油田企業(yè)井下作業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)探討

陳 明

(克拉瑪依市安迪注冊安全工程師事務(wù)所有限公司，新疆 克拉瑪依 834000)

0 引言

井下作業(yè)施工時不可避免會形成一些污染物，這些污染物不僅對環(huán)境有直接危害，作業(yè)條件的惡化還會對工作人員的身心健康造成威脅，不及時處理將會埋下重大的安全環(huán)保隱患[1]。所以加強井下作業(yè)過程的環(huán)境污染防治，是油田開發(fā)環(huán)境保護的重要內(nèi)容之一，應(yīng)提高各級領(lǐng)導(dǎo)的環(huán)保意識，制訂健全、嚴密的施工作業(yè)環(huán)境保護管理制度，并嚴格監(jiān)督執(zhí)行，對新工藝、新技術(shù)進行研究推廣，從根本上防治污染[2]。本文主要針對油田井下作業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)進行探討，通過對油田井下作業(yè)污染現(xiàn)狀的調(diào)查，結(jié)合井下作業(yè)的實際情況，探索各項技術(shù)、裝置，以實現(xiàn)對污染物的有效處理，營造良好的油田作業(yè)環(huán)境，促進社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

1 油田井下作業(yè)的污染源

1.1 施工過程中產(chǎn)生的污染

1)井下作業(yè)污染主要來源于以下3種情況[3-4]：①在起原井管柱時，桿管上的油泥、廢水及其他污染物，隨桿管起出后掉落到地面產(chǎn)生污染。②井筒內(nèi)原油較多，洗井不徹底時，油泥伴隨每次起出管柱掉落到地面產(chǎn)生污染。③地層漏失量低或無漏失時，下管過程中修井液會從井筒內(nèi)返出落至地面造成周圍環(huán)境污染。

2)洗井作業(yè)。油水井進行洗井、沖砂、鉆塞等施工時，會產(chǎn)生落地原油、廢水以及從井底返出的地層砂、灰渣等固體物質(zhì)，不及時處理就可能造成環(huán)境污染[5]。

3)桿管清洗。油水井施工時會遇到抽油桿、油管需要現(xiàn)場清洗的情況，在清洗過程中，就會產(chǎn)生污油、廢水和蠟垢等污染物，這些物質(zhì)落地后會造成周圍環(huán)境污染[6]。

4)管線控制。井下作業(yè)施工過程中，尤其是冬季施工時，地面管線使用后需要及時清理管線內(nèi)殘余的液體，防止管線凍堵，而在管線控制過程中清理出來的修井液如果落地就有可能造成污染[7]。

1.2 作業(yè)施工完成后遺留的污染

1)油水井作業(yè)過程中需要使用撬裝泵、泵車等輔助設(shè)備，當施工后設(shè)備需要檢查、維修或保養(yǎng)時，拆裝設(shè)備過程中可能產(chǎn)生污油、廢水，從而造成環(huán)境污染。

2)井下作業(yè)過程中不可避免地會產(chǎn)生油棉紗、廢手套、損壞工具等，如不及時處理也會造成不同程度的環(huán)境污染。

2 油田井下作業(yè)清潔生產(chǎn)工藝技術(shù)

如何有效地預(yù)防和處理污染物是井下作業(yè)的重要課題，只有利用科學、有效的方法解決施工過程中產(chǎn)生的污染，才能保障油田開采效率得到有效提升。井下作業(yè)污染物處理原則如下：控制產(chǎn)生量，越少越好；控制污染區(qū)域，越小越好；控制處理時間，越早越好。

2.1 抽油井無污染修井作業(yè)工藝技術(shù)

該項技術(shù)是把高壓水力噴射技術(shù)原理應(yīng)用到抽油井修井作業(yè)工藝技術(shù)領(lǐng)域中。工作原理是以高壓水力噴射、高溫蒸汽噴射、密閉連續(xù)清洗技術(shù)、清洗液回收技術(shù)為核心，實現(xiàn)抽油桿、油管密閉清洗，產(chǎn)生的清洗液可以實現(xiàn)完全回收。

2.1.1 工作原理

1)抽油桿無污染連續(xù)清洗。該項技術(shù)是在修井施工開始后，按順序依次卸掉光桿、防噴閘門、井口采油裝置、油管掛后，對施工井安裝抽油桿密閉清洗裝置。在起桿過程中，通過持續(xù)不斷供給高溫蒸汽，實現(xiàn)對抽油桿在井筒內(nèi)的連續(xù)密閉清洗。

2)油管無污染連續(xù)清洗。①油管內(nèi)壁清洗技術(shù)是在起完抽油桿，倒出油管掛后，安裝油管密閉清洗裝置及管內(nèi)清洗噴射器，然后對油管內(nèi)壁進行清洗。在施工過程中，當油管內(nèi)壁清洗排液工具位置的壓力達到開啟壓力時，排液孔打開，噴射器開始從井口向下噴射清洗油管內(nèi)壁。②油管外壁清洗技術(shù)是利用連接好的管線，通過供給高溫蒸汽，對油管外壁進行清洗。其工作原理與抽油井無污染修井作業(yè)工藝技術(shù)基本相同，清洗完成后油管能夠達到再次入井的標準。

2.1.2 經(jīng)濟效益

可實現(xiàn)現(xiàn)場清洗抽油桿、油管，節(jié)省后續(xù)地面清洗的人力資源和運輸費用；現(xiàn)場污油、污泥及廢棄物處理量顯著下降，為后期井場恢復(fù)及固體廢棄物處理節(jié)省了大量的時間和費用；環(huán)境敏感期、敏感地帶環(huán)保事件大大降低；采用不洗井作業(yè)，油井產(chǎn)量恢復(fù)期明顯縮短。

2.2 沖砂液處理技術(shù)

在沖砂、鉆塞時使用除砂車進行固液分離。將返出液內(nèi)含的灰渣、砂子等進行分離回收，液體循環(huán)使用，可以減少固廢和廢液的產(chǎn)生，同時能有效減少卡鉆和堵鉆，提高施工質(zhì)量。

1)原理：利用處理設(shè)備，使井口返出液體首先進入兩級旋流除砂器，沿旋流除砂器內(nèi)腔強烈旋轉(zhuǎn)，重質(zhì)顆粒在離心力和重力的作用下，沿分離器錐體進入集砂箱，去除90%以上的泥砂，分離后的修井液進入沖砂液處理箱內(nèi)循環(huán)使用，從而實現(xiàn)在沖砂作業(yè)過程中，對修井液進行水、砂分離，達到水循環(huán)使用、砂排放至指定地點的環(huán)保作業(yè)目的。

2)沖砂液處理技術(shù)通過旋流和蛇形折板沉降節(jié)省了自然沉降的時間，并且在鉆塞、洗井、沖砂等過程中均可使用，提高了作業(yè)效率，減少了罐車、泵車的投入，減少了人員配備和燃油消耗，同時也降低了設(shè)備消耗，正常作業(yè)時一人即可完成操作。按照2 500 m井深，沖砂液處理技術(shù)每作業(yè)一口井可節(jié)約清水30 m3，回收原油0.5 m3，按照全年沖砂作業(yè)200井/次，全年鉆塞作業(yè)100井/次，預(yù)計全面投用后可節(jié)約清水9 000 m3，回收原油150 m3。

3)經(jīng)濟效益：沖砂液處理技術(shù)實現(xiàn)了環(huán)保作業(yè)和清潔生產(chǎn)，避免對周圍環(huán)境造成污染。同時節(jié)約水資源、設(shè)備投入和人力資源等，符合國家提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和環(huán)保要求，也符合油田HSE標準。

2.3 現(xiàn)場清潔生產(chǎn)配套工藝、設(shè)施

配套工藝、設(shè)施由油管刮油防落物扶正裝置、抽油桿刮油防落物裝置、油管內(nèi)壁油(水)回收裝置、井口防污盒、起積液油管防污筒和油管堵塞器等構(gòu)成，具有操作簡單、安裝方便的優(yōu)點。

2.3.1 油管刮油防落物扶正裝置

油管刮油防落物扶正裝置是一種油管環(huán)保清潔處理、井口防落物功能的裝置。該裝置安裝在井口防噴器上，在起下管柱過程中，可刮擠掉油管外壁上沾附的原油、修井液，同時可有效防止小件物品落入。該裝置操作簡便，在作業(yè)過程中節(jié)省了后續(xù)清理油污的人力和處理費用，保證了清潔作業(yè)，提高了作業(yè)效率。

原理：法蘭殼體通過螺栓安裝在防噴器的法蘭上，其內(nèi)部空間安放刮油膠囊和膠筒組件。刮油膠囊夾由充氣膠囊，下壓蓋和上壓蓋通過內(nèi)六方螺栓連接。在起下管柱過程中，充氣膠囊內(nèi)壁及膠筒組件上的刮油膠環(huán)緊貼油管外壁，隨著油管的提升，將油管外壁上粘附的原油及修井液刮下落入井筒，達到清潔油管、環(huán)保作業(yè)的目的。另外，由于充氣膠囊內(nèi)環(huán)面及刮油膠環(huán)一直緊貼油管外壁，小件物品不能掉入井筒內(nèi)，達到作業(yè)過程中防止落物入井卡鉆，確保施工質(zhì)量的目的。

2.3.2 抽油桿刮油防落物裝置

抽油桿刮油防噴裝置是一種抽油桿環(huán)保清潔處理兼顧管桿環(huán)空防噴功能的裝置。該裝置安裝在井口上，在起下抽油桿過程中，可刮擠掉油桿壁上沾附的石油、蠟，同時有效防止油管內(nèi)氣液噴出。該裝置減少了起抽油桿過程中油蠟的帶出，節(jié)省了刺洗抽油桿花費的時間和費用。

原理：防噴盒內(nèi)設(shè)置了閘板和調(diào)節(jié)裝置，能夠有效封閉抽油桿和油管形成的環(huán)空；刮蠟裝置依靠彈性材料緊貼抽油桿壁，隨著抽油桿的提升，將抽油桿上粘附的原油和凝蠟刮下，從抽油桿刮油防噴裝置中的殼體側(cè)出口排出，達到清潔抽油桿的目的。

2.3.3 油管內(nèi)壁油(水)回收裝置

油管內(nèi)壁油(水)回收裝置放置在待刺油管尾端，回收刺油管流出的污水，實現(xiàn)作業(yè)井場清潔生產(chǎn)，減少了后續(xù)清理作業(yè)現(xiàn)場的時間和費用。

原理：在蒸汽高溫清洗油管時，本裝置放置在油管尾部，刺洗油管流出的廢油(水)通過本裝置回收，利用導(dǎo)流技術(shù)將廢油(水)導(dǎo)入儲液池，避免污染作業(yè)現(xiàn)場，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，本裝置移動一次可以清洗10根油管。

2.3.4 井口防污盒

使用4條螺絲固定在四通以下的套管上，盒內(nèi)可以放置井口操作臺，起出的管桿內(nèi)外壁的油水就會落入防污盒內(nèi)，油水通過氣動隔膜泵進行回收，避免起下作業(yè)污油、廢水落地污染作業(yè)現(xiàn)場，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，同時也減少了清理作業(yè)現(xiàn)場油污的時間，達到提速增效的目的。

原理：井口防污盒由2個盒子組成，中間焊制1個套管匹配的圓管，并分成兩半，與盒子邊焊接在一起，使用時把本裝置安裝在大四通下的套管上。主要目的是接住從井里溢出的污油、廢水，待盒里油水裝滿后使用自吸泵抽干繼續(xù)使用，起下油管桿時，油管、桿上的污油、廢水落入本裝置內(nèi)，防止直接落到地面，污染環(huán)境。

2.3.5 起積液油管防污筒

起積液油管防污筒可以有效避免起出油管時內(nèi)部污油和廢水飛濺污染井口設(shè)備和周圍地面環(huán)境的問題，減少了大量的清理工作量，污油和廢水通過軟管連接直接回收進油井套管，實現(xiàn)了井口清潔作業(yè)。該裝置使用簡單，掛在井架上不影響后續(xù)正常作業(yè)，起積液油管作業(yè)不會耗費過多的時間，有效杜絕了油水亂流現(xiàn)象，消除了環(huán)境污染，減少了后續(xù)清理的時間。

原理：在起油管時，將防污筒吊住，使防污筒高度與油管接箍位置一致，待油管卸開后，將防污筒圍繞油管合攏，在強磁作用下暫時吸附在一起，整個防污筒完全包住油管，上提已卸扣的油管，內(nèi)部的油水通過連接的軟管流入套管，待污油和廢水流盡后，用力外拉2個拉手，分開防污筒。

2.3.6 油管堵塞器

下封隔器等大直徑工具時，油套環(huán)空的液體快速進入油管，從油管頂端溢出，污染井口和地面。使用油管堵塞器可有效防止油水溢出，避免污染地面。

原理：下摁把手，將上述工具總成塞入油管上端接箍；上抬把手，堵塞上行推動分瓣對扣卡瓦外徑漲大，其卡瓦上的螺紋嵌入油管接箍螺紋，堵塞器和被堵塞油管結(jié)為一體。取出堵塞器時，打開放壓開關(guān)，將管內(nèi)積存液氣壓力通過中心管放掉，摁動把手旋轉(zhuǎn)，即可將堵塞器與油管分離。

2.4 新型復(fù)合防滲技術(shù)

為了實現(xiàn)從源頭上控制固體污染物，在井下作業(yè)施工全過程中可統(tǒng)一使用新型復(fù)合防滲布，全面禁止使用彩條布。防滲布使用范圍包括井口、管桿橋、儲液罐及工具臺。由防滲布供應(yīng)商負責鋪設(shè)和回收，清洗后可重復(fù)使用；同時防滲布供應(yīng)商向作業(yè)隊伍提供井口、管桿橋滑道專用的防砸膠皮，避免因工具落地等因素造成防滲布的破損。

原理：新型復(fù)合防滲技術(shù)以充氣設(shè)備為主，包括油管充氣池、井口托盤、油桿充氣池、桿管充氣池圍堰等，主要作用是將井下作業(yè)過程中產(chǎn)生的污油和廢水與地面有效隔開，實現(xiàn)井下作業(yè)現(xiàn)場油水不落地，同時解決了彩條布易破損、滲漏、冬季與地面凍結(jié)后造成的清理困難和二次污染等問題。該裝置體積小、重量輕，能根據(jù)實際需要確定尺寸，具有鋪設(shè)、回收快、運輸方便等優(yōu)點，適用于井場占地狹小、地面起伏、鄰近水域等各種地形的井場，應(yīng)用范圍較廣。

2.5 鉆修井廢水資源化再利用

鉆修井廢水資源化再利用的方案中，可在鉆修井平臺新建一套鉆井廢棄物處理裝置，對平臺污油和廢水進行處理(調(diào)節(jié)、除油、除懸浮物)[8]。

原理：建設(shè)鉆修井廢水處理設(shè)施，主要是采用“水包水”聚合、多元分離、催化微電解、全自動連續(xù)砂濾等核心技術(shù)，對鉆修井廢水進行調(diào)節(jié)，除油、除懸浮物。處理的污水達標后，利用撬裝注水泵和注水井口進行回注；固化處理后的污泥可以作為修路材料或用于回填井場等[9]。

3 結(jié)語

油田井下作業(yè)現(xiàn)場產(chǎn)生的固體廢棄物主要包括油蠟、防滲布、石硝、灰漿、泥砂、防滑墊、含油手套、小毛巾、生活垃圾、廢鐵等?？筛鶕?jù)固廢的種類和產(chǎn)生原因，制定作業(yè)現(xiàn)場垃圾分類管理規(guī)定，建立完善的現(xiàn)場作業(yè)固廢管理制度，明確各職能部門職責，并進行嚴格考核，確保施工過程中產(chǎn)生的固體廢棄物能得到有效處理。雖然通過各種工藝技術(shù)和裝置，固體廢棄物排放量在一定程度上得到了有效控制，對環(huán)境保護起到了積極的效果，但仍存在許多亟待解決的問題，需要進一步拓展新的技術(shù)，加強環(huán)保作業(yè)和清潔生產(chǎn)新工藝、新技術(shù)和新工具的投用力度，確保油田清潔生產(chǎn)技術(shù)持續(xù)提高，不斷改善井下作業(yè)造成的環(huán)境污染問題，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。