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1、精选优质文档-倾情为你奉上编号：ZDHB2010-02 新疆油田公司准东采油厂2010年“油气田环境保护”专刊投稿项目名称：小修作业井口导流及刮油技术完成单位：新疆油田公司准东采油厂完成时间：2010年04月28日小修作业井口导流及刮油技术摘要：在油水井小修施工作业中，井口倾泻、溢出和洒落的油水污染了井口、地面、设备和工具，不仅使员工的工作环境变得脏、乱，而且落在地面的原油渗入地下，无法回收，长期作业造成的浪费和环境影响相当严重可观。针对井口的作业情况，研制出提下油管和抽杆的井口导流及刮油装置，通过对井口实现导流、严格控制管杆内外油污等技术，在一定程度上做到了修井作业的清洁生产、安全生产和节能
2、减排。 关键词：修井作业 导流装置 清洁生产 安全生产 环保效益0 引言要实现修井作业与环境的和谐，做到清洁生产、安全生产和节能减排，必须在修井作业全过程做好环境保护工作，提供安全方便的作业环境，杜绝修井作业过程中的油水乱排乱放。但在传统观念、做法和技术条件的限制下，还存在着以下4种工况造成井口油水外溢和洒落。（1）提油管作业过程中，若出现泄油器打不开、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升（27/8英寸油管）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升（27/8英寸油管）。（3）试完泵下抽杆作业中，
3、每下一根抽杆，井口就溢出等量抽杆以及刮蜡器和扶正器本体体积的液体约5升，这部分液量溢流至井口地面。（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。所有这些倾泻、溢出和洒落的油水给修井作业带来以下问题：（1）油水污染了井口、地面、设备和工具，使员工的工作环境变得脏、乱。虽然目前普遍采用井口铺垫塑料布，挖排污沟引流的方式来引流和排污，但没有从根本上解决井口油水污染问题。（2）员工在提下管杆操作过程中，脚下有油水容易滑倒，造成人员受伤。（3）在作业过程中不断清理井口油污，既增大了员工的劳动强度，还影响了施工进度。（4）在作业后，要用一部分人力、物力来治理污染，既费工
4、费力，还造成井场一定程度的破坏。（5）溢出的原油渗入地下，无法回收，长期作业造成的浪费相当可观。针对这些现象，我们研制出了提下管杆作业井口导流及刮油装置，通过应用这一“绿色”修井技术，使得井口溢流、洒落的油水不落地，直接进入井口导流装置，再引流至指定地点集中回收，尽最大可能减少污染物的排放。1 提下油管作业井口溢液导流回收技术1.1溢液导流装置总体结构介绍如图1、图2、图3，提下油管井口导流装置为大体呈方形的不规则结构，基本尺寸为930mm*790mm*370mm，采用3mm钢板折叠组焊而成。考虑到作业和防喷抢险的方便（不用时能快捷简便地拿掉），整体从A-A线剖开为两部分，两部分采用铰链在装置
5、一边的拉杆和蝶形螺帽连接和拆卸。安装后，中间的两半圆环卡箍在防喷器法兰侧面，装置的底面座在防喷器的上平面上，装置的后半边的侧面靠在防喷器的侧面。装置的前半部分为弧形容器，装置的后半部分为790mm*390mm*370mm的方形容器， 容纳量为112升，是承接油水的主要部分。为了防止油管里近30升油水倾泻下来造成的飞溅，这一部分装有390mm*790mm*30mm的网状缓冲板。在后半部分容器的下部，开有一直径75mm的带过滤网的出口，用快速卡子和具有一定刚度但又能任意弯曲的轻便软管连接。因为该装置安装在防喷器上，有一定高度，当容器内有积液时，就通过软管引导至井场以外指定装置内。在方形容器的后面，
6、安装了两支可粗调和微调高度的支腿，可以根据不同井口的高度来调节支腿高度，以稳定的支撑导流装置。另外，设计了阻挡油管摆动的护栏，可以防止卸开油管后油管的摆动，使得油管流出的液体只能冲向缓冲网。在装置的上端面一周，在3mm钢板上焊接有直径8mm的钢筋，可以防止作业时手和3mm钢板直接接触挤伤手。图1 提下油管井口导流装置俯视图图3 提下油管井口导流装置侧视图图2 提下油管井口导流装置后视图1.2 装置密封结构介绍装置分为两部分而又要盛纳油水，密封就成为设计该装置的关键问题。最初的做法是在两部分接合面以及中间的圆环内表面采用万能胶粘接10mm的胶皮密封，但由于井口工作环境比较恶劣，又经常拆卸，试用后
7、发现密封胶皮很容易脱落。为此，改为在两部分接合面以及中间的圆环内表面采用铆接胶皮密封的办法，经过试用后发现不但密封胶皮容易脱落，而且还存在密封不严的问题，更为重要的是，胶皮脱落后再次铆接更为麻烦。经过不断试验解决了这一问题，即用一种坚韧耐用的胶条作为密封材料（这种胶条形状为n形，宽度20mm，高度30mm），在装置接合面处制作密封槽（密封槽形状为u形），再把密封条插进密封槽。这种办法既密封严密，又方便更换操作，而且还耐用。1.3缓冲板结构介绍及缓冲板网眼直径的确定方法通过计算可知，9.5米长的油管内的液体只需1.39秒即可全部倾泄而出，流出的液体速度最高可达13.6m/s，即：液体以这样的流速
8、流进容器肯定是要飞溅而出的。为此，在承接油水容器的上平面设计了一390mm*790mm*30mm的网状缓冲板。缓冲板可以装上和拿下，正常作业时装上缓冲板，清理容器内部的赃物时拿下缓冲板。缓冲板正反面都焊接有把手，可以正反使用，当正面有赃物时可以反过来使用，利用油管内冲下的油水把赃物冲进容易清洗的容器底部。缓冲板网眼直径为多少合适呢？网眼直径太大，起不到缓冲的作用；网眼直径太小，通过性又差，液体还是要飞溅出导流装置。在不考虑水滴和容器底部碰撞能量损失以及空气阻力的情况下，根据能量守恒定理，要想水滴不飞溅出来，水滴经过缓冲板后速度要降为零，依据伯努利方程: 此处： 可解出： 即水滴经过缓冲网后的水
9、头损失为9.45m。设液体经过缓冲板网眼的流态为粗糙管紊流，则依据希夫林松公式，沿程摩阻系数为：此处：为网眼的当量粗糙度（查表知=0.3），D为网眼直径。再将及代入达西公式：得缓冲板网眼直径为： 根据以上计算，再考虑实际制做的方便，确定实际网眼直径为3mm。1.4支腿结构介绍在方形容器的后面，安装了两支可粗调和微调高度的支腿，可以根据不同井口的高度来调节支腿高度，以稳定的支撑导流装置。粗调是靠嵌套在一起的两级方钢通过销子插接在不同的孔内来调节高度，调节范围为0700mm。微调是靠螺纹旋紧旋出的办法精细调节高度，调节范围为0150mm。整套支腿（包括销子）做成和导流装置既灵活连接又拿不掉的形式，
10、防止拆装、搬迁时支腿丢失。1.5护栏结构介绍井口作业工人的习惯是在卸开一根油管后要松手，这时油管要摆动，如果油管摆动到导流装置以外的部分，则油管内的液体依然要泄至井口地面。为此，设计了阻挡油管摆动的护栏，护栏材料为直径12mm的钢筋，插接在导流装置的结合套上，使得油管流出的液体只能冲向缓冲网，当不用护栏时可以拿下。考虑到安装护栏不能影响修井一岗操作液压钳，所以护栏做成L形，既能拦住油管摆动，又不影响液压钳的自由进出。 1.6排液管介绍首先，由于作业井口的复杂和井场的不同，排液管要能自由弯曲；其次，鉴于导流装置容器内的液体几乎没什么压力，所以排液管又必须带有自撑开性，这样没压力的油水才能在管中流
11、动。为此，我们选用了内径为75mm的螺旋钢骨架聚氯乙烯软管，这种管由于有螺旋钢骨架，壁厚又只有3mm，所以既轻便又耐用，可以拉至任何想拉到的地方，不用时可以轻松地盘起来。这种管还具有耐热、耐冻、耐挤压的特点，在夏季和冬季作业都不影响其性能。在使用时可以很方便用快速卡子和容器底部的出口管连接。由于容器底部的出口管带过滤网，可以过滤掉流入软管内的渣滓，所以也不存在软管堵塞的问题。1.7导流回收工艺示意图提下油管井口导流回收示意图如下：3124567891011121、小修作业平台 2、油管头 3、防喷器 4、油管 5、导流装置 6、护栏 7、油管倾斜下的油水 8、缓冲板 9、容器出口 10、支腿
12、11、排液管 12、排液罐1.8 提下油管作业井口溢液导流回收装置的优点该装置有以下优点：1、结构简单，安装使用方便，清理快速、方便；2、连接处密封严密，有足够的抱紧力，液体不易流出；3、操作安全可靠，不影响修井一岗、二岗的正常操作和开关防喷器操作；4、油管内液体不易溅出；5、可以和井口设施组合配套使用，适用于不同高度的井口，稳定性好；6、便于选择导流地点。2 提下抽杆作业井口溢液导流回收技术2.1溢液导流装置总体结构介绍抽杆井口导流装置采用3mm钢板折叠组焊而成。考虑到作业和防喷抢险的方便，整体剖开为两部分，一边用高强度合页链接，另一边采用铰链在装置一边的拉杆和蝶形螺帽连接和拆卸。安装后，抽
13、杆井口导流装置侧面卡箍在抽杆简易井口上，底面座在井口塔形法兰或偏心井口上，因井口的结构所限，为了承接较多的油水，容器向下再向外延伸，形成最大直径为450mm的环柱形结构。容器的容量约为12升（一根7分抽杆的体积约是5升，包括抽杆接箍和刮蜡器），而450mm的直径也能够收住提下抽杆溅出的液体。在容器的侧下部开有一直径75mm的出口，用快速卡子和螺旋钢骨架聚氯乙烯软管连接，用以引导油水外流。在装置的两侧焊接有放置管钳和抽杆吊卡的把手，方便工人操作。在装置的上端面一周，在3mm钢板上焊接有直径8mm的钢筋，可以防止作业时手和3mm钢板直接接触挤伤手。如图5。图5 抽杆井口导流装置平面图2.2装置底座
14、及密封结构介绍由于偏心井口的形状、尺寸和普通井口不同，为了提高装置的通用性，使得该装置既能适应普通井口又能适应偏心井口，还要能卡住抽杆简易井口仅仅30mm的圆环带（该处直径为115mm），所以在底座处着重进行了测算和设计。设计后的底座平面尺寸和高度，满足了既能平稳地座在普通井口上，也能平稳地座在偏心井口上，还能使宽度30mm的密封条刚好抱住抽杆简易井口的圆环带，实现密封。装置密封结构也是在装置接合面处制作密封槽，再把密封条插进密封槽的办法，既密封严密，又方便更换操作，而且还耐用。2.3提下抽杆作业井口溢液导流回收装置的优点该装置有以下优点：1、结构简单，安装使用方便；2、操作安全可靠；3、降低
15、了劳动强度；4、连接处密封严密，有足够的抱紧力；5、适用于不同的井口。3 提下管杆作业井口刮油技术（1）提下油管作业井口刮油技术是在防喷器保护盘的下面，铣一直径为300mm，深度为20mm的两个半圆，再在这两个半圆上钻眼攻扣六处（360度对称）。再制作一外径为300mm、内径为180mm、厚度为8mm的两个塑料半圆环压盖，通过沉头螺钉（直径为8mm）可以上到防喷器保护盘的下面，上紧后压盖和防喷器保护盘的的间隙为12mm，在这12mm的间隙里放置一外径为250mm、内径为73mm、厚度为10mm的圆环状刮油胶皮，刮油胶皮上也开有六个眼，每个眼的直径为30mm。这样，圆环状刮油胶皮就紧密包在外径7
16、3mm的油管外壁，但可以在防喷器保护盘和压盖之间径向移动。提下管柱时，不管管柱怎么摆动，刮油胶皮都可以刮掉油管外壁的油污。胶皮及压盖在防喷器保护盘下面，不影响座油管吊卡。（2）提下抽杆作业井口刮油技术是在抽杆简易井口的上端，通过螺纹连接一双层压盖，双层压盖之间安装一内径为19mm的屈服性很好的圆环状胶皮，胶皮内径处再剪开多处舌状缺口以增加胶皮的通过性。这样，当提抽杆时，依靠胶皮的弹性和结构特性，不仅可以刮掉抽杆本体的油污，还可以正常通过刮蜡器和扶正器，并且刮掉刮蜡器和扶正器外壁的油污。4 应用效益分析通过在沙南油田、彩南油田、石西油田的推广使用，提下管杆井口溢液导流及刮油装置以较少的投入，很好
17、地解决了长期困扰小修作业的井口污染问题，取得了较好的环境效益、安全效益和经济效益。（1）该装置通过对井口实现导流、集中回收，大大减少了污染物的排放。2009年准东采油厂井下技术作业公司共作业油水井891自然井次，按照每井次井口排放1.9立方油水计算，全年共减少排放约1692立方油水。（2）该装置实现了井口无油污，解决了修井作业外溢出的液体对井口、地面和修井机千斤等设施的浸泡，提高了作业的安全系数，由此产生了一定的的安全效益。经调查统计，2009年准东采油厂井下技术作业公司修井队没有因井口地面湿滑而造成的受伤，没有因井口油水而造成的设备和作业方面的问题。而且，该装置改善了施工作业环境，员工在井口
18、作业的安全性大为增强，相应地提高了作业效率。（3）该装置的使用节省了挖排污沟的时间，减少了作业期间平整井口的时间，提高了修井作业的工作效率，减少了修井占产时间，相应地提高了油井产能。按每口井挖排污沟、排污池需6小时人，平整井口需2小时人，则全年节约劳力资源约7128小时人（4）该装置的使用节省了井口铺垫防渗膜的材料费和完井后清理排污沟、排污池、井口等治理污染的人力和物力的费用。按每口井治理污染的人力费、机械费和井口铺垫防渗膜的材料费需700元，则全年节约资金约62万元。（5）该装置的使用使得修井作业流出井口的原油回收率得到了较大提高，回收的原油可以再利用，因此从长期来看，因原油回收率提高而产生
19、的经济效益也很可观。The Wellhead Diversion and Oil-scraping Technology in Workover JobsLiu Chenggui Xia zhenjun Zeng qingjun Wang hailong Bao mingkui(Downhole Operation Company of Zhundong Oil Production Plant, Xinjiang Oilfield，)Abstract：During workover treatment of oil and water wells, spilled or overflowed
20、 oil and water will pollute wellhead, ground, equipments and tools because of wellhead incline. So working environments of workers will become dirty and messy, and the spilled oil cant be recovered because it drops down to ground and infiltrates in it. The waste and environmental pollution are very
21、serious. According to wellhead operation condition, wellhead diversion device for extracting or introducing tubing and rod is developed. Through wellhead diversion technology and strictly controlling the spilled oil pollution from both inside and outside tubing or rod, cleaner production, safety pro
22、duction, energy saving and discharge reducing come true in workover treatment to some extent.Key words：Workover Treatment, Diversion Device, Cleaner Production, Safety Production, Environmental Benefits参考文献（1）杜扬，流体力学，北京:中国石化出版社，2008.8（2）井下作业技术数据手册编辑委员会编，井下作业技术数据手册，石油工业出版社，2000.1（3）机械设计手册编辑委员会编，机械设计手册，机械工业出版社，2005第一作者简介：刘成贵,1995年毕业于新疆石油学院石油工程系钻井工程专业, 工程师, 现在准东采油厂井下技术作业公司工艺所做油水井小修工艺研究工作。通讯地址：新疆昌吉州阜康市准东石油基地井下技术作业公司，专心-专注-专业