钻井现场环境保护技术

引言

钻井施工中产生的废气、废水、噪声、固体废弃物等，如果不采取针对性措施进行处理，会对环境造成较大危害。油气田钻井工程包括钻前工程、钻井工程、完井工程等工序，根据设计井深、井身结构及井眼轨迹的不同，钻井周期相差较大，一般在1个月以上，重点探井、复杂结构井等施工周期甚至长达数年。随勘探开发的不断深入，钻井难度不断增大，钻井周期也越来越长。因此，钻井工程作业工序多、周期长，涉及的人员、车辆、设备等庞杂，环保压力大。国内近年提出绿色钻井理念，提出钻井作业要采用先进工艺、技术，以达到减少污染、节约能源、提高经济效益的目的，对钻井作业各个环节进行有效控制，降低生产过程中污染物的排放。为使钻井工程适应日趋严格的环保要求，参照绿色钻井理念，本文分析了不同作业工序产生的污染物，并提出可良好解决现场环境保护问题的针对性措施。

1 钻井作业工序及污染物钻前工程是为油气井开钻提供必要条件所进行的各项准备工作，包括修筑道路、平整井场、钻机搬安、管线铺设、钻具和物料准备等。该工序中，对环境造成影响的作业包括：井场土地平整、压实、铺垫砖石等；钻井设备及活动板房拉运至井场，钻机安装、活动板房摆放；导管下至预定井深，并用水泥砂浆固结。该阶段污染主要为扬尘、机械和车辆噪声、生活废水、生活垃圾。钻井工程主要包含钻井、录井、测井等作业。钻井作业过程中，钻机依靠电力或者柴油提供动力，钻头切削地层，钻至设计井深；钻井液自井口流入，从钻杆和井壁之间的环空携屑返出井口；钻进至不同井深，录井人员及时捞取砂样进行分析；中途完钻后，测井车辆到井场进行电测。该阶段会产生扬尘、钻机噪声、车辆噪声、废弃钻井液、岩屑、生活废水、生活垃圾等污染物。完井工程是使井底和油层以一定结构连通起来，一般包括下套管、固井、测声幅、射孔等作业，在裸眼内下入套管，在套管与井壁环空中，注入水泥浆进行封固，待水泥凝固后测声幅、射孔。该阶段污染主要为扬尘、车辆噪声、洗井废水、生活废水、生活垃圾等污染。

2 污染物控制措施

2.1 大气污染及控制措施钻井作业中，会产生扬尘、车辆尾气、柴油机废气和焊接烟尘等大气污染物。扬尘主要来自于平整井场、施工车辆的来往行驶，以及铺设管线所进行的开挖埋地等作业。为减小扬尘对区域空气质量影响，针对扬尘粒径较大、漂移距离短的特性，现场采取以下控制措施：（1）设置硬质挡板，挡板高度不低于1.8 m。（2）施工场地硬化，现场出入口采用混凝土进行硬化或硬质砌块铺设。（3）运输车辆尽可能采用密闭车斗，优化车辆调配，减少运输趟次。（4）干燥、易起尘的工程施工时，应及时洒水压尘，遇到大风天气停止土方施工，并在覆盖防尘网。（5）施工车辆排放尾气，产生的污染物包括氮氧化合物、碳氢化合物，会对大气环境造成一定污染，因此，采取合理布局井场、尽量缩短车辆运输距离的手段减少污染物排放。钻井作业一般采用电网供电，临时停电或不具备电网接入条件时，会使用柴油发电机为现场供电，柴油机产生的废气影响范围较小，现场可采取选用高效柴油机、减少柴油机使用时间、做好设备维护保养、使用清洁柴油等措施来减小柴油机废气的产生量。焊接烟气主要是在管道焊接、设备及装置焊接时产生，主要污染物为烟尘，含有二氧化锰、氮氧化物、氟化物、臭氧等成分，产生量较小，由于井场一般避开居住区，烟尘经大气扩散后对环境及敏感点的影响较小，但是现场需改善作业场所的通风状况。2.2 水污染及控制措施钻井现场水污染物主要为钻井废水和生活废水。钻井废水包括岩屑附带泥浆，钻井过程中冲洗设备产生的废水，以及废弃钻井液、洗井液等，包括降滤失剂、防塌剂、加重剂、润滑剂等多种成分，对环境危害较大。在钻井现场，钻井废水、岩屑等一起进入不落地随钻处理系统，该系统包括收集罐、存储罐、水泵、配药系统（罐）、固液分离设备及挖掘机等，在配药系统（罐）加入药剂处理后，输送至压滤机进行处理，分离出泥饼和滤出液，检测合格的滤出液一部分用于设备冲洗、钻井液配制，一部分在废液储存罐暂存，废液储存罐区地面进行防渗处理，定期由罐车拉运至处理站进一步处理，不外排，不会对周围水体造成不良影响。生活废水中主要污染物为COD、BOD5、NH3-N、SS等，生活营地盥洗废水直接场地内泼洒抑尘，同时，营地设临时防渗旱厕或环保厕所，定期清掏，避免对水环境产生污染。

2.3 噪声污染及控制措施在钻井现场，噪声主要产生于钻机、钻井泵等设备，平整井场期间主要噪声为车辆往来和工程车施工。为避免和减轻噪声对周围声环境的不利影响，采取以下降噪措施：（1）使用低噪声机械设备（如电网钻机），加强对设备的保养维护；（2）对产噪设备进行消声和做好基础减震，并将高噪声设备（如柴油机），置于封闭的设备间内；（3）井场靠近声环境敏感点一侧增设隔声挡板，以降低对周围敏感目标的噪声影响；（4）优化现场施工流程，高噪声施工设备尽量安排在日间使用，夜间严格管控。2.4 固废污染及控制措施钻井作业产生的固废主要是岩屑、废弃钻井液固相成分、生活垃圾。钻井过程中，地层被钻头切削、破坏，形成岩屑，岩屑经钻井液从环空返出井口。岩屑产生量较大，如一口井深2 000 m的直井，一开井段为φ311.1 mm井眼、长500 m，二开井段为φ215.9 mm井眼、长1 500 m，则产生的岩屑量理论值为92.87 m3，考虑井径扩大率和岩屑膨胀率，实际岩屑产生量远远大于理论值，岩屑由于外表包覆钻井液、油污等，对环境易造成较大危害。钻井现场一般要求采用环境友好型及钻井液添加剂，并配备完善的固控设备，及时清除钻井液中的岩屑和泥砂，岩屑、废弃钻井液进入循环罐，加入药剂处理后，输送至压滤机进行处理，分离出泥饼和滤出液，泥饼一般对环境不具备环境危害，利用车辆将其运输出井场后，对符合要求的泥饼，可以进行二次利用，比如用于铺垫井场、制砖、修路等。钻井现场施工人员产生的生活垃圾经收集后，统一运输至环卫部门指定地点处置。

3 结语在钻井现场，通过分析不同作业工序污染物的产生，并采取针对控制措施，可以取得较好的效果，使钻井作业满足环保要求。随着环保技术的不断发展和完善，已经开发出更为先进的环保管控技术措施，如近年推广应用的不落地随钻处理系统，这必将进一步推动钻井现场“绿色作业”的实现。

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