塔里木油田钻井清洁生产技术方案Word下载.docx

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1.1塔型井架钻机主要设备安装程序

图1-3塔型井架钻机主要设备安装程序

1.2整体起升井架钻机（修井）主要设备安装程序

图1-4整体起升井架钻机（修井）主要设备安装程序

1.4钻进施工

钻进是破岩和加深井眼的过程。

首次钻进是指埋设导管后（导管在首次开钻时起引导钻头下钻和作为钻井液出口作用）、下表层套管前的第一次钻进。

钻达下表层套管深度后，及时进行下入表层套管、固井和高压试运转作业。

封表层套管固井后再继续钻进。

钻进中根据井内情况变化（钻速、钻井液性能、钻屑性能、钻井液体积和进出口流量等）和地面设备运转、仪表信息变化、判断分析异常情况，及时采取相应处理措施。

安全钻达下技术套管（或油层套管）深度后，根据钻井设计要求，及时进行测井、下入技术套管（或油层套管）、固井等其他作业。

在钻井过程中，同时伴有地质录井作业。

地质录井的任务主要是取全、取准各项地质资料及其有关的钻井施工资料。

钻进过程中的地质录井工作包括钻时录井、气测录井、钻井液录井、岩屑录井、岩心录井、压力录井等。

1.5测井

测井可为石油地质和工程技术人员提供各项资料和数据，是认识油气层和评价油气层的重要手段。

测井在钻达预定井深或钻过油气层固井后进行。

1.6地层测试与试油

目的是了解生产层性能及油气水具体情况。

主要作业为：

提升、洗井、射孔、地层酸化、压裂改造、混气水排液、液氮气举、抽汲、裸眼中途测试、完井测试、地面直读电子压力计试井、贮存式电子压力计试井、三相高压分离器地面试井等。

1.7完井交井

钻井完成并验收合格后办理移交手续。

同时将钻井设备撤离现场或放置在允许场地；

清理钻井现场，将垃圾、废油、废料清理干净。

2钻井作业能耗与物耗

塔里木油田的作业范围大，地质环境条件复杂，钻井施工因地质情况、井深、井径、井型不同，会采用不同类型的钻机进行施工，而各种钻机的能耗与物耗不同，如1000m钻机和7000m钻机的能耗与物耗的差别很大，无法采用统一标准加以比较。

根据《中华人民共和国环境保护行业标准—清洁生产标准石油和天然气开采业》（征求意见稿草案）的说明：

“钻井施工作业中的不确定因素较大，作业设备根据设计要求确定，能耗与物耗指标值与井深和钻机型号直接相关，同一类型钻机才能取值进行比较”。

因此，国家没有制订统一的钻井作业能耗与物耗标准。

3钻井作业污染物产生及控制

钻井过程中将产生废气、废水、废渣等环境污染物。

钻井及污染物排放流程见图3-1。

图3-1钻井流程及污染物排放流程图

钻井作业废物产生见表3-3-1。

表3-1钻井作业污染源及特征污染物

污染物种类

名称

特征污染物

钻

井

废

水

冲洗水

泥沙，少量油

冷却水

－

井口返排水

随地层性质不同

降雨冲刷水

污染区雨水，含油污水、钻井废液等非污染区雨水

钻井总排水

pH8.3-12.5、CODcr1000-8300mg/L,石油类50-500mg/L,悬浮物1000-7500mg/L,挥发酚0.03-7.0mg/L,色度400-2500倍

固

钻屑

少量油

钻井液

含油，COD，Cr6+,Pb2+,Cd2+

散失的钻井液材料

高分子处理剂，重金属加重剂，

受污染的土壤

含油

完井处理液

化学处理剂

废包装材料和废棉纱

-

防冻保温材料

生活垃圾

有机物、油脂

气

柴油机、发电机

SO2、CO、烃类、NOx

锅炉

少量烟尘

井喷

大量烃类气体、油水

油罐

少量烃类气体

固井

少量粉尘

噪

声

柴油机

882kW:

95-100dB

钻井泵

956kW:

90-95dB

发电机

200kW:

压风机

55kW:

钻机

800kW（绞车）:

85-90dB

钻井井场污染源分布见图3-2。

图3-2钻井井场污染物分布

1钻井作业水污染源及控制

1.1废水污染源

——钻井废水

包括冷却废水、井口返排水、设备冲洗废水和浸出液。

冷却废水：

指大功率柴油机冷却水、水刹车排出水等。

井口返排水：

指钻井过程中遇高压含水层时，高压水进入钻井液排出地面。

设备冲洗废水：

指冲洗钻台、钻具、振动筛冲洗水，钻井液罐定期清洗废水，冲洗钻井岩屑废水、钻井泵拉杆冲洗水、清洗设备废水等。

浸出液：

指泥浆池中浸出液。

钻井废水的性质与所使用的钻井液组成和性质有关，废水中的CODcr主要来自各种钻井液处理剂和表面活性剂，其中石油类物质主要来自于钻井液中的石油类添加剂和地层中的原油污染，重金属主要有Cr6+、Pb2+、Cd2+等离子，悬浮物主要是钻井液中黏土的胶态粒子和高分子处理剂。

——井场废油

主要是钻井泵废润滑油，转盘和链条产生的废油，液压控制管线刺漏，更换柴油机零部件、清洗钻具、套管时产生的废油。

——钻井废水平均排放系数为10.6m3/100m。

1.2废水污染控制

钻井废水是钻井液、燃料油、润滑油或原油被水高倍稀释的产物，其组成、性质及危害与钻井液的类型、处理剂的组成有关，其污染特点为：

——PH值高（一般在8.3-12.5之间）。

——悬浮物含量高（一般在1000-7500mg/L之间），包括钻井液中的胶态粒子（主要是膨润土和有机高分子处理剂）、粘土、加重剂材料及分散的岩屑及其它废水流经地面时所携带的泥砂和表层土等。

——污染物成分复杂；

钻井废水中常有钻井液混入，加之钻井液处理剂及钻井液材料的影响，使其含有一定数量的有毒聚合物、有机污染物和无机污染物。

钻井废水的污染控制主要表现在以下几方面：

（1）减少钻井废水的产生量

——对于钻井生产用水，尽量利用经处理后的污水；

清洁设备时严禁使用柴油，尽可能采用抹布擦拭；

使用澄清后的污水冲洗钻台；

推广使用节水高压冲洗设备，

——做好设备维修和保养，杜绝设备的跑、冒、滴、漏；

——水刹车、泵拉杆等冷却水进行循环使用；

——减少起下钻、接单根时的钻井液喷溅，坚持使用防喷盒。

（2）钻井废水进行清污分流

将雨水、雪水与钻井污水分开排放。

在井场开挖排水沟和排浆沟，按照标准进行施工（排水沟：

0.5m×

0.3m,排浆沟0.5m×

0.5m），做到清污分流，防止井场清水、雨水进入废水池。

（3）钻井废液池、废水池进行防渗处理

在钻井液废池和废水池建设过程中，将挖方土堆放在池体两侧，距池边沿50cm以上，堤埂土方堆放平整并压实；

池体边坡与底部压实，池边坡度保持在1:

1.5左右；

池内铺设防渗材料，有效防止废液渗漏；

铺设的防渗材料高度要大于完井液面50cm以上，四周用粘土压实。

（4）防止高压系统发生渗漏

高压系统易发生渗漏的部位有：

泵密封填料、活塞、阀体、阀座、活接头密封圈、管线转角、活接头焊接处。

减少和预防这些部位泄漏的方法有：

将管线弯头处加厚；

提高焊接质量，保证焊接部位内壁光洁；

提高管线安装质量，管线接头处平、正、稳。

（5）合理选用钻井液

使用低毒、无毒环保型钻井液。

在配制钻井液时，严格控制有毒、有害钻井液添加剂的使用。

钻井中遇到浅水层，下套管时注水泥进行封固；

在地下水径流和补给区域，将表层套管下至第四系含水层以下，有效防止地下水水层被地层其它流体或钻井液污染。

（6）钻井液回用

采用闭合钻井液循环系统，最大限度的使钻井液循环利用。

对钻井液进行“四级净化”，避免钻井液的频繁稀释及反复加药，这样可使钻井液体积减小，耗药量降低，从而使完井后的废弃钻井液处理量降低。

完井后对钻井液进行回收，重复使用。

（7）钻井废水处理

在部分钻井井场采用化学混凝法处理钻井废水。

工艺流程见图3-3。

——间歇式化学混凝工艺

图3-3间歇式化学混凝工艺流程图

2钻井作业固体废物污染源及控制

2.1固体废物污染源

（1）钻井废液

表3-2XX井钻井用钻井液特性

井段（m）

密度（g/cm3）

粘度（s）

备注

0～150

1.10～1.20

60～90

坂土-CMC

150～1580

1.10～1.30

50～90

聚合物钻井液

1580～3480

1.10～1.70

45～75

注：

低荧光润滑剂的荧光级别必须小于5级。

表3-3XX井钻井用钻井液特性

0～500

1.10～1.25

60～120

正电胶钻井液

550～2360

1.15～1.55

45～80

钾钙基聚磺钻井液

低荧光润滑剂的荧光级别必须小于5级

钻井液经过循环利用后，仍有少量钻井废液留在井场，存放在井场经过防渗处理的废液池中（泥浆池）。

由于钻井液或钻屑中含有一定数量的加重剂和化学处理剂，pH值较高，所以长期存放容易造成井场附近土地的盐碱化。

同时，有些钻井液本身含有油类物质，所钻进的地层可能含有害物质等，这些物质都会对周围环境造成不同程度的污染风险。

钻井废液产生在钻井过程和完井过程中，主要污染源有：

——不适于钻井工程和地质要求而被更换的钻井液；

——在钻井过程中，因部分性能不合格而被排放的钻井液；

——完井时井筒内被完井液替出的钻井液；

——由钻井液循环系统跑、冒、滴、漏而排出的钻井液；

——部分钻屑和经由固控系统排出的钻井液。

钻井废液中存在着对环境有害的油类、盐类、可溶性重金属元素等物质，以及有机硫化物和有机磷化物等。

这些污染物一部分可由地层流体进入钻井液，另一部分来自钻井液处理剂及其分解产物。

仅就钻井液中所含污染物而言，钻井废液中的NaOH、、KOHCaCO3、Cr3+、Fe3+、SO42-、SO32-、NaCl等，可影响地下水或地表水质量，其中Cr3+的毒性对环境和人体的影响较为严重。

Ca2+可使土壤板结、钙化；

碱类（NaOH、KOH）可使土壤中的pH值增大。

钻井废液由于成分比较复杂，如处置不当会对土壤、水体、动植物造成较为长久而严重的污染影响。

（2）钻屑

钻屑是钻进过程中钻头切削地层岩石而产生的碎屑，其通过钻井液循环到井口，进入钻井液循环系统，经振动筛分离后，排入井场岩屑池（废液池）中。

（3）生活垃圾

主要是井队作业产生的生活垃圾。

2.2固体废物污染控制

——采用环保无毒性钻井液材料和钻井液体系,目前成功运用的环保钻井液为有机盐体系、合成基体系、葡萄糖酸甙体系、天然改性聚合物体系、硅酸盐体系等。

从钻井过程控制污染物的产生。

——为保护浅层地下水不受污染，表层钻进时，尽可能不使用化学添加剂。

配制钻井液时，严格控制有毒、有害钻井液添加剂的使用。

钻井遇到浅水层时，下套管注水泥封固，防止地下水水层被地层其它流体或钻井液污染。

——采用封闭式钻井液循环系统。

对钻井液进行“四级净化”，避免钻井液的频繁稀释及反复加药，一方面使钻井液体积和耗药量降低，另一方面使完井后的废钻井液处理量减少。

——钻井废液的处理：

钻井废液的常用处置方法包括就地和异地固化处理、回收利用（直接用于新井或制成干粉备用）、注入安全地层或井下环形空间、运到指定地点集中处理、回填钻井废液或池内干化填埋、化学强化固液分离等。

——合理设计井身结构、井眼尺寸及钻井技术，有效降低废弃钻井液的产生量。

——提高钻井液的抑制能力，控制地层造浆，采用具有抑制泥页岩水化作用的钻井液处理剂，抑制由于地层水向井筒浸渗而形成的表面造浆，从而减少在表层钻进时钻井液量的迅速增加。

——防止固井工程事故的发生，而增加钻井液的排放量。

——提高钻井液固相控制效率。

钻井液因相含量是一项重要的性能指标，必须控制在一定范围内。

随着钻井液的重复使用，钻井液中的固相含量一般会逐渐升高，升至一定限度后必须加药、加水进行重新调制，因此提高钻井液固控系统的处理效率，控制钻井液中固相物质含量的升高，对减少钻井废液的产生和排放量起着重要的作用。

——钻进期间，岩屑在尖漏斗处用接砂车运至堆砂坑，防止污染场地和周围环境。

——在钻井期间产生的其它工业固体废物（擦拭设备大布和更换的废油品），首先进行分类存放，待钻井结束后统一进行收集和处理。

——钻井作业完成后，井场内各种原材料如泥浆、加重剂、土粉等剩余材料全部进行回收；

各类废油（装置润滑油等）集中收集到废油回收罐进行统一回收处理。

——生活垃圾集中堆放，钻井结束后运到指定处理地点进行分类回收或填埋处理。

3钻井作业大气污染源及控制

1大气污染源

钻井过程中产生的烟气主要来自柴油机在运行时排出的烟气（尾气），其主要污染物是一氧化碳、二氧化硫和氮氧化物以及少量烃类物质。

（1）柴油机排气筒烟气

钻井作业废气的主要排放源是柴油机排气筒烟气，其排放特征如下：

——污染物与燃料有关

所用燃料多为柴油，排出的污染物主要是SO2、CO、烃类、NOx。

——排放量与柴油机运转台数有关

在一般情况下钻机均配有多台柴油机组，根据负荷确定柴油机组的运转台数。

发电机组主要在夜间或井场需要供电时运转，冬季施工的钻井队用电进行保温，需全天运转。

——排放量与使用负荷有关

钻井过程属于不均匀负荷，其负荷的大小除与所钻井的深度有关外，还与起下钻、钻进、下套管及事故处理、固井等工序有关；

有时在短期内甚至会超负荷运转。

根据实测值：

当1200马力柴油机满负荷运转时，柴油机废气污染物中总烃排放量为4.06g/h，一氧化碳2.40g/h。

当柴油机满负荷运行时，排气中的NOx排放浓度为1318mg/m3，远远超出国家规定的允许排放浓度限值（400mg/m3）。

——排放量与柴油机工况有关

新、旧柴油机运转时的排烟量不同。

新柴油机排烟量少。

（2）发电机

井场发电机功率一般为300kW,主要用来为井队提供生产和生活用电，使用燃料为柴油。

运行时排出的污染物主要为：

SO2、CO、烃类、NOx。

（3）锅炉

一般使用1t/h以下的小型锅炉，为井队提供设备保温。

使用燃料一般为柴油或煤炭，运行时排出的污染物主要为：

SO2、CO、NOx。

（4）井喷

井喷是地层流体（天然气、石油或地层水）经井眼涌出无法控制的现象。

主要是由于井内泥浆柱压力不能平衡地层中流体的压力而产生。

失去控制的井喷是严重事故，破坏地下油气资源、矿产资源和水资源。

井口喷出的大量有毒、有害物质会大面积扩散，污染周围的大气环境、农田、水体以及生态环境，影响农、牧、渔业生产，甚至引发多种疾病，危及生命安全。

（5）钻井粉尘

钻井液配制、钻井材料装卸、井队搬迁、固井施工等钻井作业工程易产生粉尘。

2大气污染控制

降低消耗和防止污染物的排放，减少对周围环境的影响，改进钻井全过程各个环节的操作、设计和维护，均属于清洁生产操作的范畴。

塔里木油田钻井作业清洁生产在实践中不断发现、不断实践、不断提高。

基本方法包括：

（1）使用优质燃料。

使用燃气动力。

（2）电动钻机使用油田电网供电。

（3）采用余热利用技术。

（4）柴油机功率及台数与钻机匹配；

调整柴油机的运行工况，尽量避免怠速运行。

（5）推广应用密闭气动加重系统改善井场的粉尘污染。

（6）推广应用无毒钻井液材料及无毒钻井液体系。

（7）搞好柴油机维修保养，精心操作，使柴油机始终保持良好而稳定的工作状态。

（8）根据季节不同，使用不同标号的油料。

（9）配制钻井液时采取防风措施，药品尽可能靠近液面倾倒，减少散失。

（10）重晶石尽可能罐装，以减少在运输装卸中的扬尘。

（11）井队搬迁时沿途洒水，减少扬尘。

（12）固井施工中避免水泥漏失。

（13）尽量减少井场占地面积；

使用钻井新技术，如喷射钻井法等提高钻速。

（14）使用水平井、分支井、小井眼、定向井、丛式井钻井技术。

（15）提高井控技术水平。

井喷是危害性极大的钻井事故，井喷失控将会造成油、气资源的损失，酿成严重的环境污染事故，还可能危及人身安全。

减少井喷事故，即可减少大量落地原油、泥浆和大气污染物的排放，减少因井喷对周围植被、地貌的破坏，也节约了相应的环境污染赔罚款。

4钻井作业噪声污染源及控制

4.1噪声污染源

钻井作业产生的噪声均属于暂时性噪声。

主要噪声源为钻井机械设备，如柴油机、钻井泵、发电机、压风机等。

（1）机械噪声

包括柴油机、发电机组、钻机、钻井泵、固控设备、压风机以及各种机械转动所产生的噪声，噪声值一般在100-120dB[A]之间。

（2）作业噪声

包括固井作业、下套管、起下钻具、用压力空气控制钻机操作时快速放气阀的放气、跳钻时吊环与水龙头的撞击等所发出的噪音，噪声值一般在90-100dB[A]之间。

在钻井过程中，一般情况下噪声源不是单一的，有时几类噪声将同时发生，其发生为不连续的过程，声音的强弱随钻井情况的变化而异。

噪声源主要是柴油机组产生的机械噪声。

若柴油机使用年限较长，虽然在排气管处安装简易消声装置，但消声的作用不十分明显，噪声测量值较大，可达到96.1dB[A]。

4.2噪声污染控制

（1）柴油机房、发电机房采用减振、隔音措施或安装隔音棚。

（2）柴油机安装消声装置或减噪设施；

进入机房人员佩带耳塞。

（3）加强柴油机的保养维修。

5测井作业污染源及控制

测井是根据不同的岩层具有不同的物理特性（如导电性、放射性等物性），利用专门的仪器连续沿井身测定这些物理量及其变化规律，然后利用这些物理量与岩石的关系，研究地层剖面，油、气储集层特性及其地下分布规律，评价油、气储集层的生产能力，为开发设计提供必要的资料。

测井作业主要分为：

电法测井、声波测井、放射性测井、地层倾角测井。

对环境产生一定影响的是放射性测井。

放射性测井是根据岩石及空隙流体核物理性质，研究地层地质剖面，勘探石油、天然气和其它矿物资源。

5.1测井污染源

表3-4测井用辐射源与放射性同位素的辐射分布

源名

241Am-Be

137C8

131Ba

131Sn-113In

同位素发生器

131I

辐射源活度，Bq

185～740G

（5～20Ci）

7.4～74G

（0.2～2Ci）

25×

7×

107

2×

50×

18.5×

源性

中子源

（密闭性）

γ源

同位素源

（开放性）

同位素

半衰期

249a

31a

11.6d

99.8min

8.54d

源车驾驶室

3×

10-5～1.76

×

10-4mSv/h

—

源车四周外表面

1.7×

10-4～1.26

10-2mSv/h

10-4～4×

10-3mSv/h

距离测井源2m处

0.528～1.35mSv/h

释放器表面

5.27×

10-4～1.01×

≤2×

在采用放射性污染源和放射性核素测井的过程中，对环境可能产生的放射性污染因素主要有：

（1）由于操作不慎，配制的活化液溅入外环境。

（2）开瓶分装、稀释及搅拌过程中，有131I气溶胶逸出，造成空气污染。

（3）进入空气中的131I气溶胶吸附在实验桌、地面及设备上。

（4）向井内注入131I活化液时，由于操作不当，造成井场周围的表面污染。

（5）测井过程中玷污井管和井下工具。

（6）同位素油井“找窜”后，进行反循环洗井，返洗出来衰变完全的同位素外排。

（7）一旦发生人类吸入事件，会造成人体内照射危害。

5.2测井污染控制

（1）建立健全辐射源和同位素的管理制度和岗位责任制度。

（2）建立台账，对放射源进行专人管理。

（3）配备个人防护用品，改善工作条件。

（4）定期对辐射源及源库进行辐射监测。

（5）防止同位素泼、洒、溅、漏及被盗丢失。

（6）建立操作人员定期培训制度，提高操作技能、个人防护意识及环境保护意识。

（7）应用同位素测井之前，应对采油树阀门和管线进行严格检查，防止泄露。

（8）在工作之后，个人防护用品装入专门配备的手提箱（包），经过10个半衰期后，由有关部门检测达到本底值时，进行焚烧处理。

（9）同位素分装室产生的废物及人员冲洗水，进入废物储存池衰减后，经有关部门监测在达到本底值后进行排放。

（10）同位素用完后，其容器放入专门的储存室内，定期交回厂家。

（11）优先选择半衰期短、中低毒性的同位素。

如采用131Ba微球同位素，半衰期为11.6d,现场操作方便。

锡-铟同位素发生器，113In的半衰期为有99.8min,测井后，经10h即可达到本底值。

几种常用放射性核素比较见表3-5。

表3-5几种常用放射性核素比较见表

项目内容

131In