含硫油、气井安全钻井技术

含硫油、气井安全钻井技术

一、弓言I海上钻井是一项高投入、高风险的特别作业，具有多学科性、冗杂性、隐藏性等特性钻进时遇到地层中含有会造成工具、管材不同程度的H2s腐蚀及氢脆，一旦超标扩大会给钻井平台施工人员造成生命威逼，因H2S此的监测与掌握给钻井技术研讨和实施作业提出了更高的要求基于H2s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、施工等人员具有剧烈的责任心、做到细心设计、细心组织、细心施工，确保井下、装备、人员的安全

二、含硫气田的分布与开发、行业标准1国际上自然气中（即）为高含气藏，含H2SN5%77g/m3H2s CO2量间为中含气藏（即）2%〜10%C

0239.6〜V

197.8g/m3我国现行石油行业标准《气藏分类》规定自然气中SY/T6168（）为高含气藏含量为中H2S2%BP

30.8g/m3H2s CO22%〜10%含气藏CO

2、分布2录井仪；钻井液液面自动监测报警仪（监测溢流井漏）；钻井液液面人工“坐岗”观测钻井液体积的改变；产层中钻进作业，每次起钻前的短程起下钻检测井内压力平衡情况等基础工作做细抓严、气体的检测与人身防护7H2s钻井平台在钻台及井口下方、泥浆出口、固控区、钻井液循环罐区等区域分别安装有充足数量的和可燃气体探头，相关岗位人员还配有移H2S动式检测探头，要按时用样气标定检验，确保处于完好状态作业区域都按人员数量配置了正压式空气呼吸器，要强化检查和保养，随时备用伴伴着油气资源同时显现，具有较大的风险，通过实施合理的钻H2S井技术，可以躲避风险在装备、工具符合环境特点，强化提高人员素养，严格执行工艺纪律和劳动纪律，注意一次井控，在含硫油、气储层采纳过平衡钻井，就会完成安全钻井的目的高含硫气田在世界上分布比拟广泛，几乎各产油大国都有含H2S气田目前已发现具有工业价值的高含硫气田约多个，其中许多分布400在碳酸盐岩地层中含量高于的自然气气藏H2s5%我国自然气中含量大于的气田，约占全国自然气储量的主H2s1%l/4o要分布在四川盆地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地以及南海崖气田等13—1其中华北赵兰庄气田含量高达H2s92%目前国内仍以四川盆地含硫气田分布最为广泛盆地内以上气田80%不同程度含H2So其中川东卧龙河气田卧井嘉五气藏，含量达含631H2S

31.95%,CO2量达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

1.65%化普光等气田，高含和中含很具代表性H2S CO

2、开发现状3在勘探开发高含硫气田中，法国、加拿大、、俄罗斯和伊朗等国,积累了丰富经验法国拉克气田含量为含量为年投产，1H2s

15.4%,CO

29.5%,1957生产至今已累积产气采出程度2258X108m2,70%世纪年月中期,壳牌公司在密西西比州南方,勘探2206020XX X开发的一个高含硫气田，含硫达最深井深达井底压力为H2s45%,7620m,温度为

165.6MPa,221℃俄罗斯奥伦堡高含硫气田，含量达含量3H2s

1.3〜5%,C

020.7〜

2.6%,已开发年，最高年产气目前年产气45490X108m3,180X108m3o、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4况最高温度盘井176℃1最高压力龙井关井井口压力未稳，由于井口受限，未

4103.42MPa能连续关井，推算地层压力左右130Mpa最高含硫卧龙河嘉陵江气藏496g/m

3、危害5为无色、剧毒的酸性气体，与空气的相对密度为爆炸极限H2S

1.189,范围为自然气是一种神经毒剂，亦为窒息性

4.3%〜46%5%〜15%H2s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，其浓度为时就会刺激人眼、呼吸道，麻150Ppm225mg/m3痹嗅觉神经，浓度为以上时，就能造成死亡800ppm1200mg/m32minlppm=

1.5mg/m3o

三、含硫油、气井钻井施工难点、地质构造冗杂，不易推断1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显现喷漏冗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、钻井平台地域狭小，人员稠密，安全、环保风险较大2钻井平台面积不如一个足球场大，施工人员到达余人，耸立大海XXX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逼，假如大量原油或泄露将给环境造成不行估量的损失H2s众所周知含硫气井井喷事故造成了数百人死亡，数万人员撤离，但”

12.23”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，公司面临巨额损失BP、气井井控风险压力大3自然气溢流速度快，来势凶猛1自然气具有可压缩、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的占以上，其中一半以上在以内，而且来势凶猛，简单失控2/3lOmin

（2）自然气井关井压力高自然气密度低，是原油的，不能靠自重平衡大部分地层压力,不

0.7%仅井涌、井喷临时关井压力高，完井后井口关井压力也高20XX年6月14日2015某油气田某井取心钻进至

2924.89m,因最终钻速突快，当时推断可能钻遇高压油气层，钻井液密度（设

1.6m

1.74g/cm3计值主要原因密度低）故确定割心起钻，循环钻井液观

1.79—

1.84g/cm3,看后效，至2045,甲方监督为了不影响岩心收获率要求停止循环立刻起钻，起出立柱钻杆发现井口溢流，秒钟后井喷，喷高关井23—510mo15min后关井立压、套压在压井过程中因回收钻井液闸门开启不

4.5Mpa5MPa畅，在抢换过程中，套压上升为环形防喷器刺漏，又关半封闸板防25MPao喷器掌握井口

（2324）,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030终因半封闸板防喷器完全刺坏而失控（）自然气井易窜漏3自然气上窜力量强，气层钻进中简单发气愤侵，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井、川东2北的普光井在发生溢流关井后，均由于表层套管下入太浅发生窜漏，附9近的河流和农田溢流自然气，给附近群众生命造成巨大威逼，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自然气易燃、易爆、易中毒4自然气井在发生井喷后，由于各种原因易引起着火，含硫自然气易造成钻具等管材氢脆折断含硫自然气井一旦井喷失控，将大大增大处理难度、气井固井质量影响因素多4自然气上窜力量强，固井时，极易窜槽，影响固井质量；1含硫气井，由于的应力腐蚀和电化学腐蚀特性，易造成套管2H2s损坏，从而影响井的安全；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3H2s深井温差大，水泥浆稠化时间的掌握难度大，超缓凝易造成气窜4

四、含硫油、气井安全钻井技术、钻前调研与设计方案论证1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》，同时留意放喷地点的选择，做好防火工作对初步《设计方案》有一个较完善的论证检查体系和制度，组织相关专家和部门，对初步《设计方案》进行检查，确定最终的《设计方案》、分析《钻井地质与工程设计》2（）地质设计方面重点地层压力（孔隙压力、裂开压力、坍塌压1力）预测的精确性；储层的类型；地层流体性质（包括含量）；可能H2s存在的冗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）；必需按标准严格掌握井眼轨迹全角改变率（狗腿度），以削减套管磨损，降低井筒风险（）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3加高含硫气井按高限（即）附加；高含硫气井

0.07〜

0.15g/cm3,

0.15g/cm3储藏不少于倍井筒容积、密度高于设计地层压力当量钻井液密度1~

1.5的高密度钻井液，储藏充足的加重材料和除硫材料

0.3g/cm3〜

0.4g/cm3值对电化学失重腐蚀和硫化物应力腐蚀的影响都较大,当时，硫化PH PH6物应力腐蚀严峻；时，就很少发生硫化物应力腐蚀而随值的降低，PH9PH电化学失重腐蚀增加，因此在钻开含硫地层后，钻井液的值应一直掌握PH在以上

9.

5、钻柱设计3（）钻杆材质选择加大壁厚，内外有防腐涂层研讨说明，各种1钢级的管材都有其抗腐蚀的最低临界温度，在临界温度之上，它就具H2S有抗的腐蚀性能含硫气井在强度满意要求的条件下，一般选用级H2s G或低钢级钻杆，高钢级易氢脆若强度要求选用钻杆时，必需调整钻S135井液性能以防止腐蚀另外温度对硫化物应力腐蚀开裂的影响较大，H2s当温度上升到肯定（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，当井下温度高于时，可以不考虑其抗硫性能93℃（）钻具搭配满意井眼轨迹掌握要求；井斜较大的井和全角改变率2较大的井段，应实行防磨措施（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、固井方式及水泥浆体系4固井方式尽可能选用一次性固井，以防止分级箍、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自然气井，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、井控设计5（）井口选择及试压要求井口选择一般是依据地层压力确定川1庆做法地面掌握系统，主要根据《含硫油气井钻井井SY/T6616—20XX控装置配套、安装和运用标准》和《钻井井控装置搭配配套、SY/T59-20XX安装调试与维护》实施，防喷器搭配从上至下环形、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，液气别离器排气管线一条，各个放喷口均配置点火及燃烧装置井控装置试压应在不超过套管抗内压强度的前提下,环型防280%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、钻井作业过程中以井控为重点的安全措施6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1发、应急大事时便于指挥、协调落实应急放喷、点火、撤离权限钻井平台必需根据《石油自然气钻井健康、安全与环境管理体系指2南》的要求制定切实可行的《安全应急预案》,由上级部SY/T6283-20XX门审批，含量超过应请局级部门审批把关并与当地政府有H2s XXXg/m3关部门连接，形成地企联动的应急救援体系进入含硫气层前，除钻井平台和其他专业化服务队伍要进行应急预3案的学习、演练外，还要编制《单井应急救援预案手册》向可能危及范围内其他人员设备，进行安全学问和遇紧急情况时的应急沟通，提出紧H2S急情况下的安全撤离要求，并进行演练现场油气显示的检测与监控按时发现溢流，按时关井，按时压井4是搞好含硫油、气井井控工作的三个重要环节要求对地质综合。