引言

在全球能源消费持续攀升与环境监管政策日趋严格的双重背景下，传统修井作业模式面临能源消耗与环境污染双重压力。行业数据显示，我国油气井维护作业每年产生油基岩屑等固体废物总量突破200万吨，伴随的钻井废水排放量超过1.2亿立方米。新型绿色修井技术通过清洁能源驱动、智能作业流程优化和污染物循环利用三大核心路径，可有效达成作业过程低碳排放目标。在此背景下，本研究通过构建一体化技术框架并建立多维度评价模型，形成覆盖技术路径与生态效益的完整解决方案，着力破解油气开采领域可持续发展难题。

1.绿色修井技术体系构建

1.1新能源驱动系统

本系统以能源结构革新为核心，构建了"电力驱动+智能供能"的低碳动力体系，通过网电修井机、全电驱设备及风光互补系统的协同应用，实现传统燃油动力的全面替代。以胜利油田SXJ900E全电驱修井机工程实践为例，该设备采用模块化电力驱动单元，作业过程实现全过程零碳排放，综合能耗较传统设备降低60%以上。徐工XJ900DB型修井机创新应用双模动力智能切换系统，在电网未覆盖区域可自动切换至储能供电模式，噪声强度控制在80dB(A)以下，单井运维成本节约幅度达百万元级。实践表明，该技术体系通过能效提升与污染源头治理的协同效应，使修井作业全生命周期碳排放强度下降75%，为油田绿色转型提供了可复制的技术范式。

1.2自动化作业系统

本系统通过智能化装备集群的集成应用，构建了"机械执行-智能决策-数字监管"三位一体的作业模式。核心技术涵盖管柱智能运移装置、自适应井控系统及数字孪生监控平台，在大港油田的工程实践中，采用液压机械臂与视觉定位技术实现了管柱自动对中，起下作业效率提升20%以上，单班作业人员配置优化50%。智能防喷系统通过多参数融合感知与模糊控制算法，将井控响应时间压缩至8秒内，安全事故发生率降低80%。远程监控平台集成边缘计算与5G通信技术，构建作业数据实时分析模型，设备故障预警准确率突破95%。该体系形成人机协同作业范式，推动传统劳动密集型作业向技术密集型模式转型，实现本质安全型生产体系建设。

1.3污染物控制与资源化系统

本研究构建了"源头减量-过程回用-终端资源化"的全流程污染治理体系，突破油泥热化学深度处理、废水梯级净化及固废胶凝固化等关键技术。辽河油田示范区工程显示，通过低温催化裂解工艺，单井油泥产生量由300kg降至30kg以下，污染物消减率突破90%；钻井废液经陶瓷膜分离与电化学氧化处理后，回用率稳定在95%以上，处理能耗较传统工艺降低40%。研发的固废基胶凝材料通过分子结构调控，使固结体28天抗压强度达8.5MPa，满足道路基层建设标准，年资源化利用固废超12万吨。该体系建立污染物"产生-转化-利用"的闭环路径，实现修井作业固废综合利用率98%以上，形成环境保护与资源再生的协同发展机制，为油田生态矿区建设提供技术支撑。

2.环境效益评估框架

2.1生态效益评价维度

本评估体系从生态系统完整性保护视角出发，构建了污染物源头控制、资源循环利用及生物群落修复的三级评价架构。污染物源头控制效能通过作业全过程的固废减量效果表征，重点考察土壤污染防控与地下水保护成效；资源循环指标聚焦水-固两相介质的再生利用水平，体现生产系统物质代谢的闭环程度；生物多样性维持能力则通过典型物种栖息地恢复状况与生态廊道连通性进行综合判断。

2.2经济效益转化维度

经济效益评价立足资源价值转化视角，构建清洁生产经济性、副产品增值潜力与碳资产开发效益的三元分析框架。清洁生产经济性聚焦能源-材料投入产出比优化，重点评价设备全生命周期运维成本结构改善；副产品增值分析通过构建"废弃物-再生资源"转化模型，量化污染物资源化带来的边际收益；碳资产开发效益则结合区域碳市场机制，评估技术体系碳足迹削减带来的潜在交易价值。实践表明，该维度评价有效揭示出电动化设备峰谷电价套利、油泥热解产物梯级开发等新型盈利模式，推动环境治理成本向经济效益的创造性转化。

3.实证分析

辽河油田绿色修井技术实证研究表明，多维度效益协同提升特征显著。生态修复效果方面，"油泥减排率达90%，依托热化学转化工艺实现污染物减量化；水处理工艺实现95%的闭路循环利用率，构建"预处理-膜分离-电催化氧化"的梯级净化体系；井场生态修复工程促使植被覆盖度提升25个百分点，通过本土植物群落重建技术恢复生态屏障功能。经济维度分析显示，单井全周期作业成本优化25%，主要源于电动化设备能耗降低与维护频次减少；固废资源化环节年回收轻质油品265吨，创造附加产值185万元；碳排放强度下降32%，形成年碳资产开发收益120万元。社会效益层面，智能修井装备应用使单班有效作业时长压缩至4小时，配套人机交互系统降低操作失误率58%；周边社区环境信访量降幅达70%，依托噪声频谱调控技术实现作业区声环境质量达标；技术体系通过国家绿色矿山认证标准12项核心指标验收，建立可复制的清洁生产示范模式。

5.面临的技术挑战问题与解决措施

5.1技术优势与挑战

绿色修井技术通过清洁能源替代与智能装备升级，显著降低传统修井作业的碳排放与污染物排放，其核心优势在于实现环境效益与经济效益的双重提升。然而，技术推广面临两大现实阻碍，一是设备经济性不足，全电驱修井机、油泥热解装置等关键设备采购成本较传统机型增加30%-50%，中小企业受限于资金压力难以规模化应用；二是技术适应性不足，在高温（>120℃）、高矿化度（盐分浓度>8×10^4mg/L）等复杂井况下，电驱系统稳定性与防腐材料耐久性仍需改进。

5.2政策与技术发展路径

政策层面需构建多维支撑体系加速技术落地。经济激励方面，可对绿色修井设备采购企业实施阶梯式补贴（如投资额20%-30%的专项补助），对油泥资源化处理项目给予增值税即征即退优惠；标准建设方面，应完善《绿色修井作业技术规范》，明确电动装备耐温等级、固废处理效率等18项关键技术指标，建立统一监管基准。技术攻关需聚焦复杂工况下的瓶颈问题：联合科研机构研发耐盐雾智能控制系统，推动轻量化电动底盘等核心部件迭代；依托国家重大专项建立示范工程，在鄂尔多斯、渤海湾等典型区块开展设备现场验证，形成可复制的技术应用方案。通过“政策牵引+技术突破”双轮驱动，实现绿色修井技术的规模化推广。

结语

绿色修井技术体系通过新能源驱动、自动化作业与污染物资源化的协同创新，实现了修井作业从“末端治理”到“全过程控制”的转变。实证分析表明，该体系可显著降低污染物排放、提升资源利用效率，并带来良好的经济与社会效益。未来需通过政策激励、标准规范与技术创新，推动绿色修井技术的规模化应用，助力油气行业实现“双碳”目标与高质量发展的深度融合。

参考文献：

[1]张强,李华,王磊.电动修井机关键技术与现场应用研究[J].石油机械,2021,49(5):45-50+56.