敏感地区环境友好钻井技术

摘要 为在保护环境的同时开发环境敏感区的石油天然气资源，学术机构正在进行环境友好钻井技术的研究。通过对钻机、陆地平台、运输和废物控制等技术的集成，实现低环境影响或无生态破坏钻井。

关键词 钻井；环境；石油

中图分类号TE4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）85-0028-02

1 概况简介

环境友好钻井系统项目的目标是通过集成工程和环境科学，显著地减少石油开发活动对生态敏感地区的环境影响。

在项目的第一阶段，确定两种极端环境条件的低影响技术，即沙漠类生态环境和沿海生态环境。综合平衡能源价值和社会、环境和经济因素，对资源开发的真实成本提出不同的观点。这一项目的目标是，将现有技术和新的技术整合为一个钻井系统，并能在现场证明其适合生态敏感、进入受到限制地区，在钻井工艺或系统中采用已知但未证明的技术或新技术，适用于中深井和深井的钻井和生产，且整个生命周期的环境影响非常有限。有四个优先的领域：

1）运输设备和方法

对于其他环境敏感区，已研发出各种方法，不需要修建道路，但能够运输重型装备，对土壤、植物或动物几乎没有或根本没有损害。

2）钻井设备和方式

这些封闭的井场采用水平、多分支钻井或延伸钻井，不仅适用于天然气藏的各种复杂井，也使用于生产和集输管线和废物处置。“零井场”概念采用创新性的海洋平台，生态影响程度低。改进钻井设备效率和钻井方法，减少温室气体排放，也就是零排放的概念。把海上的经验带到了陆地。

3）生产系统

包括了处置系统，减少液体的污染，如采出水。U型管概念，生产集输系统不需要挖沟。钻井和生产生命周期的废物管理。低生态影响的占地。

4）与勘探开发活动环境管理有关的研究、公众对环境敏感或受保护地区油气开发影响的认识、审查技术示范对进入敏感区规定的影响。

这些概念的进展程度不同。主要目标是集成现有和正在出现的技术，形成综合的、清洁的钻井和生产系统，没有环境影响或影响非常有限。最低目标是：（1）界定特定地区的最好的适用的可持续钻井的技术体系；（2）证明这种技术足以适应在经济开发油气的同时保护环境；（3）促进以可持续的方式进入目前禁止或受限制的环境敏感区开发；（4）将海上经验移植到敏感的陆地环境。

2 钻机技术

陆地钻井设备已经有所进步，从需要大型起重吊车装配和拆卸的庞大、笨重钻机转向自行装配钻机，道路运输量少且荷载低。由于降低钻井成本、增加钻井速度、减少钻机移动的时间和成本方面的需求，在过去十年，采用了很多创新性的钻机设计。机动性好、自动或半自动钻机重视钻井工人的安全和环境。创新设计在全世界出现，包括美国、欧洲和亚洲的制造商。

3 陆地钻井平台

2004年，有一项专利，是一种架空的、模块化、机动式平台，用于北极、浅海环境敏感地区的石油天然气钻井。平台用于环境敏感区钻井，对地表没有明显的扰动。另外一个重要目的是延长北极、环境敏感土壤和野生动物栖息地的钻井周期（季节）。2003年～2004年，在阿拉斯加的第一口水合物钻井中进行了试验。

系统有铝模块，大约12.5ft宽、50ft长。模块不必都是这一规格，但必须很轻，能够用飞机、陆地车辆、船、雪撬等运到钻井地点。另外，模块能够漂浮，在浅海沼泽地可拖曳到钻井地点。

在环境敏感区采用架空的陆地平台，需要有柱子支撑。在南方的路易斯安纳的Tuscaloosa气田，BP目前采用柱子支撑一部大型钻机钻一口深度加密井，减少了钻机底部的基础。对于不太复杂、钻井周期短的井，当前这种方式不太适用（BP这口井的钻井时间为90天～120天）。

应从这些场地的建造获得经验，并可能代表最好的EFD适用技术。现场设备可分成小的组件，用卡车运到不同钻井地点，再组装起来。对环境的影响程度将大大降低。

陆地钻井平台不仅适用于需要将平台升起的地方（即与土地接触最小），也适用于可能建立平台的地方，这样可获得工程和环境的其他效益。

4 废物管理

对于保护环境和控制运行成本而言，避免或减少废物产生至关重要。EFD项目的废物管理部分方向为减量化、再利用、再循环、再生和处置（按这一顺序）。减小钻孔，可显著减少钻屑量。

按照联邦和州的规定，作业者一直采用各种方式管理钻井废物。在陆地钻井现场，过去采用废物池（备用池）。湿的钻屑自然干化并用土覆盖。在陆地和海洋，目前采用了许多钻井液回收和钻屑处置方式。

与海上作业相比，陆地的较多的方案可供选择。包括土地抛撒、种植土地、脱水和就地填埋、注入地下、焚烧和其他热处理、生物修复、堆肥、再利用和再循环。生物修复采用蚯蚓制肥处理岩屑，并将其转化为肥料，作为土壤改良剂。

尽管钻屑和剩余的钻井液体是勘探开发的主要废物，但也有其他废物，包括受污染的水、材料和化学药剂包装，也包括大气排放，如二氧化碳和氮氧化物，还有碎金属、燃料油和其他油类，以及常规的人类和工业废物。

蚯蚓制肥是有效处置钻井废物的新方法，有可能用于环境敏感地区。如与环境友好泥浆设计相结合，就优于钻屑的热处理。

有一个研究可在钻井现场安装的生物处理器的项目。项目的重要成果就是一种占地少、环境影响低、适用钻井作业实际情况的处理工艺，按工程和生物学原理，能将钻井废物转化为有用的产品。目标包括：1）优选可移动、占地小处理工艺；2）确认可有效处理废物；3）确定气候、地区、钻井现场等适用条件和限制；4）确定与工艺相关的处理效率、成本、环境因素、产品使用和环保法规。

钻屑注入地下是一种废物处置技术，破碎后钻屑、油田其他废物与水混合成浆体，通常采用海水（海上）和降水（陆地）。浆体用泵注入已有的专用井或在钻井的环形空间，在构造适当时进入套管鞋处产生的裂缝。

废水的污染物有沉淀物、泥浆和钻井添加剂。对于减少可能的环境危害，恰当管理、隔离和处置废水非常重要。降水只应是未清洁的雨水，未受污染的降水应直接排入河流、海洋和其他水体。分析可能的降水污染的目的有：增加对钻井环境影响的认识，符合公众钻井活动不产生污染的预期，减少环境影响，承担法定和环境责任，提供更清洁的工作环境，通过提高效率和减少成本节省长期费用。

废水应限制在井场，处置要远离河道和湿地。废水通常采用临时池储存、循环、处理以减少体积，或者运到其他地方适当处置。

5 低影响通道

就后勤而言，设备、物资、人员进入和撤出钻井现场时机非常复杂。如果要求对环境没有影响或影响有限，就更加复杂。保护西部和西南部的“隐生土壤”、内陆和海岸湿地困难很大。但是，将现有大型运输和临时道路技术相结合，就可实现低环境影响运输。

为将影响降到最低，可采用无纺布和铺设高强轻质的合成材料修建“假的”或临时性的道路和钻井场地。这些材料能承受重荷载，且使荷载分布得更均匀。再加上罗林冈运输汽车或气垫船，环境敏感地区的土壤就不会被压紧和侵蚀。采用军用临时桥梁和道路技术，产生的生态影响也很小。

作为项目的一部分，正在启动一个全国性的专业学生竞赛，要提出创新性的思维和方案，达到无扬尘、无大气排放、无土壤碾压或无生态损坏地移动重型设备的目标。

6 结论可持续发展的首要目标是满足今天的需要而不危及下一展的机会。可持续发展意味着回报多于获取，影响着私营和商业机构。在公共事务中，环境保护非常重要。作业者必须极端重视安全和环境保护。在大多数工业化国家，特别是欧洲共同体，在陆地其他行业的基础上，建立了劳工保护法规新的标准。

石油和天然气行业努力满足全球能源需求，同时要保护环境。为了达到这样一来的目标，必须控制排放，从产品使用和作业控制局部影响，保护生物多样性，计算环境成本，透明和开放地进行沟通和决策。

这一项目为政府、行业和学术机构提供一次合作的机会，研究技术和政策，来改进行业的环境管理。

参考文献

[1]丁萌，王巧然.国际钻井装备与技术发展趋势及方向[J].资源导刊（河南），2010（1）.