修井液控制及再利用技術研究

楊義興 曹慶紅 余建軍 李鵬剛 隋明祥（長慶油田第十采油廠）

隨著新環保法的頒布實施，對各行各業的環保提出了更高要求，要保住綠水青山，守住環保紅線，解決修井現場的環保問題勢在必行。通過與相關單位調研、學習和交流發現，修井液作為修井現場的重要污染源，必須形成適應修井現場的修井液控制技術。調研國內各油田現狀，各油田單位由于使用設備不同，部分油田在修井作業井口處有操作平臺，只需在平臺下加裝收污傘即可避免井口的環保問題。井場油管桿清理則是通過拉至指定處理點進行集中處理，規避了井場環保問題。由于設備所限，無法安裝井口操作平臺；長慶油田地域廣闊、山區道路限制，將油管桿拉運至指定處理點處理不現實。因此需要適合山區、高原等偏遠野外環境的修井液控制技術，在不更換修井主體設備的前提下，以最小投入，達到環保與效益雙贏[1]。

1 技術思路

結合現場情況及生產實際，立足“井筒控制、地面收集、流程回收、處理再用”的總體思路，完善現有技術、研發新技術及設備，達到減少修井次數，避免現場廢液泄露、污染[2-4]。

1）井筒控制，針對原井管柱有泄油器且井筒暢通的井，先打開泄油器再進行起原鉆作業，將油管內液體泄流至井筒，從而避免原油及污水被帶到地面，避免污油污水對井口污染。部分井內管柱有泄油器，因蠟堵、油桿卡等原因，導致泄油器無法打開，也有一部分井無泄油器，這些井在保證井筒暢通的情況下，采取水泥車反循環洗井的方法，用清水將深井泵以上油管內的油氣水置換至廢液回收裝置，實現定點排放，從而避免起原鉆過程中污油污水返出井口。

2）地面收集，針對管柱不暢通或者無法實現反洗，井筒內液體無法置換和泄流的井，在起鉆過程中，井口使用油管防噴濺裝置配合防噴堵頭，將油管內液體定向收集至井口集液操作臺；針對起出地面油管內殘留的污油污水及蠟，油管桿橋采用鋼制平臺和軟體平臺搭建，刺洗時產生的污油、污水及蠟收集至鋼制平臺或軟體平臺內。

3）流程回收，收集在井口集液操作臺、鋼制平臺和軟體平臺內的廢液，經預置的流程管線，啟動廢液回收裝置吸污泵吸入該裝置內進行處理。

4）處理再用，吸入裝置內的廢液，經過沉降、過濾和油水分離，到達凈水艙內，通過裝置內連通的流程管線，實現修井液再利用，原油回收。沉降罐底的廢渣經污油泥專用處理設備加熱、過濾、分離，實現固廢無害化排放、水循環再利用、原油回收。

通過以上四個方面的措施技術及相關設施配套，實現井下作業整個生產過程的廢液控制、循環再利用，污油泥無害化處理排放。

2 實施方案

修井液控制及再利用技術使用的主要設備設施為井口集液操作臺、油管防噴濺裝置、鋼制平臺、軟體平臺、廢液回收裝置和污油泥專用處理設備。修井液控制技術成果推廣應用情況統計見表1。

表1 修井液控制技術成果推廣應用情況統計Tab.1 The promotion and application of workover fluid control technology achievements

這些設備設施的創新研制和不同范圍的推廣應用，有效減少生產過程中環保用品的使用量和污染物的排放量，達到節約成本又改善環境的目的[5-6]。

2.1 井口集液操作臺

井口集液操作臺主要由槽體、菱形鐵絲網、半圓體、升降支腿、出水口、連接口和連接鋼板等部件組成，兩件組合成一套，置于井口。主要用于收集井口、油管防噴濺裝置流下來的液體，并將液體通過流程管線回收至廢液回收裝置。

使用時將兩部分井口集液操作臺安裝于井口下，半圓體與井口四通下法蘭貼合在一起，通過連接口使用軟管將操作臺兩部分連接起來，起下鉆過程中井口和油管防噴濺裝置內流出的液體通過菱形鐵絲網流入水槽內，水槽內的液體通過流程管線吸入廢液回收裝置，徹底解決井口污油污水的問題，消除了安全環保隱患。井口人員工作時，利用可升降支腿，可以在30～60 cm之間隨意調節高度，方便操作人員適應不同的井口高度。

2.2 油管防噴濺裝置

油管防噴濺裝置主要由油管防濺盒、垂直導軌架、水平導軌架、垂直調整液缸、水平調整液缸、水平液缸架、支撐調節桿、下固定座、操作箱、管路和防噴堵頭等部件構成。

用來密封卸開油管處污油污水，將油水混合物引流至井口集液操作臺中定向排放。在起下油管作業時，由于管柱內堵塞、泄油器失效、井內油水在氣柱作用下有一定的上涌現象等原因，當兩根油管的連接螺紋卸開后，上一根油管內存有的原油等液體就會從卸開處快速流出，一方面會噴濺到現場作業人員身上，作業人員無法靠近，影響施工效率；另外一方面還會濺落到井口周圍造成環境污染，并存在安全隱患。油管防噴濺裝置可使液體流至井口集液操作臺內，配合防噴堵頭能夠有效的防止油管內液體噴濺。

油管防噴濺裝置主要通過油管防濺盒來發揮其作用的，使用時將裝置安裝于井口井控器材及井口四通上，將垂直導軌架、水平導軌架安裝在支架上，將油管防濺盒安裝于垂直導軌架上，調整好高度，安裝液壓管線及吹掃管線，操作操作箱即可實現油管防濺盒對油管的抱合與分離。

油管防濺盒由三瓣式筒狀合圍構成，其中前兩半為開合部分，前端外部有手動開關鎖止扣；當防濺盒抱緊油管時，前兩半式部分自動關閉。防濺盒體下部有兩個排液口，排液口可連接排液管線將油管內液體導向到井口集液操作臺內；上部有兩個吹氣口，吹氣口連接吹氣管線，用于強迫原油快速流出排液管；氣源利用修井設備氣源。在修井設備主氣路合適位置，將三通接頭、手動球閥連接好，用于取出氣源。防濺盒內各主體之間結合面都有密封條，密封條的壓緊程度取決于壓緊螺栓，壓緊螺栓不要太過緊，到密封好結合面為止。防濺盒內部有兩個拉簧，用于自動關閉盒體。

2.3 油管鋼制平臺

油管鋼制平臺主要由接油盤（由6個2×10×0.1 m小接油盤組成，其中3個接油盤帶工字鋼，1個接油盤帶輕軌）、油管支架、輕軌、移動小車、排污接口、排污管、吊耳和包裝運輸箱組成。

使用時6個接油盤并排放置組成12 m×10 m的油槽，工字鋼間距4 m，接上排污管，在輕軌上放置移動小車。用來接收上部油管桿流下的液體及阻擋刺洗油管時噴出蒸氣，并進行收集，通過連接的流程管線，啟動廢液回收裝置上的吸污泵實現回收。該平臺代替易損壞的藍銀布和土工膜，可重復循環使用，從而避免對環境污染。

2.4 油管軟體平臺

油管軟體平臺主要由化學高分子材料組成，主要用來接收上部油管流下的液體，并進行收集，然后經過吸污泵實現回收利用，具有耐磨、抗撕裂、防靜電防紫外線、無污染、環境適應性強的特征，可重復使用100井次。該平臺代替易損壞的藍銀布和土工膜，最后由生產廠家回收，從而避免對環境污染。

使用時，將兩塊高分子軟體平臺（13 m×6.5 m）平鋪，連接處重疊加高，形成一個正方形（邊長13 m），各邊使用支架支起20 cm高墻，防止液體外流，方便平臺內液體回收。

2.5 廢液回收裝置

內設4個艙，分別由1#沉砂艙（粗過濾艙）、2#沉泥艙（油水分離器）、3#沉淀艙、4#凈水艙、吸污泵、清洗噴淋裝置、活動承渣器、閥門、管路、液位計及活動防護欄等部件組成。

該裝置主要用于修井廢液回收、沉降和分離，達到循環再利用的目的。井口操作臺、油管鋼制平臺等設施收集的所有液體通過內置的自吸泵收集；井內出來液體通過流程管線連接進入裝置，所有收集的液體經沉砂艙、油水分離艙、沉淀艙，最終到達凈水艙，經過沉降、過濾和油水分離，達到修井液再利用、原油回收的目的[7]。

使用自吸泵對現場液體進行收集，減輕人員勞動強度；利用四級沉降，實現固液分離和油水分離，達到廢液再利用目的；實施三級過濾，對液體內的固相顆粒及漂浮物進行過濾；沉砂艙、沉泥艙底部設計承渣盤，打開排渣手輪，使固體沉淀物從裝置內排出，杜絕人員進入有限空間；設計清洗設施，可實現井場清洗和罐內自清洗；設計油水分離器，使原油得到更好收集。

2.6 污油泥專用處理設備

由吸料泵、導熱油爐、加熱攪拌罐、過濾器、進料泵、螺旋輸送機、三相臥螺離心機、殘液罐、電器控制系統等部件組成。該設備主要用于處理沖砂、磨鉆等作業后沉降在罐底污油泥。使用時，污油泥由吸料螺桿泵泵入加熱攪拌罐，攪拌罐由導熱油爐供熱，經過加熱后的污油泥輸送至過濾裝置，過濾大顆粒雜質，再由進料螺桿泵泵入三相臥螺離心機，分離出來的殘渣由螺旋輸送機經排渣口排出撬體外，分離出來污水和石油分別由不同的排液口引出撬體外，實現固、液、油分離，每小時可以處理1 t污油泥，達到污油泥無害化排放的目的。

3 應用效果

依據“井筒控制、地面收集、流程回收、處理再用”的總體思路，經過對現有技術、設備設施的改進及完善，自由研制新型環保設備，實現了密閉清潔修井作業，降低了現場污染問題發生，其現場應用主要分兩大部分。

3.1 井筒控制

控制井筒內液體，避免污油、污水流出井口。井筒控制流程見圖1。采取的方法就是在起原井油管前，利用水泥車將活性水泵入井筒內，進行反循環替油作業，將深井泵以上油管內的原油、蠟等污染物用活性水置換，避免起原井油管過程中污油、污水返出井口。

圖1 井筒控制流程Fig.1 Wellbore control process

3.2 地面收集、流程回收和處理再用

在第一部分的井筒控制失效后采取的地面補救措施。如果因為井下原因造成井筒內液體無法被置換洗出，只能采取地面補救措施。通過井口油管防噴濺裝置和集液操作臺將井口產生的污油污水進行收集，集液槽將刺洗油管的固體物及污油污水進行收集，油管鋼制平臺和軟件平臺將油管桿外壁上的流下的污油污水收集，收集的廢液通過流程，用吸污泵吸入廢液回收裝置，經廢液回收裝置處理后的液體，可實現循環再利用，廢液回收裝置沉砂艙排出污油泥，經污油泥專用處理設備加熱、過濾、分離，實現固廢無害化排放、水循環再利用、原油回收，修井液回收處理流程見圖2。

圖2 修井液回收處理流程Fig.2 Workover fluid recycling process

修井液控制及再利用技術在長慶油田推廣應用，效果顯著，不僅減少了對土工膜及藍銀布的用量，實現修井液和污油泥流程化回收、處理再利用和無害化排放，降低了操作人員勞動強度，縮短了占井周期，基本實現了污油污水不落地，杜絕了對環境的污染[8]。

3.3 效益情況

修井液控制及再利用技術已在長慶油田修井現場推廣應用，年平均使用2 000多井次，取得了良好的經濟效益和社會效益。

3.3.1 直接經濟效益

通過修井液回收再利用，平均單井節約生產水200 m3，節約費用1萬元。利用廢液回收裝置和污油泥處理設備，平均單井可分離回收原油2 t，目前原油價格0.46萬元/t，產生經濟效益0.92萬元。利用污油泥處理設備，單井減排污油泥5 m3，按污油泥處理費0.32萬元/m3計算，節約成本1.60萬元。平均單井可生產直接經濟效益共3.52萬元。

3.3.2 間接經濟效益

單井可縮短占井周期2 d以上，原油經濟損失減少1.38萬元。減少人工成本0.64萬元。平均單井可生產間接經濟效益2.02萬元。合計平均單井可產生經濟效益5.54萬元。

3.3.3 社會效益

修井液控制及再利用技術有效解決了修井現場廢液、廢渣回收處理難問題，降低了人員勞動強度，提高現場操作安全性，減少了作業中安全風險，應用前景廣，環保效益無法估量[9-10]。

4 認識及結論

1）通過井口油管防噴濺裝置、井口集液操作臺、鋼制平臺、軟體平臺、廢液回收裝置和污油泥專用處理設備的應用，井口廢液有效受控，確保了井控安全，避免了井口著火風險，方便了人員操作；變廢為寶，踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，環保效益顯著。

2）設計的廢液回收裝置，杜絕了人員中毒風險；實現廢液沉降、油水分離后，循環再利用。

3）研制的污油泥專用處理設備，污水進行循環再利用，原油進行回收；對固廢使用快速自動壓濾渣壓濾，壓濾效果達到固體排放標準。

4）流程化作業提高工效。現場液體回收、裝置內清洗和固體清理流程化，降低人員勞動強度，提高工作效率。

5）減少固體垃圾排放。早期使用HDPE土工膜使用壽命短，1套使用3～5井次，發生破損無法修復，產生固廢垃圾100 kg/套，回收困難；而軟體平臺平均使用100井次，可修復，可清洗，大幅度減少固廢垃圾；研制的鋼制平臺非低值易耗品，可長期使用，大幅度減少固廢垃圾。