油田企业井下作业清洁生产技术探讨

油田企业井下作业清洁生产技术探讨

马海彬

中国石油天然气总公司吉林油田分公司新木采油厂作业一队  吉林省松原市138000

摘要：油田开采的各项操作，表现出较高的复杂性，需综合地质、水文等因素。石油开采方案中，清洁生产技术占据重要位置。本文主要对油田企业井下作业清洁生产技术进行探讨，详情如下。

关键词：油田企业；井下作业；清洁生产

引言

伴随外来流体的注入以及井底温压环境的变化，部分近井层段可能出现结蜡、结垢、沥青覆盖等现象，导致注水井注入压力增大，流体有效注入量减少，引发造成油田采收率下降，单位开采成本上升等系列问题。通过洗井作业清除井壁覆盖物是油井日常管理的常用方法，常规的洗井方法包括化学洗井、机械洗井、复合洗井等多种类型，不同洗井方式针对的问题各异且各有优劣。

1油田井下作业的污染源

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油田企业井下作业清洁生产技术

2.1油管防喷控制配套技术

针对喷势较弱井，为减少环境污染，并改善作业施工环境，主要应用油管防喷工艺。一是在采油井方面，针对抽油机井，ϕ70mm及以上泵型应用防喷脱接器，ϕ57mm及以下泵型应用活堵；针对螺杆泵井，应用提拉开关+支撑卡瓦组合或提拉式管内防喷工具。2021年某潜力井750口，应用596井次，潜力井技术覆盖率79.4%，减排污油污水0.6×104m3。二是在注入井方面，针对井内溢流大的注水井，应用可溶防喷工具、爆破喇叭口，防止井液进入油管，实现下管柱作业油管一次防喷。潜力井892口井，井下在用647口井，适用井技术覆盖率72.6%，年均应用100井次。针对井内溢流大的分层注水井，应用防漏底球，防止井液进入油管，实现下管柱油管一次防喷。年均应用350井次，井下在用411口井，适用井技术覆盖率100%。三是在作业过程中应用泄油器工艺技术,起下油管施工作业过程中，实现油套连通，将油管中剩余油液卸至套管内，实现“井液不出井”，目前正在试验阶段。四是试验应用“长柱塞+短泵筒”泄油泵，泵筒本体上设计泄油通道，柱塞提出泵筒后实现泄油，解决作业时油管内残留液体带出地面的问题，同时为正循环洗井提供通道，大幅提升杆管热洗清蜡效果，计划开展现场试验20井次，减少污油污水排放达100m3。

2.2措施井防喷控制配套技术

一是在压裂措施上，应用压裂防喷桥塞，某井在实现井筒流体有效控制的同时，平均单井压后投产时间缩短10d，少影响产油300t，创造经济效益90万元。二是在产能新井上，应用射孔联作工艺，防喷成功率达100%，实现射孔全过程井口无溢流作业。三是加快补孔防喷一体化技术研发，实现补孔过程中的套管防喷，实现清洁作业的同时，节省压井液使用、缩短补孔作业施工周期、提高补孔增油效果，考虑老井补孔时补孔弹起爆释放的力对管柱中防喷封隔器、锚定工具的冲击，从耐振及避振两个角度，进行相应工具的设计。1）油管减振器的设计及加工。应用避振结构，将补孔起爆时的瞬间冲击力进行吸收，保证其他工具功能的完好性。2）补孔防喷封隔器的设计及加工。参考目前油井防喷丢手封隔器的结构，对释放结构进行强化、优化设计，考虑补孔瞬间的振动冲击，满足补孔起爆后，能正常进行丢手动作。3）补孔防喷锚定工具的设计及加工。参考目前油井防喷支撑卡瓦的结构，对支撑爪结构进行强化、优化设计，考虑补孔瞬间的振动冲击，满足补孔起爆后，能正常进行卡瓦爪张开及回收动作。

2.3建造清洁程度高的井下作业体系

在长时间试验过程中，我国的排污体系已经较为健全了，并利用科学技术有效减少了压裂液的使用频率，还有效保障了其开采效率。我国相关部门也针对污染物净化进行了深入研究，主要原理是利用冲砂技术，把井下废水都送到地面然后在里面进行原油分离，让原油可以达到有效回收，以便让净化后的废水可以达到反复使用的目的。这种方式在让水源达到重复使用的同时，也在极大程度上有效减少了井下废水对环境的污染程度。另一种方式是洗井车，其主要工作原理是，首先把污水抽到车中，然后在净化后重新放回井中，通过这样的方式，清洁井下作业环境，从而在保障油田井下作业施工顺利的同时，还能有效降低污染物的排放，而这对保护环境是非常重要的。

2.4基于井下多点压力测量和数据驱动的实时井眼清洁监测新方法

井眼清洁不充分会导致一系列的钻井问题，如卡钻、钻速降低和当量循环密度增加等。在长水平井和大位移井中与井眼清洁相关的问题尤其严重。目前国内外对井眼清洁的研究重点仍为瞬态岩屑运移实验研究与模型优化，主要通过实验或理论模型分析不同钻井条件下岩屑床高度，这些研究可分为三类：①基于实验数据的岩屑运移经验公式研究；②基于守恒定律的力学模型推导；③基于计算流体力学的数值分析。但业界一直缺乏能直接测量井眼环空内岩屑分布的相关技术。岩屑浓度和SF并不是一对一的关系，仅使用SF反演岩屑浓度是不现实的。由于岩屑浓度和SF之间的关系复杂，研究基于物理规律的力学模型难度很大。因为有实验数据可用，使用机器学习算法来开发基于回归方法的预测模型变得很有吸引力。回归的目的是归纳和总结数据中所包含的规律性，然后利用SF和其他输入参数建立数学模型来预测岩屑浓度。首先，确定模型的输入参数，包括平均流速、井斜角、转速、钻速、相对颗粒密度、等效流体黏度，输出为岩屑体积浓度；然后，选择合适的模型训练方法来拟合数据集；最后，利用新的数据对训练后的模型进行评估。根据具体需要，本研究选用监督学习方法来建立预测模型。常用的监督学习算法有许多种，如回归分析、基于决策树的方法、支持向量机和基于神经网络的方法等。因为可用的数据集有限，小数据集需要低复杂度的模型来避免模型与数据的过拟合。

结语

综上所述，我国已经由一味追求经济效益发展模式转变为可持续发展模式，特别是在环境保护方面尤为重视。而在油田开采过程中，由于其施工面积大，所以一旦出现严重的环境污染问题，其所牵涉的范围就很广，基于此，相关部门必须要予以重视。最重要的是，油田在开采过程中污染物的成分非常复杂，源头分散，而这些特征让油田的环境污染非常难处理。所以全面增强油田井下作业施工的环境保护是非常重要的，因为在其保障开采安全和环保的同时还能有效提升社会的经济效益、环境效益，而这为我国全面开展保护环境奠定了良好基础。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。

参考文献

［1］李会平，杨国峰．井下作业清洁技术的应用［J］．安全与环境工程，2010(5):51－54．

［2］马宇泽，徐国华．油田井下作业清洁生产技术研究与应用［J］．化工管理，2015(9):37－40．

［3］周晓阳．论油田井下作业清洁生产技术研究与应用［J］．中国石油和化工标准与质量，2013(6):28－30．

［4］何飞，于兵，刘国华，等．井下作业清洁生产工艺技术应用［J］．油气田环境保护，2009(11):45－47．

［5］马宇泽，徐国华．油田井下作业清洁生产技术研究与应用［J］．化工管理，2015(9):70．