井下作業(yè)環(huán)保裝置配套技術(shù)研究與應(yīng)用

夏文發(fā) 周 渝 袁其云

（遼河工程技術(shù)分公司，遼寧 盤錦 124010）

油田井下作業(yè)作為開采石油的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是很容易引發(fā)環(huán)境污染的工藝環(huán)節(jié)，如施工中發(fā)生的原油無(wú)法回收、外溢等現(xiàn)象，處理不當(dāng)極易對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生惡劣影響。為此，相關(guān)人員必須積極進(jìn)行井下作業(yè)的控制，加強(qiáng)整個(gè)工藝流程的創(chuàng)新管理，完善開發(fā)過程，力求有效降低污染。

1 油田井下業(yè)污染的特點(diǎn)

1）污染面積廣、影響范圍大。油田井下作業(yè)中，污染物的來(lái)源較為豐富，且存在較為明顯的不確定性，原因在于污染物的排放時(shí)間、排放位置存在較大差異，無(wú)法進(jìn)行精確預(yù)估，且涉及范圍較大。井下作業(yè)處理中，首先，要積極進(jìn)行排污范圍的劃分，合理結(jié)合當(dāng)下技術(shù)手段對(duì)污染區(qū)域進(jìn)行治理，避免大面積污染情況的發(fā)生，降低經(jīng)濟(jì)損失程度，這對(duì)油田井下作業(yè)的順利開發(fā)具有積極作用，可避免嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，還可有效規(guī)避二次污染問題。

2）污染的分散性和不規(guī)則性。石油資源作為一種不可再生資源，其資源分布與地理環(huán)境密切相關(guān)，可能受地理因素影響存在污染分散的特點(diǎn)，為此，油田井下作業(yè)中，需充分考慮污染分散的問題。油田生產(chǎn)作業(yè)中，一旦發(fā)生盲目開采情況，極易引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境污染，這對(duì)生態(tài)發(fā)展平衡具有負(fù)面影響。油田井下作業(yè)中，污染物的排放具有不規(guī)則性、分散性，其一般是不連續(xù)的。同時(shí)污染物的來(lái)源極為不固定引發(fā)污染問題不一，油田生產(chǎn)過程中極易產(chǎn)生突發(fā)性問題，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的發(fā)展平衡具有不利影響。

3）污染物種類繁多、成分復(fù)雜。油田井下作業(yè)中，存在施工工序復(fù)雜的特點(diǎn)。試油試采、壓裂酸化等環(huán)節(jié)中，極易對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，同時(shí)井下作業(yè)中污染物種類較多、成分來(lái)源廣泛，使得油田井下作業(yè)的污染防治工作難度增加。

2 井下作業(yè)存在的環(huán)境問題

1）井下泥漿污染問題。在實(shí)際的井下作業(yè)過程中，泥漿是一種常用性的材料，我國(guó)對(duì)其常用的一種方式就是利用全面其質(zhì)量而產(chǎn)生壓力來(lái)進(jìn)行作業(yè)。從某種角度而言，泥漿在這一作業(yè)過程中具有非常重要的作用。雖然近幾年隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，我國(guó)在石油方面不斷產(chǎn)生出新的技術(shù)與新方法，泥漿的用量也在隨之減少，但是也會(huì)用到少量的，在這一過程中隨之而來(lái)的也有產(chǎn)生廢棄的泥漿。當(dāng)泥漿進(jìn)入到井下之后會(huì)進(jìn)行不斷的揮發(fā)，從而揮發(fā)出復(fù)雜繁多的元素，而且其中大多數(shù)的元素都是有害的，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生巨大的不良影響，這一情況就需要對(duì)其的使用過程加強(qiáng)重視力度。

2）酸液和壓裂液的污染問題。在油田長(zhǎng)期的開采中會(huì)出現(xiàn)物質(zhì)堵塞油流通道的現(xiàn)象，為了很好地解決這一問題，相關(guān)的開采企業(yè)經(jīng)常會(huì)依照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)與要求開展一些酸液或者是壓裂液配置的，以此來(lái)溶解堵塞物質(zhì)。但是一般情況下，配置的酸液和壓裂液具有很強(qiáng)勁的腐蝕性。如果后期在排污時(shí)企業(yè)沒有經(jīng)過嚴(yán)格的處理而將已使用的酸液或者是壓裂液等污水直接排出，就會(huì)直接對(duì)地下水源以及土壤造成污染，間接性地對(duì)周圍的事物也產(chǎn)生不良影響，之后這些酸液和壓裂液也會(huì)與土壤中的某些元素產(chǎn)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)而會(huì)發(fā)出有毒氣體。當(dāng)這些有毒氣體傳播在大氣中，便會(huì)對(duì)人們的呼吸道系統(tǒng)以及皮膚等部位產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。

3）原油污染現(xiàn)象。在井下作業(yè)時(shí)原油的污染一直以來(lái)都是其十分關(guān)鍵性的環(huán)保問題，在這一方面相關(guān)企業(yè)一定要加強(qiáng)其重視。在石油進(jìn)行開采的整個(gè)進(jìn)程當(dāng)中，因原油而產(chǎn)生的污染時(shí)有發(fā)生，而且引起其污染的因素也是多樣的。當(dāng)處在油井還沒有投產(chǎn)階段亦或是剛投入使用階段，地面所使用的運(yùn)輸管線安裝還沒有完工，在這一情況下如果要進(jìn)行射孔春噴，那么原油在流經(jīng)還沒有完工的管道時(shí)便會(huì)造成原油的污染。

3 井下作業(yè)環(huán)保裝置配套技術(shù)

1）采油管柱密閉清洗技術(shù)。原井采油管柱清洗是井下作業(yè)主要油污產(chǎn)生環(huán)節(jié)。針對(duì)采油管柱的蠟垢特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了以井筒內(nèi)“帶壓射流清洗+化學(xué)熱洗”相結(jié)合的采油管柱密閉清洗技術(shù)，具體包括抽油桿清洗和油管清洗。抽油桿清洗。起抽油桿作業(yè)時(shí)，利用多功能密閉清洗設(shè)備清洗系統(tǒng)提供的壓力1-4MPa、溫度80-100℃的帶壓熱水，配套專用清洗井口建立密閉循環(huán)清洗回收通道。通過帶壓熱水射流產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊力剝離抽油桿表面的蠟垢，產(chǎn)生的油污通過多功能密閉清洗設(shè)備負(fù)壓實(shí)時(shí)回收，形成射流清洗與負(fù)壓回收閉環(huán)工藝。油管清洗。打開泄油器，利用多功能密閉清洗設(shè)備提供的壓力2-6MPa、溫度80-100℃的環(huán)?；瘜W(xué)清洗液，推動(dòng)清洗器高速旋轉(zhuǎn)下行，清除管體內(nèi)壁蠟垢，并溶于環(huán)保型化學(xué)清洗液中。少許外壁結(jié)蠟在高溫條件下融化掉落至井筒，實(shí)現(xiàn)在井筒內(nèi)密閉清洗采油管柱，清洗液實(shí)時(shí)負(fù)壓回收或進(jìn)入井筒溶于環(huán)保型化學(xué)清洗液，有效防止了污油落地造成的污染。

2）油管連續(xù)循環(huán)密閉洗井技術(shù)。油管連續(xù)循環(huán)密閉洗井技術(shù)是在傳統(tǒng)油管洗井工藝中配套連續(xù)循環(huán)密閉洗井裝置和簡(jiǎn)易沉砂除油處理撬裝設(shè)備。沖砂洗井或鉆磨除垢作業(yè)時(shí)，首先利用動(dòng)力液壓力使連續(xù)循環(huán)密閉洗井裝置的自封膠芯外表面與內(nèi)表面處于液壓自平衡狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械與液壓雙補(bǔ)償自封。接單根作業(yè)時(shí)，換向短節(jié)與油管相連，當(dāng)下完一根油管換下一根油管時(shí)，吊卡卡住換向短節(jié)接頭，此時(shí)在換向井口中的膠筒推動(dòng)作用下，換向短節(jié)上的滑套打開，清水從換向井口接頭注入。換好下一根油管后，下放換向短節(jié)，換向短節(jié)上的滑套通過換向井口中的膠芯，在彈簧彈力的作用下回到原位，關(guān)閉旁通。該井口配合換向短節(jié)可不停泵接單根，井口液體自動(dòng)換向。返排液進(jìn)入簡(jiǎn)易沉砂除油處理撬裝設(shè)備的沉砂室進(jìn)行旋流出砂、氣浮除油，原油從出口管線回注進(jìn)入生產(chǎn)干線，分離后的液體進(jìn)入儲(chǔ)液室回用。整個(gè)作業(yè)過程不停泵，連續(xù)、密閉，井口膠芯密封可靠，可有效阻止沖砂洗井及鉆磨除垢作業(yè)時(shí)液體溢流造成落地污染。

3）分段壓裂上提油管防噴技術(shù)。對(duì)于低滲透、低產(chǎn)、低壓的油藏，絕大多數(shù)井需進(jìn)行壓裂增產(chǎn)措施，主要采用“水平井+分段壓裂”方式。但分段壓裂壓后防噴時(shí)間長(zhǎng)，上提管柱時(shí)液體易發(fā)生溢流，造成污油、污水落地，產(chǎn)生含油污泥。為此，優(yōu)化設(shè)計(jì)了分段壓裂上提油管防噴技術(shù)。主要采用不壓井裝置，在地面安裝雙閘板防噴器和環(huán)形防噴器，實(shí)現(xiàn)密封環(huán)空壓力；在壓裂管柱上部安裝可多次激活的壓控循環(huán)開關(guān)閥。上提壓裂管柱時(shí)，通過壓裂液反循環(huán)，在壓差作用下，中心管上行關(guān)閉活門，阻斷管內(nèi)溢流，使上提管柱時(shí)管內(nèi)無(wú)液體流出，起到管內(nèi)防噴作用；壓裂時(shí)，中心管下行推開活門，可正常實(shí)施壓裂施工。壓控循環(huán)開關(guān)閥關(guān)閉或開啟活門的壓差為2.0MPa，施工排量為0.6-2.0m3/min。實(shí)現(xiàn)壓后不放噴上提油管柱連續(xù)作業(yè)，可有效阻止分段壓裂作業(yè)時(shí)液體溢流造成落地污染。

4 結(jié)論

為了保證當(dāng)下油田井下作業(yè)滿足預(yù)期要求，相關(guān)人員必須積極進(jìn)行環(huán)保管理，結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境、勘察資料等對(duì)環(huán)保裝置進(jìn)行優(yōu)化，這是十分重要的工作環(huán)節(jié)。未來(lái)環(huán)保作業(yè)技術(shù)既要保障污油污水的有效收集處理，又要滿足高效率、低成本的施工需求。因此，實(shí)現(xiàn)油田效益開發(fā)和生態(tài)環(huán)境平衡發(fā)展，實(shí)現(xiàn)井下作業(yè)科學(xué)和綠色生產(chǎn)，是今后技術(shù)發(fā)展的重要方向。