缩短作业现场清砂时间的探究与实践
2019-07-08管海庆张凯刘兴山白瑞义
管海庆 张凯 刘兴山 白瑞义
修井作业工艺中使用冲砂、钻塞、套铣较为普遍，我单位平均每年作业单工序70次。按照《作业质量管理规定》及《作业现场清洁生产管理规定》要求，冲砂、钻塞、套铣完工后必须将循环池清理干净。人工清理循环池子内冲出的大量石英砂、地层砂，耗时会非常大，劳动强度大，延长了修井作业占井周期，会给企业造成一定的经济损失。与我们大力提倡的HSE管理是相违背的。为解决这一问题，我们以“缩短作业现场清砂时间”这一活动课题展开攻关。
一、确定活动目标
经过讨论，我们决定通过技术攻关，缩短作业现场清砂时间，由活动前的67.6min减少至16min。
二、原因分析及要因验证
（一）确定要因：针对作业现场清砂时间长的问题，我们进行了深入分析，集思广益，找到了主要影响因素有五个。（1）人员因素 （2）技术条件 （3）池子因素 （4）环境因素 （5）无专用装置
（二）要因验证：
要因验证一：人员的因素
我们发现，作业施工中，清砂操作人员精力不集中，环保意识差，如：清砂过程中油泥砂落地，施工班组因素可以通过专业培训来提高和加强考核监督来解决，故这个原因属于非要因。为了减少人为因素的影响，我们对本队职工加强了理论知识和实践操作的培训，并对操作技能薄弱的职工进行了现场单独传授，保证了所有职工在操作过程中的标准统一，提高了职工的实际操作能力，故确定为非要因。
要因验证二：技术条件
冲钻套作业施工工序一直使用循环池进行作业施工，施工后先用泵车罐车倒水，再用拖拉机拉砂回收，现有条件决定故确定为非要因。
要因验证三：池子因素
目前冲钻套作业使用的循环沉砂池内有三块挡砂隔板，两根横梁，造成收砂劳动强度大，耗时长，客观存在，故确定为非要因。
要因验证四：环境因素
由于泵車收水受限，在有油水的循环沉砂池内清理地层砂、石英砂等冲出物，要将砂子举升至1.2米以上才能将砂子清入拖拉机，造成收砂劳动强度大，耗时长，这是现场客观存在，故确定为非要因。
要因验证五：无专用装置
没有专用配套装置，循环池结构不合理，池子收水受限，造成池子内有水，操作人员站立不稳，容易滑跌，增大劳动强度带来安全隐患，并且收砂时间长，我们把这一因素定为主要原因，是目前急需解决的问题。故确认为要因。
三、制定主要对策
目前，在我们单位，只能依靠人工在循环池内收砂施工，收水后再收砂，池子收水受限，造成池子内有水，操作人员站立不稳，容易滑跌，增大劳动强度带来安全隐患，并且清砂耗时很长。为此，我们找到了耗时原因：收水后再收砂;在有横梁、隔板，有油水的循环池内人工收砂难度大、劳动强度高，导致清砂耗时很长。
依据中国石油天然气总公司劳资局石油工人技术等级培训教材《井下作业工》第十四单元《井下安全生产基本知识》。我们设计了专用装置。以清1t砂子为例，由重力计算公式可得：G=mg=10KN，W1=GH1=10KN×1m=10KJ，P1=W1/t1 清砂克服砂子重力所做功的功率一定，要想节约清砂时间，由功率公式：P=W/t得出，人所做的功就得减少。
经讨论认为，由于在有油水的池子内清砂操作耗时长，劳动强度大，存在安全隐患。要缩短清砂时间，降低劳动强度，必须要在循环池上面清砂。要想节约清砂时间就得减少清砂移动高度，所以砂子最好在12m3循环池子上面，由向上清砂改为水平清砂，由此专用回收装置应在循环池子上方。
四、对策实施
1、明确收砂装置工作原理（1）开泵循环，出口循环液经减压筒进入沉砂池通过挡砂板上面的通孔流入12m3循环池内。（2）继续下放管柱进行钻进，循环出口开始出砂。（3）由于此装置的挡砂和沉砂作用，随着不断钻进，循环出的砂子就全部被沉至收砂池内，直至钻进至要求深度。（4）停泵把沉砂池内的水放入12m3循环池内，打开收砂挡板后，进行清砂（12m3循环池无需倒水）。
2.方案设计及工具加工
在保证安全牢固、清砂操作简单、安装方便的前提下，我们设计绘制了收砂装置理论图。其中：该装置（4.0m×1.8m×0.6m ）使用进液管①（?89mm）与旋流减压筒②（直径1m）组合;挡砂板③、出液孔④ （高0.5m，在0.42m处开9个?60 mm的）和出液口 ⑤ （?120mm，高0.2m的通管）、放液口⑥（?120mm）组合;沉砂池 ⑦（3.7m×1.8m×0.50m容积3.3m3）和收砂活门⑧（1.6m×0.55m）组合加工在12m3循环池上面。
3、现场实验
该装置加工成型后，于现场试验。通过该收砂装置，在钻冲过程中可以起到在循环池外收砂的目的，而且容易分析冲出物（例如砂质、胶皮、石块等）。实现了在循环池上面方便快捷清砂，操作方便、降低劳动强度，节约清砂时间。
五、主要效果
收砂专用装置研制成功以后，在15口井试用，单次收水时间为0min，收砂时间为9.1min，清砂时间为9.1min。有效缩短了作业现场清砂时间。
