含硫氣井防護(hù)措施

編號(hào)：SM-ZD-21679含硫氣井防護(hù)措施Throughtheprocessagreementtoachieveaunifiedactionpolicyfordifferentpeople,soastocoordinateaction,reduceblindness,andmaketheworkorderly.編制：____________________審核：____________________批準(zhǔn)：____________________本文檔下載后可任意修改FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE含硫氣井防護(hù)措施簡(jiǎn)介：該方案資料適用于公司或組織通過(guò)合理化地制定計(jì)劃，達(dá)成上下級(jí)或不同的人員之間形成統(tǒng)一的行動(dòng)方針，明確執(zhí)行目標(biāo)，工作內(nèi)容，執(zhí)行方式，執(zhí)行進(jìn)度，從而使整體計(jì)劃目標(biāo)統(tǒng)一，行動(dòng)協(xié)調(diào)，過(guò)程有條不紊。文檔可直接下載或修改，使用時(shí)請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀內(nèi)容。從建井之初就必須考慮腐蝕的問(wèn)題，對(duì)于腐蝕的防護(hù)與管理問(wèn)題應(yīng)貫穿鉆井、測(cè)試、完井和采輸?shù)氖冀K，尤其是對(duì)于含硫氣井，因?yàn)?H2S一旦泄漏將會(huì)造成非常嚴(yán)重的事故，這就要求我們必須加強(qiáng)腐蝕的檢測(cè)、控制與油氣井的安全管理，提高油氣井有關(guān)設(shè)施的配備標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)生產(chǎn)的本質(zhì)化安全水平。含硫化氫地層的鉆井、試油、修井，不僅涉及人員的生命安全，同時(shí)關(guān)系到保護(hù)環(huán)境、防止污染、減少設(shè)備和鉆具的腐蝕問(wèn)題。因此，在含有硫化氫的設(shè)計(jì)和施工作業(yè)時(shí)應(yīng)采取一定的安全措施做到防患于未然，將有著十分重要的意義。設(shè)計(jì)的特殊要求當(dāng)所鉆地層預(yù)測(cè)有硫化氫氣體存在時(shí)，在進(jìn)行鉆井設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該認(rèn)真對(duì)待。合理的鉆井設(shè)計(jì)是安全、經(jīng)濟(jì)地鉆穿含硫化氫地層的前提，所以在設(shè)計(jì)時(shí)除正常設(shè)計(jì)所應(yīng)考慮的問(wèn)第2頁(yè)/總13頁(yè)FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE題外還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：在設(shè)計(jì)中應(yīng)注明含硫化氫地層及其深度和預(yù)測(cè)含量，以提醒施工人員注葸。若預(yù)計(jì)硫化氫分壓大于0.021MPa時(shí)，必須使用抗硫套管、鉆桿、油管及其他防硫管材，井下溫度高于93℃的井段，可不考慮套管的抗硫性能。設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)時(shí)，除正常鉆井應(yīng)考慮的因素外，還應(yīng)考慮在較大的過(guò)平衡下鉆進(jìn)及溢流關(guān)井和壓井施工時(shí)，裸眼地層能承受較大的井底壓力。含硫地層測(cè)試管柱設(shè)計(jì)的抗拉安全系數(shù)應(yīng)大于2.0，抗外擠安全系數(shù)應(yīng)大于1.25，抗內(nèi)壓安全系數(shù)應(yīng)大于1.25。油管應(yīng)采用氣密性好的特殊絲扣油管，下井管柱絲扣油應(yīng)涂耐高溫高壓絲扣密封脂，管柱下部應(yīng)接高溫高壓伸縮補(bǔ)償器、開(kāi)關(guān)式循環(huán)閥和封隔器，壓井液中應(yīng)有緩蝕劑。鉆開(kāi)含硫化氫地層時(shí)，設(shè)計(jì)的鉆井液密度應(yīng)有較大的安全附加壓力當(dāng)量值。含硫化氫地層是非主力產(chǎn)層時(shí)，在不壓漏地層的情況下可考慮使用較大的鉆井液密度將氣層壓穩(wěn)，如果含硫化氫的地層是主力產(chǎn)層，可考慮使用允許附第3頁(yè)/總13頁(yè)FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE加鉆井液密度的上限，以阻止硫化氫進(jìn)入井筒 0必須設(shè)計(jì)有足量的重鉆井液(密度超過(guò)正常鉆井液0.2g/cm3 以上)和加重材料儲(chǔ)備及除硫劑。 重鉆井液的儲(chǔ)存量一般是井筒容積的 1.5～2倍。在鉆進(jìn)含硫化氫地層前50m，應(yīng)將鉆井液的 pH調(diào)整到9.5以上直至完井。若采用鋁制鉆具時(shí)，pH控制在9.5～10.5之間。嚴(yán)格限制在含硫地層用常規(guī)中途測(cè)試工具進(jìn)行地層測(cè)試工作，若必須進(jìn)行時(shí)，必須控制管柱在硫化氫中的浸泡時(shí)間。設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)井場(chǎng)周?chē)?探井3km，生產(chǎn)井2km)以?xún)?nèi)的居民住宅、學(xué)校、廠礦等進(jìn)行勘測(cè)，并在設(shè)計(jì)上標(biāo)明位置。在有硫化氫溢出井口的危險(xiǎn)情況下，應(yīng)通知上述單位人員迅速撤離。在煤礦、金屬礦等非油氣礦藏開(kāi)采區(qū)鉆井，應(yīng)標(biāo)明地下礦井、礦道的分布、深度和走向及地面井位與礦井、礦道的關(guān)系。在江河干堤附近鉆井應(yīng)標(biāo)明干堤、河道位置。在鉆井設(shè)計(jì)中不僅有鉆井、完井設(shè)計(jì)，而且還要有棄井設(shè)計(jì)。對(duì)于無(wú)工業(yè)開(kāi)采價(jià)值而含硫化氫的井應(yīng)采取永久性棄井，即試油氣結(jié)束后，先將井壓穩(wěn)，從油氣層底部至頂?shù)?頁(yè)/總13頁(yè)FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE部(射孔井段)全段注水泥，水泥漿在套管內(nèi)應(yīng)返至氣頂以上200～300m，其中先期完井的井應(yīng)返至套管鞋以上200～300m。在井口200～300m處打第二個(gè)水泥塞進(jìn)一步封井，井VI焊井口帽，裝放氣閥，蓋井口房。對(duì)暫時(shí)無(wú)條件投產(chǎn)的有工業(yè)油氣流的井應(yīng)采取暫時(shí)性棄井方式，即試油氣結(jié)束后，先將井壓穩(wěn)，在油氣層以上 50m打易鉆橋塞(先期完井應(yīng)在套管鞋以上 50m打易鉆橋塞)，然后打100～200m 的水泥塞。井口要安裝簡(jiǎn)易井口并裝壓力表，蓋井口房，定時(shí)觀察記錄。井控裝置的配備及安裝要求井控裝置的配備在含硫化氫油氣田的開(kāi)發(fā)中，使用的井控裝置和管材及其配件必須具有良好的抗硫化氫性能，根據(jù)最高地層壓力，選用高于該壓力等級(jí)的井控裝置，選擇時(shí)應(yīng)以地層流體中硫化氫的含量為依據(jù)，并充分考慮能滿(mǎn)足進(jìn)一步采取增產(chǎn)措施增高壓力的要求。主要應(yīng)包括以下六個(gè)部分：①以液壓防噴器為主體的鉆井井 VI裝置(包括四通、套管頭、過(guò)渡法蘭等)和控制裝置。高溫高壓的含硫井應(yīng)使用雙第5頁(yè)/總13頁(yè)FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE四通，并配備剪切閘板。②以節(jié)流管匯為主的井控管匯 (包括放噴管線(xiàn)、壓井管線(xiàn)和滅火管線(xiàn))。③管柱內(nèi)防噴工具 (包括鉆具回壓閥，方鉆桿上、下旋塞閥，沖砂管柱旋塞閥等 )。④以監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)地層壓力為主的井控儀器、儀表。⑤鉆井液凈化、鉆井液加重、起下鉆灌鉆井液設(shè)備， 起鉆灌鉆井液計(jì)量罐也是必不可少的。⑥適于特殊作業(yè)和井噴失控后處理事故的專(zhuān)用設(shè)備和工具(包括自封頭、不壓井起下鉆裝置、滅火設(shè)備等 )。井控裝置的安裝要求根據(jù)地層的壓力梯度，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)配備相應(yīng)等級(jí)的防噴器組合及井控管匯等設(shè)備，其安裝、試壓應(yīng)符合有關(guān)井控規(guī)定的要求。同時(shí)還應(yīng)達(dá)到以下要求：①井口和套管的連接，每條防噴管線(xiàn)的高壓區(qū)都不允許現(xiàn)場(chǎng)焊接，因?yàn)楹附訒r(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力對(duì)硫化氫應(yīng)力腐蝕尤為敏感。②放噴管線(xiàn)至少應(yīng)裝 2條，高壓井應(yīng)裝 4條，其夾角第6頁(yè)/總13頁(yè)FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE為90°，并接出井場(chǎng)100m 以外，以保證風(fēng)向改變時(shí)，至少有一條能安全使用。③壓井管線(xiàn)至少有一條在盛行風(fēng)的上風(fēng)方向。④井控裝置和管材在使用前應(yīng)進(jìn)行無(wú)損探傷，不允許有微小裂紋存在。⑤雙閘板組合應(yīng)為上全封、 下半封，半封應(yīng)與所封管柱外徑尺寸一致，雙閘板與單閘板組合中為一半封、一全封、一半封。同時(shí)對(duì)井口裝置要進(jìn)行等壓氣密性檢驗(yàn)。對(duì)于含硫井應(yīng)裝有鉆具剪切閘板，當(dāng)鉆具內(nèi)防噴器失靈、半封閘板失效、測(cè)井井內(nèi)有電纜時(shí)，可用剪切閘板將鉆具切斷，關(guān)閉全封閘板。管材的選擇鋼材。由于鋼材的強(qiáng)度越大，對(duì)硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂就越敏感，因而要求鋼的屈服極限不得大于 655MPa，硬度最大為HRC22，若鋼材經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其屈服極限和硬度可以比上述規(guī)格略高。非金屬材料。凡密封件選用的非金屬材料，應(yīng)具有在硫化氫環(huán)境中能長(zhǎng)期使用而不失效的性能。第7頁(yè)/總13頁(yè)FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂主要是在鋼材受拉力時(shí)產(chǎn)生的，并隨拉應(yīng)力的增大，硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的時(shí)間縮短，因而其使用的拉應(yīng)力應(yīng)盡量控制在鋼材屈服極限的 60%以下。由于厚壁鉆桿或油管可以降低內(nèi)應(yīng)力，延長(zhǎng)其使用壽命，因而，在高壓含硫地區(qū)可采用厚壁鉆桿或油管。 (5)幾乎所有的金屬與硫化氫反應(yīng)都生成金屬硫化物。硫化氫腐蝕對(duì)于鐵、鋼、鉛、鎳、鋅、鉻、鈷、鈀和鉭的腐蝕程度比銀、銅、鎘、汞、鉛要小，在遇到銅和銀或它們的合金時(shí)，暴露于硫化氫之中的這些金屬部分會(huì)首先不斷地潮解。防硫化氫呼吸器及監(jiān)測(cè)儀的配備在鉆井、試油和修井過(guò)程中最好配備呼吸空氣站和相應(yīng)的面罩、管線(xiàn)、應(yīng)急氣瓶組成的供氣系統(tǒng)，在沒(méi)有條件的情況下應(yīng)配備便攜式空氣呼吸器。另外，在井場(chǎng)的周?chē)途诘忍帒?yīng)配備一定數(shù)量的監(jiān)測(cè)儀器，以便空氣中硫化氫含量超過(guò)閾限值時(shí)，能自動(dòng)報(bào)警。并制定相應(yīng)的硫化氫應(yīng)急預(yù)案。鉆井中硫化氫的處理現(xiàn)場(chǎng)把鉆遇酸性氣層的幾個(gè)主要顯示概括為：鉆井液密度下降，黏度升高，氣泡增多；鉆進(jìn)時(shí)發(fā)生憋跳，鉆速快或第8頁(yè)/總13頁(yè)FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE放空，泵壓下降，鉆井液池液面升高，有間隙井涌，有硫化氫氣味，起鉆時(shí)鉆井液是滿(mǎn)的，下鉆時(shí)鉆井液不斷外流。在鉆井、修井、試油過(guò)程中對(duì)硫化氫污染的處理有以下幾種方法：合理的鉆具結(jié)構(gòu)合理的鉆具結(jié)構(gòu)對(duì)于控制井噴起著關(guān)鍵性的作用，在鉆井或修井過(guò)程中的任何工況下鉆具下部都應(yīng)裝有回壓閥，在含硫濃度比較高的井甚至可以考慮裝鉆具回壓凡爾和投入式止回閥、雙止回閥。壓差法鉆井或修井過(guò)程中遇到硫化氫氣體的最好處理措施就是有足夠的靜壓頭以防止硫化氫氣體進(jìn)入井內(nèi)，這樣處理最安全、最經(jīng)濟(jì)。對(duì)于含硫產(chǎn)層，安全附加密度可增大0.15g/cm3 ，以較大的井底壓差阻止硫化氫氣體進(jìn)入井內(nèi)。油基鉆井液增大井底壓差雖然可以防止地層中的硫化氫氣體侵入井內(nèi)，但是不能阻止鉆屑中重力置換和擴(kuò)散等形式出現(xiàn)的硫化氫氣體進(jìn)入井內(nèi)。硫化氫氣體與水混合時(shí)，腐蝕性極大，第9頁(yè)/總13頁(yè)FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE易在金屬表面產(chǎn)生點(diǎn)蝕及硫化氫應(yīng)力腐蝕破裂和氫脆。所以碰到這些氣體時(shí)，一般使用油基鉆井液。清除鉆井液或修井液中硫化氫的方法維持一定的 pH，加緩蝕劑或海綿鐵、 堿式碳酸鋅、鉻酸鹽、堿式碳酸銅、氫氧化銨、過(guò)氧化氫等。試油(氣)過(guò)程中硫化氫和處理在含硫化氫井試油測(cè)試時(shí)，一旦出現(xiàn)硫化氫，就必須采取相應(yīng)的對(duì)策。(1) 對(duì)油管的要求 依據(jù)前面介紹的防硫材質(zhì)選擇防硫油管，使用防硫油管的注意事項(xiàng)如下：①鋼材的表面狀況對(duì)應(yīng)力腐蝕破裂有很大的影響，受損傷的表面如腐蝕、 機(jī)械傷害等，受傷處容易造成應(yīng)力集中，應(yīng)力集中點(diǎn)通常就是斷裂的根源。因此，在下管柱過(guò)程中不能使用管鉗、液壓鉗等，以防造成機(jī)械損傷，只能使用錨頭繩緊扣。②保護(hù)內(nèi)涂層，限制在管內(nèi)進(jìn)行鋼絲、 電纜作業(yè)或其他方法投送工具，如必須進(jìn)行作業(yè)時(shí)，要限制其速度小于30m/min 。第10頁(yè)/總13頁(yè)FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE③使用一段時(shí)間后需對(duì)油管進(jìn)行探傷檢查。④由于防硫油管需考慮氫脆的危害， 故材質(zhì)較軟，應(yīng)特別注意防粘扣。目前還不能很好地解決防粘扣問(wèn)題。建議采用雙套油管，測(cè)試施工用防硫油管，通井、封堵、注灰等用普通油管。一般普通油管螺紋為圓形螺紋，螺紋間配合內(nèi)螺紋齒根和外螺紋齒尖不可能配合到底，每個(gè)接頭處均留有一螺旋通道，為達(dá)到密封的目的靠充填密封脂密封。這勢(shì)必給含硫深井、高壓井的試油工作帶來(lái)不利影響。因此，防硫油管、套管在考慮材質(zhì)方面的同時(shí)，可選用連接較好的優(yōu)質(zhì)螺紋接頭。⑤在含硫地層要嚴(yán)格控制進(jìn)行中途測(cè)試，應(yīng)減少鉆柱在硫化氫中的浸泡時(shí)間， 當(dāng)天然氣產(chǎn)量低于 2.8×104m3/d ，硫化氫含量低于 8mg/L 時(shí)，浸泡時(shí)間最長(zhǎng)為 1d。當(dāng)天然氣產(chǎn)量高于2.8×104m3/d ，硫化氫含量高于 8mg/L 時(shí)，浸泡時(shí)間最長(zhǎng)為 15h。測(cè)試前應(yīng)準(zhǔn)備好壓井液，壓井液中要有緩蝕劑和抗硫劑。提前接好高壓水泥車(chē)，以滿(mǎn)足正反循環(huán)壓井的需要。對(duì)于壓力系數(shù)大于1.5的氣井，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)儲(chǔ)備高于設(shè)計(jì)密度第11頁(yè)/總13頁(yè)FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE0.29/cm3的壓井液，儲(chǔ)備壓井液量是井筒容積的1.5—2倍，對(duì)易漏失層，應(yīng)儲(chǔ)備一定量的暫堵劑。下鉆中若發(fā)現(xiàn)測(cè)試閥打開(kāi)，出現(xiàn)環(huán)空液面下降，應(yīng)立即上提管柱，同時(shí)反灌鉆井液。如有氣體排出，應(yīng)立即點(diǎn)火燃燒。氣舉或混氣水誘噴應(yīng)采