清潔化作業技術探索與應用

謝成靚

（大慶油田有限責任公司第八采油廠）

大慶油田井下作業井數多，地層壓力高，新《環境保護法》實施以來，對井下作業環保提出更嚴格的要求，但井下清潔化作業設備配套率和井筒控制類工具應用覆蓋率低，與目前環保工作的要求存在較大差距[1]。為滿足油田安全環保要求，2020年確定井下作業“無污染作業率100%、環境污染事故為零”的工作目標，開展作業井返排油水回收進集油系統現場試驗，即避免環境污染，又減少原油產量損失[2-3]。

1 油水少出井筒配套工藝研究

1.1 井下泄油器的優選

通過試驗現場多種泄油器，最終采用撞擊式泄油器，累計隨作業應用2 756 口井，動管柱打開216口井，成功率100%，實現了作業過程中油管內油水泄入井筒的目標[4-5]。

1.2 可重復利用防滲布圍堰及鋼制圍堰全面應用

對井口、桿、管橋及工具擺放位置做可重復利用防滲布圍堰，保證出井筒油水與工具攜帶油水不落地[6]，目前新型重復利用的防滲布已全部進入現場。

同時現場試驗鋼制圍堰與可重復利用防滲布相比：使用鋼材焊接，堅固、密封，重復利用率高，從源頭上減少了防滲膜用量和二次污染產生；底面平整，便于井筒產出液的自流、集中回收[7-9]。

1.3 油水回收裝置全面應用

將作業產生的油水通過負壓抽吸回收至油水回收裝置，目前所有作業隊伍均已全部配套，儲液容量4～8 m3，具有負壓抽吸、外排和加熱功能，部分回收裝置加熱功率較小，只能滿足于對罐內液體進行保溫的功能，為達到回收進集油流程要求，目前均已整改，達到了加熱到回收進集油流程要求的加熱功能[10]。

1.3.1 油水進集油系統配套工藝研究

依據某廠井口工藝現狀，確定井口回收進流程連接工藝，調查井口工藝，回收連接工藝；確定井口回收進流程連接所需最小尺寸；隨作業改造部分井口連接工藝流程。根據井口流程特點，確定以下三種方式。

第一種方式為：通過自制連接彎頭和法蘭回收進系統。第二種方式為：在井口與單流閥之間焊接快速連接接頭，與流程垂直連接回收進系統。第三種方式為：KYGJ24.5 型采油樹從油管放空注入集油流程。第三種連接方式最為方便快捷，目前新井投產和老井改造均采用KYGJ24.5 型采油樹。

1.3.2 油水回收進流程快速加熱方法

選出三種輔助加熱工藝，第一種蒸汽盤管加熱灌內液體4 m3污水、提高溫度31 ℃、加熱時間70 min。第二種電加熱器功率18 kW、灌內液體4 m3清水、提高溫度14 ℃、加熱時間4 h。第三種電加熱棒加熱，電加熱功率30 kW、灌內液體4 m3污水、提高溫度60 ℃、加熱時間3.5 h。對三種加熱工藝進行現場試驗對比在相同環境、水量的條件下電加熱棒加熱溫度最高，效果最好，因此確定電加熱棒為作業井返排油水回收進集油系統是可行、高效的輔助加熱方法。

不同功率電加熱棒加熱情況對比見表1。從表1 中可以看出，當加熱棒功率30 kW、18 kW 時，加熱溫度能夠滿足試驗要求的回注溫度，當加熱棒功率9 kW 時，加熱時間較長，且加熱一定溫度后無上升顯示，無法滿足回注溫度。因此確定加熱功率最低標準為18 kW。

表1 不同功率電加熱棒加熱情況對比

2 現場應用情況

通過現場試驗井相關數據表明，當注入壓力低于摻水壓力、注入溫度高于回油溫度時，集油環暫無穿孔、堵塞風險，回注初期時回油溫度有下降趨勢（回注液體推動環內原油返回計量間，未與原油充分結合導致環溫度下降），回注排量越高初期環溫度下降越多，隨著持續注入的液體與環內原油充分溶合，環溫度會上升。

2.1 高溫高排量注入試驗

某井1：該井回注液量為3 m3，加熱溫度18.6～60.2 ℃，加熱時間為3 h，加熱溫度曲線見圖1，回注時間20 min，回注排量9 m3/h，回注環溫度46.6 ℃，回油壓力0.65 MPa，注入液體溫度高于該環溫度13.7 ℃，回油溫度下降3.9 ℃后逐漸恢復正常，該試驗表明雖然液體溫度較高，但注入排量較大，達到9 m3/h，對集油環溫度影響較大，回油溫度與壓力變化情況見表2。

圖1 加熱溫度曲線

表2 回油溫度與壓力變化情況

2.2 高溫低排量注入試驗

某井2：該井回注液量為3 m3，加熱溫度26.3～60 ℃，加熱時間為105 min，熱溫度曲線見圖2，回注時間30 min，回注排量6 m3/h，回注環溫度47 ℃，回油壓力0.62 MPa，注入液體溫度高于環溫度13℃，回油溫度初期下降0.5 ℃后逐漸恢復正常，該試驗表明在注入排量不大，為6 m3/h 的情況下，對集油環溫度影響也不大，回油溫度與壓力變化情況見表3。

圖2 加熱溫度曲線

表3 回油溫度與壓力變化情況

2.3 低溫低排量注入試驗

某井3：該井回注液量為3 m3，加熱溫度29.1～45 ℃，加熱時間為3 h，加熱溫度曲線見圖3，回注時間45 min，回注排量4 m3/h，回注環溫度37.3 ℃，回油壓力0.53 MPa，注入液體溫度高于該環溫度7.7 ℃，注入初期環溫度未下降，該試驗表明雖然液體溫度不高，但注入排量較小，為4 m3/h，對集油環溫度影響較小，回油溫度與壓力變化情況見表4。

圖3 加熱溫度曲線

表4 回油溫度與壓力變化情況

通過試驗表明，當回注溫度高于回油溫度時，回注排量越高初期回注環溫度下降越多，隨著持續注入的液體與環內原油充分溶合，環溫度會上升。因此為避免發生回油環穿口、堵塞風險，回注過程中應注意回注排量控制。

截止目前開展清潔化作業以來，通過泄油器泄入井內液量980 m3；累計現場回收作業油水1 058井次，注入集油系統633 井次，回注進集油流程液量3 170 m3，合計少產生液量4 150 m3。

3 結論及認識

1）撞擊式泄油器，泄油成功率100%，能夠實現作業過程中油管內油水泄入井筒的目標，新型可重復利用防滲布圍堰已全部配備，重復利用率高，保證了出井筒油水與工具攜帶油水不落地具。

2）通過不同排量回注試驗表明，回注排量越高初期環溫度下降越多，因此為避免發生回油環穿口、堵塞風險，回注過程中應注意回注排量控制。

3）回注現場試驗表明，回注溫度55 ℃（或高于環溫度5 ℃）以上、回注壓力1.5 MPa 以下、回注排量6 m3/h 以內的參數運行，回油環暫無穿孔、堵塞風險。

4）所試驗井應用的污油污水回收裝置，在嚴格執行下發《作業油水回收進集油系統規定》和《作業油水回收進集油系統規范》條件下，可滿足作業井返排油水回收進集油系統要求。