劉成貴，黃大勇(中國石油新疆油田公司 準(zhǔn)東采油廠，新疆 阜康 831511)

0 引言

修井作業(yè)是維持油氣水井正常生產(chǎn)和實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增注的重要技術(shù)手段，修井作業(yè)也是油田開采過程中產(chǎn)生環(huán)境污染的主要行業(yè)之一。傳統(tǒng)修井作業(yè)會(huì)產(chǎn)生很多污染源，對(duì)井場環(huán)境污染嚴(yán)重，工人作業(yè)環(huán)境差，作業(yè)效率較低。污染源落地后又形成了大量的含油污泥與含油防滲布等固廢，防污治污成本高。在全國范圍內(nèi)，修井作業(yè)產(chǎn)生的污染已經(jīng)到了不治理將影響企業(yè)正常發(fā)展的地步。為了提高清潔作業(yè)水平，使工人盡量遠(yuǎn)離惡劣的工作環(huán)境，新疆油田公司在清潔修井作業(yè)方面做了一些探索和實(shí)踐，打破了依靠“末端治理”來解決環(huán)保問題的局限，取得了較好的效果，值得推廣應(yīng)用。

1 修井作業(yè)污染分析

修井作業(yè)的措施種類很多，但油田現(xiàn)場實(shí)施作業(yè)次數(shù)最多、最為頻繁的措施種類是檢泵作業(yè)。以檢泵作業(yè)為例分析其12種技術(shù)措施，在作業(yè)過程中產(chǎn)生危險(xiǎn)廢物的主要有4個(gè)環(huán)節(jié)，包括：(1)井口區(qū)域內(nèi)的抬井口、提抽油桿、提油管作業(yè)；(2)井場區(qū)域內(nèi)的地面清蠟作業(yè) (圖1)。

圖1 檢泵作業(yè)產(chǎn)污節(jié)點(diǎn)分析

從修井作業(yè)過程來看，污染物主要包括：(1)提油管作業(yè)過程中，若出現(xiàn)泄油器打不開、工序油管堵塞、活塞或抽桿斷脫的情況，每提一根油管就有約28.6 L(φ73 mm油管)油水傾瀉至井口地面；(2)下油管作業(yè)時(shí)，若套管液面在井口，每下入一根油管就要溢出一根油管等量本體體積的液體約1.1 L(φ73 mm油管)；(3)試泵后下抽桿作業(yè)中，每下一根抽桿，井口就溢出同抽桿以及刮蠟器、扶正器本體體積等量的液體約5 L；(4)提油管和抽桿作業(yè)中，提出的管桿外壁以及刮蠟器和扶正器帶出的原油都灑落至地面；(5)地清作業(yè)清出的油、水、蠟隨風(fēng)飄散，落在地面(圖2)。修井作業(yè)主要污染源及比例如圖3所示。

圖2 修井作業(yè)產(chǎn)生的幾種污染物

圖3 修井作業(yè)主要污染源及比例

從修井作業(yè)產(chǎn)生的污染物來看，主要包括兩類危險(xiǎn)廢物，一類是油液落地會(huì)形成含油污泥，含油污泥具有毒性和易燃性等特征，被列入《國家危險(xiǎn)廢物名錄》的HW08廢礦物油類；另一類是在作業(yè)完成后，現(xiàn)場會(huì)產(chǎn)生沾染原油、廢水、油泥、油蠟等的廢舊防滲布，此類物質(zhì)被列入《國家危險(xiǎn)廢物名錄》的HW49廢物類中。

2 推廣應(yīng)用清潔作業(yè)技術(shù)的方法和渠道

2.1 充分認(rèn)識(shí)清潔作業(yè)技術(shù)的必要性和迫切性

2.1.1 法律法規(guī)的要求

2015年，國家頒布執(zhí)行新的《安全生產(chǎn)法》和《環(huán)境保護(hù)法》，國家從宏觀角度加大了對(duì)安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的管控力度，國家及地方各級(jí)政府對(duì)安全環(huán)保的政策要求越來越高，監(jiān)管越來越嚴(yán)。所以，企業(yè)的管理層、操作層都要轉(zhuǎn)變發(fā)展觀念，適應(yīng)新形勢，行動(dòng)上保持和法律法規(guī)的要求一致。如果仍然抱守“修井作業(yè)不可能不產(chǎn)生污染” 的老觀念，不改變傳統(tǒng)修井作業(yè)對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重、防污治污成本高的狀況，明顯不符合當(dāng)前新形勢的要求，更不符合“綠水青山就是金山銀山”的可持續(xù)發(fā)展的理念。其實(shí)，只要觀念轉(zhuǎn)變了，不管是在管理層面還是在技術(shù)層面，總有辦法解決這一問題。

2.1.2 企業(yè)健康發(fā)展的迫切需求

傳統(tǒng)修井作業(yè)的環(huán)保技術(shù)方法主要是采用鋪設(shè)防滲膜、防滲布這一手段(圖4)，以新疆油田為例，歷年井下作業(yè)次數(shù)平均在2萬次左右，2015年和2016年主要使用一次性防滲膜，年使用量約為1 000 t，2017年推廣使用防滲布，其年用量為425 t。防滲膜(布)總量使用統(tǒng)計(jì)詳如表1所示。

表1 新疆油田各單位2015—2017年防滲膜(布)使用情況統(tǒng)計(jì)

圖4 采用鋪設(shè)防滲膜(布)作為環(huán)保措施

據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用后防滲膜(布)的重量約為使用前的3倍。另外，在傳統(tǒng)修井作業(yè)過程中還會(huì)產(chǎn)生含油污泥，單井次作業(yè)產(chǎn)生的含油污泥約為0.3～0.8 t，平均含油污泥產(chǎn)生量為0.5 t/井次。這些危險(xiǎn)廢物的收集、運(yùn)輸、處置等環(huán)節(jié)管控難度大，全部交由有資質(zhì)處理的第三方處置。由于沾油防滲膜(布)和含油污泥分屬不同的危險(xiǎn)廢棄物類型，其中沾油防滲膜(布)處理費(fèi)用為2 800元/t，含油污泥處理費(fèi)用為380元/t，目前油田需支出的年處理處置成本近千萬元，長期來看產(chǎn)生的污染及防污治污成本相當(dāng)可觀。2015年至2017年井下作業(yè)危險(xiǎn)廢物處置費(fèi)用明細(xì)(不含拉運(yùn)費(fèi))如表2所示。

表2 2015—2017年油田公司井下作業(yè)危險(xiǎn)廢物處理費(fèi)用

不僅如此，單純采用鋪設(shè)防滲膜(布)這一防污治污手段，還存在很多問題。

(1)防滲布在現(xiàn)場鋪設(shè)面積較大，在施工過程中，需要挖排污池、排污溝，完井后需恢復(fù)井場原貌，增加了員工的作業(yè)強(qiáng)度。冬季作業(yè)尤其困難。

(2)實(shí)際應(yīng)用防滲布時(shí)，一般重復(fù)使用，根據(jù)油井現(xiàn)場的實(shí)際情況，稀油井可使用6～12次，稠油井只能使用5～6次。鋪設(shè)防滲布只能做到過程防范，無法實(shí)現(xiàn)污染物的源頭減量化。

(3)若遇特殊井況，作業(yè)過程中仍會(huì)產(chǎn)生大量污染物：①井口原油外溢，形成油泥量大；②如遇井口小量外溢或者泄油器未打開的井況，井口易產(chǎn)生積液，造成地面污染的同時(shí)也增加了污水回收難度；③清蠟作業(yè)時(shí)遇到結(jié)蠟嚴(yán)重的井況，產(chǎn)生的廢液較多，可能造成地面廢液外溢且不易回收。

綜上所述，從根本防治修井作業(yè)產(chǎn)生的環(huán)境污染已經(jīng)迫在眉睫，做好清潔作業(yè)技術(shù)的推廣應(yīng)用。一是油田實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、建設(shè)綠色礦山、創(chuàng)建清潔能源企業(yè)的必經(jīng)之路；二是在當(dāng)前形勢下提升修井行業(yè)清潔生產(chǎn)和環(huán)保水平的內(nèi)在需求；三是實(shí)踐集團(tuán)公司安全環(huán)保理念、塑造良好企業(yè)形象的重要舉措。因此，中石油集團(tuán)公司把建設(shè)綠色礦山、推動(dòng)綠色安全發(fā)展作為上游業(yè)務(wù)的戰(zhàn)略發(fā)展任務(wù)之一。

2.1.3 企地融合發(fā)展的必由之路

在環(huán)境保護(hù)方面，企業(yè)具有主體責(zé)任，地方各級(jí)政府具有屬地責(zé)任。所以，企業(yè)不能只顧自身的發(fā)展，把環(huán)境保護(hù)的責(zé)任甩給地方政府，否則雙方必定是矛盾重重，反而影響企業(yè)的健康發(fā)展。另外，當(dāng)前修井行業(yè)的施工隊(duì)伍除了中石油內(nèi)部隊(duì)伍外，更多的是地方企業(yè)隊(duì)伍(表3)。所以，地方企業(yè)隊(duì)伍同樣要認(rèn)識(shí)到自己在環(huán)境保護(hù)方面的責(zé)任，不能把責(zé)任都甩給中石油企業(yè)。只有共同把環(huán)保工作做好，才可促成企地融合發(fā)展的雙贏局面。

表3 井下隊(duì)伍明細(xì)表

2.2 確定應(yīng)用清潔作業(yè)技術(shù)的合理優(yōu)先級(jí)

2.2.1 優(yōu)化油水井工作制度

通過優(yōu)化油水井工作制度，在保證生產(chǎn)的前提下盡量減少作業(yè)次數(shù)，間接降低油田修井作業(yè)產(chǎn)生的危廢。

(1)本著“長沖程、大泵徑、合理沖數(shù)”的原則，在不影響油井產(chǎn)量的情況下，根據(jù)泵效、動(dòng)液面、示供圖、產(chǎn)液量等多種資料，把沖程和泵徑調(diào)到最大，合理降低沖數(shù)或間抽，降低單位時(shí)間內(nèi)的桿管泵磨損次數(shù)和桿管彎曲磨損，有效達(dá)到“防磨”的目的，減少作業(yè)對(duì)環(huán)境的影響。

(2)安裝旋轉(zhuǎn)井口，避免桿管由“線磨損”變?yōu)椤懊婺p”，有效增加磨損面積，使得桿管磨損均勻，有效減少偏磨現(xiàn)象，增加桿管壽命，減少清檢作業(yè)現(xiàn)象發(fā)生。

(3)根據(jù)示供圖載荷、抽油機(jī)電流、歷次修井結(jié)蠟剖面、原油物性等多種資料，確定油井合理的清蠟周期，嚴(yán)把“水溫、水量、排量”熱洗質(zhì)量關(guān)，減少因結(jié)蠟造成桿斷、卡泵引起的清蠟檢泵修井作業(yè)現(xiàn)象發(fā)生。

(4)在定量分析水質(zhì)、垢樣基礎(chǔ)上，深層次研究腐蝕結(jié)垢機(jī)理，結(jié)合監(jiān)測和研究結(jié)果，有針對(duì)性的進(jìn)行防腐防垢藥劑調(diào)整，確保藥效達(dá)標(biāo)，以達(dá)到防腐防垢的效果，延緩桿管泵的壽命，延長油井檢泵周期。

2.2.2 井筒及管柱方面應(yīng)用防噴阻溢技術(shù)

通過在井筒及管柱方面應(yīng)用防噴阻溢技術(shù)，將油、水、蠟及其混合液盡量留在井筒內(nèi)。

(1)套管內(nèi)采用井筒壓力控制開關(guān)(圖5)封閉/打開套管壓力，對(duì)井筒壓力進(jìn)行有效控制，確保套管內(nèi)帶壓流體不噴不溢。

圖5 套管內(nèi)井筒壓力控制開關(guān)

(2)生產(chǎn)管柱選用投棒泄油器(圖6)、提開泄油器(圖7)及旋轉(zhuǎn)泄油器(圖8)，將生產(chǎn)管柱內(nèi)的流體泄入井筒，不帶出井口。

圖6 投棒泄油器

圖7 提開泄油器

圖8 旋轉(zhuǎn)泄油器

(3)生產(chǎn)管柱選用預(yù)置壓力控制開關(guān)技術(shù)，控制修井作業(yè)時(shí)管柱內(nèi)流體外溢。即：桿式泵管柱通過封泵器(圖9)、管式泵管柱通過往復(fù)開關(guān)(圖10)、螺桿泵管柱通過提壓式控制閥(圖11)實(shí)現(xiàn)在油井生產(chǎn)時(shí)油套連通，在修井作業(yè)提下管柱時(shí)開關(guān)關(guān)閉，封閉管柱內(nèi)的流體外溢。

圖9 桿式泵封泵器及管柱圖

圖10 管式泵往復(fù)開關(guān)及管柱圖

圖11 螺桿泵提壓控制閥及管柱圖

2.2.3 井口應(yīng)用刮油集液技術(shù)

在井口應(yīng)用刮油、刮蠟裝置及井口集液操作平臺(tái)，將油、水、蠟及其混合液盡量留在井筒內(nèi)及井口集液操作平臺(tái)里。

(1)采用全通徑抱緊力可調(diào)閘板式油管刮油刮蠟裝置可以將油管外壁的油、蠟刮干凈(圖12)。該裝置具有以下特點(diǎn)：①提油管過程中不占用作業(yè)時(shí)間，不需專人操作；②操作簡便，拆掉兩根固定螺釘就可方便的更換刮油橡膠件等耗材；③裝置的上下法蘭有雙排螺孔，能滿足與最常用的兩種型號(hào)的防噴器進(jìn)行連接；④最大通徑為180 mm，能夠輕易通過井下大直徑工具；⑤抱緊力可調(diào)，通過調(diào)節(jié)空心調(diào)節(jié)軸的旋入量，可以調(diào)節(jié)刮油橡膠件對(duì)油管的抱緊度；⑥具有隨動(dòng)性，過油管節(jié)箍或管柱擺動(dòng)時(shí)，隨動(dòng)刮油機(jī)構(gòu)的橡膠在彈簧的彈力作用下緊貼油管外壁，達(dá)到了自動(dòng)跟隨油管擺動(dòng)的目的，使刮油橡膠始終能起到很好的刮油效果。

圖12 油管刮油刮蠟裝置

(2)采用油管內(nèi)壁刮油刮蠟裝置(圖13)可實(shí)現(xiàn)油管內(nèi)壁刮油刮蠟和通管的作用，減少地面污染和地清時(shí)間，同時(shí)減少提管柱時(shí)的井口污染和油管搬運(yùn)時(shí)的車輛道路污染。

圖13 油管內(nèi)壁刮油刮蠟裝置

(3)采用抽油桿外壁刮油刮蠟裝置可調(diào)節(jié)硬刮牙和軟刮膠皮對(duì)抽油桿的抱緊度，下部的硬刮牙可以刮去抽油桿外壁的蠟和稠油，上部的軟刮膠皮可以刮去抽油桿外壁的油和水，實(shí)現(xiàn)先硬刮后軟刮的作用，刮油效果更好(圖14)。

圖14 抽油桿刮油刮蠟器

(4)采用多功能井口集液操作平臺(tái)(圖15)，該平臺(tái)具備井口集液、返出液回收功能。

圖15 多功能井口操作平臺(tái)

2.2.4 井場應(yīng)用模塊化組裝式/一體化整裝式清潔作業(yè)裝置

(1)模塊化組裝式清潔作業(yè)裝置(圖16和圖17)主要由管桿輸送裝置、作業(yè)井場防污染裝置、作業(yè)自動(dòng)檢測及信息處理裝置、輔助配套裝置等幾部分組成。系統(tǒng)啟動(dòng)后，操作各液壓、氣動(dòng)以及電控閥件，可完成管桿外壁除油除液、管桿地清導(dǎo)流集液、井口及井場廢液收集回收、管桿的機(jī)械化輸送及擺排、管桿長度的自動(dòng)測量及數(shù)據(jù)傳輸、提管桿自動(dòng)灌液、液面監(jiān)控及溢流報(bào)警、作業(yè)現(xiàn)場視頻監(jiān)控等作業(yè)。

圖16 模塊化組裝式清潔作業(yè)裝置安裝示意圖

圖17 模塊化組裝式清潔作業(yè)裝置

(2)一體化整裝式清潔作業(yè)裝置(圖18)主要由存儲(chǔ)管箱和動(dòng)力貓道組成?？蓪?shí)現(xiàn)自動(dòng)承接管桿、自動(dòng)移運(yùn)管桿、自動(dòng)存取管桿、自動(dòng)管桿長度測量、自動(dòng)回灌系統(tǒng)、累計(jì)管桿長度、環(huán)保作業(yè)等功能。該裝置具有以下特點(diǎn)：①井場適應(yīng)性好，不同角度都可使用(只要對(duì)中井口即可),對(duì)井場地形平整度要求低，坡度不大于15‰；②設(shè)備搬遷快捷方便，不超高、不超寬、不超高，方便吊裝；③結(jié)構(gòu)簡單，集成化度高，自動(dòng)化程度高，一人一鍵操作，可中途暫停，正常作業(yè)時(shí)2人即可完成提下管桿作業(yè)。

圖18 一體化整裝式自動(dòng)化清潔修井裝置

2.2.5 輔助配套清潔修井作業(yè)裝置

(1)選用多功能工具倉。根據(jù)修井作業(yè)的特點(diǎn)和工具種類，工具倉分為消防工具區(qū)、井控工具區(qū)、修井工具區(qū)、洗井工具區(qū)、綜合工具區(qū)，做到了不同種類工具按區(qū)就位，各區(qū)域使用隔板隔開，不但分類清楚，而且也增加了各區(qū)域工具的擺放位置，便于尋找和取放，不用反復(fù)搬運(yùn)工具，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。采用全開門敞開式結(jié)構(gòu)，因工具倉帶底座，不僅能保障工具的干凈整潔，還能避免工具上粘的原油落地(圖19和圖20)。

圖19 工具倉外觀圖

圖20 工具倉內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

(2)選用電磁感應(yīng)蒸汽發(fā)生器。利用IGBT技術(shù)將清水通過加熱管迅速加熱至120 ℃左右的蒸汽和熱水混合物，實(shí)現(xiàn)清除管桿表面油、蠟的作用。控制柜帶有觸摸屏，可實(shí)時(shí)顯示電磁感應(yīng)蒸汽發(fā)生罐的電流、電壓、耗電量、水溫、水壓等參數(shù)，并且具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式。相比傳統(tǒng)柴油加熱的方式，達(dá)到了降低油料消耗，降低二氧化碳排放量，節(jié)省購置成本，減少維護(hù)費(fèi)用的目的(圖21)。

圖21 電磁感應(yīng)蒸汽發(fā)生器

總之，推廣應(yīng)用清潔作業(yè)技術(shù)，在技術(shù)層面要統(tǒng)籌考慮，遵從優(yōu)先源頭控制的環(huán)保理念，分清主次和優(yōu)先級(jí)，盡量讓油、水、蠟及其混合液不出井筒；如無法做到，則應(yīng)把污染物盡量控制在井口；其次應(yīng)把污染物盡量控制在井場較小的范圍。另外，應(yīng)用的清潔作業(yè)裝置功能不宜太單一，安裝及操作不宜太繁雜，體積及重量不宜太大太重，以適應(yīng)小修作業(yè)周期短、搬遷安裝比較頻繁、現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)。

3 建立切實(shí)可行的清潔作業(yè)管理模式

(1)強(qiáng)化組織領(lǐng)導(dǎo)。在不同管理層級(jí)成立清潔作業(yè)技術(shù)推廣工作領(lǐng)導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)組織、協(xié)調(diào)、督辦清潔作業(yè)技術(shù)推廣工作，多舉措調(diào)動(dòng)管理者、操作者的工作積極性，保障清潔作業(yè)工作的高效推進(jìn)。

(2)制定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。編制清潔修井作業(yè)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)程、使用維修保養(yǎng)手冊(cè)，建立清潔作業(yè)技術(shù)的管理制度，提高清潔作業(yè)現(xiàn)場制度化管理、規(guī)范化作業(yè)的水平，引領(lǐng)清潔作業(yè)技術(shù)的推廣應(yīng)用。

(3)合理投資和配置。依據(jù)“因地制宜、示范引領(lǐng)、整體推進(jìn)”的原則進(jìn)行清潔修井作業(yè)裝置的投資和配置，從井下作業(yè)區(qū)域、作業(yè)井次和作業(yè)井三個(gè)方面進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，可示范區(qū)先行，逐步對(duì)施工隊(duì)伍進(jìn)行全部配設(shè)，逐步滿足股份公司油氣田企業(yè)綠色礦山創(chuàng)建的要求。

(4)編制工作計(jì)劃和方案并組織落實(shí)。編制切實(shí)可行的清潔作業(yè)工作的目標(biāo)和計(jì)劃，根據(jù)計(jì)劃督促落實(shí)，及時(shí)解決清潔作業(yè)管理存在問題，確保工作有序推進(jìn)。

(5)加大推廣應(yīng)用的組織、培訓(xùn)工作力度。加強(qiáng)清潔作業(yè)相關(guān)制度、標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)程以及安全技能的培訓(xùn)，提升操作人員業(yè)務(wù)能力，確保作業(yè)現(xiàn)場安全環(huán)保生產(chǎn)，確保清潔作業(yè)技術(shù)有效管理與運(yùn)轉(zhuǎn)。

(6)制定完善清潔作業(yè)管理制度，建立清潔作業(yè)推廣模式。管理制度要細(xì)致到位，保證清潔作業(yè)的全程管理，落實(shí)到具體人員。 強(qiáng)化施工隊(duì)伍考核力度，對(duì)采用清潔作業(yè)技術(shù)的施工隊(duì)伍給以市場準(zhǔn)入優(yōu)先、工作量分配優(yōu)先、結(jié)算優(yōu)先、作業(yè)費(fèi)用補(bǔ)貼的制度傾斜。也可把作業(yè)費(fèi)中的防污治污費(fèi)改為防污設(shè)備費(fèi)，鼓勵(lì)施工隊(duì)伍采用清潔作業(yè)裝置?？紤]清潔作業(yè)裝置一次性投資大，也可租給第三方井下隊(duì)伍使用，引導(dǎo)第三方企業(yè)推廣使用清潔作業(yè)裝置。 建立崗位操作人員的獎(jiǎng)勵(lì)、競爭機(jī)制，鼓勵(lì)操作人員多用、用好清潔作業(yè)裝置。

4 結(jié)語

修井作業(yè)是維持油氣水井正常生產(chǎn)和實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增注的重要技術(shù)手段，修井作業(yè)也是油田開采過程中產(chǎn)生環(huán)境污染的主要行業(yè)之一。文章分析了清潔作業(yè)技術(shù)的必要性和迫切性，確定了清潔作業(yè)的合理優(yōu)先級(jí)，并提出了健康發(fā)展的清潔作業(yè)管理模式，確保清潔作業(yè)技術(shù)有效管理與運(yùn)轉(zhuǎn)。