修的目的，是通过作业施工，使油水井恢复正常生产。 油水井维修包括：水井试注、换封、测吸水剖面；油井检泵、清砂、防砂、套管刮蜡、堵水及简单的井下事故处理等修井作业。,第一节 井下作业概述,1、油井检泵 抽油泵在井下工作过程中，受到砂、蜡、气、水及一些腐蚀介质的侵害，使泵的部件受到损害，造成泵失灵，油井停产。因此
5、，检泵是保持泵的性能良好，维护抽油井正常生产的一项重要手段。 油井检泵的主要工作内容就是起下抽油杆和油管。油层压力不大，可用不压井作业装置进行井下作业，对于有落物或地层压力稍高的井，可用卤水或清水压井后进行井下作业，应避免用泥浆压井。 检泵工作中需特别重视的是：准确计算下泵深度，合理组配抽油杆和油管，以及下入合格的抽油杆、油管和深井泵等，这是提高泵效的重要措施。,第一节 井下作业概述,2、试注：油井在正式投入注水前，所进行的新井投注或油井转注的试验与施工过程叫试注。具体到一口注水井，就是清除新井或油井转注前的井壁和井底的泥饼、杂物、脏物，并确定出注水井的吸水指数，为实施注水方案打下良好基础。试
6、注分三个阶段，即排液、洗井、转注及必要的增注措施。,第一节 井下作业概述,3、堵水：堵水的目的就是在于控制产水层中水的流动和改变水驱油中水的流动方向，提高水驱油效率，力图使得油田的产水量在一段时间内下降或稳定，以保持油田增产或稳产，提高油田最终采收率。 堵水工艺可分为：机械堵水和化学堵水两大类，化学堵水又包括：选择性堵水和非选择性堵水及注水井调整吸水剖面。 （1）机械堵水就是用封隔器及井下配套工具卡封油井中的出水层位。这种堵水没有选择性，在施工时，配好管柱，使封隔器座封准确、严密，才能达到堵水目的。这种堵水方法可以封上层采下层，封下层采上层，或封中间层采两头和封两头采中间层位。 （2）化学堵水
7、就是将化学堵剂注入出水层位，利用堵剂的化学性质或化学反应物在地层中变化生成的物质达到封堵地层出水孔道，降低油井综合含水。,第一节 井下作业概述,（二）、油水井大修 油水井大修主要包括：井下事故处理，复杂落物打捞，套管修理，侧钻等。 特点：油水井大修作业施工复杂，难度大，操作技术要求高，再者，造成井下事故的原因很多，井下事故类型也很多。 事故种类：常发生的井下事故一般分为技术事故，井下卡钻事故和井下落物事故三大类。处理时，须查明事故的性质，弄清事故的原因，采取相应的技术措施加以妥善处理。,第一节 井下作业概述,（三）油层改造 1、酸化：是将要求配制的酸液注入到油层中，溶解掉井底附近地层中的堵塞物
8、质，使地层恢复原有的渗透率，溶蚀地层岩石中的某些组分，增加地层孔隙，沟通和扩大裂缝延伸范围，增大油流通道，降低阻力，从而增产。 （1）碳酸盐地层的盐酸处理 ：碳酸盐地层的酸处理，就是要解除孔隙，裂缝中的堵塞物质或溶解部分方解石，白云石，扩大沟通地层原有的孔隙，裂缝，提高渗透性能。 盐酸酸化原理：碳酸盐地层的酸处理所用的酸液主要是盐酸，盐酸能溶解油层中的碳酸盐类，生成一种可溶性的盐类，用自喷或抽汲等排液方式，将反应后的残酸和可溶物质排到地面，增大油流孔道，提高渗透率。,第一节 井下作业概述,（2）砂岩地层的土酸处理：砂岩地层的增产措施通常用水力压裂的方法，对于胶结物较多或堵塞严重的砂岩油气层，也
9、常采用以解堵为目的的常规酸化方法。但它与碳酸岩的酸化有区别，只能通过酸液溶解砂粒之间的胶结物和部分砂粒，或者溶解孔隙中的泥浆堵塞物以提高、恢复井底附近地层的渗透率。由于地层含泥质较多，含碳酸盐较少，油井泥浆堵塞较为严重而泥浆中碳酸盐含量较低。因此砂岩地层酸处理普遍用土酸处理。 土酸酸化原理：盐酸与氢氟酸的混合液称土酸。土酸中的盐酸可以溶解油层中碳酸盐和一部分铁质，铝质；土酸中的氢氟酸可以溶解砂岩油层中的硅酸盐矿物和粘土矿物。反应生成的气体氟化硅和水均可排到地面，以解除地层中粘土堵塞和泥饼，从而增加近井地带的渗透率。 排酸：为了防止残酸在地层中停留时间过长发生沉淀，反应后立即开井排酸。开井能自喷
10、的，采用控制放喷排液，若不能自喷应及时采用抽汲、混排等方式排液。,第一节 井下作业概述,（三）压裂： 油层水力压裂简称为油层压裂或压裂。它是利用水力传压的方法把油层劈开形成一条或数条裂缝，加进支撑剂，使其不闭合，从而改造油层物性，达到油井增产，注水井增注的目的。 油层压裂的基本原理 ：利用液体传压的性质，在地面利用高压泵组，向井内高速注入高粘液体，当注入速度大于地层的吸收速度时，在井底逐渐形成高压，当井底压力超过地层应力和岩石的抗张强度时，地层就产生裂缝或使原有微小裂缝张开，形成裂缝。随着高压液体不断注入，裂缝不断扩展和向地层深部延伸。当液体的注入速度与地层的渗透速度相等时，裂缝就不再扩展和延
11、伸，此时停泵，裂缝就会重新闭合，为了使裂缝不重新闭合，向裂缝中填入具有一定强度和粒度的支撑剂，停泵后，裂缝就不会重新闭合。这样就改善了近井地带的渗滤条件，使油井增产，水井增加注入量。,第一节 井下作业概述,（四）试油与试气 1.试油：钻井完井后，对可能出油(气)的地层射孔，利用一套专用设备和方法，降低井内液柱压力，诱导地层中的流体流入井内，对流体和地层进行测定的工艺过程称为试油。 2.试油的目的：是认识油、气层的基本手段；是对钻井地质录井、地球物理测井的解释确认；是评价油、气层的关键环节。试油取得的有关地层流体的产量、压力、温度、物理化学性质及地层参数等资料是对油、气、水层作出的决定性结论；是
12、油气田开发重要的科学依据。油田勘探开发的阶段不同，所钻井的种类不同，试油的工艺、目的和任务也不同， 3.试油的种类：常见的有：参数井 (区域探井) 试油、预探井试油、详探井试油、开发井试油。,第二节 动力设备,一、修井简介 修井机或通井机是修井和井下作业施工中最基本、最主要的动力来源，按其运行结构分为履带式和轮胎式两种形式。履带式修井机一般不配带井架，其动力越野性好，适用于低洼泥泞地带施工。轮胎式修井机一般配带自背式井架，行走速度快，施工效率高，适合快速搬迁的需要，但在低洼泥泞地带及雨季、翻浆季节行走和进入井场相对受到限制。 现场上习惯把不带井架的履带式作业机称为通井机，把自带井架的轮胎式作业
13、机称为修井机 。,第二节 动力设备,一、修井简介 修井机是油田开发和油田生产中不可或缺的一种设备，被誉为“油井医生”，油井的生产故障必须由修井机来“起死回生”，与其它的油田设备相比它属于较为大型的设备。一般来说，修井机具有使用钻杆进行油水井小修及检泵等常规作业；回接安装井口装置及套管头；常规打捞、修套、封堵等修井作业；磨铣桥塞或钻水泥塞；冲洗出井底沉砂或冲洗射孔井段；能对油水井进行简单大修作业和新钻井的完井作业等能力。常规的修井机基本由提升系统、旋转系统、固控系统、井控系统、动力系统、操控系统、仪表系统、辅助系统所组成。从修井机的能力和组成部分来看，对于钻机而言只不过是配置稍微简单、能力较小而
14、已，实质上它就是“小型的”钻机。,第二节 动力设备,二、修井机的组成 （1）动力驱动设备 （2）传动系统设备 （3）行走系统设备 （4）地面旋转设备 （5）提升系统设备 （6）循环冲洗系统设备 （7）控制系统设备 （8）辅助设备,第二节 动力设备,二、修井机主要有以下八大系统组成 1、动力系统：为设备运转提供动力，柴油机。 2、传动系统：将动力源的动力传递到各个设备。变矩器、传动轴、离合器。 3、旋转系统：提供扭转力，带动井下工具旋转。包括：转盘、水龙头、井下工具、钻头等。 4、循环系统：通过泥浆泵将泥浆沿井下管柱至井底，再从环空返出，实现循环，携带岩屑，或实现压井等作业。,第二节 动力设备,
15、二、修井机主要有以下八大系统组成 5、提升系统：悬吊和起下井内管柱。包括：井架、绞车、钢丝绳、天车、游车、大钩、吊环。 6、底座系统：支撑其它系统各设备。 7、防喷系统：预防和处理井喷。包括：各类防喷器，储能器、压井管汇、阻流管汇、压井防喷管线等。 8、附属设备：各类井口工具、液压绞车、润滑系统、照明系统、电力、气动设备等。,三、修井机的型号表示方法,5 00 0 TJC - XJ 00 0,A,B,C,D,E,F,G,H,I,例1：最大钩载为600KN的单滚筒修井机，装在铁马底盘车上，名义总质量30t，第一次设计生产，则该修井机的型号表示为：,5300TJC-XJ60。,例2：最大钩载为90
16、0KN的自走式双滚筒修井机，名义总质量50t，第二次更新设计，则该修井机的型号表示为：,5500TJC-XJ90S2。,第二节 动力设备,第二节 动力设备,图8-1 AT10型通井机 图8-2 XT12型通井机,第二节 动力设备,四履带式修井机（通井机） 目前常用的修井机型号有兰州通用机械厂制造的红旗100型，鞍山红旗拖拉机制造厂制造的AT-10型，青海拖拉机制造厂制造的XT-12型、XT-15型等。 1作用：履带式修井机一般统称通井机，是目前各油田修井作业中最常用的一种动力设备，作用：是用于起下油管、钻杆（抽油杆）以及井下打捞、抽汲等施工作业。 图8-1 AT10型通井机 图8-2 XT12型通井机 2特点：履带式修井机不配带井架，越野性能好，其越野性能好，适用于低洼地带。但它的缺点是行走速度慢，不适应快速转移施工的要求。,第二节 动力设备,五轮胎式修井机（俗称联合作业机或叫修井机）,第二节
