本文结合国家重大科技专项,在分析煤层气与致密气排采特点的基础上,总结了煤层气与致密气在现有常规小修作业后存在产能下降,储层损伤的问题,提出了进行不压井作业的必要性,同时,针对现有的油气田带压作业设备应用于煤层气致密气井上存在的问题,提出了基于小修作业的煤层气致密气不压井作业工艺,并设计了基于小修作业的不压井作业设备,对关键系统与设备进行了详细设计,并研制了不压井小修作业设备的实物样机,进行了相关实验并对作业效果进行了评价。首先介绍了国内外油气田带压修井设备发展现状和煤层气与致密气井小修作业现状,分析并总结了现有带压修井设备不能直接用于煤层气与致密气井小修的原因,提出煤层气致密气小修作业应该满足不放空、不压井、快速作业的作业要求。相应提出了基于小修作业的不压井作业设备的设计要求。根据设计要求对基于小修作业的不压井设备方案进行了设计,并详细介绍了其工作原理。将不压井设备分为了密封防喷系统、强行起下系统与辅助设备。同时,结合作业设备提出了基于小修作业的不压井作业工艺,实现快速小修作业。对密封防喷系统进行了设计,包括井口密封防喷系统与油管内堵塞工具。设计了气体控制式环形防喷器,通过气体的退让性实现油管接箍的顺利通过,对环形防喷器的胶芯进行了密封性能与失效破坏的有限元分析,对壳体进行了强度校核,结果满足密封要求;管式泵堵塞器的设计节省了原有工艺中投入打捞油管堵塞器的时间。对强行起下系统进行了设计。通过起下作业中的受力平衡点来确定切换大钩起下与强行起下的油管临界长度。为了满足高度与稳定性要求设计了双作用二级升降液压缸,并确定了最大下压力、流量等参数,进行了强度分析与稳定性分析,结果证明满足作业要求。选取万能卡瓦实现油管防顶防掉的同时降低设备整体高度。为了完善不压井作业设备,对连接框架与配套工具等辅助设备进行了设计与选型。最后研制了基于小修作业的不压井作业设备实物样机,并进行了环形防喷器压力密封试验与起下试验,结合试验数据对不压井作业设备的作业效果进行了评估。结果表明不压井作业设备满足压力要求,可以在理想时间内完成作业。通过本文的研究与实验,基于小修作业的不压井作业设备可以在不压井、不放空的前提下,完成快速小修作业,减少了作业时间长而造成的储层伤害与产能降低,对于解决目前煤层气致密气小修作业伤害储层,提升作业效率具有重要意义。