油田廢棄物回注技術(shù)應(yīng)用案例解析

孫啟剛 王成楨 梁仁剛 李國政

（杰瑞環(huán)保科技有限公司，山東 煙臺 264003）

1 回注技術(shù)

廢棄物回注過程包括廢棄物的接收、研磨造漿、漿液性能調(diào)整及高壓回注等，將收集到的廢棄物處理成可回注的成品漿液，然后通過高壓將成品漿液通過回注井泵送至目標(biāo)地層內(nèi)。可回注的廢棄物類型有：巖屑、廢棄泥漿、生產(chǎn)廢水和生活污水等，目前已逐漸作為一項成熟有效的方式來管理鉆完井作業(yè)過程中產(chǎn)生的鉆屑和廢液。

廢棄物的回注流程（圖1）一般由廢棄物接收、造漿、漿液性能調(diào)整和回注等組成。接收是指將根據(jù)廢棄物的屬性，對送來的物料進(jìn)行初步篩分、分類儲存，避免將各類廢棄物混雜在一起，使得物料屬性更加復(fù)雜，人為增加處理難度；造漿過程是將廢棄物與清水按照一定比例進(jìn)行混配，并將其中的大粒徑固體進(jìn)行研磨破碎至合適的粒徑范圍（一般需要研磨至20目～100目），對于部分硬度特別大、特別難處理的巖屑可以選擇外輸，采用其他方式集中處理。研磨后的漿液性能需要按照回注要求進(jìn)行調(diào)整，黏度（一般小于3 000 cP）、密度（一般0.9 g/cm3～1.1 g/cm3）、TPH（一般＜5%）值等均需要滿足回注要求，固體顆粒物在漿液中形成懸浮狀態(tài)，在回注輸送過程中不會出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象，也可以避免在回注過程中堵塞地層裂隙，造成堵井作業(yè)事故。回注過程是將性能調(diào)整完畢的漿液通過高壓泵，注入到目標(biāo)地層，實現(xiàn)永久封存，在實施過程中需要關(guān)注地層壓力和溫度變化，超出預(yù)定范圍，需要查找分析產(chǎn)生原因。

2 回注與其他處置技術(shù)對比

隨著社會環(huán)保意識的加強(qiáng)和國家環(huán)保法律法規(guī)的不斷健全，對廢棄物的無害化處理已經(jīng)成為最迫切需要解決的問題。回注法、熱相分離法、填埋法、焚燒法、等離子氣化法和生物法等處置方式應(yīng)運(yùn)而生[1]。從處理能力、處理周期、運(yùn)行成本等方面進(jìn)行比較分析（表1）可以看出，技術(shù)優(yōu)勢明顯。不僅實現(xiàn)了鉆采作業(yè)過程的“0”排放，徹底解決了油基泥漿、油基巖屑污染環(huán)境的問題；實現(xiàn)了廢棄物就地處置，解決目前運(yùn)輸成本高、風(fēng)險高及二次污染和二次處理的問題；還具有處置范圍廣，能處置固相和液相廢棄物，都可以回注；相較于熱相分離等其他處置方式具有處置效率高、處置成本低以及設(shè)備維保成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此，回注技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)比較成熟，在諸多處理技術(shù)中應(yīng)用得較為廣泛，在北美、拉美、東南亞、非洲、俄羅斯和北歐都在推廣應(yīng)用。

表1 含油廢棄物處置技術(shù)對比表

3 杰瑞環(huán)保在國內(nèi)外回注項目案例及問題解析

杰瑞環(huán)保回注技術(shù)始于2007年，2012年進(jìn)入美國，德克薩斯州杰瑞環(huán)保回注項目回注層垂深最大達(dá)3 400 m，目前該項目完全由杰瑞環(huán)保負(fù)責(zé)設(shè)備提供和服務(wù)運(yùn)行，項目運(yùn)行穩(wěn)定，已經(jīng)累積完成400萬m3回注漿液作業(yè)量。

2017年在公開競標(biāo)中獲得印尼雪佛龍項目，進(jìn)入國際一流回注技術(shù)設(shè)備和服務(wù)提供商梯隊。

圖1 回注技術(shù)流程圖

3.1 印尼雪佛龍陸地回注項目

該項目對油砂首先經(jīng)過分選工藝過濾塑料、木材和石材等雜質(zhì)后進(jìn)入儲存池暫存，開始處理后，需要將油砂通過硬質(zhì)水下泵從儲存池中抽出輸送到混合造漿設(shè)備中，通過研磨處理，將粒徑控制到合理范圍內(nèi)后進(jìn)行暫存調(diào)質(zhì)，漿液參數(shù)滿足項目要求后，再進(jìn)行回注作業(yè)。

由于此項目瀕臨沿海，地勢和油層較淺，回注深度也一般在300 m ～400 m，為專門的回注井。項目設(shè)置有多口回注井，依次進(jìn)行回注作業(yè)，每井的作業(yè)間隙進(jìn)行關(guān)閉休井，等待下一輪次作業(yè)。

該項目前期由當(dāng)?shù)匾环?wù)商負(fù)責(zé)進(jìn)行作業(yè)，在該過程中由于服務(wù)商控制的漿液穩(wěn)定性較差和地面回注設(shè)備流量波動等原因，曾多次出現(xiàn)堵井問題，問題出現(xiàn)后只能停止回注作業(yè)，協(xié)調(diào)雪佛龍進(jìn)行壓裂施工，重新壓開地層裂隙，并再次進(jìn)行回注，由于地面問題一直沒有得到妥善解決，堵井問題幾乎每月都會出現(xiàn)，造成作業(yè)延時和壓裂施工中人力物力浪費(fèi)。

2017年雪佛龍項目公開招標(biāo)，由杰瑞聯(lián)合體在與NOV等國際知名回注供應(yīng)商的競爭中勝出，由杰瑞環(huán)保提供全套回注設(shè)備和技術(shù)服務(wù)。杰瑞環(huán)保通過自身優(yōu)質(zhì)的方案設(shè)計、豐富的作業(yè)經(jīng)驗、完備的作業(yè)程序和全新的監(jiān)控系統(tǒng)，解決了現(xiàn)場一直以來存在的破碎研磨不充分、注入波動大、監(jiān)控數(shù)據(jù)不全面的問題。目前運(yùn)行連續(xù)穩(wěn)定，已累積完成回注漿液總量50萬m3，贏得了雪佛龍的高度認(rèn)可。

3.2 蓬萊1 9-3海上平臺回注項目

蓬萊19-3油田是中國海洋石油總公司與美國康菲石油中國公司在渤海海域合作勘探發(fā)現(xiàn)的油田。整個油田共有A、B、C、D、E、25-6區(qū)塊的F平臺、一個小型無人平臺（M平臺），共有7個生產(chǎn)平臺，一條FPSO（渤海蓬勃號），共有6個平臺進(jìn)行鉆井巖屑和泥漿回注作業(yè)，回注層垂深一般在1 300 m～1 600 m，該項目的回注作業(yè)前后歷時在6年以上。杰瑞環(huán)保自2007年開始，先后在6個平臺提供回注設(shè)備和服務(wù)，各作業(yè)平臺累積完成回注漿液總量 9×105m3。

蓬萊19-3油田采用注水的采油方式，該項目的B、C平臺在2011年6月份出現(xiàn)溢油事故，對后期回注技術(shù)在國內(nèi)推廣形成深遠(yuǎn)影響。目前比較可靠的成因分析，B平臺溢油因沒有按照申報的的注水作業(yè)方式，長期籠統(tǒng)高壓注水，且出現(xiàn)注水異常后沒有及時停止作業(yè)上報異常，致使油層沿斷層面向上形成裂隙，并最終用溢至海面形成污染。C平臺溢油為康菲方違反整體開發(fā)方案，私自調(diào)高作業(yè)壓力，上調(diào)回注層，且上調(diào)后沒有通知設(shè)計部門，在新鉆井施工過程中造成事故發(fā)生。

回注技術(shù)的原則是“首要是保護(hù)注入井，其次是在保證注入所有鉆屑和污水的前提下，不能停鉆”。對任何可能造成注入井傷害的潛在因素應(yīng)及時解決。保護(hù)環(huán)境為第一位，任何時候都不能忘記環(huán)境保護(hù)的重要性[2]。

任何的作業(yè)和施工都會存在一定的風(fēng)險，對地質(zhì)條件清晰的認(rèn)識，嚴(yán)格執(zhí)行油田開發(fā)方案設(shè)計要求，且要有可操作的安全預(yù)案，以上問題就可以得到妥善避免。

4 回注技術(shù)實施影響因素

通過以上實施案例，針對實施過程中遇到各種的具體問題，特別是一些關(guān)鍵因素的應(yīng)對措施一定要得當(dāng)，否則會影響正常回注作業(yè)的推進(jìn)，所以在具體項目的策劃過程中，務(wù)必注意3種因素。1）地面設(shè)備和工藝流程因素：處理、緩存能力滿足瞬時最大產(chǎn)量；鍵設(shè)備需要備用；流程預(yù)留高硬度固相外排出口；易磨損件不停機(jī)維保。2）作業(yè)經(jīng)驗及應(yīng)急處置因素：回注壓力變化及異常預(yù)判；漿液參數(shù)調(diào)配；設(shè)備及管線異常處置；物料屬性變化及處置應(yīng)對。3）回注策略制定及地層裂縫變化跟蹤：漿液的黏度、密度及粒徑，回注速度、壓力制定及間隔時間，井底溫度、壓力參數(shù)實時監(jiān)控。

5 回注方式選擇及注意事項

回注方式選擇需要注意以下因素：環(huán)空注入、環(huán)空隨鉆隨注、專用回注井（圖2），根據(jù)項目現(xiàn)場條件選擇經(jīng)濟(jì)可行的注入方式.具體到實際回注作業(yè)，有以下3個注意事項。1）回注井作為生產(chǎn)井，回注通道選擇技術(shù)套管環(huán)空或套管內(nèi)，回注層位選擇在生產(chǎn)目的層以上地層。回注井下完技術(shù)套管后，進(jìn)行其他井的鉆井作業(yè)并回注， 回注作業(yè)結(jié)束后，如果通道選擇套管內(nèi)，封堵回注層，再鉆穿生產(chǎn)層位，進(jìn)行采油作業(yè)。2）回注井作為生產(chǎn)井，回注通道選擇套管內(nèi)，回注層位在生產(chǎn)目的層以下地層。在回注層井段射孔完井，進(jìn)行其他井鉆井作業(yè)并回注，平臺鉆井作業(yè)結(jié)束后，打水泥塞封固回注層位，對生產(chǎn)目的層進(jìn)行完井。蓬萊19-3油田I期開發(fā)中采用該方式。3）回注井選用老井，回注通道一般選擇套管內(nèi)。打水泥塞封固生產(chǎn)井段，對回注井段射孔完井，進(jìn)行其它井的鉆井作業(yè)，回注。

不論選擇哪種回注方式， 回注層位均應(yīng)避開油層位置，以防止污染油層[2]。

圖2 回注方式

此外，回注井的設(shè)計應(yīng)重視：回注區(qū)域必須有非滲透基巖包裹，附近不能有斷層及水源井，最好是天然裂縫性地層，且破裂壓力在適當(dāng)范圍。

6 結(jié)語

在回注技術(shù)實施的策劃階段，需要針對具體項目情況，提供合理的設(shè)備配置和完善的監(jiān)控措施，結(jié)合已有項目累積的作業(yè)經(jīng)驗，對各因素風(fēng)險提前預(yù)判并提供應(yīng)對措施，避免項目運(yùn)行出現(xiàn)異常。