含硫油、气井安全钻井技术

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高压高含硫气井安全生产操作规程

高压高含硫气井安全生产操作规程

高压、高含硫气井钻井安全生产操作规程(初稿)1 主题内容与适用范围本规程规定了高压、高含硫气天安全钻井作业时,井场及钻机设备的布置、钻井生产过程中对硫化氢检测与人身防护应遵守的基本原则、井控装置的安装和材质、钻井设计的特殊要求、钻井安全操作。

本规程适用于中国石化股份公司范围内的陆地高压、高含硫油气田勘探开发中的钻井施工,同样适用于含硫气田勘探开发钻井施工。

海洋钻井施工可参照执行。

2 引用标准及参考书目SY/5225-87《石油与天然气钻井、开发、储运防火防爆安全规定》GB/8789-1988《职业性及性硫化氢中毒诊断标准及处理原则》SY/5087-93《含硫油气田安全钻井法》SY/5225-87《含硫油气田硫化氢监测与人身安全防护规定》SY/6455-2000《陆上石油工业安全术语》SY/6426-1999《钻井井控技术规程》SY/5053.1-2000《防喷器及控制装置防喷器》SY/5053.2-2001《地面防喷器及控制装置控制装置》SY/6203-1996《油气井井喷着火抢险作法》SY/5876-93《石油钻井对安全生产检查规定》《石油天然气钻井健康、安全与环境管理》杜君主编 1998.5 石油工业出版社《钻井作业HSE风险管理》中国石油天然气集团公司HSE指导委员会编《井下作业HSE风险管理》中国石油天然气集团公司HSE指导委员会编《钻井手册(甲方)》《钻井手册(甲方)》编写组编 1990.12石油工业出版社3 术语3.1 安全临界浓度在此浓度中,工作人员可在露天安全工作8小时(硫化氢的最高容许浓度,为10mg/m3)。

3.2 氢脆化学腐蚀产生的氢原子,在结合成氢分子时体积增大,致使低强度钢或软钢发生氢鼓泡,高强度钢产生裂纹,使钢材变脆。

3.3 硫化氢应力腐蚀开裂钢材在足够大的外拉力或残余张力下,与氢裂纹同时作用下发生的破裂。

3.4 硫化氢分压在相同温度下,一定体积天然气中所含硫化氢,单独占有该体积时所具有的压力。

《含硫油气井钻井操作规程》

《含硫油气井钻井操作规程》
目 次
前言Ⅱ
9钻井安全作业5
10应急响应7
前 言
本标准由石油钻井工程专业标准化委员会提出并归口。
本标准起草单位:四川石油管理局钻采工艺技术研究院.
本标准主要起草人:李强、高碧桦、杨开雄。
含硫油气井钻井操作规程
1
本标准重点规定了含硫化氢油气井地质及工程设计、井场及钻井设备布局、井控装置和井用管材选用、人员培训、硫化氢监测及人身安全防护、钻井安全操作、应急预案制定及应急响应、井喷失控处理应遵循的基本准则,其它内容按有关的钻井操作规程执行.
4。3钻井设备的安放位置应考虑当地的主要风向和钻开含硫油气层时的季节风风向。井场内的发动机、发电机、压缩机等易产生火花的设备、设施及人员集中区域,宜布置在相对井口、放喷管线出口、液气分离器及除气器的排气管线出口、钻井液罐等容易排出或聚集天然气的装置的上风方向。
4.4发电房、锅炉房等应设置在当地季节风的上风方向;发电房距井口30m以上,锅炉房距井口50m以上;储油罐应摆放在距井口30m以上、距发电房20m以上的安全位置。
4。5井场电器设备、照明器具及输电线路的安装应按SY 5225中的相应规定执行。
4。6井场周围应设置两到三处临时安全区,一个位于当地季节风的上风方向处,其余与之成900~1200分布。
4.7在临时安全区、道路入口处、井架上、值班房等点上安装风向指示器(如风向标、风飘带、风袋、风旗等)。
4。8钻入含硫油气层前,应将机泵房、循环系统及二层台等处设置的防风护套和其他类似的围布拆除。寒冷地区在冬季施工时,对保温设施可采取相应的通风措施,以保证工作场所空气流通。
5.11放喷管线出口不能正对井场附近的居民住宅、距各种设施不小于100m、具备放喷点火的条件.
5.12液气分离器排气管线(按设计通径)应从分离器单独接出,液气分离器及除气器的出口接至距井口50m以远有点火条件的安全地带.

高含硫化氢气田钻井作业危险识别及控制措施

高含硫化氢气田钻井作业危险识别及控制措施

高含硫化氢气田钻井作业危险识别及控制措施唐开永(注册安全工程师、一级安全评价师)目前我国含硫气田占全国产量的60%。

我国“十五”期间探明的天然气中有990×108为高硫化氢(硫化氢含量大于或等于30g/m³),其主要分布在鄂尔多斯、塔里木、四川盆地及柴达木盆地。

含硫气井的开采是具有高度危险性的作业,世界各国在含硫气井开采过程中,井喷事故的发生层出不穷,常常会发生灾难性的事故,开采面临的风险很大。

一、风险识别钻井液中的硫化氢主要来源于含硫化氢地层。

硫化氢钻井作业中面临的特定危害和影响如下表。

硫化氢钻井作业中的特定危害和影响在钻井过程中,硫化氢主要集中在①井口附近;②钻井液出口;③除气器口;④循环池;⑤泥浆筛附近;⑥生活区、发电机、配电房抽风口处。

硫化氢职业危害程度级别为II级高度危害,10 m g/m³是《工作场所有害因素职业接触限值》(GBZ2-2002)规定的最高容许浓度。

硫化氢腐蚀方式主要有电化学失重腐蚀。

氧诱发型裂纹(HIC)腐蚀、应力腐蚀开裂及硫堵;硫化氢对人的危害主要是毒性危害。

二、控制措施1、人员培训现场监督是硫化氢作业环境现场监督的负责人,也是组织实施应急预案的现场指挥,除了接受硫化氢防护的基本培训外,还应清楚自己在应急预案中的职责,掌握钻井遇到硫化氢之前对钻井液的处理和硫化氢对设备的影响等。

在含硫气井作业的相关人员应进行硫化氢防护培训,了解硫化氢自救和他救的知识。

对其他到访人员则应该知道有关出口路线、紧急集合区位置、适应的警报信号和在紧急情况下的响应方法和个人防护用品的使用。

2、钻井设备选择和布置由于硫化氢对设备腐蚀严重,所以钻井设备的金属材料应该具备抗应力开裂的性能,非金属材料应能承受相应的压力、温度和硫化氢环境,同时应考虑化学元素或其他钻井液条件的影响。

井场及钻机设备的安放应考虑季风风向,井场值班室、工作室、钻井液室应设在井场季风的上风方向。

在季风上风方向较远处专门设置消防器材室,配备足够的防毒面具和配套供氧呼吸设备。

5087含硫化氢油气井安全钻井推荐作法

5087含硫化氢油气井安全钻井推荐作法

修改的主要内容有:
范围; 井场和钻机设备布置(对应API RP 49:2001 第8章部分章条); 地质及钻井工程设计的特殊要求。
新增加内容有:
人员及设备防护(对应 API RP 49:2001 第5章、第6章); 应急预案(对应API RP 49:2001 第7章部分章节); 井场安全(对应API RP 49:2001 第10章及API RP 55 第9章部分章节); 井用材料及设备 (含井控装置的材质和安装)(对应API RP 49:2001 第9章 部分章节); 特殊作业(对应API RP 49:2001 第11章部分章节); 海上作业(对应API RP 55:1995 第11章);
本标准代替SY/T5087-2003《含硫油气井安全钻 井推荐作法》。 井推荐作法》
[说明]SY/T 5087-2003《含硫油气井安全钻井推荐做法》于1985 年颁布实施,之后在1993年和2003年经过二次修订。虽然2003年刚 对该标准进行了修改,但2003版的修订主要是集中在标准名称、章条 标题、规范性引用文件、井场布置示意图及某些条款内容,增补了目 次和前言,而技术内容基本没有大的修改。由于没有发生大的硫化氢 泄漏事故,所以这一问题和矛盾并不显得特别突出。
源部海洋石油作业安全办公室 API Spec 5D 钻杆规范 API Spec 6A 井口和阀门规范 API Spec 16A钻通设备规范 API RP 53 钻井的防喷设备系统
[说明]上述规范性引用文件中除了SY/T5964、SY/T5858、SY/T6277之 外,其余均为2004版标准新增加的规范性引用文件。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。 凡是注日期的引用文件,其随后的修改单(不包括勘误的 凡是注日期的引用文件,其随后的修改单( 内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标 内容)或修订版均不适用于本标准,然而, 准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。 准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。 凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。

罗家地区含硫油气井安全钻井技术

罗家地区含硫油气井安全钻井技术

井涌甚 至井 喷。 二 、 安 全 钻 井 配 套 技 术 1.安全优 质钻井 技术 合 理优化钻 井参数 、提 高机械钻 速 。合理 的钻 井 、水力 参数设 计 ,
也是 使用 好钻头 的重要 环节 。我 们根 据所钻 地层 的 特性 ,优化 钻井 参 数 ,合理 选 择 喷 嘴 ,实 现 高压 喷射 钻井 技 术 。二 开井 段 保 证 排 量在 501/s以上 ,泵压 20MPa左右 。
在对 罗家油 田高含 H2S探井 的管 理上 ,形成 了事套技术 。
案 、逐级 审批 、开 钻验 收 、过程 监控 、事 后总 结 的管理 制度 。做 到 责
一 、 钻 井施工 的难点 1.施 工 井场 附近有 采 油井 、居 民 区 、厂矿 等建 筑 物 ,钻井 过 程 中
施工 配套 方案 。在 实钻 过程 中 ,调 研整 理 了罗 家油 区所有 含硫 油气 井 要对 当天下 达的技 术指令进 行全程 的监督 与指导 。
的资料 ;形 成了罗 家油 区硫化 氢生 成 一运移 一聚集 规律 研究 报告 ,为
2.规范 施工管 理
罗 家油 区含硫 油气 井施 工提 供较 为准 确 的预报 ;形 成了 适合 罗 家油 区
关 键 词 :胜 利 油 田 黄 河 北 硫 化 氢 安 全 钻 井 技 术研 究
自2010年开始 ,针对 含硫地 层的特 点 ,我们 通过分 析硫 化氢 生成
1.成立项 目组
一 运 移一 聚集规 律 、含 硫条件 下钻 井及 完井 存 在的 问题 ,分析 影 响含
建 立钻井 项 目组 ,明确项 目组 成员职 责 ,使 高含 H2S探 井钻 井管
探井 实施 项 目管 理 ,工 程 、泥浆 技 术人 员 、安 全管 理 人 员住 在 井上 , 全天 候 、全 过程 实施 各项 技术 措施 的制 定 与落实 。同时 要理 顺钻 井生 产 中的各个 环节 ,使 得钻 井 生产科 学有 序地 进行 ,避 免 井下 复杂 情况 及 事故 的发生 ,及 时消 除各 种隐 患 ,有效 地遏 止高 危地 区井 喷 事故 的 发生 。

含硫油、气井安全钻井技术

含硫油、气井安全钻井技术

含硫油、气井安全钻井技术含硫油和气井是一种非常特殊的油井,由于其特殊地质条件,钻井、生产、储运都会带来很大的安全风险。

本文将介绍针对含硫油、气井的安全钻井技术,以确保钻井过程安全高效,同时最大化地保留储量。

含硫油的特点含硫油是指含有较高含量的硫和H2S(硫化氢)的油,在钻井、生产过程中会释放出H2S气体,这种气体是一种强烈的毒气,对人体和设备都有很大的危害。

因此,钻井作业时特别需要注意安全措施。

在含硫油井区域中,最常见的岩石是石膏,它具有很高的可塑性和滑动性,因此,需要采取特殊的措施来抑制井壁塌落,并保持井眼稳定。

气井的特点气井通常是指天然气或其他可燃气体的储藏地点,由于其高压和易燃性,需要采取特殊的安全措施。

特别是在钻井和作业过程中,需要小心谨慎,以防止火灾或瞬间释放过多天然气造成爆炸。

由于气井具有高产能、高危险系数等特点,因此在钻井和生产中需要采取一系列特殊技术措施,以保证其安全稳定地运行。

含硫油、气井的安全钻井技术钻头及钻井液在含硫油、气井钻井过程中,钻头和钻井液被认为是最重要的因素之一。

通常钻头不能使用高速钻头,因为这会导致较大的井壁塌落和扰动。

使用钻头需要特别注意,以避免塌落和沉降。

另外,由于施工现场气体中含有硫化氢,因此钻头需要覆盖住气腔。

钻井液是防止井眼塌陷的关键。

通常,含硫油、气井用的钻井液都是氯化钙压裂液,因为它能够抑制石膏塌陷和应力倒挂。

而在气井中,一般会使用水基泥浆,以避免刺激天然气的释放。

安全设备在含硫油、气井钻井过程中,需要采取一系列安全措施,以保证工人的安全和设备的安全。

通常需要使用鼻子阀、控制阀、排气阀和蓄能器等安全设备。

鼻子阀被用来调节控制钻杆的封闭度,从而减小对井壁结构的伤害。

控制阀、排气阀和蓄能器则用于控制井口气体的释放和储存。

通风及空气净化由于含硫油、气井中气体的毒性和危险性,通风和空气净化也是非常关键的安全措施。

在施工过程中,需要使用吸气式排风机来排出有毒气体和惰性气体,同时需要对空气进行净化和过滤,以提高空气质量。

高含硫气田开采安全技术

高含硫气田开采安全技术一、绪论含硫气田是指产出的天然气中含有硫化氢以及硫醇、硫醚等有机物的气田.硫化氢含量在2%~70%为高含硫化氢气田[1]。

世界上已发现了400多个具有商业价值的含硫化氢气田[1,2].而目前我国含硫气田(含硫2%~4% )气产量占全国气产量的60%.四川、渤海湾、鄂尔多斯、塔里木和准噶尔等盆地相继发现了含硫化氢天然气[1,3—10]。

硫化氢含有剧毒[10],对人员有一定的危害。

随着天然气勘探力度的不断加大,油气钻井的难度不断增加,含硫天然气田的开采变得格外重要,现已成为我国天然气开发的一个重要方向。

因此,对于高含硫气田开采过程的安全分析和安全管理变得格外重要.文章通过对高含硫气田开采过程进行分析,从人机物法环角度,提出安全管理的要求,并对易发情况提出应对措施。

二、我国高含硫气田概况1.我国高含硫气田基本情况天然气属于清洁能源,大力发展天然气工业是中国重大能源战略决策。

中国高含硫天然气资源丰富,开发潜力巨大.截至2011年,中国累计探明高含硫天然气储量约123110m ∧⨯,其中90%都集中在四川盆地[11].从20世纪50年代至2000年,中国石油天然气集团公司己在四川盆地开发动用高含硫天然气831402.510m ∧⨯,2000年后随着川东北地区下三叠统飞仙关组气藏和龙岗二、三叠系礁滩气藏的探明,更是迎来了高含硫天然气开采高峰(表1)[12].随着海相天然气资源勘探力度的加大,中国高含硫天然气探明储量将进入快速增长期,为进一步加快高含硫气田开采奠定了资源基础.除天然气外,硫磺也是高含硫气田所蕴藏的宝贵资源。

因此,安全、经济、高效地开采天然气并将有毒硫化氢转化为硫磺,对优化能源结构和节能减排意义重大.表1 四川盆地主要的高含硫气田统计表2. 高含硫气藏划分标准高含硫气藏开发的先导性试验从20世纪60年代开始进行(试验井是卧龙河气田的卧63井,其2H S 含量3419.490/g m ),对2H S 含量达到多少才称为高含硫气藏,概念比较模糊。

含硫化氢油气井的作业施工流程与注意事项探讨

含硫化氢油气井的作业施工流程与注意事项探讨作者:孙俊胜来源:《科学与财富》2019年第05期摘要:对于含硫化氢作业井,浓度在10ppm以下,施工人员长期接触不会对人造成任何影响;20ppm为安全临界值,为工作人员在露天安全工作8h可接受的硫化氢最高浓度,达到此浓度,现场人员必须佩带正压呼吸机;100ppm为危险临界值,接触后会对人造成不可逆的伤害,达到此浓度,现场作业人员应按照预案撤离。

对于这样的问题,需要制定相关的有效施工方法。

关键词:硫化氢;油气井;作业施工;方法研究在油田井下作业施工过程中,含硫油气田硫化氢监测与人身安全密切相关,为了有序施工过程中的人员操作安全,制定含硫化氢油气井施工方法,进行以下阐述。

1.含硫作业施工设计管理要求与原则对于上报方案前检测到含硫气体的井。

严格按照工艺方案编制施工设计,明确检测日期、浓度等信息,施工设计中,应明确含硫井作业施工要求,提出相应防范措施;对于作业施工中检测到的含硫井。

施工单位应通知相关人员现场核实,将检测结果反馈至作业区、油田管理部,由作业区进行核实。

对于含硫浓度在20ppm以上的井,应重新由作业区编制三高井施工方案,应严格按照工艺方案编制施工设计。

对于含硫油气井作业施工的整个阶段,一定不要让硫化氢进入井眼。

要想做到这一点,就必须在油气作业施工的过程中,保持钻井所受压力的平衡性能。

为了确保在井喷发生第一时间做到及时关井,来阻止井喷的持续进行,就应该坚持以下的原则:1.1杜绝井喷失控现象的发生作为重大油井安全事故的重要因素之一,井喷失控就很容易导致钻井平台和井架的损毁,因而引发从业人员伤亡,最终使得整个含硫油气井报废,给职工、企业、社会带来难以估量的损失;促使地层陷落,对周边环境造成油气污染,进而制约着周边农业、牧业、林业等领域的生产建设;对地下油气层造成侵蚀,以致降低我国油气资源储备。

这就需要工作人员在含硫油气井作业过程中,采取有效措施来预防井喷失控现象的出现。

高压含硫气井操作及安全注意事项


(1)罗家16号井现场组技术负责人王建东, 为了更换已经损坏的测斜仪,在明知卸下回压 阀可能造成井喷事故的情况下,还向技术员宋 涛提出卸下回压阀的钻具组合方案。而面对这 一明显的违规行为,作为现场技术人员的宋涛 却没有提出异议。一个看似无关紧要的“回压 阀”由此成为这场灾难的“引子”。
(2)单一的隐患并非一定会发生事故,但隐 患的增多和积累必然会导致事故发生。四川石 油管理局川东钻探公司钻井二公司钻井12队队 长吴斌,明知钻井内没有安装回压阀,可能引 发井喷事故,但作为钻井队队长,他既未向上 级汇报,也未采取任何措施制止这一违反操作 规程的行为,消除隐患,而是放任有关人员违 章操作,结果导致事故发生。
第二部分:硫化氢防护知识
(四) 每月对含硫化氢井和部位全面检 测一次,数据及时登记台账,发现硫化 氢含量变化及时更换标识。
(五) 凡进入含硫化氢的井场或区域内的所有人员, 必须携带硫化氢检测仪,将检测仪悬挂在工服外侧并处 于开机状态,随时观察硫化氢浓度变化情况,特殊情况 操作时(如硫化氢泄露)必须佩戴正压式空气呼吸器。
5.违章卸下钻具中防止内喷的回压阀。 有关负责人员违反相关作业规定,违 章指挥卸掉回压阀,致使发生井喷时 钻杆无法控制,导致井喷失控。
6.未及时采取放喷管点火,川东钻探公司及 有关决策人员对本井是否应采取点火措施制 止硫化氢气体扩散问题,未能尽快做出果断 决策和明确的指令,是事故扩大的原因 。--18小时内,至少有4次点火机会被指挥人 员否决 ,无人敢对设备烧毁负责
三、生产过程管理规定
(二)井场一般施工操作 一般施工操作包括:更换一级盘根、碰泵、启停抽、 更换毛辫子、更换电机及皮带、抽油机维修保养、 测功图、点炉火等不需要井口放空排放油气的操作。 1.进入施工现场前,必须确认硫化氢含量。 2.操作时,操作人员应站在上风口位置,随时监测 硫化氢变化情况,发现检测仪报警立即撤离至安全 地带(上风处)。

含硫油气井安全钻井作法

含硫油气井平安钻井推荐作法范围本标准规定了含硫油气井钻井作业井场及钻机设备的布置、硫化氢的监测、井控装置的材质和安装、地质工程设计得的特殊要求、钻井作业中的特殊要求和应急方案及演练。

本标准适用于陆地含硫油气井勘探开发中的钻井作业。

海洋作业可参照执行。

标准性引用文件以下文件中的条款通过本标准的引用而成为的条款。

但凡注日期的引用文件,其随后的修改单〔不包括刊误的内容〕或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成的协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

但凡不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。

SY5225-1994石油与天然气钻井、开发、储运防火防爆平安生产管理规定。

SY58石油企业工业动火平安规程SY/T5964钻井井控装置组合配套标准SY/T5967钻井井控装置安装调试与维护SY6277-1997含硫油气田硫化氢监测与人身平安防护规定术语和定义以下术语和定义适用于本标准平安临界浓度safecriticalconcentration工作人员在露天平安工作8h可接受的硫化氢最高浓度;参考美国和前苏联相关标准确定的平安临界浓度为20mg/m3。

1/10氢脆hydrogenembrittlement化学腐蚀产生的氢离子,在结合成氢分子时体积增大,致使低强度和软钢发生氢鼓泡、高强度钢产生裂纹,使钢材变脆。

硫化物应力腐蚀开裂sulfidestresscorrosioncracking钢材在足够大的外拉力或剩余张力下,与氢脆裂纹同时作用发生的破裂。

硫化氢分压H2Sfactionalpressure在相同温度下,一定体积天然气中所含硫化氢单独占有该体积时所具有的压力。

井场及钻机设备的布置钻前工程前,应从气象资料中了解当地季节风的风向。

井场及钻机设备的安放位置应考虑季节风风向。

井场周围应空旷,尽量在前后或左右方向能让季节风畅通。

井场及钻机设备布置见图 1测井车等辅助设备和机动车辆应尽量远离井口,至少在25m以外。

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编号:AQ-JS-05162( 安全技术)单位:_____________________审批:_____________________日期:_____________________WORD文档/ A4打印/ 可编辑含硫油、气井安全钻井技术Safe drilling technology for sour oil and gas wells含硫油、气井安全钻井技术使用备注:技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解,进而形成更加科学的技术安全观,并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施,最终达到提高安全性的目的。

一、引言海上钻井是一项高投入、高风险的特殊作业,具有多学科性、复杂性、隐蔽性等特性。

钻进时遇到地层中含有H2S会造成工具、管材不同程度的腐蚀及氢脆,一旦H2S超标扩散会给钻井平台施工人员造成生命威胁,因此H2S的监测与控制给钻井技术研究和实施作业提出了更高的要求。

基于海上钻井平台受气候、海域、运输等不利条件影响,具有不同于陆地钻井的独特风险性,要求管理、设计、技术、施工等人员具有强烈的责任心、做到精心设计、精心组织、精心施工,确保井下、设备、人员的安全。

二、含硫气田的分布与开发1、行业标准国际上:天然气中H2S≥5%(即77g/m3)为高含H2S气藏,CO2含量2%~<10%间为中含CO2气藏(即39.6~<197.8g/m3)我国:现行石油行业标准SY/T6168《气藏分类》规定:天然气中H2S≥2%(即≥30.8g/m3)为高含H2S气藏。

CO2含量2%~<10%为中含CO2气藏。

2、分布高含硫气田在世界上分布比较广泛,几乎各产油大国都有含H2 S气田。

目前已发现具有工业价值的高含硫气田约400多个,其中很多分布在碳酸盐岩地层中。

H2S含量高于5%的天然气气藏:我国天然气中H2S含量大于1%的气田,约占全国天然气储量的1/4。

主要分布在四川盆地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地以及南海崖13-1气田等。

其中华北赵兰庄气田H2S含量高达92%。

目前国内仍以四川盆地含硫气田分布最为广泛。

盆地内80%以上气田不同程度含H2S。

其中川东卧龙河气田卧63井嘉五1气藏,H2S含量达31.95%,CO2含量达1.65%。

特别是近十余年在川东北地区发现的渡口河、罗家寨和中石化普光等气田,高含H2S和中含CO2很具代表性。

3、开发现状在勘探开发高含硫气田中,法国、加拿大、美国、俄罗斯和伊朗等国,积累了丰富经验。

(1)法国拉克气田H2S含量为15.4%,CO2含量为9.5%,1957年投产,生产至今。

已累积产气2258×108m2,采出程度70%。

(2)20世纪60年代中期,壳牌公司在美国密西西比州南方,勘探开发的一个高含硫气田,H2S含硫达45%,最深井深达7620m,井底压力为165.6MPa,温度为221℃。

(3)俄罗斯奥伦堡高含硫气田,H2S含量达1.3~5%,CO2含量0.7~2.6%,已开发45年,最高年产气490×108m3,目前年产气180×108m3。

4、目前为止,四川地区有测试依据的高温、高压、高含硫最高指标情况最高温度:176℃(盘1井)最高压力:龙4井关井井口压力103.42MPa未稳,由于井口受限,未能继续关井,推算地层压力130MPa左右。

最高含硫:496g/m3(卧龙河嘉陵江气藏)。

5、危害H2S为无色、剧毒的酸性气体,与空气的相对密度为1.189,爆炸极限范围为4.3%~46%(天然气5%~15%)。

H2S是一种神经毒剂,亦为窒息性和刺激性气体,一旦发生泄漏,不仅影响高含硫气井平稳开发,还将危及人和环境安全,其浓度为150ppm(225mg/m3)时就会刺激人眼、呼吸道,麻痹嗅觉神经,浓度为800ppm(1200mg/m3)以上时,2min就能造成死亡。

1ppm=1.5mg/m3。

三、含硫油、气井钻井施工难点1、地质构造复杂,不易判断无论前期勘探资料多么丰富,不同区块及相邻井位所钻地质构造均有所不同,设计书中不能概述全部的风险,特别是碳酸盐岩裂缝性气藏深井,纵向上普遍存在多产层多压力系统,由于套管程序的限制,往往造成同一裸眼井段出现喷漏复杂情况。

横向上油气水分布不均,且地层压力也存在较大差异,造成同一井组,邻井施工难易程度也不尽相同。

2、钻井平台地域狭小,人员稠密,安全、环保风险较大钻井平台面积不如一个足球场大,施工人员达到100余人,矗立大海上施工相对较孤立,一旦发生油、气井井喷,人员的生命和国家重大资产将面临巨大威胁,如果大量原油或H2S泄露将给环境造成不可估量的损失。

众所周知“12.23”含硫气井井喷事故造成了数百人死亡,数万人员撤离,但这是在陆地,还有地方可疏散;墨西哥湾“深水地平线”平台钻井事故,原油泄露,造成了巨大的海洋环境污染,BP公司面临巨额损失。

3、气井井控风险压力大(1)天然气溢流速度快,来势凶猛天然气具有可压缩、易膨胀特性,溢流与井喷间隔时间比油井短得多。

据有关统计,在一百多井次中,从发现溢流到井喷的时间间隔小于30min的占2/3以上,其中一半以上在10min以内,而且来势凶猛,容易失控。

(2)天然气井关井压力高天然气密度低,是原油的0.7‰,不能靠自重平衡大部分地层压力,不仅井涌、井喷临时关井压力高,完井后井口关井压力也高。

1997年6月14日20:15某油气田某井取心钻进至2924.89m,因最后1.6m钻速突快,当时判断可能钻遇高压油气层,钻井液密度1.74g/cm3(设计值:1.79—1.84g/cm3,主要原因密度低)故决定割心起钻,循环钻井液观察后效,至20:45,甲方监督为了不影响岩心收获率要求停止循环立即起钻,起出2立柱钻杆发现井口溢流,3—5秒钟后井喷,喷高10m。

关井15min后关井立压4.5Mpa、套压5MPa。

在压井过程中因回收钻井液闸门开启不畅,在抢换过程中,套压上升为25MPa。

环形防喷器刺漏,又关半封闸板防喷器控制井口(23:24),用一条放喷管线放喷,套压18MPa,此时半封闸板防喷器也被刺坏。

15日0:30终因半封闸板防喷器完全刺坏而失控。

(3)天然气井易窜漏天然气上窜能力强,气层钻进中容易发生气侵,导致平衡地层压力的液柱压力降低,导致井涌,甚至井喷,表层套管下入较浅时,钻遇气层关井易发生地下井喷,有时也表现为地面窜漏。

例如罗家寨罗家2井、川东北的普光9井在发生溢流关井后,均因为表层套管下入太浅发生窜漏,附近的河流和农田溢流天然气,给附近群众生命造成巨大威胁,钻井液顺着裂缝溢流到地面和河流,破坏了当地的生态环境。

(4)天然气易燃、易爆、易中毒天然气井在发生井喷后,由于各种原因易引起着火,含硫天然气易造成钻具等管材氢脆折断。

含硫天然气井一旦井喷失控,将大大增大处理难度。

4、气井固井质量影响因素多(1)天然气上窜能力强,固井时,极易窜槽,影响固井质量;(2)含硫气井,由于H2S的应力腐蚀和电化学腐蚀特性,易造成套管损坏,从而影响井的安全;(3)H2S的腐蚀性能还会对水泥石造成腐蚀,从而降低水泥石的强度。

(4)深井温差大,水泥浆稠化时间的控制难度大,超缓凝易造成气窜。

四、含硫油、气井安全钻井技术1、钻前调研与设计方案论证了解施工区域地质情况,邻井构造或邻井钻井与完井试油情况,并对井位周边环境进行调查,做好《安全应急预案》,同时注意放喷地点的选择,做好防火工作。

对初步《设计方案》有一个较完善的论证审查体系和制度,组织相关专家和部门,对初步《设计方案》进行审查,确定最终的《设计方案》。

2、分析《钻井地质与工程设计》(1)地质设计方面重点:地层压力(孔隙压力、破裂压力、坍塌压力)预测的准确性;储层的类型;地层流体性质(包括H2 S含量);可能存在的复杂情况及地质家初步确定的完井方式。

(2)工程设计方面重点:井身结构设计,各层套管下入深度是否合理(目的层之上有溶洞、裂缝性漏层,要求有两层套管封隔);必须按标准严格控制井眼轨迹全角变化率(狗腿度),以减少套管磨损,降低井筒风险。

(3)钻井液密度设计:按各裸眼井段中最高地层压力当量密度值附加0.07~0.15g/cm3,高含硫气井按高限(即0.15g/cm3)附加;高含硫气井储备不少于1~1.5倍井筒容积、密度高于设计地层压力当量钻井液密度0.3g/cm3~0.4g/cm3的高密度钻井液,储备足够的加重材料和除硫材料。

PH值对电化学失重腐蚀和硫化物应力腐蚀的影响都较大,当PH9时,就很少发生硫化物应力腐蚀。

而随PH值的降低,电化学失重腐蚀增加,因此在钻开含硫地层后,钻井液的PH值应始终控制在9.5以上。

3、钻柱设计(1)钻杆材质选择:加大壁厚,内外有防腐涂层。

研究表明,各种钢级的管材都有其抗H2S腐蚀的最低临界温度,在临界温度之上,它就具有抗H2S的腐蚀性能。

含硫气井在强度满足要求的条件下,一般选用G 级或低钢级钻杆,高钢级易氢脆。

若强度要求选用S135钻杆时,必须调整钻井液性能以防止H2S腐蚀。

另外温度对硫化物应力腐蚀开裂的影响较大,当温度升高到一定(93℃)以上可不考虑金属材料的防硫问题;油气井钻井中套管和钻铤,当井下温度高于93℃时,可以不考虑其抗硫性能。

(2)钻具组合满足井眼轨迹控制要求;井斜较大的井和全角变化率较大的井段,应采取防磨措施(加装防磨接头或钻杆接头敷焊防磨材料);气层钻井中在钻柱下部还应安装钻具止回阀。

4、固井方式及水泥浆体系:固井方式尽可能选用一次性固井,以避免分级箍、悬挂器等附件存在薄弱环节,从而导致安全风险的存在。

水泥浆体系选用水泥石致密的水泥浆体系,如塑性水泥浆体系,抗硫防腐水泥浆体系。

天然气井,特别是高温高压高含硫气井,要求各层套管固井水泥浆均返至地面。

5、井控设计(1)井口选择及试压要求:井口选择一般是根据地层压力确定。

川庆做法:地面控制系统,主要按照SY/T6616—2005《含硫油气井钻井井控装置配套、安装和使用规范》和SY/T5964—2003《钻井井控装置组合配套、安装调试与维护》施行,防喷器组合从上至下:环形、半封、剪切、双闸板(上全封、下半封)、双四通、套管头。

节流、压井管汇各一套,主放喷管线两条,副放喷管线两条,液气分离器排气管线一条,各个放喷口均配置点火及燃烧装置。

(2)井控装置试压:应在不超过套管抗内压强度80%的前提下,环型防喷器封闭钻杆试压到额定工作压力的70%;闸板防喷器、压井管汇试压到额定工作压力。

6、钻井作业过程中以井控为重点的安全措施(1)明确局级、事业部、钻井平台三级井控管理机构及职责,在处理突发、应急事件时便于指挥、协调。

落实应急放喷、点火、撤离权限。

(2)钻井平台必须按照《石油天然气钻井健康、安全与环境管理体系指南》(SY/T6283-1997)的要求制定切实可行的《安全应急预案》,由上级部门审批,H2S含量超过100g/m3应请局级部门审批把关。

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