钻井清洁生产技术探讨课件.ppt

1、钻井清洁钻井清洁生产生产技术探讨技术探讨汇汇 报报 提提 纲纲一、前言一、前言二、钻井工艺技术与设备二、钻井工艺技术与设备三、钻井液处理利用技术三、钻井液处理利用技术四、钻井节能降耗技术四、钻井节能降耗技术n2003年1月1日正式施行的中华人民共和国清洁生产促进法中规定清洁生产，是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。一、前言一、前言1、清洁生产n清洁生产促进法的第三章清洁生产技术的实施中第二十五条：矿产资源的

2、勘查、开采，应当采用有利于合理利用资源、保护环境和防止污染的勘查、开采方法和工艺技术，提高资源利用水平。n钻井清洁生产是指在整个钻井过程中，全面考虑钻井周期过程对环境的影响，采用先进的钻井技术核对设备，最大限度地减少原料和能源的消耗，降低生产成本，使开发生产过程对环境的影响降到最低。一、前言一、前言2、钻井清洁生产钻井清洁生产技术应包括三个方面的技术：n先进的钻井工艺技术与设备先进的钻井工艺技术与设备n环保的钻井液处理利用技术环保的钻井液处理利用技术n高效的钻井节能降耗技术高效的钻井节能降耗技术汇汇 报报 提提 纲纲一、一、前言前言二、钻井工艺技术与设备二、钻井工艺技术与设备三、钻井液处理利用

3、技术三、钻井液处理利用技术四、钻井节能降耗技术四、钻井节能降耗技术n定向井：是由特殊井下工具、测量仪器和工艺技术有效控制井眼轨迹，使钻头沿着特定方向钻达地下预定目标的钻井工艺技术。n水平井：水平井的最大井斜角达到或接近90，并在目的层中维持一定长度的水平井段，适用于薄的油气层或裂缝性油气藏，是定向井的一种特殊形式。二、钻井工艺技术与设备二、钻井工艺技术与设备1、定向井、水平井技术四种井身剖面图1-直井2-定向井3-斜直井4-水平井 定向井、水平井技术和取得相同产量直井相比，有以下的特点：n能显著减少钻井的占地面积和钻井数量n可以减少废弃钻井液、废水及钻井岩屑的产生n节约大量投资和能耗定向井技术

4、二、钻井工艺技术与设备二、钻井工艺技术与设备水平井技术 分支井技术是指在一口主井眼中钻两口或多口水平井，可以提高单井产量，减少布井数量，降低开发成本。n节约钻井进尺n减少能源消耗n提高钻井泥浆及废水的重复利用率n减少占地面积n减少钻井岩屑产生量2、分支井技术二、钻井工艺技术与设备二、钻井工艺技术与设备分支井技术 小井眼技术是指井眼直径小于常规井的钻井工艺。n小井眼钻机占地面积小，对地表环境影响低n当钻井深度一定时，采用小井眼技术，比常规井眼井径缩小一半，钻井液用量大大降低n由于井眼小，可大幅度缩减钻井岩屑和钻井废弃物的产生量（75%），同时钻井设备（固控设备）的使用量大幅度下降3、小井眼技术小

5、井眼技术丛式井垂直剖面图和水平剖面图4、丛式井大井组技术 丛式井是在一个井场打多口井，陆上油气田一个丛式井井场平均有15口井左右，海上油气田可达到上百口，丛式井技术可大幅度减少钻井成本，加快油田勘探开发的速度，满足油田的整体开发要求的同时，可以提高钻井液和钻井废水的重复利用率，减少废弃钻井液的产生量。 井喷是危害性极大的钻井事故，将会造成油气资源的损失，酿成严重环境污染事故，危及人身和设备安全。 采用优化的井控技术，可降低井喷事故的发生，减少落地油、钻井液和大气污染物的排放，避免井喷对地表植被和地貌的破坏。井喷着火事故墨西哥湾井喷事故5、井控技术二、钻井工艺技术与设备二、钻井工艺技术与设备 固

6、井质量的好坏对保护地下水使其不受污染至关重要，1997年新疆韩吉坎坎尔井受到原油污染就是因为固井质量不合格，导致油水层封堵不严，污染了浅层地下水。nMTC固井技术（Mud To Cement泥浆转化为水泥固井技术），是通过向废弃钻井液中加入固化剂及化学处理剂将废弃钻井液转化成固井液用于固井。n将废弃钻井液转化成MTC固井液，不仅可以节约固井成本，同时也为减少废弃钻井液的排放提供了一条可行途径。在注水泥操作过程中，利用一套水泥密度检测控制系统，实时监控投加水泥的过程，可以减少水泥总用量，最终达到清洁生产的目的。6、MTC固井技术二、钻井工艺技术与设备二、钻井工艺技术与设备 通常钻井是钻杆连接钻头

7、，套管钻井是指在钻井过程中，直接采用套管取代传统的钻杆，对钻头施加扭矩和钻压，实现钻头旋转与钻进，整个钻井过程不再使用钻杆、钻铤等工具，实现边钻进边下套管，完钻后套管留在井内进行完井。 套管钻井的优点有：u 钻井作业效率高、事故少u 燃料消耗低u 省去下套管和钻杆的时间，可使钻井时间缩短32%7、套管钻井技术二、钻井工艺技术与设备二、钻井工艺技术与设备 空气钻井是指以空气为工作介质，用空气压缩机向井内注入干燥空气，依靠环空中气体能量，把钻屑从井底带回地面的一种钻井方式。n减少了钻井液的使用量以及废弃钻井液的产生量n极大降低了对产层的损害，提高勘探开发效益n消除了井漏对钻井作业的影响n钻进速度大

8、幅度上升，降低了钻井作业的总成本n提高了钻头使用寿命n提高了工作条件和环境的清洁水平8、空气钻井技术二、钻井工艺技术与设备二、钻井工艺技术与设备空气钻井技术雾化钻井技术泡沫钻井技术充气钻井技术汇汇 报报 提提 纲纲一、一、前言前言二、钻井工艺技术与设备二、钻井工艺技术与设备三、钻井液处理利用技术三、钻井液处理利用技术四、钻井节能降耗技术四、钻井节能降耗技术 钻井废弃物对周围环境的危害主要取决于所用钻井液及添加剂的类型。因此选用低污染或无污染的钻井液及添加剂，是在工艺过程中控制钻井污染的有效措施。常用的方法有两种：n替代：即开发新型的低毒、无毒化学添加剂替代毒性大的化学添加剂，近年来国内已开发出

9、多种添加剂替代烧碱、铁铬盐、红矾、重晶石等毒性大的化学添加剂，采用胺类杀菌剂代替酚类和甲醛类；n转型：采用毒性小、生物降解性好的环保型钻井液添加剂配制保护环境、保护油层的“双保”钻井液体系，该项技术在第二批国家重点行业清洁生产技术导向目录中推荐。三、钻井液处理利用技术三、钻井液处理利用技术1、采用环保型钻井液n钻井液固相控制系统包括振动筛、除砂器、除泥器以及离心机，使用高效振动筛以及高速离心机可大大提高钻井液中固相物质的去除率，从经济角度分析，提高固控效率，可减少钻井液稀释以及化学处理剂的用量，达到钻井液重复利用和减少废弃钻井液产生量的目的。振动筛钻井固控系统2、提高固控系统效率三、钻井液处理

10、利用技术三、钻井液处理利用技术n随着钻井环保形势发展和环保要求日益严格，钻井液不落地处理已成为钻井环保发展的趋势，国内已在塔里木油田、南方勘探公司、冀东油田等地区示范应用多口井。3、钻井液不落地处理工艺三、钻井液处理利用技术三、钻井液处理利用技术苏里格气田钻井液不落地处理工艺n提出了以“混相收集+离心分离+破胶脱稳+板框压滤”为主的苏里格气田钻井液不落地处理工艺。（1）混相收集技术：实时、连续、分类进行不落地收集，其目标就是废弃物100%收集和混合均质，分为两个步骤：n 混相均质：收集钻进过程的岩屑、废弃钻井液等废弃物，混合搅拌；n 低位回收：收集泥浆循环罐底泥和完井后废弃钻井液等废弃物。三、

11、钻井液处理利用技术三、钻井液处理利用技术主体设备混相均质罐废液转输泵低位回收罐螺旋输送机混相均质罐性三、钻井液处理利用技术三、钻井液处理利用技术螺旋输送机低位回收罐废液传输收集（2）离心分离技术：采用高速离心分离技术，将废液收集罐中的废弃物导入转速为3300rad/min的高速离心机进行固液分离，离心机由转筒和螺旋输送机组成，废弃物在高速旋转产生的离心力作用下，完成高效固液分离。三、钻井液处理利用技术三、钻井液处理利用技术高速离心分离机（3）破胶脱稳技术是在废弃钻井液中加入破胶剂，将其zeta电位降至等电点附近，使稳定的胶体体系破坏后更有利于固液分离，使废弃钻井液中的束缚水得以释放。n采用Ca

12、Cl2+PAM+PAC作为破胶剂进行废弃钻井液破胶脱稳处理，并通过试验研制出配套的工艺系统和参数，强化废液的物理化学处理效果。三、钻井液处理利用技术三、钻井液处理利用技术优选实验（4）板框压滤技术n破胶脱稳后的液体需要进一步深度的固液分离，将固相和液相分开储存。n常用的固液分离主要是板框式脱水、带式脱水、离心式脱水和叠螺脱水。n比选四种固液分离方法，以脱水率、自动化连续运行、脱水方式三项主要参数进行处理设备优选。建议优选的固液分离设备顺序依次是：叠螺脱水机板框式脱水机带式脱水机离心式脱水机。n由于叠螺脱水机不擅长颗粒大、硬度大的污泥脱水，按照现场应用适应性较强的原则，优先选用板框式脱水机，优化

13、形成了板框压滤技术。三、钻井液处理利用技术三、钻井液处理利用技术项目脱水方式絮凝剂固渣含水率冲洗用水量能耗连续运行操作维护占地空间板框式脱水机加压过滤使用70%以下中大不能人工清理大带式脱水机重力、剪切力使用75%以下大中可以操作简单大离心式脱水机离心力使用85%以下少极大可以操作简单中叠螺脱水机螺旋压滤使用85%以下极少极少可以操作简单小四种方法比选实验（5）现场应用 单井钻井液重复利用率达50%-70%，平均单井减少液体用量800m3。处理后固渣的含水率在60-70%，废液脱出水100-150m3/口，脱出水可重复利用，如稀释废浆、与清水混掺后可作为钻井液的补充用水、用于冲洗设备等。三、钻

14、井液处理利用技术三、钻井液处理利用技术现场应用4、钻井岩屑资源化利用技术三、钻井液处理利用技术三、钻井液处理利用技术 （1）钻井岩屑属性鉴别：对钻遇地层的所有钻井岩屑进行样品采集和检测，分别检测钻井岩屑的危险性和放射性指标。 建筑材料放射性核素限量 GB 6566-2010 危险废物鉴别标准 通则 GB 5085.7-2007 危险废物鉴别技术规范 HJ/T 298-2007 危险废物鉴别标准 腐蚀性鉴别 GB 5085.1-2007 危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别 GB 5085.3-2007 危险废物鉴别标准 易燃性鉴别 GB 5085.4-2007 危险废物鉴别标准 反应性鉴别 GB 5

15、085.5-2007 危险废物鉴别标准 毒性物质含量鉴别GB 5085.6-2007 鉴别结论： 危险性检测：钻井岩屑不具有腐蚀性、易燃性、浸出毒性和反应性，毒性物质含量符合危险废物鉴别标准（GB5085-2007）标准要求，不具有危险废物特性 放射性检测：钻井岩屑符合建筑材料放射性核素限量（GB 6566-2010）标准中技术要求 化学、物理指标：钻井岩屑符合建设用砂（GB/T14684-2011）标准中第类技术指标要求（2）钻井岩屑资源化利用途径 钻井岩屑的组成与天然砂石类似，结合油气田地面工程与标准化井场建设需求，钻井岩屑可作为一般建材进行资源化利用，利用方式： 用于井场基础建设或道路的

16、路面、路基等 用于修建护坡、挡土墙及道路的道沿等 制成植草砖、植草格用于井场绿化及管线防风固沙等单井道路井场护坡植草格（3）钻井岩屑资源化利用工艺 对钻井岩屑采用制作免烧砖技术，主体工艺为“固渣粉碎+混合搅拌+压制砖坯“，通过岩屑成型实验确定了岩屑、水泥、粘合剂配方。最终制成的砖块用于油田基础建设。钻井岩屑成型实验（4）浸出液重金属检测 对制成的砖样进行测试，砖样浸出液重金属Cu、Ni、Pb、Cd、Hg、As、Zn、Cr等含量符合国家标准。浸泡20天砖样名称名称抗压强度抗压强度（MPaMPa）砖样一砖样一11.7611.76砖样二砖样二12.2212.22黄土烧结砖黄土烧结砖11.2111.2

17、1砖样抗压测试样品抗压测试数据 对钻井岩屑制成的砖样和普通的黄土烧结砖进行了抗压测试，结果表明：二者抗压强度基本相同。（5）抗压强度测试汇汇 报报 提提 纲纲一、一、前言前言二、钻井工艺技术与设备二、钻井工艺技术与设备三、钻井液处理利用技术三、钻井液处理利用技术四、钻井节能降耗技术四、钻井节能降耗技术n保持钻井的大型设备的完好，合理安排检修频率，减少设备可能发生的漏油等污染问题。n钻井队按规范对设备进行日常维护，降低机械事故，缩短设备修理时间，提高设备的输出功率，降低设备的跑、冒、滴、漏现象。四、钻井节能降耗技术四、钻井节能降耗技术1、加强设备的保养与维护n淘汰“高耗低效”钻机，改造电动钻机，

18、若有条件使用电网电源，可大大减少燃料油消耗n采用新型钻井防冻保温装置，平均每个井队一年可节约燃料300吨n在钻井作业中推广运用节能发电机、双燃料发动机、推广循环用水冲洗设备等技术方案，减少环境污染，降低成本电动和柴油两用钻机双燃料发动机2、更新、改造和推广节能设备四、钻井节能降耗技术四、钻井节能降耗技术n推广应用钻井液高效节能的剪切混浆器，为钻井液高分子聚合物的配置减少了配置时间，降低工人劳动强度，并且减少化学添加剂的消耗量n更新固控设备，应用大功率的高、中速离心机，提升钻井液的循环利用效率，有效降低固相钻井废弃物的产生n配套液压盘刹系统、应急电机和自动送钻电机系统，为油田现场施工设备的运转效

19、率和安全性能提供了保证四、钻井节能降耗技术四、钻井节能降耗技术n通过改进设备性能，添加助燃剂提高油品的雾化或减小油滴的粒径，来提高油品的燃烧效率，减少柴油的消耗，减少烟尘和一氧化碳的排放量，达到清洁生产的目的。3、提高燃料油的燃烧效率四、钻井节能降耗技术四、钻井节能降耗技术n根据钻井工艺需要，精细计算钻井每道作业工序所需要的功率，再确定柴油机的开动台数，避免盲目增加柴油机开动台数，造成不必要的浪费。n根据地层的物理力学特性，合理选择钻头喷嘴、钻井排量，降低钻杆内压耗，从而降低柴油机输出功率，达到节能效果。4、加强油料管理n杜绝长明灯，更换节能灯等，合理开空调和电暖气n根据施工的工序和合理使用发电机以及其他用电设备5、加强用电设备的管理四、钻井节能降耗技术四、钻井节能降耗技术n推广净化回收利用润滑油的装置，使净化后的润滑油直接回用，从而大幅度减少了废润滑油的产生量。6、润清油净化回收系统n充分利用可再生的清洁能源，节约电能的消耗从而减少柴油的消耗。单个钻井队配置了野营房太阳能集热装置后，每年节约146吨煤，节约成本20万元。7、野营房太阳能集热装置