淺析固井工程中的節能減排

2020-09-06 10:21:34侯婧

科學導報·學術 2020年81期

侯婧

【摘 ?要】為在固井工程中實現節能減排，吉林油田堅持實際與理論研究相結合，針對固井過程中廢棄物排放問題，采取優化井身結構?調整尾漿配比?運灰車改造等措施，節約了水泥及填加劑用量，對油田環境保護做出較大貢獻，節能減排效果顯著?

【關鍵詞】固井工程;廢棄物排放;節能減排

隨著國家兩法和自治區一條例的實施，對固井作業的環保要求的不斷提高，對節能減排的需求也越來越嚴格;固井作業作為鉆井施工的一個重要環節，在固井過程中要產生大量的廢棄物，如何做好節能減排顯得格外重要?

1節能減排技術研究

目前國內外各大油田都把固井過程作為節能減排的一個重要環節來抓，吐哈鉆井固井工程公司根據固井施工現場的排放物點源做了分析，研發出了井身結構優化技術?水泥漿尾漿早強劑技術和運灰車粉塵凈化及回收技術?

1.1固井施工中的排放物

1.1.1水泥

固井施工中應用最多的材料就是水泥，也是在整個施工過程中排放最多的廢棄物，其主要排放途徑如下：

1）水泥運灰車在裝卸過程中，干粉狀水泥易產生大量粉塵，對環境及人體造成損害?

2）水泥漿的主要作用是用來封固油井儲層，為油田生產服務，水泥車向油井注水泥漿置換出大量鉆井液及返至井口的水泥漿，包含大量有毒化學成分及重金屬，污染土壤?周圍環境及人畜用水安全?

1.1.2水泥填加劑

水泥漿分為常規水泥漿體系和高抗鹽水泥漿體系，不同體系的水泥漿所需填加劑不同，同一體系的水泥漿根據溫度不同所選填加劑也有所不同，如抗鹽抗高溫降失水劑?緩凝劑?分散劑?早強劑等，表1為抗鹽高溫水泥漿填加失水劑后性能參數：填加劑與水泥漿混合攪拌后注入井筒后，和水泥一樣，會污染環境?損害人體?由此可知，要在固井施工中實現節能減排，必須嚴格控制水泥及其填加劑的用量及排放?

2井身結構優化技術

要減少固井施工過程的水泥用量，一方面要優化固井設計方案減少水泥附加量;另一個主要方面就是優化井身結構，減少井筒容積，減少固井水泥注入量?井身結構優化主要體現在兩個方面：

2.1縮小井眼尺寸

主要是指在滿足井下安全的前提下縮小表層鉆進過程中的井眼尺寸，主要應用在牛東?牛圈湖?雁木西?紅南?溫米等淺井區塊，通過縮小井眼和套管尺寸可以有效減少水泥漿用量?優化前表層一開鉆頭尺寸為〇375mm，下入套管尺寸為〇273腿，每米理論環容為：V=51.91L;井身結構優化后表層一開鉆頭尺寸為？311rmn，下入套管尺寸為0244.5mm，每米理論環容為：V=29.OIL;優化后相對優化前每米井筒可以節約水泥漿22.9L，理論節約水泥量44%?

2.2淺下套管或減少套管層次

對于部分井在保證井下安全的前提下可以實現淺下套管或者減少下入套管的層次;在保證井下安全的前提下，采取減少井內下入套管層次?淺下套管等優化措施，每口井表層套管用量減少約100m，約減少水泥用量32%?

3在尾漿中摻加早強劑

為了提高鉆井工作的效率，通常在表層固井時在水泥漿中摻加早強劑，縮短固井二開時間?水泥漿配方如下：

配方：

天山G級水泥+5%TW600S+44%

水密度：1.90g/cm35h

強度：2.8MPa8h

強度：5.4MPa優化前水泥與TW600S早強劑干混，水泥漿中早強劑占比較大，易造成早強劑浪費?優化后早強劑在水泥漿的尾漿部分加入，具體操作如下：

1）套管腳部分封固質量決定表層套管固井質量，其上部井段的固井質量一般不會影響二開，因此可以只在管腳部分的水泥漿中摻加早強劑?

2）如果套管腳部分也采用早強水泥漿，則造成水泥漿分兩端干混，不僅浪費時間，而且增加運輸成本;現場可采用濕混方式，即先將早強劑與清水在水泥車中混抖，再在套管腳封固時加入到水泥漿中，此方法可降低早強劑使用量約60%?

4運灰車粉塵凈化及回收裝置

在固井水泥的運輸和裝卸過程中，如對水泥粉塵不采取任何措施，含有大量粉塵顆粒的化學藥品的粉塵將危害崗位工人的身體健康，對周圍環境造成嚴重危害，因此采用運灰車粉塵凈化及回收裝置顯得極為重要?根據運灰車的自身特點，我們準備設計脈沖布袋除塵回收裝置?

4.1設計思路

①根據排出的粉塵濃度和壓力，確定處理粉塵總流量;

②選擇透氣性好?耐壓的濾袋，根據處理粉塵量計算過濾面積;

③根據安裝位置大小和過濾面積確定濾袋的數量;

④結合工作實際確定清灰方式（有空氣壓縮機和蓄電瓶）;

⑤解決該裝置在運灰車上的安裝固定和連接等匹配問題;

根據立式灰罐和運灰車的除塵需要，設計的處理粉塵流量為420m3/h，脈沖噴沖清灰過濾風速取V=l.43m/min

4.2確定濾袋數量

過濾面積A=Q/60VQ為處理煙氣體積（m3/h），V為過濾風速（m/min）?過濾面積=420+（60X1.43）=4.9m2根據運灰車的布局，選擇〇130X600皿1圓柱體濾袋每條濾袋面積a=3.14XdXL（圓袋）=3.14X0.13X0.6=0.245m2濾袋數量n=A/a=4.9+0.245=20

4.3確定清灰方式?解決動力問題

脈沖清灰除塵是目前國際上最普遍?最高效的一種清灰方式?其特點是在每一個脈沖閥的出口安裝噴吹管，負責對準安裝在噴吹孔底下的濾袋進行高效脈沖清灰?我們利用車臺空氣壓縮機提供清灰動力氣源?電磁閥的電源由汽車電瓶提供，選擇24V電壓SXC-8A1型在線脈沖控制儀，可以調整脈沖寬度和脈沖周期，優點：

①可根據現場工藝的實際情況，靈活設計高效率均勻清灰系統，克服其他各種清灰方法的不足?

②可以根據工藝需要和系統壓力，選擇高壓或低壓;在線或離線脈沖清灰?

③結構簡單，選擇不同尺寸的濾袋和脈沖閥，可靈活設計濾袋的分布，制造各種處理風量的機組?

④脈沖閥工作壽命一般為5年以上，濾袋是2年以上?

⑤運作費用低，采用壓縮氣能源噴射引流，保證濾袋底部清灰壓力?

⑥在國內具有大量的成功應用實例?

4.4裝置特點

1）體積小?重量輕?安裝簡便?隨車移動;

2）裝置所需氣源?電源均是運灰車原有的固定設備，無需另設動力源;

3）裝置用濾袋將粉狀水泥與環境隔離，濾袋外水泥粉灰采用脈沖噴吹方式清除，效率高?