废弃钻井液冬季低温生产保障方案设计

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摘要：针对废弃钻井液不落地处理冬季施工过程中存在钻井液冻凝，设备停机后启动困难，压滤机液压系统油管线温度低、流动性差导致的控制动作缓慢或失灵，钻井液罐与地面冻结无法搬运，钻井设备卫生清洁困难等难题，从废弃钻井液处理方式、油田所在区域、钻井周期等实际情况出发，设计切实可行的冬防保温方案，确保冬季施工设备灵活好用、管线畅通、废弃钻井液无冻凝，保证废弃钻井液不落地处理有序进行。该方案在大庆油田、冀东油田等多口井应用，实践效果良好，解决了因废弃钻井液不落地处理冬季施工过程中钻井液冻凝、设备故障而造成的钻井延误问题。

关键词：废弃钻井液；冬防保温；集中站

石油钻井具有野外露天作业、流动性大的特点，工作场所受环境影响很大，尤其在冬季严寒、风雪等恶劣天气中增加了施工作业的风险程度和难度[1]。在废弃钻井液不落地处理冬季施工过程中，钻井液冻凝，设备停机启动困难，液压系统油管线内结蜡、流动缓慢，导致压滤机控制动作缓慢或失灵，钻井液罐等与地面冻结导致无法搬运，钻井设备清洁卫生困难等问题时有发生[2]。从废弃钻井液处理所面临的实际情况出发，设计切实可行的冬防保温方案，对解决因废弃钻井液不落地处理中遇到的钻井液冻凝、设备故障而造成的钻井施工延误的问题具有重要的现实意义[3]。地面罐体、板框压滤机、螺旋输送机、钢制管线等设备冬季保温方案的设计，对于解决冬季废弃钻井液不落地处理施工中罐体、管线、压滤机等设备的防冻保温起到了积极作用。目前，该方案在大庆油田、冀东油田冬季生产过程中均得到了应用，取得了良好的保温效果。

1冬防保暖要求

冬防保暖工作是保障废弃钻井液不落地处理设备正常运转和冬季安全生产的必要措施[4-5]。如果冬季保温不到位，废弃钻井液冻凝、设备故障停机、甲方钻井生产进度耽误、人员和设备安全等一系列问题接踵而至，所以，对于中国西北地区、北方地区冬季废弃钻井液不落地处理施工要采取有效的防冻保温措施。中国油田区域冬季可分为2个寒冷区域，即高寒区域和一般区域。高寒区域指冬季气温连续在-20℃以下的地区，主要包括新疆、青海、长庆、二连浩特、人工岛、滩海等地区；一般区域指冬季气温连续在-20℃以上的地区。冬防保温工作起止时间一般有如下规定：正常情况下，高寒区域冬防保温运行期为10月15日起至次年4月15日；一般区域冬防保温运行期为11月15日至次年3月15日。如果油田区域气温连续低于-5℃，应提前进入冬防保温运行期，且应延长冬防保温时间。

2方案设计

2.1集中站冬季低温生产保障方案设计

2.1.1集中站的建设当油田井位相对集中、井场面积较小、井场周围环境敏感时，可建设临时集中处理站，采取对周边井队废弃钻井液分类收集、集中处理的方式进行废弃钻井液不落地处理，以实现废弃钻井液的无害化处理和资源循环利用。集中处理站分离的固相可制备成免烧砖、免烧砌块等资源化产品，用于油田基建。废水和废泥浆经过破胶脱稳、絮凝、沉降、气浮、氧化、固液分离等单元处理后的清水可拉运回用或回注。建设集中处理站可实现井队不开挖钻井液坑、不埋设钻井液收集设备，就完成对钻井液的回收利用，降低钻井液费用和后续环境治理成本。集中站点的选择一般遵循甲方要求或选择各区离开发井比较近的位置，也可以考虑选择具备回注条件的老井井场作为集中处理站点。

2.1.2集中站冬季低温生产保障方案设计集中站地点固定、使用时间长、废弃钻井液处理量大，因此，冬季生产过程中可采用固化地基和固定式暖房的方式进行冬防保温。在集中处理站建设一座整体轻钢结构厂房，除固化土堆放在厂房外，其余设备及操作均在厂房内进行，屋面板采用透光性强的阳光板，墙板采用100mm厚岩棉夹心彩钢板。图1为大庆油田一集中处理站压滤机轻钢暖房。当气温达到冬季施工要求时，即采取冬季施工措施，保证钻井液无害化处理在冬季-25℃环境下正常施工，具体施工措施如下：a)暖房设计为采光屋面，白天可以吸收阳光增加厂房内温度，防止钻井液和设备冻凝。b)当气温较低时，采用暖风炮和防爆暖气采暖。在暖房内各个位置合理布置暖风炮及防爆电暖板等采暖设备，防止冻凝发生。c)为了防止钻井液冻凝，对所有钢制罐体、钢制管线等设备采取电伴热带进行加温。

2.2单井废弃钻井液处理低温保障方案

单井单套废弃钻井液无害化处理冬季生产低温保障措施存在的主要难题是，钻井周期长短不一，难以使用整体暖房进行冬防保温处理。对于探井、预探井，钻井周期较长，一般有3个月左右时间；开发井或侧钻井钻井周期则较短，20d左右即可完钻。如果采用常规轻钢暖房对设备进行保温处理，井队因为钻井周期较短，在频繁搬家的过程中，废弃钻井液处理公司会因为拆卸和安装暖房时间较长而影响井队正常开钻，难以满足甲方施工要求。因此，在考虑东部油田冬季气温规律和废弃钻井液无害化处理各设备的工作特点的基础上，冬季低温生产保障方案设计从以下2点入手：a)由于大部分井钻井周期较短，同时，井场不允许采用固化地基的方式搭建设备暖房。受冬季寒风的影响，搭建临时暖房的稳定性难以满足施工要求，存在安全隐患。因此，需根据具体情况进行冬防保温设计。b)废弃钻井液无害化处理设备中，钢制罐体、钢制管线最多。废弃钻井液不落地处理的主要工作设备为进行固液分离的板框压滤机，因此，压滤机、钢制罐体和钢制管线是冬防的重点。从以上设备的冬防设计出发，提出废弃钻井液不落地处理的整体冬防保温处理方案。设计的冬季低温生产保障方案如下：a)为防止钻井液冻凝，在所有钢制罐体、螺旋输送机和钢制管线上使用电伴热带进行加热，同时，使用100mm厚的岩棉进行保温处理，外部使用铝皮对岩棉进行防护处理，如图2所示，以保证废弃钻井液无害化处理在冬季正常施工。b)在板框压滤机平台上加装钢结构骨架，搭建彩钢暖房，屋顶板采用透光性强的阳光板，白天可以吸收阳光增加厂房内温度，防止钻井液和设备冻凝，墙板采用100mm厚的岩棉夹心彩钢板。当气温较低时，采用暖风炮和防爆暖气采暖，在暖房内各个位置合理布置暖风炮和防爆电暖板等采暖设备，防止冻凝发生。

3注意事项

在具体工作中，要注意以下几点：a)板框压滤机平台上加装的钢结构选用直径400mm以上的钢管作为骨架，并与底座连接牢固，各支架之间距离不得超过2m，且中间至少安装3根横梁，各连接处均用绞扣搭接，并确保各绞扣紧固。b)统一采用36V安全电压保温用电伴热带，电伴热带缠绕间距不得大于200mm，长度应与变电器功率匹配，外层用保温岩棉材料包扎严密。接头及终端使用专用防爆接线盒。防爆变压器箱位置摆放合理，应做架高及防水处理，禁止直接摆放在地面上。c)电源线与电伴热带之间、电伴热带与电伴热带之间使用防爆接线盒连接，电伴热带的尾端使用防爆端子密封。d)所用电伴热带等冬防保温设施及配件必须从器材供应站等正规渠道购置。e)电伴热带缠绕不得相互交叉挤压在一起，要保持一定的间距。f)2根电伴热带接线头位置应放在外面，用防水胶布包扎好，不能将接线头包在岩棉和防渗布里面。

4结语

对于油田井位相对集中、井场面积较小、井场周围环境敏感区域的钻井，可优先建设临时集中处理站，并采用整体轻钢结构厂房进行冬防保温处理。在制订单井单套废弃钻井液无害化处理冬季生产低温保障措施时，可从设备类型、工作性质、低温工作易出现的问题等方面入手，通过合理设计保温措施解决冬季施工难题。使用电伴热带、变电器、防爆接线盒、防爆变压器等用电器和接线装置时，应由正规渠道购买，并使用规定要求的合格产品。

参考文献：

［1］蒋崇贵，倪建强，高明.如何做好钻井现场冬防保温工作［J］.中国新技术新产品，2014(22)：190-191.

［2］朱浩文.寒带地区冬季钻井防冻保温技术探讨［J］.西部探矿工程，2014，26(5)：27-28.

［3］张茂林，姜幸福.对钻井井控装置冬季保温技术的应用［J］.大陆桥视野，2012(10)：215.

［4］李旭.浅谈油田采油站冬防保温措施［J］.化学工程与装备，2019(5)：26-27.

［5］李援.长庆油田冬季压裂施工可行性探讨［J］.化工管理，2019(9)：172.

作者：王金树 周芳芳 兰宏飞 单位：承德石油高等专科学校石油工程系