廢棄鉆井液冬季低溫生產(chǎn)保障方案設(shè)計(jì)

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摘要：針對(duì)廢棄鉆井液不落地處理冬季施工過(guò)程中存在鉆井液凍凝，設(shè)備停機(jī)后啟動(dòng)困難，壓濾機(jī)液壓系統(tǒng)油管線溫度低、流動(dòng)性差導(dǎo)致的控制動(dòng)作緩慢或失靈，鉆井液罐與地面凍結(jié)無(wú)法搬運(yùn)，鉆井設(shè)備衛(wèi)生清潔困難等難題，從廢棄鉆井液處理方式、油田所在區(qū)域、鉆井周期等實(shí)際情況出發(fā)，設(shè)計(jì)切實(shí)可行的冬防保溫方案，確保冬季施工設(shè)備靈活好用、管線暢通、廢棄鉆井液無(wú)凍凝，保證廢棄鉆井液不落地處理有序進(jìn)行。該方案在大慶油田、冀東油田等多口井應(yīng)用，實(shí)踐效果良好，解決了因廢棄鉆井液不落地處理冬季施工過(guò)程中鉆井液凍凝、設(shè)備故障而造成的鉆井延誤問(wèn)題。

關(guān)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(yè)、流動(dòng)性大的特點(diǎn)，工作場(chǎng)所受環(huán)境影響很大，尤其在冬季嚴(yán)寒、風(fēng)雪等惡劣天氣中增加了施工作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)程度和難度[1]。在廢棄鉆井液不落地處理冬季施工過(guò)程中，鉆井液凍凝，設(shè)備停機(jī)啟動(dòng)困難，液壓系統(tǒng)油管線內(nèi)結(jié)蠟、流動(dòng)緩慢，導(dǎo)致壓濾機(jī)控制動(dòng)作緩慢或失靈，鉆井液罐等與地面凍結(jié)導(dǎo)致無(wú)法搬運(yùn)，鉆井設(shè)備清潔衛(wèi)生困難等問(wèn)題時(shí)有發(fā)生[2]。從廢棄鉆井液處理所面臨的實(shí)際情況出發(fā)，設(shè)計(jì)切實(shí)可行的冬防保溫方案，對(duì)解決因廢棄鉆井液不落地處理中遇到的鉆井液凍凝、設(shè)備故障而造成的鉆井施工延誤的問(wèn)題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[3]。地面罐體、板框壓濾機(jī)、螺旋輸送機(jī)、鋼制管線等設(shè)備冬季保溫方案的設(shè)計(jì)，對(duì)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(jī)等設(shè)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(chǎn)過(guò)程中均得到了應(yīng)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(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)和冬季安全生產(chǎn)的必要措施[4-5]。如果冬季保溫不到位，廢棄鉆井液凍凝、設(shè)備故障停機(jī)、甲方鉆井生產(chǎn)進(jìn)度耽誤、人員和設(shè)備安全等一系列問(wèn)題接踵而至，所以，對(duì)于中國(guó)西北地區(qū)、北方地區(qū)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(guó)油田區(qū)域冬季可分為2個(gè)寒冷區(qū)域，即高寒區(qū)域和一般區(qū)域。高寒區(qū)域指冬季氣溫連續(xù)在-20℃以下的地區(qū)，主要包括新疆、青海、長(zhǎng)慶、二連浩特、人工島、灘海等地區(qū)；一般區(qū)域指冬季氣溫連續(xù)在-20℃以上的地區(qū)。冬防保溫工作起止時(shí)間一般有如下規(guī)定：正常情況下，高寒區(qū)域冬防保溫運(yùn)行期為10月15日起至次年4月15日；一般區(qū)域冬防保溫運(yùn)行期為11月15日至次年3月15日。如果油田區(qū)域氣溫連續(xù)低于-5℃，應(yīng)提前進(jìn)入冬防保溫運(yùn)行期，且應(yīng)延長(zhǎng)冬防保溫時(shí)間。

2方案設(shè)計(jì)

2.1集中站冬季低溫生產(chǎn)保障方案設(shè)計(jì)

2.1.1集中站的建設(shè)當(dāng)油田井位相對(duì)集中、井場(chǎng)面積較小、井場(chǎng)周圍環(huán)境敏感時(shí)，可建設(shè)臨時(shí)集中處理站，采取對(duì)周邊井隊(duì)廢棄鉆井液分類收集、集中處理的方式進(jìn)行廢棄鉆井液不落地處理，以實(shí)現(xiàn)廢棄鉆井液的無(wú)害化處理和資源循環(huán)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(chǎn)品，用于油田基建。廢水和廢泥漿經(jīng)過(guò)破膠脫穩(wěn)、絮凝、沉降、氣浮、氧化、固液分離等單元處理后的清水可拉運(yùn)回用或回注。建設(shè)集中處理站可實(shí)現(xiàn)井隊(duì)不開(kāi)挖鉆井液坑、不埋設(shè)鉆井液收集設(shè)備，就完成對(duì)鉆井液的回收利用，降低鉆井液費(fèi)用和后續(xù)環(huán)境治理成本。集中站點(diǎn)的選擇一般遵循甲方要求或選擇各區(qū)離開(kāi)發(fā)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(chǎng)作為集中處理站點(diǎn)。

2.1.2集中站冬季低溫生產(chǎn)保障方案設(shè)計(jì)集中站地點(diǎn)固定、使用時(shí)間長(zhǎng)、廢棄鉆井液處理量大，因此，冬季生產(chǎn)過(guò)程中可采用固化地基和固定式暖房的方式進(jìn)行冬防保溫。在集中處理站建設(shè)一座整體輕鋼結(jié)構(gòu)廠房，除固化土堆放在廠房外，其余設(shè)備及操作均在廠房?jī)?nèi)進(jìn)行，屋面板采用透光性強(qiáng)的陽(yáng)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(jī)輕鋼暖房。當(dāng)氣溫達(dá)到冬季施工要求時(shí)，即采取冬季施工措施，保證鉆井液無(wú)害化處理在冬季-25℃環(huán)境下正常施工，具體施工措施如下：a)暖房設(shè)計(jì)為采光屋面，白天可以吸收陽(yáng)光增加廠房?jī)?nèi)溫度，防止鉆井液和設(shè)備凍凝。b)當(dāng)氣溫較低時(shí)，采用暖風(fēng)炮和防爆暖氣采暖。在暖房?jī)?nèi)各個(gè)位置合理布置暖風(fēng)炮及防爆電暖板等采暖設(shè)備，防止凍凝發(fā)生。c)為了防止鉆井液凍凝，對(duì)所有鋼制罐體、鋼制管線等設(shè)備采取電伴熱帶進(jìn)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(wú)害化處理冬季生產(chǎn)低溫保障措施存在的主要難題是，鉆井周期長(zhǎng)短不一，難以使用整體暖房進(jìn)行冬防保溫處理。對(duì)于探井、預(yù)探井，鉆井周期較長(zhǎng)，一般有3個(gè)月左右時(shí)間；開(kāi)發(fā)井或側(cè)鉆井鉆井周期則較短，20d左右即可完鉆。如果采用常規(guī)輕鋼暖房對(duì)設(shè)備進(jìn)行保溫處理，井隊(duì)因?yàn)殂@井周期較短，在頻繁搬家的過(guò)程中，廢棄鉆井液處理公司會(huì)因?yàn)椴鹦逗桶惭b暖房時(shí)間較長(zhǎng)而影響井隊(duì)正常開(kāi)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(guī)律和廢棄鉆井液無(wú)害化處理各設(shè)備的工作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，冬季低溫生產(chǎn)保障方案設(shè)計(jì)從以下2點(diǎn)入手：a)由于大部分井鉆井周期較短，同時(shí)，井場(chǎng)不允許采用固化地基的方式搭建設(shè)備暖房。受冬季寒風(fēng)的影響，搭建臨時(shí)暖房的穩(wěn)定性難以滿足施工要求，存在安全隱患。因此，需根據(jù)具體情況進(jìn)行冬防保溫設(shè)計(jì)。b)廢棄鉆井液無(wú)害化處理設(shè)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(shè)備為進(jìn)行固液分離的板框壓濾機(jī)，因此，壓濾機(jī)、鋼制罐體和鋼制管線是冬防的重點(diǎn)。從以上設(shè)備的冬防設(shè)計(jì)出發(fā)，提出廢棄鉆井液不落地處理的整體冬防保溫處理方案。設(shè)計(jì)的冬季低溫生產(chǎn)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(jī)和鋼制管線上使用電伴熱帶進(jìn)行加熱，同時(shí)，使用100mm厚的巖棉進(jìn)行保溫處理，外部使用鋁皮對(duì)巖棉進(jìn)行防護(hù)處理，如圖2所示，以保證廢棄鉆井液無(wú)害化處理在冬季正常施工。b)在板框壓濾機(jī)平臺(tái)上加裝鋼結(jié)構(gòu)骨架，搭建彩鋼暖房，屋頂板采用透光性強(qiáng)的陽(yáng)光板，白天可以吸收陽(yáng)光增加廠房?jī)?nèi)溫度，防止鉆井液和設(shè)備凍凝，墻板采用100mm厚的巖棉夾心彩鋼板。當(dāng)氣溫較低時(shí)，采用暖風(fēng)炮和防爆暖氣采暖，在暖房?jī)?nèi)各個(gè)位置合理布置暖風(fēng)炮和防爆電暖板等采暖設(shè)備，防止凍凝發(fā)生。

3注意事項(xiàng)

在具體工作中，要注意以下幾點(diǎn)：a)板框壓濾機(jī)平臺(tái)上加裝的鋼結(jié)構(gòu)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(guò)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(tǒng)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(zhǎng)度應(yīng)與變電器功率匹配，外層用保溫巖棉材料包扎嚴(yán)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(yīng)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(shè)施及配件必須從器材供應(yīng)站等正規(guī)渠道購(gòu)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(yīng)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(jié)語(yǔ)

對(duì)于油田井位相對(duì)集中、井場(chǎng)面積較小、井場(chǎng)周圍環(huán)境敏感區(qū)域的鉆井，可優(yōu)先建設(shè)臨時(shí)集中處理站，并采用整體輕鋼結(jié)構(gòu)廠房進(jìn)行冬防保溫處理。在制訂單井單套廢棄鉆井液無(wú)害化處理冬季生產(chǎn)低溫保障措施時(shí)，可從設(shè)備類型、工作性質(zhì)、低溫工作易出現(xiàn)的問(wèn)題等方面入手，通過(guò)合理設(shè)計(jì)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(shí)，應(yīng)由正規(guī)渠道購(gòu)買，并使用規(guī)定要求的合格產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：

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

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［5］李援.長(zhǎng)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(shù) 周芳芳 蘭宏飛 單位：承德石油高等?？茖W(xué)校石油工程系