淺析固井工程中的節(jié)能減排

侯婧

【摘 ?要】為在固井工程中實現(xiàn)節(jié)能減排，吉林油田堅持實際與理論研究相結(jié)合，針對固井過程中廢棄物排放問題，采取優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)?調(diào)整尾漿配比?運灰車改造等措施，節(jié)約了水泥及填加劑用量，對油田環(huán)境保護(hù)做出較大貢獻(xiàn)，節(jié)能減排效果顯著?

【關(guān)鍵詞】固井工程;廢棄物排放;節(jié)能減排

隨著國家兩法和自治區(qū)一條例的實施，對固井作業(yè)的環(huán)保要求的不斷提高，對節(jié)能減排的需求也越來越嚴(yán)格;固井作業(yè)作為鉆井施工的一個重要環(huán)節(jié)，在固井過程中要產(chǎn)生大量的廢棄物，如何做好節(jié)能減排顯得格外重要?

1節(jié)能減排技術(shù)研究

目前國內(nèi)外各大油田都把固井過程作為節(jié)能減排的一個重要環(huán)節(jié)來抓，吐哈鉆井固井工程公司根據(jù)固井施工現(xiàn)場的排放物點源做了分析，研發(fā)出了井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)?水泥漿尾漿早強(qiáng)劑技術(shù)和運灰車粉塵凈化及回收技術(shù)?

1.1固井施工中的排放物

1.1.1水泥

固井施工中應(yīng)用最多的材料就是水泥，也是在整個施工過程中排放最多的廢棄物，其主要排放途徑如下：

1）水泥運灰車在裝卸過程中，干粉狀水泥易產(chǎn)生大量粉塵，對環(huán)境及人體造成損害?

2）水泥漿的主要作用是用來封固油井儲層，為油田生產(chǎn)服務(wù)，水泥車向油井注水泥漿置換出大量鉆井液及返至井口的水泥漿，包含大量有毒化學(xué)成分及重金屬，污染土壤?周圍環(huán)境及人畜用水安全?

1.1.2水泥填加劑

水泥漿分為常規(guī)水泥漿體系和高抗鹽水泥漿體系，不同體系的水泥漿所需填加劑不同，同一體系的水泥漿根據(jù)溫度不同所選填加劑也有所不同，如抗鹽抗高溫降失水劑?緩凝劑?分散劑?早強(qiáng)劑等，表1為抗鹽高溫水泥漿填加失水劑后性能參數(shù)：填加劑與水泥漿混合攪拌后注入井筒后，和水泥一樣，會污染環(huán)境?損害人體?由此可知，要在固井施工中實現(xiàn)節(jié)能減排，必須嚴(yán)格控制水泥及其填加劑的用量及排放?

2井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)

要減少固井施工過程的水泥用量，一方面要優(yōu)化固井設(shè)計方案減少水泥附加量;另一個主要方面就是優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)，減少井筒容積，減少固井水泥注入量?井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要體現(xiàn)在兩個方面：

2.1縮小井眼尺寸

主要是指在滿足井下安全的前提下縮小表層鉆進(jìn)過程中的井眼尺寸，主要應(yīng)用在牛東?牛圈湖?雁木西?紅南?溫米等淺井區(qū)塊，通過縮小井眼和套管尺寸可以有效減少水泥漿用量?優(yōu)化前表層一開鉆頭尺寸為〇375mm，下入套管尺寸為〇273腿，每米理論環(huán)容為：V=51.91L;井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化后表層一開鉆頭尺寸為？311rmn，下入套管尺寸為0244.5mm，每米理論環(huán)容為：V=29.OIL;優(yōu)化后相對優(yōu)化前每米井筒可以節(jié)約水泥漿22.9L，理論節(jié)約水泥量44%?

2.2淺下套管或減少套管層次

對于部分井在保證井下安全的前提下可以實現(xiàn)淺下套管或者減少下入套管的層次;在保證井下安全的前提下，采取減少井內(nèi)下入套管層次?淺下套管等優(yōu)化措施，每口井表層套管用量減少約100m，約減少水泥用量32%?

3在尾漿中摻加早強(qiáng)劑

為了提高鉆井工作的效率，通常在表層固井時在水泥漿中摻加早強(qiáng)劑，縮短固井二開時間?水泥漿配方如下：

配方：

天山G級水泥+5%TW600S+44%

水密度：1.90g/cm35h

強(qiáng)度：2.8MPa8h

強(qiáng)度：5.4MPa優(yōu)化前水泥與TW600S早強(qiáng)劑干混，水泥漿中早強(qiáng)劑占比較大，易造成早強(qiáng)劑浪費?優(yōu)化后早強(qiáng)劑在水泥漿的尾漿部分加入，具體操作如下：

1）套管腳部分封固質(zhì)量決定表層套管固井質(zhì)量，其上部井段的固井質(zhì)量一般不會影響二開，因此可以只在管腳部分的水泥漿中摻加早強(qiáng)劑?

2）如果套管腳部分也采用早強(qiáng)水泥漿，則造成水泥漿分兩端干混，不僅浪費時間，而且增加運輸成本;現(xiàn)場可采用濕混方式，即先將早強(qiáng)劑與清水在水泥車中混抖，再在套管腳封固時加入到水泥漿中，此方法可降低早強(qiáng)劑使用量約60%?

4運灰車粉塵凈化及回收裝置

在固井水泥的運輸和裝卸過程中，如對水泥粉塵不采取任何措施，含有大量粉塵顆粒的化學(xué)藥品的粉塵將危害崗位工人的身體健康，對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重危害，因此采用運灰車粉塵凈化及回收裝置顯得極為重要?根據(jù)運灰車的自身特點，我們準(zhǔn)備設(shè)計脈沖布袋除塵回收裝置?

4.1設(shè)計思路

①根據(jù)排出的粉塵濃度和壓力，確定處理粉塵總流量;

②選擇透氣性好?耐壓的濾袋，根據(jù)處理粉塵量計算過濾面積;

③根據(jù)安裝位置大小和過濾面積確定濾袋的數(shù)量;

④結(jié)合工作實際確定清灰方式（有空氣壓縮機(jī)和蓄電瓶）;

⑤解決該裝置在運灰車上的安裝固定和連接等匹配問題;

根據(jù)立式灰罐和運灰車的除塵需要，設(shè)計的處理粉塵流量為420m3/h，脈沖噴沖清灰過濾風(fēng)速取V=l.43m/min

4.2確定濾袋數(shù)量

過濾面積A=Q/60VQ為處理煙氣體積（m3/h），V為過濾風(fēng)速（m/min）?過濾面積=420+（60X1.43）=4.9m2根據(jù)運灰車的布局，選擇〇130X600皿1圓柱體濾袋每條濾袋面積a=3.14XdXL（圓袋）=3.14X0.13X0.6=0.245m2濾袋數(shù)量n=A/a=4.9+0.245=20

4.3確定清灰方式?解決動力問題

脈沖清灰除塵是目前國際上最普遍?最高效的一種清灰方式?其特點是在每一個脈沖閥的出口安裝噴吹管，負(fù)責(zé)對準(zhǔn)安裝在噴吹孔底下的濾袋進(jìn)行高效脈沖清灰?我們利用車臺空氣壓縮機(jī)提供清灰動力氣源?電磁閥的電源由汽車電瓶提供，選擇24V電壓SXC-8A1型在線脈沖控制儀，可以調(diào)整脈沖寬度和脈沖周期，優(yōu)點：

①可根據(jù)現(xiàn)場工藝的實際情況，靈活設(shè)計高效率均勻清灰系統(tǒng)，克服其他各種清灰方法的不足?

②可以根據(jù)工藝需要和系統(tǒng)壓力，選擇高壓或低壓;在線或離線脈沖清灰?

③結(jié)構(gòu)簡單，選擇不同尺寸的濾袋和脈沖閥，可靈活設(shè)計濾袋的分布，制造各種處理風(fēng)量的機(jī)組?

④脈沖閥工作壽命一般為5年以上，濾袋是2年以上?

⑤運作費用低，采用壓縮氣能源噴射引流，保證濾袋底部清灰壓力?

⑥在國內(nèi)具有大量的成功應(yīng)用實例?

4.4裝置特點

1）體積小?重量輕?安裝簡便?隨車移動;

2）裝置所需氣源?電源均是運灰車原有的固定設(shè)備，無需另設(shè)動力源;

3）裝置用濾袋將粉狀水泥與環(huán)境隔離，濾袋外水泥粉灰采用脈沖噴吹方式清除，效率高?

4.5裝置參數(shù)（表2）

5結(jié)論

以上幾項技術(shù)的應(yīng)用，不僅減少了原材料的消耗，降低了固井成本，同時對周圍環(huán)境?土壤?水質(zhì)的污染降到了最低，具有積極的環(huán)保意義，應(yīng)該在各油田固井施工中積極推廣?

參考文獻(xiàn)：

[1]陳紅.固井設(shè)計與分析系統(tǒng)的開發(fā)[J].石油天然氣學(xué)報，2012，34（8）：114-116.