刘成贵，黄大勇(中国石油新疆油田公司 准东采油厂，新疆 阜康 831511)

0 引言

修井作业是维持油气水井正常生产和实现增产增注的重要技术手段，修井作业也是油田开采过程中产生环境污染的主要行业之一。传统修井作业会产生很多污染源，对井场环境污染严重，工人作业环境差，作业效率较低。污染源落地后又形成了大量的含油污泥与含油防渗布等固废，防污治污成本高。在全国范围内，修井作业产生的污染已经到了不治理将影响企业正常发展的地步。为了提高清洁作业水平，使工人尽量远离恶劣的工作环境，新疆油田公司在清洁修井作业方面做了一些探索和实践，打破了依靠“末端治理”来解决环保问题的局限，取得了较好的效果，值得推广应用。

1 修井作业污染分析

修井作业的措施种类很多，但油田现场实施作业次数最多、最为频繁的措施种类是检泵作业。以检泵作业为例分析其12种技术措施，在作业过程中产生危险废物的主要有4个环节，包括：(1)井口区域内的抬井口、提抽油杆、提油管作业；(2)井场区域内的地面清蜡作业 (图1)。

图1 检泵作业产污节点分析

从修井作业过程来看，污染物主要包括：(1)提油管作业过程中，若出现泄油器打不开、工序油管堵塞、活塞或抽杆断脱的情况，每提一根油管就有约28.6 L(φ73 mm油管)油水倾泻至井口地面；(2)下油管作业时，若套管液面在井口，每下入一根油管就要溢出一根油管等量本体体积的液体约1.1 L(φ73 mm油管)；(3)试泵后下抽杆作业中，每下一根抽杆，井口就溢出同抽杆以及刮蜡器、扶正器本体体积等量的液体约5 L；(4)提油管和抽杆作业中，提出的管杆外壁以及刮蜡器和扶正器带出的原油都洒落至地面；(5)地清作业清出的油、水、蜡随风飘散，落在地面(图2)。修井作业主要污染源及比例如图3所示。

图2 修井作业产生的几种污染物

图3 修井作业主要污染源及比例

从修井作业产生的污染物来看，主要包括两类危险废物，一类是油液落地会形成含油污泥，含油污泥具有毒性和易燃性等特征，被列入《国家危险废物名录》的HW08废矿物油类；另一类是在作业完成后，现场会产生沾染原油、废水、油泥、油蜡等的废旧防渗布，此类物质被列入《国家危险废物名录》的HW49废物类中。

2 推广应用清洁作业技术的方法和渠道

2.1 充分认识清洁作业技术的必要性和迫切性

2.1.1 法律法规的要求

2015年，国家颁布执行新的《安全生产法》和《环境保护法》，国家从宏观角度加大了对安全生产和环境保护的管控力度，国家及地方各级政府对安全环保的政策要求越来越高，监管越来越严。所以，企业的管理层、操作层都要转变发展观念，适应新形势，行动上保持和法律法规的要求一致。如果仍然抱守“修井作业不可能不产生污染” 的老观念，不改变传统修井作业对环境污染严重、防污治污成本高的状况，明显不符合当前新形势的要求，更不符合“绿水青山就是金山银山”的可持续发展的理念。其实，只要观念转变了，不管是在管理层面还是在技术层面，总有办法解决这一问题。

2.1.2 企业健康发展的迫切需求

传统修井作业的环保技术方法主要是采用铺设防渗膜、防渗布这一手段(图4)，以新疆油田为例，历年井下作业次数平均在2万次左右，2015年和2016年主要使用一次性防渗膜，年使用量约为1 000 t，2017年推广使用防渗布，其年用量为425 t。防渗膜(布)总量使用统计详如表1所示。

表1 新疆油田各单位2015—2017年防渗膜(布)使用情况统计

图4 采用铺设防渗膜(布)作为环保措施

据统计，使用后防渗膜(布)的重量约为使用前的3倍。另外，在传统修井作业过程中还会产生含油污泥，单井次作业产生的含油污泥约为0.3～0.8 t，平均含油污泥产生量为0.5 t/井次。这些危险废物的收集、运输、处置等环节管控难度大，全部交由有资质处理的第三方处置。由于沾油防渗膜(布)和含油污泥分属不同的危险废弃物类型，其中沾油防渗膜(布)处理费用为2 800元/t，含油污泥处理费用为380元/t，目前油田需支出的年处理处置成本近千万元，长期来看产生的污染及防污治污成本相当可观。2015年至2017年井下作业危险废物处置费用明细(不含拉运费)如表2所示。

表2 2015—2017年油田公司井下作业危险废物处理费用

不仅如此，单纯采用铺设防渗膜(布)这一防污治污手段，还存在很多问题。

(1)防渗布在现场铺设面积较大，在施工过程中，需要挖排污池、排污沟，完井后需恢复井场原貌，增加了员工的作业强度。冬季作业尤其困难。

(2)实际应用防渗布时，一般重复使用，根据油井现场的实际情况，稀油井可使用6～12次，稠油井只能使用5～6次。铺设防渗布只能做到过程防范，无法实现污染物的源头减量化。

(3)若遇特殊井况，作业过程中仍会产生大量污染物：①井口原油外溢，形成油泥量大；②如遇井口小量外溢或者泄油器未打开的井况，井口易产生积液，造成地面污染的同时也增加了污水回收难度；③清蜡作业时遇到结蜡严重的井况，产生的废液较多，可能造成地面废液外溢且不易回收。

综上所述，从根本防治修井作业产生的环境污染已经迫在眉睫，做好清洁作业技术的推广应用。一是油田实现可持续发展、建设绿色矿山、创建清洁能源企业的必经之路；二是在当前形势下提升修井行业清洁生产和环保水平的内在需求；三是实践集团公司安全环保理念、塑造良好企业形象的重要举措。因此，中石油集团公司把建设绿色矿山、推动绿色安全发展作为上游业务的战略发展任务之一。

2.1.3 企地融合发展的必由之路

在环境保护方面，企业具有主体责任，地方各级政府具有属地责任。所以，企业不能只顾自身的发展，把环境保护的责任甩给地方政府，否则双方必定是矛盾重重，反而影响企业的健康发展。另外，当前修井行业的施工队伍除了中石油内部队伍外，更多的是地方企业队伍(表3)。所以，地方企业队伍同样要认识到自己在环境保护方面的责任，不能把责任都甩给中石油企业。只有共同把环保工作做好，才可促成企地融合发展的双赢局面。

表3 井下队伍明细表

2.2 确定应用清洁作业技术的合理优先级

2.2.1 优化油水井工作制度

通过优化油水井工作制度，在保证生产的前提下尽量减少作业次数，间接降低油田修井作业产生的危废。

(1)本着“长冲程、大泵径、合理冲数”的原则，在不影响油井产量的情况下，根据泵效、动液面、示供图、产液量等多种资料，把冲程和泵径调到最大，合理降低冲数或间抽，降低单位时间内的杆管泵磨损次数和杆管弯曲磨损，有效达到“防磨”的目的，减少作业对环境的影响。

(2)安装旋转井口，避免杆管由“线磨损”变为“面磨损”，有效增加磨损面积，使得杆管磨损均匀，有效减少偏磨现象，增加杆管寿命，减少清检作业现象发生。

(3)根据示供图载荷、抽油机电流、历次修井结蜡剖面、原油物性等多种资料，确定油井合理的清蜡周期，严把“水温、水量、排量”热洗质量关，减少因结蜡造成杆断、卡泵引起的清蜡检泵修井作业现象发生。

(4)在定量分析水质、垢样基础上，深层次研究腐蚀结垢机理，结合监测和研究结果，有针对性的进行防腐防垢药剂调整，确保药效达标，以达到防腐防垢的效果，延缓杆管泵的寿命，延长油井检泵周期。

2.2.2 井筒及管柱方面应用防喷阻溢技术

通过在井筒及管柱方面应用防喷阻溢技术，将油、水、蜡及其混合液尽量留在井筒内。

(1)套管内采用井筒压力控制开关(图5)封闭/打开套管压力，对井筒压力进行有效控制，确保套管内带压流体不喷不溢。

图5 套管内井筒压力控制开关

(2)生产管柱选用投棒泄油器(图6)、提开泄油器(图7)及旋转泄油器(图8)，将生产管柱内的流体泄入井筒，不带出井口。

图6 投棒泄油器

图7 提开泄油器

图8 旋转泄油器

(3)生产管柱选用预置压力控制开关技术，控制修井作业时管柱内流体外溢。即：杆式泵管柱通过封泵器(图9)、管式泵管柱通过往复开关(图10)、螺杆泵管柱通过提压式控制阀(图11)实现在油井生产时油套连通，在修井作业提下管柱时开关关闭，封闭管柱内的流体外溢。

图9 杆式泵封泵器及管柱图

图10 管式泵往复开关及管柱图

图11 螺杆泵提压控制阀及管柱图

2.2.3 井口应用刮油集液技术

在井口应用刮油、刮蜡装置及井口集液操作平台，将油、水、蜡及其混合液尽量留在井筒内及井口集液操作平台里。

(1)采用全通径抱紧力可调闸板式油管刮油刮蜡装置可以将油管外壁的油、蜡刮干净(图12)。该装置具有以下特点：①提油管过程中不占用作业时间，不需专人操作；②操作简便，拆掉两根固定螺钉就可方便的更换刮油橡胶件等耗材；③装置的上下法兰有双排螺孔，能满足与最常用的两种型号的防喷器进行连接；④最大通径为180 mm，能够轻易通过井下大直径工具；⑤抱紧力可调，通过调节空心调节轴的旋入量，可以调节刮油橡胶件对油管的抱紧度；⑥具有随动性，过油管节箍或管柱摆动时，随动刮油机构的橡胶在弹簧的弹力作用下紧贴油管外壁，达到了自动跟随油管摆动的目的，使刮油橡胶始终能起到很好的刮油效果。

图12 油管刮油刮蜡装置

(2)采用油管内壁刮油刮蜡装置(图13)可实现油管内壁刮油刮蜡和通管的作用，减少地面污染和地清时间，同时减少提管柱时的井口污染和油管搬运时的车辆道路污染。

图13 油管内壁刮油刮蜡装置

(3)采用抽油杆外壁刮油刮蜡装置可调节硬刮牙和软刮胶皮对抽油杆的抱紧度，下部的硬刮牙可以刮去抽油杆外壁的蜡和稠油，上部的软刮胶皮可以刮去抽油杆外壁的油和水，实现先硬刮后软刮的作用，刮油效果更好(图14)。

图14 抽油杆刮油刮蜡器

(4)采用多功能井口集液操作平台(图15)，该平台具备井口集液、返出液回收功能。

图15 多功能井口操作平台

2.2.4 井场应用模块化组装式/一体化整装式清洁作业装置

(1)模块化组装式清洁作业装置(图16和图17)主要由管杆输送装置、作业井场防污染装置、作业自动检测及信息处理装置、辅助配套装置等几部分组成。系统启动后，操作各液压、气动以及电控阀件，可完成管杆外壁除油除液、管杆地清导流集液、井口及井场废液收集回收、管杆的机械化输送及摆排、管杆长度的自动测量及数据传输、提管杆自动灌液、液面监控及溢流报警、作业现场视频监控等作业。

图16 模块化组装式清洁作业装置安装示意图

图17 模块化组装式清洁作业装置

(2)一体化整装式清洁作业装置(图18)主要由存储管箱和动力猫道组成。可实现自动承接管杆、自动移运管杆、自动存取管杆、自动管杆长度测量、自动回灌系统、累计管杆长度、环保作业等功能。该装置具有以下特点：①井场适应性好，不同角度都可使用(只要对中井口即可),对井场地形平整度要求低，坡度不大于15‰；②设备搬迁快捷方便，不超高、不超宽、不超高，方便吊装；③结构简单，集成化度高，自动化程度高，一人一键操作，可中途暂停，正常作业时2人即可完成提下管杆作业。

图18 一体化整装式自动化清洁修井装置

2.2.5 辅助配套清洁修井作业装置

(1)选用多功能工具仓。根据修井作业的特点和工具种类，工具仓分为消防工具区、井控工具区、修井工具区、洗井工具区、综合工具区，做到了不同种类工具按区就位，各区域使用隔板隔开，不但分类清楚，而且也增加了各区域工具的摆放位置，便于寻找和取放，不用反复搬运工具，降低了劳动强度。采用全开门敞开式结构，因工具仓带底座，不仅能保障工具的干净整洁，还能避免工具上粘的原油落地(图19和图20)。

图19 工具仓外观图

图20 工具仓内部结构图

(2)选用电磁感应蒸汽发生器。利用IGBT技术将清水通过加热管迅速加热至120 ℃左右的蒸汽和热水混合物，实现清除管杆表面油、蜡的作用。控制柜带有触摸屏，可实时显示电磁感应蒸汽发生罐的电流、电压、耗电量、水温、水压等参数，并且具有手动和自动两种控制方式。相比传统柴油加热的方式，达到了降低油料消耗，降低二氧化碳排放量，节省购置成本，减少维护费用的目的(图21)。

图21 电磁感应蒸汽发生器

总之，推广应用清洁作业技术，在技术层面要统筹考虑，遵从优先源头控制的环保理念，分清主次和优先级，尽量让油、水、蜡及其混合液不出井筒；如无法做到，则应把污染物尽量控制在井口；其次应把污染物尽量控制在井场较小的范围。另外，应用的清洁作业装置功能不宜太单一，安装及操作不宜太繁杂，体积及重量不宜太大太重，以适应小修作业周期短、搬迁安装比较频繁、现场应用环境复杂的特点。

3 建立切实可行的清洁作业管理模式

(1)强化组织领导。在不同管理层级成立清洁作业技术推广工作领导小组，负责组织、协调、督办清洁作业技术推广工作，多举措调动管理者、操作者的工作积极性，保障清洁作业工作的高效推进。

(2)制定标准和规范。编制清洁修井作业技术的标准、操作规程、使用维修保养手册，建立清洁作业技术的管理制度，提高清洁作业现场制度化管理、规范化作业的水平，引领清洁作业技术的推广应用。

(3)合理投资和配置。依据“因地制宜、示范引领、整体推进”的原则进行清洁修井作业装置的投资和配置，从井下作业区域、作业井次和作业井三个方面进行统筹规划，可示范区先行，逐步对施工队伍进行全部配设，逐步满足股份公司油气田企业绿色矿山创建的要求。

(4)编制工作计划和方案并组织落实。编制切实可行的清洁作业工作的目标和计划，根据计划督促落实，及时解决清洁作业管理存在问题，确保工作有序推进。

(5)加大推广应用的组织、培训工作力度。加强清洁作业相关制度、标准、操作规程以及安全技能的培训，提升操作人员业务能力，确保作业现场安全环保生产，确保清洁作业技术有效管理与运转。

(6)制定完善清洁作业管理制度，建立清洁作业推广模式。管理制度要细致到位，保证清洁作业的全程管理，落实到具体人员。 强化施工队伍考核力度，对采用清洁作业技术的施工队伍给以市场准入优先、工作量分配优先、结算优先、作业费用补贴的制度倾斜。也可把作业费中的防污治污费改为防污设备费，鼓励施工队伍采用清洁作业装置。考虑清洁作业装置一次性投资大，也可租给第三方井下队伍使用，引导第三方企业推广使用清洁作业装置。 建立岗位操作人员的奖励、竞争机制，鼓励操作人员多用、用好清洁作业装置。

4 结语

修井作业是维持油气水井正常生产和实现增产增注的重要技术手段，修井作业也是油田开采过程中产生环境污染的主要行业之一。文章分析了清洁作业技术的必要性和迫切性，确定了清洁作业的合理优先级，并提出了健康发展的清洁作业管理模式，确保清洁作业技术有效管理与运转。