李文亮（大慶油田鉆探工程公司）

1 鉆井泥漿清理工作現(xiàn)狀

因鉆井泥漿中含有大量的有毒物質(zhì)，若隨意排放會(huì)給環(huán)境帶來(lái)極大的污染，所以大慶油田對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工提出了“鉆井泥漿不落地”的要求，需要鉆井隊(duì)將鉆井產(chǎn)生的廢棄泥漿運(yùn)送到規(guī)定的排放點(diǎn)統(tǒng)一處理[1]。而廢棄泥漿本身具有固含高、黏度大等特點(diǎn)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)運(yùn)和排放非常困難，給鉆井隊(duì)施工帶來(lái)極大困擾。

鉆井泥漿的清理主要包括兩部分，第一部分是振動(dòng)篩過(guò)濾產(chǎn)生的廢棄泥沙，被收集在振動(dòng)篩側(cè)面的泥漿槽內(nèi)，每口淺井可產(chǎn)生廢棄泥沙50 m3以上。由于泥漿槽是敞口設(shè)備，并且敞口面積較大，所以采用挖溝機(jī)將泥漿挖出，轉(zhuǎn)運(yùn)到翻斗車(chē)，然后排放到處理點(diǎn)[2]。這不僅具有很大的危險(xiǎn)性和破壞性，同時(shí)，翻斗車(chē)并不是密閉車(chē)輛，容易出現(xiàn)灑漏現(xiàn)象，所以挖溝機(jī)和翻斗車(chē)配合作業(yè)的污泥運(yùn)輸效果不佳。另一部分是振動(dòng)篩下部錐形罐內(nèi)沉淀產(chǎn)生的廢棄泥漿，錐形罐可容納污泥8 m3，清理時(shí)需要6 人以上，每2 個(gè)人一組輪流施工，作業(yè)人員需要穿戴防水工作服進(jìn)入罐內(nèi)，使用鐵鍬、水桶、鎬等工具將污泥挖出并裝載到翻斗車(chē)上，再運(yùn)送到排污點(diǎn)統(tǒng)一處理。整個(gè)清理過(guò)程至少需要5 h，工人勞動(dòng)強(qiáng)度很大，尤其是冬季作業(yè)難度更大，工作環(huán)境更加惡劣，工作時(shí)間也會(huì)更長(zhǎng)，而且鉆井泥漿中的有毒物質(zhì)對(duì)操作人員的健康和安全及其不利[3]。

2 鉆井泥漿真空抽吸裝置

2.1 功能簡(jiǎn)介

鉆井泥漿真空抽吸裝置由50 kW 空壓機(jī)、真空污泥泵、吸管等元件組成，真空污泥泵可以利用文丘里管原理，將螺桿空壓機(jī)產(chǎn)生的高壓空氣射流轉(zhuǎn)換為負(fù)壓，而產(chǎn)生一定的抽吸力，用于完成鉆井泥漿的抽吸清理工作。同時(shí)該設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離高壓排放，最大排放距離可以達(dá)到500 m。而集中排放點(diǎn)的位置選擇會(huì)以各個(gè)鉆井隊(duì)所在位置的中心地點(diǎn)，大部分井位和排放點(diǎn)的距離都不會(huì)超出500 m，因此，利用該設(shè)備可以直接吸取泥漿，然后直接利用遠(yuǎn)距離排放功能，將其直接轉(zhuǎn)排到集中排放點(diǎn)。該裝置操作簡(jiǎn)單、工作效率高，2 個(gè)人即可完成操作，每小時(shí)抽吸污泥10 m3，是人工作業(yè)速度的數(shù)倍[4]。

2.2 基本結(jié)構(gòu)和工作原理

泥漿真空抽吸裝置主要由文丘里管、吸排轉(zhuǎn)換閥門(mén)、排放閥門(mén)、吸入閥門(mén)、污泥儲(chǔ)存罐以及控制系統(tǒng)組成如圖1 所示，可完成泥漿的抽吸和排放動(dòng)作，將鉆井現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的廢棄泥漿吸入到儲(chǔ)存罐內(nèi)，然后直接排放到集中處理點(diǎn)，整個(gè)過(guò)程不會(huì)出現(xiàn)泥漿的噴灑和泄露現(xiàn)象，符合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)要求[5]。

1）抽吸流程。該裝置在工作初始狀態(tài)，吸入閥門(mén)開(kāi)啟、排放閥門(mén)關(guān)閉、吸排轉(zhuǎn)換閥門(mén)開(kāi)啟，高壓氣體從上端的球閥接入，流經(jīng)文丘里管，再由吸排轉(zhuǎn)換閥門(mén)排出。高壓氣體經(jīng)過(guò)文丘里管時(shí)，文丘里管內(nèi)有高壓噴嘴，將高壓氣體形成高壓射流，在高壓氣射流的作用下，周?chē)荛]空間內(nèi)的部分空氣也會(huì)被一同帶向出口，這樣在噴嘴周?chē)纬韶?fù)壓區(qū)域。文丘里管的負(fù)壓端與污泥儲(chǔ)存罐相連，使污泥儲(chǔ)存罐內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，此時(shí)罐體下面的排放閥門(mén)關(guān)閉，上端的抽吸閥門(mén)開(kāi)啟，所以上端的抽吸口產(chǎn)生強(qiáng)勁的負(fù)壓，最大真空度可以達(dá)到85%。將吸管接通到泵體抽吸口，另一端至泥漿罐內(nèi)，在強(qiáng)勁負(fù)壓的作用下泥漿罐內(nèi)泥漿被吸入到污泥泵的儲(chǔ)存罐內(nèi)。由于儲(chǔ)存罐的截面積大于抽吸管路的數(shù)倍，因此，泥漿進(jìn)入儲(chǔ)存口位置時(shí)，由于孔徑擴(kuò)大，泥漿受到的抽吸力減弱，就會(huì)落入儲(chǔ)存罐底部，這樣就完成了抽吸動(dòng)作[6]。

圖1 鉆井泥漿真空抽吸裝置

2）排放流程。當(dāng)抽吸泥漿液位至儲(chǔ)存罐2/3以上時(shí)，系統(tǒng)的控制下將自動(dòng)進(jìn)入排放流程，此時(shí)，吸入閥門(mén)關(guān)閉、排放閥門(mén)開(kāi)啟、吸排轉(zhuǎn)換閥門(mén)關(guān)閉。由于吸排轉(zhuǎn)換閥門(mén)關(guān)閉，高壓氣不能向下從排放口排出，只能從儲(chǔ)存罐連通處進(jìn)入儲(chǔ)存罐，儲(chǔ)存罐內(nèi)壓力升高，又由于下端排放閥門(mén)開(kāi)啟，上端抽吸閥門(mén)關(guān)閉，致使抽吸管路關(guān)閉，排放管路打開(kāi)。這時(shí)被吸入儲(chǔ)存罐內(nèi)的污泥在高壓氣壓力的作用下，從下端排放管路排出，沿著與排放口相連的密封管線(xiàn)直接排放到集中處理點(diǎn)。

3）控制系統(tǒng)。該抽吸裝置的控制采用氣路自動(dòng)控制，只需要將高壓氣路分流減壓，即可用于吸入閥門(mén)、排放閥門(mén)、吸排轉(zhuǎn)換閥門(mén)的開(kāi)關(guān)動(dòng)力，無(wú)需使用額外的電能、液壓以及人工操控等。將2 個(gè)氣動(dòng)延時(shí)開(kāi)關(guān)串聯(lián)在閥門(mén)控制線(xiàn)路中，對(duì)吸排氣路進(jìn)行反復(fù)轉(zhuǎn)換，并可根據(jù)泥漿的黏稠程度適當(dāng)調(diào)整吸排周期。在控制系統(tǒng)的作用下，抽吸和排放動(dòng)作不斷的交替工作，不斷的將污泥吸入儲(chǔ)存罐，然后排放，這樣就能夠完成鉆井廢棄泥漿的抽吸和轉(zhuǎn)運(yùn)，達(dá)到“鉆井泥漿不落地”的環(huán)保要求[7]。

3 使用效果分析

1）勞動(dòng)強(qiáng)度大幅度減小。該真空抽吸裝置在鉆井泥漿錐形罐清理作業(yè)中的使用實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化作業(yè)，原來(lái)錐形罐的清理需要6人輪流作業(yè)，5 h的高強(qiáng)度勞動(dòng)，現(xiàn)在只需將抽吸和排放管線(xiàn)連好，1 人操作吸管，1 人在裝置附近操作設(shè)備的啟停以及簡(jiǎn)單的輔助工作即可。勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)時(shí)間大幅度降低，錐形罐清理作業(yè)時(shí)間也縮減到1 h左右[8]。

2）安全性提高。整個(gè)鉆井泥漿清理作業(yè)過(guò)程中，不再需要操作人員進(jìn)入錐形罐內(nèi)部，不需要接觸泥漿，對(duì)操作人員的健康和安全不會(huì)造成任何影響。泥漿槽內(nèi)的泥漿清理不在使用挖溝機(jī)，安全性也大大提高[9]。

3）杜絕運(yùn)輸撒漏現(xiàn)象。由于之前采用挖溝機(jī)作業(yè)，只能將泥漿轉(zhuǎn)運(yùn)到敞口的翻斗車(chē)上，由于挖溝機(jī)體積龐大、作業(yè)笨重，所以在挖溝機(jī)和翻斗車(chē)之間會(huì)出現(xiàn)撒漏現(xiàn)象，另一方面翻斗車(chē)密閉性較差，在運(yùn)往運(yùn)輸點(diǎn)的過(guò)程中也非常容易出現(xiàn)撒漏。而真空抽吸裝置可以直接將鉆井泥漿通過(guò)真空抽吸力從錐形罐和泥漿槽內(nèi)抽吸到泵體的儲(chǔ)存罐內(nèi)，然后使用高壓氣體直接推送到集中處理點(diǎn)，整個(gè)過(guò)程不會(huì)出現(xiàn)任何撒漏，真正實(shí)現(xiàn)環(huán)保作業(yè)[10]。

4）節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用。按照每口井平均產(chǎn)生廢棄污泥50 m3計(jì)算，翻斗車(chē)和挖溝機(jī)配合的工作方式，使用翻斗車(chē)將污泥從井場(chǎng)運(yùn)送到集中處理點(diǎn)，因井場(chǎng)道路錯(cuò)綜復(fù)雜，車(chē)輛并不能通過(guò)直線(xiàn)距離達(dá)到，這樣翻斗車(chē)和挖溝機(jī)工作過(guò)程點(diǎn)至少需要4 個(gè)臺(tái)班才能完成；使用真空污泥泵利用氣壓的吸排原理，將污泥直接從井場(chǎng)直線(xiàn)距離排放到處理點(diǎn)，只需要消耗少量的電能，大幅度節(jié)省了運(yùn)輸費(fèi)用。按污泥泵每小時(shí)輸送10 m3計(jì)算，總工作時(shí)間在5 h 左右，污泥泵使用前后運(yùn)輸費(fèi)用對(duì)比見(jiàn)表1。

由表1 可見(jiàn)，挖掘機(jī)和翻斗車(chē)按每口井4 個(gè)臺(tái)班計(jì)算共計(jì)花費(fèi)2 800 元；若使用真空污泥泵其設(shè)備額定功率為50 kW，按工作5 h 計(jì)算，共計(jì)需要消耗電能250 kWh，折合人民幣500 元，則每口井運(yùn)輸費(fèi)用可節(jié)省2 300 元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大慶鉆探工程公司每年鉆井施工6 000 口，共計(jì)能夠節(jié)省1 380 萬(wàn)元。

表1 污泥泵使用前后運(yùn)輸費(fèi)用對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

油田鉆井生產(chǎn)中產(chǎn)生大量的廢棄有毒泥漿，采用人工挖掘、挖掘機(jī)裝載、翻斗車(chē)運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)行清理，具有勞動(dòng)強(qiáng)度大、危險(xiǎn)系數(shù)高、運(yùn)輸成本高、環(huán)保效果不佳等缺點(diǎn)。若使用真空泥漿泵來(lái)完成泥漿的吸取和輸送，可節(jié)省大量的人力，減少人員傷害，提高泥漿的轉(zhuǎn)運(yùn)和排放效率，真正做到泥漿不落地，同時(shí)減小了挖溝機(jī)、翻斗車(chē)配合作業(yè)的造成的危險(xiǎn)性和破壞性，在做到環(huán)保鉆井的同時(shí)，還減小了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了鉆井隊(duì)運(yùn)行成本。