油田企业井下作业清洁生产技术探讨

陈 明

(克拉玛依市安迪注册安全工程师事务所有限公司，新疆 克拉玛依 834000)

0 引言

井下作业施工时不可避免会形成一些污染物，这些污染物不仅对环境有直接危害，作业条件的恶化还会对工作人员的身心健康造成威胁，不及时处理将会埋下重大的安全环保隐患[1]。所以加强井下作业过程的环境污染防治，是油田开发环境保护的重要内容之一，应提高各级领导的环保意识，制订健全、严密的施工作业环境保护管理制度，并严格监督执行，对新工艺、新技术进行研究推广，从根本上防治污染[2]。本文主要针对油田井下作业清洁生产技术进行探讨，通过对油田井下作业污染现状的调查，结合井下作业的实际情况，探索各项技术、装置，以实现对污染物的有效处理，营造良好的油田作业环境，促进社会经济可持续发展。

1 油田井下作业的污染源

1.1 施工过程中产生的污染

1)井下作业污染主要来源于以下3种情况[3-4]：①在起原井管柱时，杆管上的油泥、废水及其他污染物，随杆管起出后掉落到地面产生污染。②井筒内原油较多，洗井不彻底时，油泥伴随每次起出管柱掉落到地面产生污染。③地层漏失量低或无漏失时，下管过程中修井液会从井筒内返出落至地面造成周围环境污染。

2)洗井作业。油水井进行洗井、冲砂、钻塞等施工时，会产生落地原油、废水以及从井底返出的地层砂、灰渣等固体物质，不及时处理就可能造成环境污染[5]。

3)杆管清洗。油水井施工时会遇到抽油杆、油管需要现场清洗的情况，在清洗过程中，就会产生污油、废水和蜡垢等污染物，这些物质落地后会造成周围环境污染[6]。

4)管线控制。井下作业施工过程中，尤其是冬季施工时，地面管线使用后需要及时清理管线内残余的液体，防止管线冻堵，而在管线控制过程中清理出来的修井液如果落地就有可能造成污染[7]。

1.2 作业施工完成后遗留的污染

1)油水井作业过程中需要使用撬装泵、泵车等辅助设备，当施工后设备需要检查、维修或保养时，拆装设备过程中可能产生污油、废水，从而造成环境污染。

2)井下作业过程中不可避免地会产生油棉纱、废手套、损坏工具等，如不及时处理也会造成不同程度的环境污染。

2 油田井下作业清洁生产工艺技术

如何有效地预防和处理污染物是井下作业的重要课题，只有利用科学、有效的方法解决施工过程中产生的污染，才能保障油田开采效率得到有效提升。井下作业污染物处理原则如下：控制产生量，越少越好；控制污染区域，越小越好；控制处理时间，越早越好。

2.1 抽油井无污染修井作业工艺技术

该项技术是把高压水力喷射技术原理应用到抽油井修井作业工艺技术领域中。工作原理是以高压水力喷射、高温蒸汽喷射、密闭连续清洗技术、清洗液回收技术为核心，实现抽油杆、油管密闭清洗，产生的清洗液可以实现完全回收。

2.1.1 工作原理

1)抽油杆无污染连续清洗。该项技术是在修井施工开始后，按顺序依次卸掉光杆、防喷闸门、井口采油装置、油管挂后，对施工井安装抽油杆密闭清洗装置。在起杆过程中，通过持续不断供给高温蒸汽，实现对抽油杆在井筒内的连续密闭清洗。

2)油管无污染连续清洗。①油管内壁清洗技术是在起完抽油杆，倒出油管挂后，安装油管密闭清洗装置及管内清洗喷射器，然后对油管内壁进行清洗。在施工过程中，当油管内壁清洗排液工具位置的压力达到开启压力时，排液孔打开，喷射器开始从井口向下喷射清洗油管内壁。②油管外壁清洗技术是利用连接好的管线，通过供给高温蒸汽，对油管外壁进行清洗。其工作原理与抽油井无污染修井作业工艺技术基本相同，清洗完成后油管能够达到再次入井的标准。

2.1.2 经济效益

可实现现场清洗抽油杆、油管，节省后续地面清洗的人力资源和运输费用；现场污油、污泥及废弃物处理量显著下降，为后期井场恢复及固体废弃物处理节省了大量的时间和费用；环境敏感期、敏感地带环保事件大大降低；采用不洗井作业，油井产量恢复期明显缩短。

2.2 冲砂液处理技术

在冲砂、钻塞时使用除砂车进行固液分离。将返出液内含的灰渣、砂子等进行分离回收，液体循环使用，可以减少固废和废液的产生，同时能有效减少卡钻和堵钻，提高施工质量。

1)原理：利用处理设备，使井口返出液体首先进入两级旋流除砂器，沿旋流除砂器内腔强烈旋转，重质颗粒在离心力和重力的作用下，沿分离器锥体进入集砂箱，去除90%以上的泥砂，分离后的修井液进入冲砂液处理箱内循环使用，从而实现在冲砂作业过程中，对修井液进行水、砂分离，达到水循环使用、砂排放至指定地点的环保作业目的。

2)冲砂液处理技术通过旋流和蛇形折板沉降节省了自然沉降的时间，并且在钻塞、洗井、冲砂等过程中均可使用，提高了作业效率，减少了罐车、泵车的投入，减少了人员配备和燃油消耗，同时也降低了设备消耗，正常作业时一人即可完成操作。按照2 500 m井深，冲砂液处理技术每作业一口井可节约清水30 m3，回收原油0.5 m3，按照全年冲砂作业200井/次，全年钻塞作业100井/次，预计全面投用后可节约清水9 000 m3，回收原油150 m3。

3)经济效益：冲砂液处理技术实现了环保作业和清洁生产，避免对周围环境造成污染。同时节约水资源、设备投入和人力资源等，符合国家提出的可持续发展战略和环保要求，也符合油田HSE标准。

2.3 现场清洁生产配套工艺、设施

配套工艺、设施由油管刮油防落物扶正装置、抽油杆刮油防落物装置、油管内壁油(水)回收装置、井口防污盒、起积液油管防污筒和油管堵塞器等构成，具有操作简单、安装方便的优点。

2.3.1 油管刮油防落物扶正装置

油管刮油防落物扶正装置是一种油管环保清洁处理、井口防落物功能的装置。该装置安装在井口防喷器上，在起下管柱过程中，可刮挤掉油管外壁上沾附的原油、修井液，同时可有效防止小件物品落入。该装置操作简便，在作业过程中节省了后续清理油污的人力和处理费用，保证了清洁作业，提高了作业效率。

原理：法兰壳体通过螺栓安装在防喷器的法兰上，其内部空间安放刮油胶囊和胶筒组件。刮油胶囊夹由充气胶囊，下压盖和上压盖通过内六方螺栓连接。在起下管柱过程中，充气胶囊内壁及胶筒组件上的刮油胶环紧贴油管外壁，随着油管的提升，将油管外壁上粘附的原油及修井液刮下落入井筒，达到清洁油管、环保作业的目的。另外，由于充气胶囊内环面及刮油胶环一直紧贴油管外壁，小件物品不能掉入井筒内，达到作业过程中防止落物入井卡钻，确保施工质量的目的。

2.3.2 抽油杆刮油防落物装置

抽油杆刮油防喷装置是一种抽油杆环保清洁处理兼顾管杆环空防喷功能的装置。该装置安装在井口上，在起下抽油杆过程中，可刮挤掉油杆壁上沾附的石油、蜡，同时有效防止油管内气液喷出。该装置减少了起抽油杆过程中油蜡的带出，节省了刺洗抽油杆花费的时间和费用。

原理：防喷盒内设置了闸板和调节装置，能够有效封闭抽油杆和油管形成的环空；刮蜡装置依靠弹性材料紧贴抽油杆壁，随着抽油杆的提升，将抽油杆上粘附的原油和凝蜡刮下，从抽油杆刮油防喷装置中的壳体侧出口排出，达到清洁抽油杆的目的。

2.3.3 油管内壁油(水)回收装置

油管内壁油(水)回收装置放置在待刺油管尾端，回收刺油管流出的污水，实现作业井场清洁生产，减少了后续清理作业现场的时间和费用。

原理：在蒸汽高温清洗油管时，本装置放置在油管尾部，刺洗油管流出的废油(水)通过本装置回收，利用导流技术将废油(水)导入储液池，避免污染作业现场，实现清洁生产，本装置移动一次可以清洗10根油管。

2.3.4 井口防污盒

使用4条螺丝固定在四通以下的套管上，盒内可以放置井口操作台，起出的管杆内外壁的油水就会落入防污盒内，油水通过气动隔膜泵进行回收，避免起下作业污油、废水落地污染作业现场，实现清洁生产，同时也减少了清理作业现场油污的时间，达到提速增效的目的。

原理：井口防污盒由2个盒子组成，中间焊制1个套管匹配的圆管，并分成两半，与盒子边焊接在一起，使用时把本装置安装在大四通下的套管上。主要目的是接住从井里溢出的污油、废水，待盒里油水装满后使用自吸泵抽干继续使用，起下油管杆时，油管、杆上的污油、废水落入本装置内，防止直接落到地面，污染环境。

2.3.5 起积液油管防污筒

起积液油管防污筒可以有效避免起出油管时内部污油和废水飞溅污染井口设备和周围地面环境的问题，减少了大量的清理工作量，污油和废水通过软管连接直接回收进油井套管，实现了井口清洁作业。该装置使用简单，挂在井架上不影响后续正常作业，起积液油管作业不会耗费过多的时间，有效杜绝了油水乱流现象，消除了环境污染，减少了后续清理的时间。

原理：在起油管时，将防污筒吊住，使防污筒高度与油管接箍位置一致，待油管卸开后，将防污筒围绕油管合拢，在强磁作用下暂时吸附在一起，整个防污筒完全包住油管，上提已卸扣的油管，内部的油水通过连接的软管流入套管，待污油和废水流尽后，用力外拉2个拉手，分开防污筒。

2.3.6 油管堵塞器

下封隔器等大直径工具时，油套环空的液体快速进入油管，从油管顶端溢出，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，将上述工具总成塞入油管上端接箍；上抬把手，堵塞上行推动分瓣对扣卡瓦外径涨大，其卡瓦上的螺纹嵌入油管接箍螺纹，堵塞器和被堵塞油管结为一体。取出堵塞器时，打开放压开关，将管内积存液气压力通过中心管放掉，摁动把手旋转，即可将堵塞器与油管分离。

2.4 新型复合防渗技术

为了实现从源头上控制固体污染物，在井下作业施工全过程中可统一使用新型复合防渗布，全面禁止使用彩条布。防渗布使用范围包括井口、管杆桥、储液罐及工具台。由防渗布供应商负责铺设和回收，清洗后可重复使用；同时防渗布供应商向作业队伍提供井口、管杆桥滑道专用的防砸胶皮，避免因工具落地等因素造成防渗布的破损。

原理：新型复合防渗技术以充气设备为主，包括油管充气池、井口托盘、油杆充气池、杆管充气池围堰等，主要作用是将井下作业过程中产生的污油和废水与地面有效隔开，实现井下作业现场油水不落地，同时解决了彩条布易破损、渗漏、冬季与地面冻结后造成的清理困难和二次污染等问题。该装置体积小、重量轻，能根据实际需要确定尺寸，具有铺设、回收快、运输方便等优点，适用于井场占地狭小、地面起伏、邻近水域等各种地形的井场，应用范围较广。

2.5 钻修井废水资源化再利用

钻修井废水资源化再利用的方案中，可在钻修井平台新建一套钻井废弃物处理装置，对平台污油和废水进行处理(调节、除油、除悬浮物)[8]。

原理：建设钻修井废水处理设施，主要是采用“水包水”聚合、多元分离、催化微电解、全自动连续砂滤等核心技术，对钻修井废水进行调节，除油、除悬浮物。处理的污水达标后，利用撬装注水泵和注水井口进行回注；固化处理后的污泥可以作为修路材料或用于回填井场等[9]。

3 结语

油田井下作业现场产生的固体废弃物主要包括油蜡、防渗布、石硝、灰浆、泥砂、防滑垫、含油手套、小毛巾、生活垃圾、废铁等。可根据固废的种类和产生原因，制定作业现场垃圾分类管理规定，建立完善的现场作业固废管理制度，明确各职能部门职责，并进行严格考核，确保施工过程中产生的固体废弃物能得到有效处理。虽然通过各种工艺技术和装置，固体废弃物排放量在一定程度上得到了有效控制，对环境保护起到了积极的效果，但仍存在许多亟待解决的问题，需要进一步拓展新的技术，加强环保作业和清洁生产新工艺、新技术和新工具的投用力度，确保油田清洁生产技术持续提高，不断改善井下作业造成的环境污染问题，实现清洁生产。