灘海地區(qū)油水井環(huán)形鋼板開焊的綜合治理

郭海濤 劉秀生 閆傳新

摘要：本文介紹了2014年以來，油區(qū)周邊鹽場開發(fā)大量抽取地下鹵水，導(dǎo)致地表整體發(fā)生不均勻沉降，油、水井表層套管下沉，環(huán)形鋼板開焊脫開，井口與管線產(chǎn)生巨大的拉力，使地面流程嚴(yán)重變形甚至斷裂，造成大面積油氣污染，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。根據(jù)這種情況，多方研究探討了一系列治理措施，有效防控了因地層下陷造成的管線破漏等故障。

關(guān)鍵詞：底層下陷;環(huán)境污染;管線泄漏;預(yù)警裝置

1 基本情況

采油廠地理位置特殊，其中大部分油井處于灘海地區(qū)，2012年以來，河口區(qū)及濟(jì)軍基地共在仙河鎮(zhèn)周邊區(qū)域建設(shè)鹽場10個，占地面積約20萬畝，均采取抽汲鹵水曬鹽方式進(jìn)行生產(chǎn)。鹵水開采層位為第四系平原組。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，近年來共布打鹵水井1160余口，水井深度150-220米，單井日抽水量240-480立方米，日采水量27.84-55.68萬立方米。影響開發(fā)單元44個，影響油井504口，影響水井171口，各類管線532條，共計(jì)198.7千米。

2 隱患問題分析

經(jīng)調(diào)研，地層沉降主要是鹽場開發(fā)大量使用地下鹵水造成的。類似情況此前在濰坊、壽光等地鹽場開發(fā)區(qū)域均有出現(xiàn)。地表下沉造成的一系列問題主要有以下幾個方面：

2.1套管環(huán)形鋼板開裂后，油層套管水泥返高以上一旦發(fā)生套管錯斷、穿孔等問題，油氣將侵入套管環(huán)形空間發(fā)生泄漏，存在井噴失控風(fēng)險。截止2017年底，全廠已有238口油水井出現(xiàn)421井次套管環(huán)形鋼板開焊。

2.2水井及高壓注水管線刺漏將會對巡檢、操作人員和周邊人員造成高壓流體傷害，極易發(fā)生人員傷亡事故。2.3井噴、井口刺漏、管線泄漏等事故均會造成鹽場、養(yǎng)殖區(qū)及灘海水域污染，不僅產(chǎn)生較大的污染賠償費(fèi)用，還會破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，存在環(huán)保風(fēng)險。

3 治理措施

2014年以來，經(jīng)工程技術(shù)管理中心和石油工程技術(shù)研究院技術(shù)指導(dǎo)，我們已采取多種方式進(jìn)行了專項(xiàng)治理。

鑒于其發(fā)生的突發(fā)性和連續(xù)性的特點(diǎn)，我們的主要采取預(yù)防為主，以預(yù)防治理代替事后治理，從流程、井口、抽油機(jī)設(shè)備等方面入手，采取相應(yīng)措施，減少突發(fā)性，降低環(huán)保及安全風(fēng)險。同時輔助以四化設(shè)備，建立預(yù)警機(jī)制，最大限度的降低管線破漏造成的油氣污染損失。

3.1安裝油水井補(bǔ)償器

3.1.1油井：安裝井口補(bǔ)償裝置

該裝置耐壓20MPa;耐溫120°，最大補(bǔ)償距為800mm。該裝置安裝在采油井口和流程管線之間，補(bǔ)償器為雙管結(jié)構(gòu)，采用內(nèi)管與外管斷開密封連接，確保外管具有一定的自由伸縮度，預(yù)留出的伸縮空間可以彌補(bǔ)表層套管的沉降距離，避免油井管線斷裂現(xiàn)象的發(fā)生。

3.1.2水井：安裝水井萬向調(diào)整裝置

該裝置分耐壓25MPa，40MPa兩個等級;耐溫120°，最大補(bǔ)償距為1000mm。在注水井口和流程管線之間采用可伸縮萬向頭連接，補(bǔ)償井口多個方向的蠕動，當(dāng)表層套管下沉?xí)r，井口萬向裝置拉伸，彌補(bǔ)下沉距離，降低管線拉伸斷裂危險。

3.2研制地表下沉預(yù)報警及停井裝置

針對目前現(xiàn)有條件下，井口補(bǔ)償器還不能普及安裝到區(qū)域內(nèi)的全部油水井，因此我們對部分偏遠(yuǎn)井位安裝了地表下沉預(yù)報警及停井裝置，該套裝置具有提前預(yù)知功能，可以將生產(chǎn)隱患提前發(fā)現(xiàn)，一旦下沉距離超過設(shè)定值，立馬發(fā)射信號并通知班組人員，使之在最短的時間內(nèi)趕到現(xiàn)場進(jìn)行處理，將隱患消除在萌芽狀態(tài)。

3.2.1地表下沉預(yù)停井裝置：將油井控制柜電腦保護(hù)器與該裝置控制系統(tǒng)中的中間繼電器連接，將行程開關(guān)安裝在井口（行程開關(guān)通過電纜傳輸信號至控制系統(tǒng)），地表下沉后，井口上竄達(dá)到設(shè)定值時，井口大法蘭碰觸行程開關(guān)，實(shí)現(xiàn)停井。

3.3建立管線壓力波動預(yù)警模型

四化建設(shè)完成后，利用油井壓力遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，建立了管線壓力波動預(yù)警管理模型，即通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集單井管線壓力波動情況及時調(diào)取視頻監(jiān)控或預(yù)警后場落實(shí)的方法預(yù)防管線破漏事故發(fā)生。

管線壓力預(yù)警模型分為兩級預(yù)警，當(dāng)單井管線壓力波動，假設(shè)波動范圍在壓力預(yù)警值下限的20%以內(nèi)時，啟動二級預(yù)警，由監(jiān)控室值班人員調(diào)取該井現(xiàn)場監(jiān)控畫面，排查井口采油樹及管線流程狀況;當(dāng)單井管線壓力波動范圍超過預(yù)警值下限的20%且持續(xù)時間大于10min時，啟動一級預(yù)警，由監(jiān)控室值班人電話告知當(dāng)日巡檢人員現(xiàn)場排查落實(shí)井口管線流程狀況。

4 治理費(fèi)用及效益

4.1治理費(fèi)用

油井補(bǔ)償裝置0.498萬元/臺，水井萬向調(diào)整裝置0.9萬元/臺。油井單井安裝費(fèi)用0.3萬元，水井單井安裝費(fèi)用0.6萬元。地表下沉預(yù)警及停井裝置的總成本僅為525元。分三年逐步對鹽場、養(yǎng)殖區(qū)范圍內(nèi)的347口油井，111口水井進(jìn)行治理，預(yù)計(jì)發(fā)生費(fèi)用497.074萬元。

4.2經(jīng)濟(jì)效益

預(yù)計(jì)以上工作量實(shí)施后，年減少因環(huán)形鋼板開焊，井口流程開裂造成的故障停井100井次，減少原油損失2500噸，同時減少因原油泄漏造成的環(huán)保污染賠償費(fèi)用200萬元，節(jié)約因地層下陷導(dǎo)致的環(huán)形鋼板開焊、校機(jī)等維修費(fèi)用250萬元/年?？捎行ьA(yù)防非計(jì)劃性停井，增加采油時率，提高原油產(chǎn)量。

4.3社會效益

管線壓力預(yù)警模型的建立可由軟件監(jiān)控油井壓力代替人工監(jiān)控，大大減少人工工作量的同時監(jiān)控數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，大大提高數(shù)據(jù)有效利用率及問題發(fā)現(xiàn)及時率，有效杜絕了管線破漏造成的大面積污染問題。2017年以來，四化監(jiān)控共發(fā)出管線壓力波動預(yù)警75條，成功發(fā)現(xiàn)管線破漏52井次，有效預(yù)警率達(dá)69.3%，有效控制油氣污染，減少經(jīng)濟(jì)損失約120萬元。

參考文獻(xiàn)：

[1]《油田四化建設(shè)》張智芳 勝利職業(yè)學(xué)院

[2]《標(biāo)準(zhǔn)化井場數(shù)據(jù)監(jiān)控架構(gòu)》趙瑞娟 勝利職業(yè)學(xué)院

[3]《采油井場工況監(jiān)控系統(tǒng)》王克華 勝利職業(yè)學(xué)院