廢棄鉆井液冬季低溫生產保障方案設計

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摘要：針對廢棄鉆井液不落地處理冬季施工過程中存在鉆井液凍凝，設備停機后啟動困難，壓濾機液壓系統油管線溫度低、流動性差導致的控制動作緩慢或失靈，鉆井液罐與地面凍結無法搬運，鉆井設備衛生清潔困難等難題，從廢棄鉆井液處理方式、油田所在區域、鉆井周期等實際情況出發，設計切實可行的冬防保溫方案，確保冬季施工設備靈活好用、管線暢通、廢棄鉆井液無凍凝，保證廢棄鉆井液不落地處理有序進行。該方案在大慶油田、冀東油田等多口井應用，實踐效果良好，解決了因廢棄鉆井液不落地處理冬季施工過程中鉆井液凍凝、設備故障而造成的鉆井延誤問題。

關鍵詞：廢棄鉆井液；冬防保溫；集中站

石油鉆井具有野外露天作業、流動性大的特點，工作場所受環境影響很大，尤其在冬季嚴寒、風雪等惡劣天氣中增加了施工作業的風險程度和難度[1]。在廢棄鉆井液不落地處理冬季施工過程中，鉆井液凍凝，設備停機啟動困難，液壓系統油管線內結蠟、流動緩慢，導致壓濾機控制動作緩慢或失靈，鉆井液罐等與地面凍結導致無法搬運，鉆井設備清潔衛生困難等問題時有發生[2]。從廢棄鉆井液處理所面臨的實際情況出發，設計切實可行的冬防保溫方案，對解決因廢棄鉆井液不落地處理中遇到的鉆井液凍凝、設備故障而造成的鉆井施工延誤的問題具有重要的現實意義[3]。地面罐體、板框壓濾機、螺旋輸送機、鋼制管線等設備冬季保溫方案的設計，對于解決冬季廢棄鉆井液不落地處理施工中罐體、管線、壓濾機等設備的防凍保溫起到了積極作用。目前，該方案在大慶油田、冀東油田冬季生產過程中均得到了應用，取得了良好的保溫效果。

1冬防保暖要求

冬防保暖工作是保障廢棄鉆井液不落地處理設備正常運轉和冬季安全生產的必要措施[4-5]。如果冬季保溫不到位，廢棄鉆井液凍凝、設備故障停機、甲方鉆井生產進度耽誤、人員和設備安全等一系列問題接踵而至，所以，對于中國西北地區、北方地區冬季廢棄鉆井液不落地處理施工要采取有效的防凍保溫措施。中國油田區域冬季可分為2個寒冷區域，即高寒區域和一般區域。高寒區域指冬季氣溫連續在-20℃以下的地區，主要包括新疆、青海、長慶、二連浩特、人工島、灘海等地區；一般區域指冬季氣溫連續在-20℃以上的地區。冬防保溫工作起止時間一般有如下規定：正常情況下，高寒區域冬防保溫運行期為10月15日起至次年4月15日；一般區域冬防保溫運行期為11月15日至次年3月15日。如果油田區域氣溫連續低于-5℃，應提前進入冬防保溫運行期，且應延長冬防保溫時間。

2方案設計

2.1集中站冬季低溫生產保障方案設計

2.1.1集中站的建設當油田井位相對集中、井場面積較小、井場周圍環境敏感時，可建設臨時集中處理站，采取對周邊井隊廢棄鉆井液分類收集、集中處理的方式進行廢棄鉆井液不落地處理，以實現廢棄鉆井液的無害化處理和資源循環利用。集中處理站分離的固相可制備成免燒磚、免燒砌塊等資源化產品，用于油田基建。廢水和廢泥漿經過破膠脫穩、絮凝、沉降、氣浮、氧化、固液分離等單元處理后的清水可拉運回用或回注。建設集中處理站可實現井隊不開挖鉆井液坑、不埋設鉆井液收集設備，就完成對鉆井液的回收利用，降低鉆井液費用和后續環境治理成本。集中站點的選擇一般遵循甲方要求或選擇各區離開發井比較近的位置，也可以考慮選擇具備回注條件的老井井場作為集中處理站點。

2.1.2集中站冬季低溫生產保障方案設計集中站地點固定、使用時間長、廢棄鉆井液處理量大，因此，冬季生產過程中可采用固化地基和固定式暖房的方式進行冬防保溫。在集中處理站建設一座整體輕鋼結構廠房，除固化土堆放在廠房外，其余設備及操作均在廠房內進行，屋面板采用透光性強的陽光板，墻板采用100mm厚巖棉夾心彩鋼板。圖1為大慶油田一集中處理站壓濾機輕鋼暖房。當氣溫達到冬季施工要求時，即采取冬季施工措施，保證鉆井液無害化處理在冬季-25℃環境下正常施工，具體施工措施如下：a)暖房設計為采光屋面，白天可以吸收陽光增加廠房內溫度，防止鉆井液和設備凍凝。b)當氣溫較低時，采用暖風炮和防爆暖氣采暖。在暖房內各個位置合理布置暖風炮及防爆電暖板等采暖設備，防止凍凝發生。c)為了防止鉆井液凍凝，對所有鋼制罐體、鋼制管線等設備采取電伴熱帶進行加溫。

2.2單井廢棄鉆井液處理低溫保障方案

單井單套廢棄鉆井液無害化處理冬季生產低溫保障措施存在的主要難題是，鉆井周期長短不一，難以使用整體暖房進行冬防保溫處理。對于探井、預探井，鉆井周期較長，一般有3個月左右時間；開發井或側鉆井鉆井周期則較短，20d左右即可完鉆。如果采用常規輕鋼暖房對設備進行保溫處理，井隊因為鉆井周期較短，在頻繁搬家的過程中，廢棄鉆井液處理公司會因為拆卸和安裝暖房時間較長而影響井隊正常開鉆，難以滿足甲方施工要求。因此，在考慮東部油田冬季氣溫規律和廢棄鉆井液無害化處理各設備的工作特點的基礎上，冬季低溫生產保障方案設計從以下2點入手：a)由于大部分井鉆井周期較短，同時，井場不允許采用固化地基的方式搭建設備暖房。受冬季寒風的影響，搭建臨時暖房的穩定性難以滿足施工要求，存在安全隱患。因此，需根據具體情況進行冬防保溫設計。b)廢棄鉆井液無害化處理設備中，鋼制罐體、鋼制管線最多。廢棄鉆井液不落地處理的主要工作設備為進行固液分離的板框壓濾機，因此，壓濾機、鋼制罐體和鋼制管線是冬防的重點。從以上設備的冬防設計出發，提出廢棄鉆井液不落地處理的整體冬防保溫處理方案。設計的冬季低溫生產保障方案如下：a)為防止鉆井液凍凝，在所有鋼制罐體、螺旋輸送機和鋼制管線上使用電伴熱帶進行加熱，同時，使用100mm厚的巖棉進行保溫處理，外部使用鋁皮對巖棉進行防護處理，如圖2所示，以保證廢棄鉆井液無害化處理在冬季正常施工。b)在板框壓濾機平臺上加裝鋼結構骨架，搭建彩鋼暖房，屋頂板采用透光性強的陽光板，白天可以吸收陽光增加廠房內溫度，防止鉆井液和設備凍凝，墻板采用100mm厚的巖棉夾心彩鋼板。當氣溫較低時，采用暖風炮和防爆暖氣采暖，在暖房內各個位置合理布置暖風炮和防爆電暖板等采暖設備，防止凍凝發生。

3注意事項

在具體工作中，要注意以下幾點：a)板框壓濾機平臺上加裝的鋼結構選用直徑400mm以上的鋼管作為骨架，并與底座連接牢固，各支架之間距離不得超過2m，且中間至少安裝3根橫梁，各連接處均用絞扣搭接，并確保各絞扣緊固。b)統一采用36V安全電壓保溫用電伴熱帶，電伴熱帶纏繞間距不得大于200mm，長度應與變電器功率匹配，外層用保溫巖棉材料包扎嚴密。接頭及終端使用專用防爆接線盒。防爆變壓器箱位置擺放合理，應做架高及防水處理，禁止直接擺放在地面上。c)電源線與電伴熱帶之間、電伴熱帶與電伴熱帶之間使用防爆接線盒連接，電伴熱帶的尾端使用防爆端子密封。d)所用電伴熱帶等冬防保溫設施及配件必須從器材供應站等正規渠道購置。e)電伴熱帶纏繞不得相互交叉擠壓在一起，要保持一定的間距。f)2根電伴熱帶接線頭位置應放在外面，用防水膠布包扎好，不能將接線頭包在巖棉和防滲布里面。

4結語

對于油田井位相對集中、井場面積較小、井場周圍環境敏感區域的鉆井，可優先建設臨時集中處理站，并采用整體輕鋼結構廠房進行冬防保溫處理。在制訂單井單套廢棄鉆井液無害化處理冬季生產低溫保障措施時，可從設備類型、工作性質、低溫工作易出現的問題等方面入手，通過合理設計保溫措施解決冬季施工難題。使用電伴熱帶、變電器、防爆接線盒、防爆變壓器等用電器和接線裝置時，應由正規渠道購買，并使用規定要求的合格產品。

參考文獻：

［1］蔣崇貴，倪建強，高明.如何做好鉆井現場冬防保溫工作［J］.中國新技術新產品，2014(22)：190-191.

［2］朱浩文.寒帶地區冬季鉆井防凍保溫技術探討［J］.西部探礦工程，2014，26(5)：27-28.

［3］張茂林，姜幸福.對鉆井井控裝置冬季保溫技術的應用［J］.大陸橋視野，2012(10)：215.

［4］李旭.淺談油田采油站冬防保溫措施［J］.化學工程與裝備，2019(5)：26-27.

［5］李援.長慶油田冬季壓裂施工可行性探討［J］.化工管理，2019(9)：172.

作者：王金樹 周芳芳 蘭宏飛 單位：承德石油高等專科學校石油工程系