含硫气井防护措施.doc

含硫气井防护措施  从建井之初就必须合计腐蚀的问题，关于腐蚀的防护与管理问题应贯穿钻井、测试、完井和采输的始终，尤其是关于含硫气井，因为H2S一旦泄漏将会造成非常严重的事故，这就要求我们必须强化腐蚀的检测、控制与油气井的安全管理，提升油气井有关设施的配备标准，加强生产的本质化安全水平    含硫化氢地层的钻井、试油、修井，不仅涉及人员的生命安全，同时关系到保护环境、防止污染、减少设备和钻具的腐蚀问题因此，在含有硫化氢的制定和施工作业时应采用一定的安全措施做到防患于未然，将有着十分重要的意义    1. 制定的特别要求    当所钻地层猜测有硫化氢气体存在时，在进行钻井制定时就应该认真对待合理的钻井制定是安全、经济地钻穿含硫化氢地层的前提，所以在制定时除正常制定所应合计的问题外还应注意以下几点：    (1) 在制定中应注明含硫化氢地层及其深度和猜测含量，以提醒施工人员注葸    (2) 假设估计硫化氢分压大于0.021MPa时，必须使用抗硫套管、钻杆、油管及其他防硫管材，井下温度高于93℃的井段，可不合计套管的抗硫性能    (3) 制定井身结构时，除正常钻井应合计的因素外，还应合计在较大的过平衡下钻进及溢流关井和压井施工时，裸眼地层能承受较大的井底压力。

    (4) 含硫地层测试管柱制定的抗拉安全系数应大于2.0，抗外挤安全系数应大于1.25，抗内压安全系数应大于1.25油管应采纳气密性好的特别丝扣油管，下井管柱丝扣油应涂耐高温高压丝扣密封脂，管柱下部应接高温高压伸缩补偿器、开关式循环阀和封隔器，压井液中应有缓蚀剂    (5) 钻开含硫化氢地层时，制定的钻井液密度应有较大的安全附加压力当量值含硫化氢地层是非主力产层时，在不压漏地层的状况下可合计使用较大的钻井液密度将气层压稳，如果含硫化氢的地层是主力产层，可合计使用同意附加钻井液密度的上限，以阻止硫化氢进入井筒0    (6) 必须制定有足量的重钻井液(密度超过正常钻井液0.2g/cm3以上)和加重材料储备及除硫剂重钻井液的储存量一般是井筒容积的1.5～2倍在钻进含硫化氢地层前50m，应将钻井液的pH调整到9.5以上直至完井假设采纳铝制钻具时，pH控制在9.5～10.5之间    (7) 严格限制在含硫地层用常规中途测试工具进行地层测试工作，假设必须进行时，必须控制管柱在硫化氢中的浸泡时间    (8) 制定时必须对井场四周(探井3km，生产井2km)以内的居民住宅、学校、厂矿等进行勘测，并在制定上标明位置。

在有硫化氢溢出井口的危险状况下，应通知上述单位人员迅速撤离在煤矿、金属矿等非油气矿藏开采区钻井，应标明地下矿井、矿道的分布、深度和走向及地面井位与矿井、矿道的关系在江河干堤四周钻井应标明干堤、河道位置    (9) 在钻井制定中不仅有钻井、完井制定，而且还要有弃井制定关于无工业开采价值而含硫化氢的井应采用永久性弃井，即试油气结束后，先将井压稳，从油气层底部至顶部(射孔井段)全段注水泥，水泥浆在套管内应返至气顶以上200～300m，其中先期完井的井应返至套管鞋以上200～300m在井口200～300m处打第二个水泥塞进一步封井，井VI焊井口帽，装放气阀，盖井口房对暂时无条件投产的有工业油气流的井应采用暂时性弃井方式，即试油气结束后，先将井压稳，在油气层以上50m打易钻桥塞(先期完井应在套管鞋以上50m打易钻桥塞)，然后打100～200m的水泥塞井口要安装简易井口并装压力表，盖井口房，定时观察记录    2. 井控装置的配备及安装要求    (1) 井控装置的配备    在含硫化氢油气田的开发中，使用的井控装置和管材及其配件必须具有优良的抗硫化氢性能，依据最高地层压力，选用高于该压力等级的井控装置，选择时应以地层流体中硫化氢的含量为依据，并充分合计能满足进一步采用增产措施增高压力的要求。

主要应包括以下六个部分：    ① 以液压防喷器为主体的钻井井VI装置(包括四通、套管头、过渡法兰等)和控制装置高温高压的含硫井应使用双四通，并配备剪切闸板    ② 以节流管汇为主的井控管汇(包括放喷管线、压井管线和灭火管线)    ③ 管柱内防喷工具(包括钻具回压阀，方钻杆上、下旋塞阀，冲砂管柱旋塞阀等)    ④ 以监测和预报地层压力为主的井控仪器、仪表    ⑤ 钻井液净化、钻井液加重、起下钻灌钻井液设备，起钻灌钻井液计量罐也是必不可少的    ⑥ 适于特别作业和井喷失控后处理事故的专用设备和工具(包括自封头、不压井起下钻装置、灭火设备等)    (2) 井控装置的安装要求    依据地层的压力梯度，按有关标准配备相应等级的防喷器组合及井控管汇等设备，其安装、试压应符合有关井控规定的要求同时还应达到以下要求：    ① 井口和套管的连接，每条防喷管线的高压区都不同意现场焊接，因为焊接时产生的内应力对硫化氢应力腐蚀尤为敏感    ② 放喷管线至少应装2条，高压井应装4条，其夹角为90°，并接出井场100m以外，以保证风向改变时，至少有一条能安全使用    ③ 压井管线至少有一条在盛行风的上风方向。

    ④ 井控装置和管材在使用前应进行无损探伤，不同意有微小裂痕存在    ⑤ 双闸板组合应为上全封、下半封，半封应与所封管柱外径尺寸一致，双闸板与单闸板组合中为一半封、一全封、一半封同时对井口装置要进行等压气密性检验关于含硫井应装有钻具剪切闸板，当钻具内防喷器失灵、半封闸板失效、测井井内有电缆时，可用剪切闸板将钻具切断，关闭全封闸板    3. 管材的选择    (1) 钢材由于钢材的强度越大，对硫化物应力腐蚀开裂就越敏感，因而要求钢的屈服极限不得大于655MPa，硬度最大为HRC22，假设钢材经调质处理，其屈服极限和硬度可以比上述规格略高    (2) 非金属材料凡密封件选用的非金属材料，应具有在硫化氢环境中能长期使用而不失效的性能    (3) 硫化物应力腐蚀开裂主要是在钢材受拉力时产生的，并随拉应力的增大，硫化物应力腐蚀开裂的时间缩短，因而其使用的拉应力应尽量控制在钢材屈服极限的60%以下    (4) 由于厚壁钻杆或油管可以降低内应力，延长其使用寿命，因而，在高压含硫地区可采纳厚壁钻杆或油管   (5) 几乎所有的金属与硫化氢反应都生成金属硫化物。

硫化氢腐蚀关于铁、钢、铅、镍、锌、铬、钴、钯和钽的腐蚀程度比银、铜、镉、汞、铅要小，在碰到铜和银或它们的合金时，暴露于硫化氢之中的这些金属部分会首先不断地潮解    4. 防硫化氢呼吸器及监测仪的配备    在钻井、试油和修井过程中最好配备呼吸空气站和相应的面罩、管线、应急气瓶组成的供气系统，在没有条件的状况下应配备便携式空气呼吸器另外，在井场的四周和井口等处应配备一定数量的监测仪器，以便空气中硫化氢含量超过阈限值时，能自动报警并制定相应的硫化氢应急预案    5. 钻井中硫化氢的处理    现场把钻遇酸性气层的几个主要显示概括为：钻井液密度下降，黏度升高，气泡增多；钻进时发生憋跳，钻速快或放空，泵压下降，钻井液池液面升高，有间隙井涌，有硫化氢气味，起钻时钻井液是满的，下钻时钻井液不断外流在钻井、修井、试油过程中对硫化氢污染的处理有以下几种方法：    (1) 合理的钻具结构    合理的钻具结构关于控制井喷起着关键性的作用，在钻井或修井过程中的任何工况下钻具下部都应装有回压阀，在含硫浓度比较高的井甚至可以合计装钻具回压凡尔和投入式止回阀、双止回阀    (2) 压差法    钻井或修井过程中碰到硫化氢气体的最好处理措施就是有足够的静压头以防止硫化氢气体进入井内，这样处理最安全、最经济。

关于含硫产层，安全附加密度可增大0.15g/cm3，以较大的井底压差阻止硫化氢气体进入井内    (3) 油基钻井液    增大井底压差虽然可以防止地层中的硫化氢气体侵入井内，但是不能阻止钻屑中重力置换和扩散等形式出现的硫化氢气体进入井内硫化氢气体与水混合时，腐蚀性极大，易在金属表面产生点蚀及硫化氢应力腐蚀破裂和氢脆所以碰到这些气体时，一般使用油基钻井液4) 清除钻井液或修井液中硫化氢的方法维持一定的pH，加缓蚀剂或海绵铁、碱式碳酸锌、铬酸盐、碱式碳酸铜、氢氧化铵、过氧化氢等6. 试油(气)过程中硫化氢和处理在含硫化氢井试油测试时，一旦出现硫化氢，就必须采用相应的对策1) 对油管的要求  依据前面介绍的防硫材质选择防硫油管，使用防硫油管的注意事项如下：① 钢材的表面状况对应力腐蚀破裂有很大的影响，受损伤的表面如腐蚀、机械伤害等，受伤处容易造成应力集中，应力集中点通常就是断裂的根源因此，在下管柱过程中不能使用管钳、液压钳等，以防造成机械损伤，只能使用锚头绳紧扣② 保护内涂层，限制在管内进行钢丝、电缆作业或其他方法投送工具，如必须进行作业时，要限制其速度小于30m/min③ 使用一段时间后需对油管进行探伤检查。

④ 由于防硫油管需合计氢脆的危害，故材质较软，应特别注意防粘扣目前还不能很好地解决防粘扣问题建议采纳双套油管，测试施工用防硫油管，通井、封堵、注灰等用一般油管一般一般油管螺纹为圆形螺纹，螺纹间配合内螺纹齿根和外螺纹齿尖不可能配合到底，每个接头处均留有一螺旋通道，为达到密封的目的靠充填密封脂密封这势必给含硫深井、高压井的试油工作带来不利影响因此，防硫油管、套管在合计材质方面的同时，可选用连接较好的优质螺纹接头⑤××104m3/d，硫化氢含量高于8mg/L时，浸泡时间最长为15h—2倍，对易漏失层，应储备一定量的暂堵剂    (3) 下钻中假设发现测试阀打开，出现环空液面下降，应马上上提管柱，同时反灌钻井液如有气体排出，应马上点火燃烧气举或混气水诱喷应采纳氮气或天然气，严禁用空气    (4) 依据钻开目的层压力监测和试油气过程中的资料确定测试压井液密度，其附加值为0.29/cm3压井结束时，压井液进出口性能应达到一致关于地层漏失量大的疏松砂岩、碳酸盐岩等油气层，应在射孔井段以上20～1OOm正替入暂堵剂后再压井关于气产量较高、压力系数大于1.5m的井，压井液易气侵，应采纳前置清水大排量反循环除气，然后用压井液反循环压井。

    (5) 封层前，应循环1.5倍于井筒容积以上的压井液，彻底循环除气，并达到进出口性能一致采纳桥塞或封隔器封层，其密封压力应大于封隔压差，桥塞或封隔器应具有优良的抗硫能力水泥塞封层，应依据封闭层温度、压力、含硫化氢状况，优化水泥浆体系，并做到：对低压漏失井，应采纳先填砂埋油气层，然后打水泥塞封层；对高压井，假设需打水泥塞，应采纳先坐桥塞封闭油气层，然后打水泥塞进一步封层    (6) 高压、高产及含硫化氢气井，应采纳下述完井方式：生产管柱下部串接伸缩补偿器、开关式循环阀封隔器，在油套环形空间的完井液中加入缓蚀剂，封隔器应选耐高温高压、抗硫化氢及二氧化碳腐蚀的永久式插管封隔器  。