钻井过程中硫化氢的预防
井下作业硫化氢防护

硫化氢防护
含硫化氢层的试气作业施工中,在钻 台上、井口旁、循环罐、油嘴(节流 )管汇、分离器等重要部位应放置大 功率防爆排风扇各1台。
二、含硫井下作业中防硫的技术措施
井场设施的安全间距
职工生活区距离井口应不小于300m; 井场锅炉房、值班房、储油罐距离井口不小于25m; 远程控制台应距井口不小于25m,并在周围保持2m以上的人行通道; 放喷排污池、火炬或燃烧筒出口距离井口应大于100m; 测试高压节流管汇距井口应大于10m。 值班房与锅炉房、储油罐、高压节流管汇、排污池的距离应不小于15m。 井场边缘、建筑物、森林等设施与主、副放喷池边缘的距离应大于50m。 火炬或燃烧筒应设定隔火带,隔火带距放喷池周边宽度不小于50m。 对特殊情况,应采取或增加相应的安全保障措施,达到安全施工的需要。
地面流程
井口、节流管汇、分离器等位节流管汇连接, 对应管线应安装与井口同压力 级别的远控操作阀;最后一级 节流管汇台上至少安装一个与 管汇配套的安全阀,其泄压管 线接至放喷口。
硫化氢防护
在可能含硫地区进行钻井、试油(气)、修井作业时,现场应有监测 仪器和呼吸保护设备。
含硫化氢、二氧化碳井,下井管柱、仪器、工具应具有抗 硫、抗二氧化碳腐蚀性能,压井液中应含有缓蚀剂。
地面流程
组成:地面流程由蒸汽发生器或热交换器、分离器、节流控 制管汇、管线、数据采集头、远控操作阀、安全阀等组成。 地面流程所用的油管、弯头、短节、接头抗内压安全系数大 于1.25。
功用:地面测试流程的一般具有替浆、洗井、放喷、求产、 计量和压井等功能,但针对川东北海相碳酸岩含气区域复杂 地质条件,系统的配置还应有保温、数据采集、自动紧急控 制等功能。
地面流程
钻井防火防爆防硫化氢安全措施

钻井防火防爆防硫化氢安全措施第五十六条防火、防爆措施(一)钻井设备的布局要考虑防火的安全要求。
在草原、苇塘、林区钻井时,应采取有效的防火隔离措施。
(二)相关设施、设备处应设置安全警示标志。
(三)发电房、值班房、录井房应距井口30m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。
(四)井场电器设备、照明器具及输电线路的安装应符合SY/T 5225《石油与天然气钻井、开发、储运防火防爆安全生产技术规程》的要求:1.井架、钻台、机泵房的照明线路应各接一组电源,探照灯电路应单独安装。
2.井场电线不应横跨主体设备。
3.井架、钻台、机泵房和净化系统照明全部采用防爆灯。
(五)钻机用柴油机排气管应无破漏和积炭并有冷却防火装置,出口不朝向油罐。
在苇塘、草原等特殊区域内施工应加装防火帽。
(六)钻台上下、机泵房周围禁止堆放杂物及易燃易爆物,钻台、机泵房下无积油。
(七)钻井队消防器材的配备按消防安全相关规定执行。
(八)井场内严禁烟火。
钻开油气层后应避免在井场内使用电、气焊。
若需动火,应执行Q/SY 1241《动火作业安全管理规范》中的安全规定。
第五十七条含硫油气井防硫化氢措施(一)钻机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。
生活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。
(二)井场周围应设置两处临时安全区,一个应位于当地季节风的上风方向。
(三)在井场入口、临时安全区、钻台上、循环系统、防喷器远控台等处应设置风向标。
(四)在钻台上下、振动筛、循环罐等气体易聚集的地方应使用防爆通风设备(如鼓风机或排风扇)。
(五)钻入含硫油气层前,应将机泵房、循环系统等处的防风围布拆除。
(六)储备足量的除硫剂。
在钻开含硫油气层前50m,将钻井液的pH值调整到9.5以上直至完井。
若采用铝制钻具时,pH值控制在9.5~10.5之间。
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。
硫化氢安全防护知识-资料

井下作业
对于含硫化氢油气井,井下作业时循环洗井 、循环压井、抽吸排液、防喷排液都会释放出硫 化氢气体,所以循环罐、油罐和储液罐周围有可 能存在硫化氢气体超标。
注意事项
★硫化氢可以以气态 的形式存在,也可 以存在于井内的钻 井液中。
★油罐的顶盖、计量 孔盖以及封闭油罐 的通风管,都是硫 化氢向外释放的途 径。
天然气中或酸洗管 道产生的气体中
3、硫化氢的危害
职业危害
硫化氢是一种神经毒气, 亦为窒息性和刺激性气体。属 于剧毒,其毒性几乎和氰化物 一样,比CO的毒性大5-6倍。主 要作用于中枢神经系统和呼吸 系统,亦可造成心脏等多个器 官损害。接触H2S的主要途径是 经呼吸道吸入。
H2S危害具有以下鲜明特点: ➢ H2S最主要的危险是短时间内意外接触高浓度H2S会导
固定式硫化氢检测仪 • 现场需24小时连续监测硫化氢浓度(体积分数)
时,采用固定式硫化氢探测仪。
• 主机应安装在司钻控制室、录井拖车、总监或平 台经理室内。检测仪探头置于现场硫化氢易泄漏 或聚集的区域。 探头数可根据现场气样测定点的 数量来确定。
注意事项 • 在连接开关量输出线时,接线要牢固,不要和后
万分之几。单位是ppm(国际标准)。 1ppm=1/1000000 2、重量比浓度: 表示H2S气体在1立方米的空
气中的重量。单位是mg/m³ (行业标准)。 3、两者的换算关系: 1ppm=1.5mg/m³
二氧化硫浓度概念 1、体积比浓度:二氧化硫气体占空气体积比的
百万分之几。单位是ppm.(国际标准)。 1ppm=1/1000000 2、重量比浓度:二氧化硫气体在 1立方米的空
注意事项 • 检测仪为精密仪器,不得随意拆动,以免破坏防
硫化氢防护

硫 化 氢 防 护
7.应将风向标设置在井场及周围的点上,一个风向标 应挂在被正在工地上的人员以及任何临时安全区的 人员都能容易地看得见的地方。安装风向标的可能 的位置是:绷绳、工作现场周围的立柱、临时安全 区、道路入口处、井架上、气防器材室等。风向标 应挂在有光照的地方。 8.在钻台上、井架底座周围、振动筛、液体罐和其他 硫化氢可能聚集的地方应使用防爆通风设备(如鼓 风机或风扇),以驱散工作场所弥散的硫化氢。
3.在含硫地区的钻井设计中,应注明含硫地层及 其深度和预计硫化氢含量。 4.在江河干堤附近钻井应标明干堤、河道位置, 同时应符合国家安全、环保规定。
钻井工程设计的特殊要求
硫 化 氢 防 护
1. 若预计H2S分压大于0.3KPa 时,应使用抗硫套 管、油管等其它管材和工具。
2.对含硫油气层上部的非油气矿藏开采层应下套 管封住,套管鞋深度应大于开采层底部深度 100m以上。目的层为含硫油气层以上地层压力 梯度与之相差较大的地层也应下套管封隔。当 井下温度高于93ºC 以深的井段,套管可不考虑 其抗硫性能。 3. 高压含硫地区可采用厚壁钻杆。
b)、慢性中毒 人长时间暴露于浓度高于100ppm的空气中 也有可能造成窒息和死亡(据资料介绍在100ppm 浓度的空气中暴露4小时以上将导致死亡)。如果 人暴露在低硫化氢浓度的环境中(50-200ppm), 硫化氢将对人体产生慢性中毒,主要是眼睛感觉 剧痛,连续咳嗽,胸闷和皮肤过敏等。 当人员受硫化氢伤害时,没有办法预测会发 生什么样的后果。中毒者有可能突然倒下,在倒 地之前,由于强烈的肌肉痉挛,使中毒者变得非 常僵硬。因此,有些中毒者在倒下时受伤,使中 毒者可能难于治疗,并可能会长时间需要某种人 工呼吸器来协助和恢复呼吸。
9. 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它类似围布拆除。 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,保证工作场所空气流通。 10. 应确保通信系统24小时畅通。
硫化氢危害及防护

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1 硫化氢的特性 1.1 硫化氢的危险特性 1.2 硫化氢的物理化学特性
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1.1 硫化氢的危险特性
❖易燃 ➢硫化氢的燃点为260℃(甲烷为595℃),燃烧时为兰色火 焰,并生成危害人眼睛和肺部的二氧化硫(SO2)。
❖爆炸极限 ➢当硫化氢浓度在4.3%~46%时,与空气混合能形成爆炸性 混合物,遇明火高热能引起燃烧爆炸。(甲烷爆炸浓度 5%~15%)。 ➢与浓硝酸或其它强氧化剂剧烈反应,发生爆炸。
❖ 在各式各样的有机质中也有硫化氢,包括一些人们意想不到 的地方,例如:船舱、矿坑、制浆厂、沼泽地、下水道等地 方。
❖ 石油工业中有许多特殊场所有硫化氢气体,能产生硫化氢气 的地方主要有:钻井、修井、生产采油、炼厂、油罐车等。
❖ ❖ 火山活动产生硫化氢气体,对大气造成污染。
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2.1 硫化氢的来源
所在地有关的3处: (1)装载场所。油罐车一连数小时的装油,装卸管线时管 理不严,司机没有经过专门培训,而引起硫化氢气体 泄漏。 (2)计量站调整或维修仪表。 (3)气体输入管线系统之前,用来提高空气压力的空气压 缩机。
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2.1 硫化氢的来源
❖修井作业中硫化氢主要来源有: ➢在修井时循环罐和油罐是硫化氢的主要来源。循环罐、 油罐和储浆罐周围有硫化氢气体,这是由于修井时循环、 自喷或抽吸井内的液体进入罐中造成的。硫化氢可以以 气态的形式存在,也可存在于井内的钻井液中。 ➢注意:井内液体中的硫化氢可以由于液体的循环、自喷、 抽吸或清洗油罐释放出来。打开油罐的顶盖、计量孔盖 和封闭油罐的通风管,都可能有硫化氢向外释放,在井 口、压井液、放喷管、循环泵、管线中也可能有硫化氢 气体。
❖1994年8月,克拉玛依油田某养鸡场在清理下水道过程中, 因硫化氢中毒死亡2人。
h2s油田生产安全技术
油田生产安全技术:第二章石油钻井安全技术第五节钻遇硫化氢的安全防护在钻井过程中,有时会遇到含有硫化氢(H2S)气体的地层,如果没有有效的控制,容易造成恶性的事故。
华北油田在赵48井试油起电缆作业时,因井喷失控,致使H2S大量喷出,造成6人死亡,多人中毒,20余万人紧急疏散。
了解有关H2S的基本知识,掌握钻遇H2S 的安全防护与应急处理技术,是对钻井作业人员的一项突出要求。
一、硫化氢的特性1.是一种剧毒的气体。
它的毒性为一氧化碳(CO)的5~6倍。
它对人体的致死浓度为500×10—6(500ppm)。
在正常条件下,对人的安全临界浓度不能超过20×10—6 (20ppm)。
2.是一种无色气体,沸点约为-60℃。
3.比空气重,相对密度为1.176。
在通风条件差的环境里,极易聚集在低凹处。
4.在低浓度0.13×0—6~4.6×10—6(0.13~4.6ppm)时可闻到臭蛋味。
当浓度高于4.6×10—6(4.6ppm)时,人的嗅觉会钝化而感觉不到H2S的存在。
三、硫化氢对人体危害的生理过程H2S被吸入人体后,通过呼吸道,经肺部由血液运送到人体各个器官。
它首先刺激呼吸道,使人嗅觉钝化、咳嗽,严重时将灼伤呼吸道;刺痛眼睛,严重时将失明。
H2S既而刺激神经系统,导致头晕,丧失平衡、呼吸困难,使心脏加速跳动,严重时因心脏缺氧而死亡。
H2S进入人体,将与血液中的溶解氧发生化学反应。
当H2S浓度极低时,它将被氧化,对人体威胁不大。
而H2S浓度较高时,将夺去血液中的氧,使人体器官缺氧而中毒,甚至死亡。
四、硫化氢中毒症状1.急性中毒H2S气体会导致气喘,脸色苍白,肌肉痉挛;当H2S浓度大于700ppm时,人很快失去知觉,几秒钟后就会窒息,呼吸和心脏停止工作,如果未及时抢救,会迅速死亡。
而当H2S浓度大于2000×10—6(2000ppm)时,人体只需吸一口气,就很难抢救而立即死亡。
钻井试气中硫化氢的腐蚀及防治
钻井试气中硫化氢的腐蚀及防治张照鸿(陕西延长石油集团油气勘探公司天然气勘探开发部,陕西延安 716000)【摘要】针对气田钻井试气中钢材在湿硫化氢环境中的腐蚀现象,通过对硫化氢腐蚀机理的探讨,分析了气田钢材在制造、使用中腐蚀的影响因素,提出了气田钢材腐蚀防治的一些措施,确保气田钢材的安全正常使用。
关键词:硫化氢腐蚀防治1 引言近年,在鄂尔多斯盆地油气勘探中,在某些层位或多或少的有硫化氢显示,硫化氢是一种无色、臭鸡蛋气味的有毒气体,在钻井作业时循环的钻井液中一旦发生H2S气侵,就会对钻井液组成产生严重污染,导致钻井液的流变性能变差,如影响携带岩屑、井壁稳定、造成起下钻压力激动等,增加钻井成本[1]。
而硫化氢对钻具的副作用,则引起氢脆和金属变质的危害更是不可忽视。
由腐蚀造成的经济损失很大,据统计,全国钻杆的平均耗量为4kg/m以上,即每钻进1m,损耗钻杆4kg以上[2]。
2 钻井过程中硫化氢来源2.1 油气井中H2S的来源石油中的有机硫化物热作用分解产生H2S气体,H2S含量将随地层埋深增加而增加,在井深2600米,H2S含量在0.1-0.5%之间,而超过2600米时含量超过2-23%,当地温超过200-250℃时,热化学作用将加剧而产生大量H2S。
石油中的烃类和有机质通过储集层水中的硫酸盐的高温还原作用而产生H2S,下部地层中硫酸盐层通过裂缝等通道,使H2S上窜而来,含硫的地层流体(油、气、水)流入井内。
而在非热采区,因底水运移,将含H2S地层水推入生产井而产生H2S。
还有某些深井泥浆处理剂高温热分解和厌氧菌作用于有机硫或无机硫产生H2S。
2.2 钻井泥浆高温分解磺化酚醛树脂100℃分解,三磺(丹煤、褐煤、环氧树脂)150℃分解,磺化褐煤130℃分解,本质素硫酸铁铬盐180℃分解,丝扣油高温与游离硫反应,某些含硫原油或含硫水被用于泥浆系统。
3 硫化氢的腐蚀机理、危害及影响因素3.1 硫化氢腐蚀机理硫化氢的水溶液是弱酸,其作为弱酸离解为离子:H2S=HS-+ H+,HS-=S2-+2H+。
含硫油气田硫化氢防护安全管理规定(三篇)
含硫油气田硫化氢防护安全管理规定硫化氢(H2S)是油气田开采过程中常见的有毒气体之一,具有剧毒、易燃、易爆等特点,对人体和环境具有严重危害。
为保障油气田工作人员的生命安全和健康,制定硫化氢防护安全管理规定是非常必要的。
本文将围绕硫化氢的防护、安全管理,防护装备的选择和使用等方面进行论述。
一、硫化氢防护安全管理的基本要求1. 硫化氢防护的原则和目标硫化氢防护的原则是“控制源头、防护优先、综合管理、技术保障”,其目标是在油气田开采过程中尽可能减少硫化氢释放和泄漏,降低硫化氢的浓度,有效防护工作人员免受硫化氢的危害。
2. 管理责任与安全培训油气田公司应明确硫化氢防护安全管理的责任部门和责任人,落实安全责任制。
同时,油气田公司应定期组织专业培训,包括硫化氢的特点、防护措施、应急处理等方面的培训,提高工作人员的安全防护意识和自救能力。
3. 监测和预警体系油气田应建立硫化氢浓度的实时监测和预警体系,对重点区域、工作岗位的硫化氢浓度进行监测和预警,及时采取相应措施,确保工作场所的硫化氢浓度不超过规定限值。
4. 防护设备和装备油气田应配备符合国家标准和规定的硫化氢防护设备和装备,包括个人防护用品、气体检测仪、呼吸器等。
对于高浓度硫化氢作业,应配备专业的化学防护服和特种呼吸器。
5. 应急预案与演练油气田应制定完善的硫化氢泄漏事故的应急预案,明确相关责任人和处置程序,并定期组织演练,提高应急处理的能力。
二、硫化氢防护安全管理的具体措施1. 清除源头,减少释放油气田应通过技术手段,如降低井口压力、合理选择开采方式等,尽量减少硫化氢的释放。
同时,加强管道、设备的日常维护和管理,确保其运行安全,减少泄漏和漏气事故的发生。
2. 确定硫化氢工作区域油气田应通过测定硫化氢的浓度,合理划分硫化氢工作区域。
对硫化氢浓度较高的区域,应设置明显的警示标识,限制非工作人员和未经培训的人员进入。
3. 建立有效的通风系统油气田应根据硫化氢的浓度和工作区域的特点,建立有效的通风系统。
井下作业的硫化氢防护
组织并参加施工方主持的防硫化氢知识培训。
周边公众区域警示和保护
当井喷失控、硫化氢、二氧化硫释放发生时,油气生产 经营单位代表或其授权的现场总负责人应及时与地方政 府联络沟通,启动油地联合应急预案。
,存在放喷生产工况的井下管柱应有封隔器,测试管柱还
应有压力控制式循环阀、井下关闭阀(如测试阀)。
含硫化氢、二氧化碳井,下井管柱、仪器、工具应具有抗 硫、抗二氧化碳腐蚀性能,压井液中应含有缓蚀剂。
地面流程
组成:地面流程由蒸汽发生器或热交换器、分离器、节流控 制管汇、管线、数据采集头、远控操作阀、安全阀等组成。
用低钢级钻具进行作业施工,但必须保证修井液PH值为9.5~11。
井下作业入井工具,应尽量使用抗H2S腐蚀的材质的工具,若条件不允 许的情况,也可采用低钢级工具进行作业施工,但必须保证修井液PH值
为9.5~11。
压井液的要求
维持修井液PH值为9.5~11,以避免发生能将硫化氢从修井液中释放出 来的可逆反应。 修井液中应添加适量的除硫剂、缓蚀剂,并密切监测修井液中除硫剂的 残留量,控制硫化氢含量小于50mg/m3; 应另外储备井筒容积2倍,密度大于在用修井液密度0.2g/cm3以上的压 井液; 应储备足量的泥浆加重材料及除硫剂,加重材料不少于200t,能配制1 倍以上井筒容积的压井液。 对易漏失层,还应储备堵漏材料,应备有能配制堵漏液100m3以上的堵 漏材料。
备相应级别的安全阀
;并应按照压力容器 有关规定进行检验。
地面流程
放喷管线应至少安装方向不同的 两条,其夹角为90°~180°, 管线转弯处的弯头夹角不应小于 120°,并接出距井口不少于 100m,管线应落地,短距离悬 空应垫实垫牢,悬空距离超过 10m时悬空两端应用水泥基墩地 脚螺栓固牢,相临2条放喷测试 管线的距离应大于0.1m,且方便压板的安装固定;
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钻井作业过程硫化氢防护在钻井作业过程中,如果油气井压力控制不当,当井底压力小于地层压力时,就会发生如溢流、井涌、井喷甚至井喷失控。
特别是含硫的油气井,一旦出现井喷乃至井喷失控,油气井中所含H2S气体就会随同井内天然气一起喷出,导致H2S气体的大量逸散,并随风飘逸和扩散,这可能会给钻井作业带来灾难性的事故。
所以,要做好钻井作业过程中H2S的防护工作,保证在含硫油气田进行安全钻井作业,其根本,就是要做好钻井作业过程中的井控安全工作。
防腐是高酸气田开发生产的重点和难点。
硫化氢、二氧化碳等介质对井下管柱、设备、集输系统、天然气净化装置的腐蚀影响着气田的安全高效开发。
川东北的天然气资源大部分含有硫化氢和二氧化碳。
其中80%系酸性天然气,多数气田硫化氢含量为1%~13% (体积分数),最高可达35. 11%。
硫化氢导致金属材料突发性的硫化氢应力开裂(SSC),造成巨大的经济损失,泄漏出硫化氢的毒性也威胁着人身安全。
1、硫化氢对材料的腐蚀1.1油气生产中,由于硫化氢腐蚀造成事故的案例很多。
威成输气线越溪段在投产20个月后,采出的天然气中含有硫化氢并在水平段有积液导致了该部位破裂。
在积水段气水交界处有一条长约520mm、宽约7mm的条型腐蚀槽,槽中央最薄处的壁厚只有0.5mm。
同时管内发现大量的黑色腐蚀产物,主要为硫化亚铁,腐蚀以硫化氢为主。
威远气田威23井(硫化氢含量为1.2%), N80套管与大四通底法兰丝扣连接处的加固焊缝发生脆裂,导致井口爆炸,井喷44天。
2、2006年24日9点左右宣汉县毛坝四井在取心钻进中,接单根后发生钻,25日注清水27m3浸泡未解卡,26日注25. 3m3解卡剂,8点解卡。
8点15分提出一根钻杆循环解卡剂时发生溢流,随即关井控制井口,9点15分压井准备中,发现悬重ll00t降至550t,钻具发生氢脆掉落井下,7月31日压完井,起出钻具1011.75m,捞落鱼2929. 35m。
后经过31次打捞,捞出落鱼19节,最短的0.24m。
井下余226. 3m再也无法捞出,随后决定侧钻。
2.硫化氢对金属材料的腐蚀硫化氢在干燥的环境中对金属的腐蚀较轻,一旦溶于水后,对油气井套管、井下工具、集输管道、天然气净化装置等金属材料有很强的腐蚀性。
2.1 对金属的腐蚀形式有两种即电化学腐蚀、硫化氢应力开裂。
硫化氢应力开裂主要可分为氢脆和硫化物应力腐蚀开裂。
在油气田勘探开发中氢脆破坏为主要腐蚀形式。
2.1.1硫化氢应力开裂的定义金属材料在硫化氢环境中可能发生多种开裂形式,工程上经常把在硫化氢中产生的所有开裂形式统称为硫化氢应力开裂。
主要分为以下几种:氢鼓泡(HB)、氢致开裂(HIC)、硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)、应力导向氢致开裂(SOHIC)、软区裂纹(SZC)、氢应力开裂(HSC)。
硫化氢应力开裂的主要类型氢鼓泡(HB):氢鼓泡(HB):腐蚀过程中析出的氢原子向钢中扩散,在钢材的非金属杂物、分层和其他不连续处,易聚集形成氢分子,由于在钢的组织内部氢分子很难逸出,形成强大内压导致周围组织屈服,形成表面层下的平面孔隙结构称为氢鼓泡,其分布平行于钢板表面。
它的发生与外加应力无关,与材料中的夹杂物等缺陷密切相关。
氢致开裂(HIC):氢开裂(HC):在H2S分压超过3xlO_4MPa时,不同层面上的相邻氢鼓泡裂纹相互连接,形成阶梯状特征的内部裂纹称为氢诱导开裂,裂纹可扩展到金属表面。
HIC与钢材内部的夹杂物或合金元素在钢中偏析产生的不规则微观组织密切相关。
硫化物应力腐蚀开裂(SSCC): S硫化物应力腐蚀开裂(SSCC):就是在拉应力或残余压力的作用下,可扩散氢会在应力梯度下在三向应力集中区域积聚而导致沿应力集中方向发生开裂的现象。
3.硫化氢对非金属材料的影响硫化氢对非金属材料主要是加速非金属材料的老化。
在油气田勘探开发、地面设备、完井井口装置、井下工具及天然气净化联合装置中大量采用橡胶、浸油石墨、石棉等非金属材料制作的密封件,它们在硫化氢环境中使用一定时间后,橡胶会产生鼓泡胀大、失去弹性;浸油石墨及石棉绳上的油被溶解而导致密封件的失效,造成天然气泄漏引起的火灾、爆炸、中毒等严重事故。
3.1硫化氢对井下水泥环柱的腐蚀井下包着套管的水泥环柱的先导腐蚀可引起和加快套管的腐蚀和破坏。
水泥石孔隙特别是贯通孔道,构成了腐蚀介质的通道。
硫化氢能破坏水泥石的所有成分,水泥石所有水化产物都呈碱性,硫化氢与水泥石水化产物反应生成硫化钙、硫化铁、硫化铝没有胶结性的物质。
如果水泥环耐硫化氢腐蚀,则可以阻挡硫化氢对套管的腐蚀。
溶于潮气中的硫化氢腐蚀性更强。
长庆油田1989年299 口报废井中拔出的套管,几乎都不黏附水泥,水泥石也疏松多孔,经分析其中有部分为硫化氢腐蚀的结果。
4.硫化氢监测及个体防护钻井作业对硫化氢监测及个体防护的安全要求应包括但不仅限于以下要求:4.1硫化氢易聚集的区域,如井口、循环池等处应设立毒气警告标志。
4.2作业区应配备空气呼吸器、充气泵、可燃气体监测报警仪、便携式硫化氢监测报警仪和固定式硫化氢监测报警仪,并配置防爆排气扇。
4.3值班干部、当班司钻、副司钻和“坐岗”人员应佩戴便携式硫化氢监测报警仪;固定式硫化氢监测报警仪应在司钻或操作员位置、方井、振动筛、井场工作室等地方设置声光报警式探头,并配置防爆排气扇。
4.4硫化氢防护器具应存放在清洁卫生和便于快速取用的地方,并对其采取防损坏、防污染、防灰尘和防高温的保护措施。
4.5钻井队应按产品说明书检查和保养硫化氢监测仪器、防护器具,保证其处于良好的备用状态;建立使用台账,按时送往具有资质的检验单位检验。
4.6硫化氢监测报警仪设置4.7第一级报警值:应设置在阈限值[硫化氢含量15mg/m3(10PPm)],达到此浓度时启动报警,提示现场作业人员硫化氢的浓度超过阈限值;4.8第二级报警值:应设置在安全临界浓度[硫化氢含量30mg/m3(20PPm)],达到此浓度时,现场作业人员应佩戴正压式空气呼吸器;4.9第三级报警值:应设置在危险临界浓度[硫化氢含量150mg/m3(100Ppm)],报警信号应与二级报警信号有明显区别,警示立即组织现场人员撤离。
4.10作业班除进行常规防喷演习外,还应佩戴硫化氢防护器具进行防喷演习;防护器具每次使用后应对其所有部件的完好性和安全性进行检查;在硫化氢环境中使用过的防护器具还应进行全面的清洁和消毒工作。
4.11无风和微风的时候,用大的鼓风机或排风扇对一定风向吹风以驱散硫化氢。
4.12钻入含硫油气层前,应将二层台、机泵房、钻台等周围设置的防风护套和其他类的围布拆除。
若遇硫化氢溢出地面(嗅到较浓的臭鸡蛋气味)而身边又无防护器具时,可用湿毛巾或湿衣物等捂住口鼻,迅速离开危险区域。
在钻遇含硫化氢地层后,起钻要使用钻杆刮泥器,工作人员要佩戴正压式空气呼吸器。
在清罐作业时要遵守受限空间作业的规定。
振动筛、循环罐等可能有硫化氢聚集的场所作业需在上风方向操作,并携带便携式硫化氢检测仪。
5.钻进操作钻开含硫油气层前和在含硫油气层中钻进,应及时向当地政府通报井上的井控安全情况。
在含硫油气层中钻进时,若因检修设备短时间(<30min)停止作业,井口和循环系统观察溢流的岗位不能离人;若停止作业时间较长(>30min),应坐好钻具,关闭半封闸板防喷器,井口和循环系统仍然需要坐岗观察,同时采取可行措施防止卡钻(或提钻至上层套管鞋内)。
停止钻井液循环进行其他作业期间,以及随后重新循环钻井液的过程中,钻台和循环系统上的人员要注意防范因油气侵而进人钻井液中的H2S。
钻进过程中硫化氢浓度达到30mg/m3时,立即暂时停止钻进,并采取控制和处理措施。
含硫化氢油气层钻进中不宜使用有线随钻仪进行随钻作业。
6.起下钻操作含硫油气层钻开后,每次起钻前都应进行短程起下钻,若循环后效严重,则应调整钻井液密度,使之具备起钻条件。
在含硫油气层的水平井段钻进中,每次起钻前循环钻井液的时间应达到一周半以上。
进出口钻井液密度差不超过0.02g/m3短程起下钻应测油气上窜速度,满足安全起下钻作业。
含硫化氢油气层的水平井段钻井中,每次起钻前循环钻井液的时间不得少于两个循环周。
钻头在含硫化氢油气层中和油气层顶部以上300m长的井段内起钻,速度应控制在0.5m/s以内。
发生卡钻,需要泡油或因其他原因须适当调整钻井液密度时,井筒液柱压力不应小于裸眼井段中的最高地层压力。
起钻过程中严格控制起钻速度,严格按规定执行灌钻井液制度(起初3柱钻杆或1柱钻铤应及时向井内灌满钻井液)并做好校核、记录,发现异常及时报告。
完钻时要及时下钻,检修设备应保证井内有一定数量的钻具,并安排专人观察出口槽处的返浆情况。
在含硫地层中,每次下钻到底,钻台及循环系统上的检测人员都要格外注意H2S的浓度。
7.取芯操作取芯在含H2S地层中取心时,当岩心筒到达地面以前至少10个立柱时,应开启防爆通风设备,并持续监视硫化氢浓度,在达到安全临界浓度时应带上正压式空气呼吸器。
当岩心筒已经打开或当岩心已经移走后,应使用便携式H2S监测报警仪检查岩心筒。
在确定大气中H2S浓度大于1.5g/m3天然气井段出芯和搬运过程中,作业人员应继续使用正压式空气呼吸器。
在井口取芯工具操作和岩心出芯过程中发生溢流时,立即停止出芯作业,快速抢接防喷钻杆单根或将取芯工具快速提出井口。
在危险场所操作时两人结对工作;工作人员应明确自身工作程序;在搬运和运输含有硫化氢的岩心样品时,采取相应包装和措施密封岩心,并标明岩心含有硫化氢字样,岩样盒应采用抗硫化氢材料制作,并标明标签。
8.电测操作电测遇有H2S或其他有毒有害气体特殊测井作业时。
参与作业的人员并须经过H2S安全防护培训并合格。
施工过程中测井作业的主要人员数量应保持最低,作业过程中应使用H2S检测设备监测大气情况。
正压式空气呼吸器应放在主要工作人员能迅速并方便拿取的地方。
在开始作业前,应召开钻井及相关方工作人员参加的特殊安全会议,特别强调使用气防器具、急救程序、应急反应程序。
电测作业的生产准备、设备、井下仪器的吊装,储源箱、雷管保险箱、射孔弹保险箱的吊装均应在设备吊装前,测井人员应了解吊装设备的吊升能力.勘察设备摆放位罝,确定吊装方法。
井下仪器吊装应放在便于测井施工的位罝;贮源箱、雷管保险箱、射孔弹保险箱均应单独吊装;遇雷雨天气停止吊装民用爆炸物品;每次乘吊篮人数不应超过6人;吊装过程中不允许人员在重物下面站立或通过;测井设备的吊环、吊索应定期检査和探伤,并记录其结果标准。
电测前井内情况均应正常、稳定。
若电测时间长,应考虑中途通井循环再电测,做好井控防喷工作。
应在保证人员安全的情况下,排放和燃烧所产生的气体。
对来自储存的测试液中的气体,也应安全排放。
9.固井操作揭开储层或非目的层揭开高压地层流体的井,下套管前,应更换与套管外径一致的防喷器闸板芯子并试压合格,实施悬挂固井时,如悬挂长度不足井深的三分之一,可采用过度接头和止回阀组成的放喷单根,使用无接箍套管时,应备用放喷单根。