浅析固井工程中的节能减排

侯婧

【摘  要】为在固井工程中实现节能减排，吉林油田坚持实际与理論研究相结合，针对固井过程中废弃物排放问题，采取优化井身结构?调整尾浆配比?运灰车改造等措施，节约了水泥及填加剂用量，对油田环境保护做出较大贡献，节能减排效果显著?

【关键词】固井工程;废弃物排放;节能减排

随着国家两法和自治区一条例的实施，对固井作业的环保要求的不断提高，对节能减排的需求也越来越严格;固井作业作为钻井施工的一个重要环节，在固井过程中要产生大量的废弃物，如何做好节能减排显得格外重要?

1节能减排技术研究

目前国内外各大油田都把固井过程作为节能减排的一个重要环节来抓，吐哈钻井固井工程公司根据固井施工现场的排放物点源做了分析，研发出了井身结构优化技术?水泥浆尾浆早强剂技术和运灰车粉尘净化及回收技术?

1.1固井施工中的排放物

1.1.1水泥

固井施工中应用最多的材料就是水泥，也是在整个施工过程中排放最多的废弃物，其主要排放途径如下：

1）水泥运灰车在装卸过程中，干粉状水泥易产生大量粉尘，对环境及人体造成损害?

2）水泥浆的主要作用是用来封固油井储层，为油田生产服务，水泥车向油井注水泥浆置换出大量钻井液及返至井口的水泥浆，包含大量有毒化学成分及重金属，污染土壤?周围环境及人畜用水安全?

1.1.2水泥填加剂

水泥浆分为常规水泥浆体系和高抗盐水泥浆体系，不同体系的水泥浆所需填加剂不同，同一体系的水泥浆根据温度不同所选填加剂也有所不同，如抗盐抗高温降失水剂?缓凝剂?分散剂?早强剂等，表1为抗盐高温水泥浆填加失水剂后性能参数：填加剂与水泥浆混合搅拌后注入井筒后，和水泥一样，会污染环境?损害人体?由此可知，要在固井施工中实现节能减排，必须严格控制水泥及其填加剂的用量及排放?

2井身结构优化技术

要减少固井施工过程的水泥用量，一方面要优化固井设计方案减少水泥附加量;另一个主要方面就是优化井身结构，减少井筒容积，减少固井水泥注入量?井身结构优化主要体现在两个方面：

2.1缩小井眼尺寸

主要是指在满足井下安全的前提下缩小表层钻进过程中的井眼尺寸，主要应用在牛东?牛圈湖?雁木西?红南?温米等浅井区块，通过缩小井眼和套管尺寸可以有效减少水泥浆用量?优化前表层一开钻头尺寸为〇375mm，下入套管尺寸为〇273腿，每米理论环容为：V=51.91L;井身结构优化后表层一开钻头尺寸为？311rmn，下入套管尺寸为0244.5mm，每米理论环容为：V=29.OIL;优化后相对优化前每米井筒可以节约水泥浆22.9L，理论节约水泥量44%?

2.2浅下套管或减少套管层次

对于部分井在保证井下安全的前提下可以实现浅下套管或者减少下入套管的层次;在保证井下安全的前提下，采取减少井内下入套管层次?浅下套管等优化措施，每口井表层套管用量减少约100m，约减少水泥用量32%?

3在尾浆中掺加早强剂

为了提高钻井工作的效率，通常在表层固井时在水泥浆中掺加早强剂，缩短固井二开时间?水泥浆配方如下：

配方：

天山G级水泥+5%TW600S+44%

水密度：1.90g/cm35h

强度：2.8MPa8h

强度：5.4MPa优化前水泥与TW600S早强剂干混，水泥浆中早强剂占比较大，易造成早强剂浪费?优化后早强剂在水泥浆的尾浆部分加入，具体操作如下：

1）套管脚部分封固质量决定表层套管固井质量，其上部井段的固井质量一般不会影响二开，因此可以只在管脚部分的水泥浆中掺加早强剂?

2）如果套管脚部分也采用早强水泥浆，则造成水泥浆分两端干混，不仅浪费时间，而且增加运输成本;现场可采用湿混方式，即先将早强剂与清水在水泥车中混抖，再在套管脚封固时加入到水泥浆中，此方法可降低早强剂使用量约60%?

4运灰车粉尘净化及回收装置

在固井水泥的运输和装卸过程中，如对水泥粉尘不采取任何措施，含有大量粉尘颗粒的化学药品的粉尘将危害岗位工人的身体健康，对周围环境造成严重危害，因此采用运灰车粉尘净化及回收装置显得极为重要?根据运灰车的自身特点，我们准备设计脉冲布袋除尘回收装置?

4.1设计思路

①根据排出的粉尘浓度和压力，确定处理粉尘总流量;

②选择透气性好?耐压的滤袋，根据处理粉尘量计算过滤面积;

③根据安装位置大小和过滤面积确定滤袋的数量;

④结合工作实际确定清灰方式（有空气压缩机和蓄电瓶）;

⑤解决该装置在运灰车上的安装固定和连接等匹配问题;

根据立式灰罐和运灰车的除尘需要，设计的处理粉尘流量为420m3/h，脉冲喷冲清灰过滤风速取V=l.43m/min

4.2确定滤袋数量

过滤面积A=Q/60VQ为处理烟气体积（m3/h），V为过滤风速（m/min）?过滤面积=420+（60X1.43）=4.9m2根据运灰车的布局，选择〇130X600皿1圆柱体滤袋每条滤袋面积a=3.14XdXL（圆袋）=3.14X0.13X0.6=0.245m2滤袋数量n=A/a=4.9+0.245=20

4.3确定清灰方式?解决动力问题

脉冲清灰除尘是目前国际上最普遍?最高效的一种清灰方式?其特点是在每一个脉冲阀的出口安装喷吹管，负责对准安装在喷吹孔底下的滤袋进行高效脉冲清灰?我们利用车台空气压缩机提供清灰动力气源?电磁阀的电源由汽车电瓶提供，选择24V电压SXC-8A1型在线脉冲控制仪，可以调整脉冲宽度和脉冲周期，优点：

①可根据现场工艺的实际情况，灵活设计高效率均匀清灰系统，克服其他各种清灰方法的不足?

②可以根据工艺需要和系统压力，选择高压或低压;在线或离线脉冲清灰?

③结构简单，选择不同尺寸的滤袋和脉冲阀，可灵活设计滤袋的分布，制造各种处理风量的机组?

④脉冲阀工作寿命一般为5年以上，滤袋是2年以上?

⑤运作费用低，采用压缩气能源喷射引流，保证滤袋底部清灰压力?

⑥在国内具有大量的成功应用实例?

4.4装置特点

1）体积小?重量轻?安装简便?随车移动;

2）装置所需气源?电源均是运灰车原有的固定设备，无需另设动力源;

3）装置用滤袋将粉状水泥与环境隔离，滤袋外水泥粉灰采用脉冲喷吹方式清除，效率高?

4.5装置参数（表2）

5结论

以上几项技术的应用，不仅减少了原材料的消耗，降低了固井成本，同时对周围环境?土壤?水质的污染降到了最低，具有积极的环保意义，应该在各油田固井施工中积极推广?

参考文献：

[1]陈红.固井设计与分析系统的开发[J].石油天然气学报，2012，34（8）：114-116.