1、井下作业清洁生产的影响因素及综合治理措施?12?2006 年 6 月油气田环境保护热点专题井下作业清洁生产的影响因素及综合治理措施肖天桥薛发生(1.江苏省扬州市江都真式镇井下作业处;2.湖北潜江环境监测站 )摘要以江苏油田为例,从油水井维修前期,维修中期,污染物后续处理等方面分析了影响井下作业清洁生产的主要因素,介绍了谊油田井下作业实施清洁生产的综合措施及井下作业清洁生产新工艺,新技术的基本原理.谊油田在井下作业中实施了污油污水资源化处理技术,取得了较好的效果.此项技术对于石油企业推行清洁生产具有借鉴意义与推广价值.关键词井下作业清洁生产工艺污水处理技术江苏油田0 引言实施清洁生产是人类走向文
2、明的工业生产的标志,是实现环境效益和经济效益相统一的一种理想模式.井下作业清洁生产,主要是通过有效措施,采用少废,无废的工艺和高效的设备控制,减小生产过程中产生的污油,污水量,同时深化对污油,污水的处理,使井下作业过程中的污油,污水实现资源化利用.江苏油区水网密,雨水多,人口稠密,经济发达,工业生产环保要求高,井下作业清洁生产保障当地人民群众的日常生活,农业生产,身心健康,经济发展特别重要.近年来,该油田全面推行清洁生产工艺,该油田井下作业系统从井下作业前期,中期,后期等进行全面,全过程,全方位的控制,积极推广应用防污染新工艺,新技术,新产品,使该油田井下作业逐步实现了清洁生产,取得明显的经济
3、效益与社会效益.1 井下作业的主要污染因素1.1 油水井维修前潜在的污染因素地应力因素生产过程中地应力随着高压注水,泥岩吸水,地层出砂,断层错动等而变化,考虑成本因素,可能造成部分油井套管达不到油井开发后期地应力异常的生产要求.固井质量固井方面存在钻井井眼不规则,井斜,固井水泥不达标,水泥与岩壁胶结固化不好,会降低井下管柱寿命.射孔因素射孔过程中误将薄层中的隔层泥岩,页岩射穿,将会使泥页岩受注入水侵蚀膨胀,导致地应力变化,射孔密度选择不当,降低局部套管强度,加剧套管损坏.腐蚀因素井下管柱腐蚀主要是化学腐蚀,电化学腐蚀,生化腐蚀.化学腐蚀,电化学腐蚀主要是提高矿化度的地下水对套管的腐蚀;生化腐蚀
4、主要是指硫酸盐还原菌,硝酸盐还原菌等造成的腐蚀.腐蚀对套管的影响在江苏某些油田比较明显.生产因素生产中管柱设计,大型增产措施设计中存在部份缺陷;高压注入方式不当等水敏性强的蒙脱石水化膨胀,导致断层或破碎带复活,地层错动而挤坏井下套柱.上述是井下作业施工前存在的潜在污染因素,如防患不当,会造成油井生产过程中套管损坏,加剧地层不正常出液,使生产过程中井下作业工作量增加,从而增加井下作业施工的污染总量.1.2 油水井维修过程中的污染因素检泵施工提管,杆作业过程中油管内油气上窜喷出;起出的管,杆清洗的原油,产生落地污水:提抽杆,油管原油从井内带出地面等原因造成污染.措施施工措施作业进行洗井,冲砂,钻磨
5、,压裂或酸化等一种或几种施工排出的残液,施工中部分水留在井简内,部分留在地面,形成污染源.试油施工试油作业时,井口钢丝绳在快速的上下运动过程中很容易将井口防喷盒胶皮磨损,造成间隙过大,原油,污水从防喷盒中快速喷出形成污染;试油时,经常需要洗井,返出的原油及污水造成对地面环境的污染.1.3 井下作业后的污染因素井下作业施工过程中的生活废物,处理不当造成肖天桥,江苏石油勘探局井下作业处党委书记兼副处长.通讯地址.江苏省扬州市江都真武镇井下作业处,225265热点专题油气田环境保护第 16 卷.第 2 期.13.污染:施工过程中的工业废物处理不当造成污染.针对井下作业污染因素,进行综合治理,减少废物
6、的产生,深化废物处理,不仅减少环境污染,同时还可以资源化利用,有利于可持续发展,更有利于子孙后代.近年来,江苏油田对井下作业清洁生产进行了积极的研究,并取得了较好的成效.2 井下作业清洁生产综合技术江苏油田针对井下作业清洁化生产进行了综合研究,并采取以下措施,控制污染量,降低污染总量,深化废物处理,井下作业逐步实现了清洁生产.2.1 套柱保护技术为了减少井下作业的潜在污染因素,江苏油田有针对性地开展几种典型油藏类型的研究和试验,制订出可操作的技术规范,优选出适合不同油藏类型,不同开发阶段套管综合防治模式.改进套管设计在套管设计时,在容易引起套损的井段,如射孔段,泥岩层段,断层附近等处上,下50
7、m 以内,应选用高强度的厚壁套管.针对腐蚀性强的生产区块,选择优质套管,提高防腐能力.应用套管接箍保护环减轻地层对台肩面的正压力,应用套管上扣扭矩监控技术,提高上扣质量,并切实保护套管接箍.应用井眼轨迹控制(防斜打直)技术,严格控制井径扩大率和全角变化率,确保井身质量.适度增加套管扶正器的使用数量,每 2 根套管加 1 个双弓扶正器,油层段每根加 1 个刚性扶正器,保持套管居中.适度增加油管,杆扶正装置,降低油管,杆偏磨,延长油管,杆寿命.提高固井质量采用井身轨迹控制技术使井径较为规则,有针对性优选水泥添加剂,应用低密度,塑性等优质水泥浆体系,选择不同的添加剂,以提高固井质量,增强套管承受内外
8、挤压的强度.对侧钻井采取下套管前扩眼,提高固井水泥的过流面积,增加套管抗挤压强度,防止套管外窜槽.采用偏 T 型扣套管 ,提高套管的抗拉强度.应用防腐措施针对不同的油藏类型,腐蚀介质选择适用的套管钢级,材质,优选固井添加剂和采取各种防腐措施,减缓腐蚀对套管强度的影响.对于易腐蚀的区块,固井时将油层套管外的水泥返高尽量设计的高一些,可延缓气体对套管的腐蚀,特殊条件下固井水泥返高至井口.改进射孔方式采用 60.,120.相位角射孔,同比套管强度孔密和孔径的 0.,90.,180.相位角射孔大得多,以增强套管抗挤压强度.优化压裂酸化设计在压裂酸化施工设计中,为减少套管受施工压力高和酸液腐蚀的影响,施
9、工管柱采用 88.9mm,N_80 外加厚油管,井下封隔器采用 Y511可洗井式压裂封隔器,施工控制排量为 5.0m3/min,最高施工压力不超过 80 咿 a,地面通过套管注入清水打平衡压力措施,控制套压在 25 咿 a 左右.上述优化措施,可防止高压对套管的损坏,同时减少污染总量.2.2 生产过程中的管柱损坏预防技术对于严重出砂的油层,做好前期人造井壁化学防砂,恢复油层支撑作用;对于注水井控制注水压力不得高于地层最小水平主应力值;在修井作业中应用全包式小吨位坐封封隔器,同时通过打丢手或打桥塞等措施简化生产管柱,减少坐封次数;应用井下管柱防偏磨新工艺,新技术,延长井下管柱使用年限;加强油水井
10、日常管理,延长油水井免修期,减少作业次数.2.3 井下作业施工中清洁生产工艺技术2.3.1 井下泄油工艺在原泵挂的基础上增加一个 KYLM 液力锚,既可锚定井下油管柱,防止管柱蠕动或弯曲,减少冲程损失,提高泵效,又可在作业时自动打开泄油通道,油管内的原油自动流入井内,防止原油污染地面环境.KLYM 液力锚的工作原理是:将液力锚接在深井泵上部 23 根油管上,在井口高压泵入液体,在液体高压作用下,液压中心管的孔槽作用于座封活塞上,当压力达到 68Mpa 时,座封销钉被剪断,活塞推动上锥体使卡瓦张开实现锚定,由于锁环的作用,泄掉油管内的液压,卡瓦也始终处于锚定状态.上提管柱,解封销钉被剪断,中心管
11、与下接头连接的锁块失去了泄油套的支撑,在尾管重量和油管中液体压力的作用下,下接头与中心管分开,实现泄油,并带动下锥体向下移动,同时中心管带动上锥体向上移动,卡瓦回收.2.3.2 地面防污染工艺防污染井口装置为减少提抽杆,油管的污染,研制了该装置,适用于清除 16mm25mm 抽杆和34mm36film 电热杆上的原油和软蜡 ,可使 59film以下抽杆扶正器顺利通过且不损伤抽油杆扶正器,实现提抽杆时井口压力的定向释放,使抽杆上的原油刮入油管内,油管内原油通过泄油器,在提油管时泄入井里,达到降低防污染的目的.?14?2006 年 6 月油气田环境保护热点专题井口自封装置因原油有一定粘度,为了防止
12、提油管时,油管外壁附着的原油随油管一起上行,带到地面,在井口装上简便自封进行刮油,既能很好地密封油套环空,又能有效防止作业时小件物体落井.抽汲井口防喷盒抽汲作业是造成地面环境污染的一项主要因素.经过不断探索与改进设计,研制成功了该装置.(结构见图略)通过应用有效地解决了抽汲中的污染问题应用防污染地面塑料薄膜为了节约生产成本,作业时在施工现场对管杆进行清洗,清洗出的原油和污水污染地面环境,为了解决这一问题,经过设计引进了一种作业地面防污染塑料薄膜.施工结束后,将塑料薄膜及包在其中的原油集中回收处理.方钻杆自封封井技术在对钻磨时各种技术参数进行研究分析后,设计了方钻杆自封封井器,其目的是密封方钻杆
13、与套管的环形空间,保证地面施工现场的清洁和井下返出液的再循环使用.解决了在钻磨,冲砂和套铣等作业中的刺漏问题,对解决油井环保要求高的问题,对贯彻实施 HSE 管理,清洁生产有着重要意义,具有显着的社会效益.资源化利用的合格回注污水重力式处理工艺处理效果稳定,对污水含油量,水量变化波动适应性强.3.1.2 压力式工艺旋流(或立式除油缺罐) 除油一压力式聚集分离一压力式沉降过滤注水泵房_配水间注水井.原油处理系统来水若压力较高,可直接进入旋流除油器;若压力适中,可先进入接收罐除油.为了提高沉降净化效果,在压力沉降之前增加一级聚集(也称粗粒化除油)使油珠变大,易于分离.或采用旋流除油后直接进行压力沉
14、降.根据地层注水水质要求可设置一级过滤和二级过滤净化.压力式处理工艺净化效率较高,效果良好,含油污水在处理流程中停留时间较短,提高了水处理效率.该系统机械化,自动化水平高于重力式处理工艺,现场预制工作量大大降低,可以充分利用处理污水水压,减少系统二次提升.但该工艺适应水质,水量波动能力低于重力式处理工艺.3.2 施工现场生活垃圾的处理按照 HSE 管理程序,将现场施工中的生活废物按照规定程序进行处理,做到工完,料尽,场地清,达到生活废物处理的清洁生产要求.3 井下作业废物(废液) 资源化利用 4 结束语通常做法是采取井场挖池,将污水排入池内,但是江苏水网密布,雨水多,此方法容易形成污染.为了能
15、够实现清洁生产,现研制了废液回收车,即:将现场施工中无法进入回收流程的废液经回收车收集后,拉到集中处理点进行深化处理,经初步沉降处理后的废液进入采油厂污水处理系统处理后,污油,污水实现资源化利用,污油变成商品油,污水达到回注地层要求后,作为油层的驱油介质进行资源化利用.3.1 废液资源化处理工艺井下作业废液处理工艺,大致可分为重力式,压力式,浮选法和旋流法等处理工艺.该油田废液主要处理方式主要有重力式和压力式两种.3.1.1 重力式工艺重力式污水处理除油工艺为自然除油一混凝除油一过滤一注水泵房一配水间一注水井.原油处理系统来水首先经过自然除油起到初步沉降和稳定水质的作用,再投加混凝剂进行混凝沉
16、降,然后经过缓冲,提升,过滤,过滤后的污水再加入杀菌剂,得到用于江苏油田对井下作业清洁化生产进行了积极的研究,通过对井下作业前期,中期,后期等进行全面,全过程,全方位,全天候的控制,推广新工艺,新技术,新标准,井下作业施工就能实现污染减量化,无害化,该油田针对油水井生产过程中的污染源进行综合治理,基本上解决了井下作业对环境的污染问题,受到了当地环保部门的充分肯定,达到了 HSE(健康 ,安全,环境)管理的要求,取得了明显的经济效益和社会效益.参考文献1胡盛中主编.石油工业新技术及标准规范手册.哈尔滨地图出版社,2004,32徐根良.含油废水处理技术综述.水处理技术,1991,17(1):l2(收稿日期 2006-3-02)(编辑宋淑云)
