油田企業井下作業清潔生產技術探討

陳 明

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

0 引言

井下作業施工時不可避免會形成一些污染物，這些污染物不僅對環境有直接危害，作業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保隱患[1]。所以加強井下作業過程的環境污染防治，是油田開發環境保護的重要內容之一，應提高各級領導的環保意識，制訂健全、嚴密的施工作業環境保護管理制度，并嚴格監督執行，對新工藝、新技術進行研究推廣，從根本上防治污染[2]。本文主要針對油田井下作業清潔生產技術進行探討，通過對油田井下作業污染現狀的調查，結合井下作業的實際情況，探索各項技術、裝置，以實現對污染物的有效處理，營造良好的油田作業環境，促進社會經濟可持續發展。

1 油田井下作業的污染源

1.1 施工過程中產生的污染

1)井下作業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生污染。②井筒內原油較多，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返出落至地面造成周圍環境污染。

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

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

4)管線控制。井下作業施工過程中，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 作業施工完成后遺留的污染

1)油水井作業過程中需要使用撬裝泵、泵車等輔助設備，當施工后設備需要檢查、維修或保養時，拆裝設備過程中可能產生污油、廢水，從而造成環境污染。

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

2 油田井下作業清潔生產工藝技術

如何有效地預防和處理污染物是井下作業的重要課題，只有利用科學、有效的方法解決施工過程中產生的污染，才能保障油田開采效率得到有效提升。井下作業污染物處理原則如下：控制產生量，越少越好；控制污染區域，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工藝技術

該項技術是把高壓水力噴射技術原理應用到抽油井修井作業工藝技術領域中。工作原理是以高壓水力噴射、高溫蒸汽噴射、密閉連續清洗技術、清洗液回收技術為核心，實現抽油桿、油管密閉清洗，產生的清洗液可以實現完全回收。

2.1.1 工作原理

1)抽油桿無污染連續清洗。該項技術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，通過持續不斷供給高溫蒸汽，實現對抽油桿在井筒內的連續密閉清洗。

2)油管無污染連續清洗。①油管內壁清洗技術是在起完抽油桿，倒出油管掛后，安裝油管密閉清洗裝置及管內清洗噴射器，然后對油管內壁進行清洗。在施工過程中，當油管內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壁。②油管外壁清洗技術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工藝技術基本相同，清洗完成后油管能夠達到再次入井的標準。

2.1.2 經濟效益

可實現現場清洗抽油桿、油管，節省后續地面清洗的人力資源和運輸費用；現場污油、污泥及廢棄物處理量顯著下降，為后期井場恢復及固體廢棄物處理節省了大量的時間和費用；環境敏感期、敏感地帶環保事件大大降低；采用不洗井作業，油井產量恢復期明顯縮短。

2.2 沖砂液處理技術

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

1)原理：利用處理設備，使井口返出液體首先進入兩級旋流除砂器，沿旋流除砂器內腔強烈旋轉，重質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循環使用，從而實現在沖砂作業過程中，對修井液進行水、砂分離，達到水循環使用、砂排放至指定地點的環保作業目的。

2)沖砂液處理技術通過旋流和蛇形折板沉降節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，同時也降低了設備消耗，正常作業時一人即可完成操作。按照2 500 m井深，沖砂液處理技術每作業一口井可節約清水30 m3，回收原油0.5 m3，按照全年沖砂作業200井/次，全年鉆塞作業100井/次，預計全面投用后可節約清水9 000 m3，回收原油150 m3。

3)經濟效益：沖砂液處理技術實現了環保作業和清潔生產，避免對周圍環境造成污染。同時節約水資源、設備投入和人力資源等，符合國家提出的可持續發展戰略和環保要求，也符合油田HSE標準。

2.3 現場清潔生產配套工藝、設施

配套工藝、設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成，具有操作簡單、安裝方便的優點。

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，在作業過程中節省了后續清理油污的人力和處理費用，保證了清潔作業，提高了作業效率。

原理：法蘭殼體通過螺栓安裝在防噴器的法蘭上，其內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六方螺栓連接。在起下管柱過程中，充氣膠囊內壁及膠筒組件上的刮油膠環緊貼油管外壁，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、環保作業的目的。另外，由于充氣膠囊內環面及刮油膠環一直緊貼油管外壁，小件物品不能掉入井筒內，達到作業過程中防止落物入井卡鉆，確保施工質量的目的。

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保清潔處理兼顧管桿環空防噴功能的裝置。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氣液噴出。該裝置減少了起抽油桿過程中油蠟的帶出，節省了刺洗抽油桿花費的時間和費用。

原理：防噴盒內設置了閘板和調節裝置，能夠有效封閉抽油桿和油管形成的環空；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出口排出，達到清潔抽油桿的目的。

2.3.3 油管內壁油(水)回收裝置

油管內壁油(水)回收裝置放置在待刺油管尾端，回收刺油管流出的污水，實現作業井場清潔生產，減少了后續清理作業現場的時間和費用。

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，利用導流技術將廢油(水)導入儲液池，避免污染作業現場，實現清潔生產，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，盒內可以放置井口操作臺，起出的管桿內外壁的油水就會落入防污盒內，油水通過氣動隔膜泵進行回收，避免起下作業污油、廢水落地污染作業現場，實現清潔生產，同時也減少了清理作業現場油污的時間，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使用，起下油管桿時，油管、桿上的污油、廢水落入本裝置內，防止直接落到地面，污染環境。

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部污油和廢水飛濺污染井口設備和周圍地面環境的問題，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，實現了井口清潔作業。該裝置使用簡單，掛在井架上不影響后續正常作業，起積液油管作業不會耗費過多的時間，有效杜絕了油水亂流現象，消除了環境污染，減少了后續清理的時間。

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為一體。取出堵塞器時，打開放壓開關，將管內積存液氣壓力通過中心管放掉，摁動把手旋轉，即可將堵塞器與油管分離。

2.4 新型復合防滲技術

為了實現從源頭上控制固體污染物，在井下作業施工全過程中可統一使用新型復合防滲布，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。由防滲布供應商負責鋪設和回收，清洗后可重復使用；同時防滲布供應商向作業隊伍提供井口、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：新型復合防滲技術以充氣設備為主，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過程中產生的污油和廢水與地面有效隔開，實現井下作業現場油水不落地，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，能根據實際需要確定尺寸，具有鋪設、回收快、運輸方便等優點，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(調節、除油、除懸浮物)[8]。

原理：建設鉆修井廢水處理設施，主要是采用“水包水”聚合、多元分離、催化微電解、全自動連續砂濾等核心技術，對鉆修井廢水進行調節，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 結語

油田井下作業現場產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虖U的種類和產生原因，制定作業現場垃圾分類管理規定，建立完善的現場作業固廢管理制度，明確各職能部門職責，并進行嚴格考核，確保施工過程中產生的固體廢棄物能得到有效處理。雖然通過各種工藝技術和裝置，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，加強環保作業和清潔生產新工藝、新技術和新工具的投用力度，確保油田清潔生產技術持續提高，不斷改善井下作業造成的環境污染問題，實現清潔生產。