清洁化作业技术探索与应用

谢成靓

（大庆油田有限责任公司第八采油厂）

大庆油田井下作业井数多，地层压力高，新《环境保护法》实施以来，对井下作业环保提出更严格的要求，但井下清洁化作业设备配套率和井筒控制类工具应用覆盖率低，与目前环保工作的要求存在较大差距[1]。为满足油田安全环保要求，2020年确定井下作业“无污染作业率100%、环境污染事故为零”的工作目标，开展作业井返排油水回收进集油系统现场试验，即避免环境污染，又减少原油产量损失[2-3]。

1 油水少出井筒配套工艺研究

1.1 井下泄油器的优选

通过试验现场多种泄油器，最终采用撞击式泄油器，累计随作业应用2 756 口井，动管柱打开216口井，成功率100%，实现了作业过程中油管内油水泄入井筒的目标[4-5]。

1.2 可重复利用防渗布围堰及钢制围堰全面应用

对井口、杆、管桥及工具摆放位置做可重复利用防渗布围堰，保证出井筒油水与工具携带油水不落地[6]，目前新型重复利用的防渗布已全部进入现场。

同时现场试验钢制围堰与可重复利用防渗布相比：使用钢材焊接，坚固、密封，重复利用率高，从源头上减少了防渗膜用量和二次污染产生；底面平整，便于井筒产出液的自流、集中回收[7-9]。

1.3 油水回收装置全面应用

将作业产生的油水通过负压抽吸回收至油水回收装置，目前所有作业队伍均已全部配套，储液容量4～8 m3，具有负压抽吸、外排和加热功能，部分回收装置加热功率较小，只能满足于对罐内液体进行保温的功能，为达到回收进集油流程要求，目前均已整改，达到了加热到回收进集油流程要求的加热功能[10]。

1.3.1 油水进集油系统配套工艺研究

依据某厂井口工艺现状，确定井口回收进流程连接工艺，调查井口工艺，回收连接工艺；确定井口回收进流程连接所需最小尺寸；随作业改造部分井口连接工艺流程。根据井口流程特点，确定以下三种方式。

第一种方式为：通过自制连接弯头和法兰回收进系统。第二种方式为：在井口与单流阀之间焊接快速连接接头，与流程垂直连接回收进系统。第三种方式为：KYGJ24.5 型采油树从油管放空注入集油流程。第三种连接方式最为方便快捷，目前新井投产和老井改造均采用KYGJ24.5 型采油树。

1.3.2 油水回收进流程快速加热方法

选出三种辅助加热工艺，第一种蒸汽盘管加热灌内液体4 m3污水、提高温度31 ℃、加热时间70 min。第二种电加热器功率18 kW、灌内液体4 m3清水、提高温度14 ℃、加热时间4 h。第三种电加热棒加热，电加热功率30 kW、灌内液体4 m3污水、提高温度60 ℃、加热时间3.5 h。对三种加热工艺进行现场试验对比在相同环境、水量的条件下电加热棒加热温度最高，效果最好，因此确定电加热棒为作业井返排油水回收进集油系统是可行、高效的辅助加热方法。

不同功率电加热棒加热情况对比见表1。从表1 中可以看出，当加热棒功率30 kW、18 kW 时，加热温度能够满足试验要求的回注温度，当加热棒功率9 kW 时，加热时间较长，且加热一定温度后无上升显示，无法满足回注温度。因此确定加热功率最低标准为18 kW。

表1 不同功率电加热棒加热情况对比

2 现场应用情况

通过现场试验井相关数据表明，当注入压力低于掺水压力、注入温度高于回油温度时，集油环暂无穿孔、堵塞风险，回注初期时回油温度有下降趋势（回注液体推动环内原油返回计量间，未与原油充分结合导致环温度下降），回注排量越高初期环温度下降越多，随着持续注入的液体与环内原油充分溶合，环温度会上升。

2.1 高温高排量注入试验

某井1：该井回注液量为3 m3，加热温度18.6～60.2 ℃，加热时间为3 h，加热温度曲线见图1，回注时间20 min，回注排量9 m3/h，回注环温度46.6 ℃，回油压力0.65 MPa，注入液体温度高于该环温度13.7 ℃，回油温度下降3.9 ℃后逐渐恢复正常，该试验表明虽然液体温度较高，但注入排量较大，达到9 m3/h，对集油环温度影响较大，回油温度与压力变化情况见表2。

图1 加热温度曲线

表2 回油温度与压力变化情况

2.2 高温低排量注入试验

某井2：该井回注液量为3 m3，加热温度26.3～60 ℃，加热时间为105 min，热温度曲线见图2，回注时间30 min，回注排量6 m3/h，回注环温度47 ℃，回油压力0.62 MPa，注入液体温度高于环温度13℃，回油温度初期下降0.5 ℃后逐渐恢复正常，该试验表明在注入排量不大，为6 m3/h 的情况下，对集油环温度影响也不大，回油温度与压力变化情况见表3。

图2 加热温度曲线

表3 回油温度与压力变化情况

2.3 低温低排量注入试验

某井3：该井回注液量为3 m3，加热温度29.1～45 ℃，加热时间为3 h，加热温度曲线见图3，回注时间45 min，回注排量4 m3/h，回注环温度37.3 ℃，回油压力0.53 MPa，注入液体温度高于该环温度7.7 ℃，注入初期环温度未下降，该试验表明虽然液体温度不高，但注入排量较小，为4 m3/h，对集油环温度影响较小，回油温度与压力变化情况见表4。

图3 加热温度曲线

表4 回油温度与压力变化情况

通过试验表明，当回注温度高于回油温度时，回注排量越高初期回注环温度下降越多，随着持续注入的液体与环内原油充分溶合，环温度会上升。因此为避免发生回油环穿口、堵塞风险，回注过程中应注意回注排量控制。

截止目前开展清洁化作业以来，通过泄油器泄入井内液量980 m3；累计现场回收作业油水1 058井次，注入集油系统633 井次，回注进集油流程液量3 170 m3，合计少产生液量4 150 m3。

3 结论及认识

1）撞击式泄油器，泄油成功率100%，能够实现作业过程中油管内油水泄入井筒的目标，新型可重复利用防渗布围堰已全部配备，重复利用率高，保证了出井筒油水与工具携带油水不落地具。

2）通过不同排量回注试验表明，回注排量越高初期环温度下降越多，因此为避免发生回油环穿口、堵塞风险，回注过程中应注意回注排量控制。

3）回注现场试验表明，回注温度55 ℃（或高于环温度5 ℃）以上、回注压力1.5 MPa 以下、回注排量6 m3/h 以内的参数运行，回油环暂无穿孔、堵塞风险。

4）所试验井应用的污油污水回收装置，在严格执行下发《作业油水回收进集油系统规定》和《作业油水回收进集油系统规范》条件下，可满足作业井返排油水回收进集油系统要求。