含硫氣井防護(hù)措施

本文格式為Word版，下載可任意編輯——含硫氣井防護(hù)措施含硫氣井防護(hù)措施之相關(guān)制度和職責(zé)，從建井之初就務(wù)必考慮腐蝕的問題,對于腐蝕的防護(hù)與管理問題應(yīng)貫穿鉆井、測試、完井和采輸?shù)氖冀K,尤其是對于含硫氣井,由于H2S一旦泄漏將會造成分外嚴(yán)重的事故,這就要求我們務(wù)必加強(qiáng)腐蝕的檢測...

從建井之初就務(wù)必考慮腐蝕的問題,對于腐蝕的防護(hù)與管理問題應(yīng)貫穿鉆井、測試、完井和采輸?shù)氖冀K,尤其是對于含硫氣井,由于H2S一旦泄漏將會造成分外嚴(yán)重的事故,這就要求我們務(wù)必加強(qiáng)腐蝕的檢測、操縱與油氣井的安好管理,提高油氣井有關(guān)設(shè)施的配備標(biāo)準(zhǔn),鞏固生產(chǎn)的本質(zhì)化安好水平。

含硫化氫地層的鉆井、試油、修井,不僅涉及人員的生命安好,同時關(guān)系到養(yǎng)護(hù)環(huán)境、防止污染、裁減設(shè)備和鉆具的腐蝕問題。因此,在含有硫化氫的設(shè)計和施工作業(yè)時應(yīng)采取確定的安好措施做到防患于未然,將有著特別重要的意義。

1.設(shè)計的特殊要求

當(dāng)所鉆地層預(yù)料有硫化氫氣體存在時,在舉行鉆井設(shè)計時就理應(yīng)專心對待。合理的鉆井設(shè)計是安好、經(jīng)濟(jì)地鉆穿含硫化氫地層的前提,所以在設(shè)計時除正常設(shè)計所應(yīng)考慮的問題外還應(yīng)留神以下幾點(diǎn):

(1)在設(shè)計中應(yīng)注明含硫化氫地層及其深度和預(yù)料含量,以指點(diǎn)施工人員注葸。

(2)若預(yù)計硫化氫分壓大于0.021MPa時,務(wù)必使用抗硫套管、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。

(3)設(shè)計井身布局時,除正常鉆井應(yīng)考慮的因素外,還應(yīng)考慮在較大的過平衡下鉆進(jìn)及溢流關(guān)井和壓井施工時,裸眼地層能承受較大的井底壓力。

(4)含硫地層測試管柱設(shè)計的抗拉安好系數(shù)應(yīng)大于2.0,抗外擠安好系數(shù)應(yīng)大于1.25,抗內(nèi)壓安好系數(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、開關(guān)式循環(huán)閥和封隔器,壓井液中應(yīng)有緩蝕劑。

(5)鉆開含硫化氫地層時,設(shè)計的鉆井液密度應(yīng)有較大的安好附加壓力當(dāng)量值。含硫化氫地層是非主力產(chǎn)層時,在不壓漏地層的處境下可考慮使用較大的鉆井液密度將氣層壓穩(wěn),假設(shè)含硫化氫的地層是主力產(chǎn)層,可考慮使用允許附加鉆井液密度的上限,以阻攔硫化氫進(jìn)入井筒0

(6)務(wù)必設(shè)計有足量的重鉆井液(密度超過正常鉆井液0.2g/cm3以上)和加重材料儲蓄及除硫劑。重鉆井液的儲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,pH操縱在9.5~10.5之間。

(7)嚴(yán)格限制在含硫地層用常規(guī)中途測試工具舉行地層測試工作,若務(wù)必舉行時,務(wù)必操縱管柱在硫化氫中的浸泡時間。

(8)設(shè)計時務(wù)必對井場周邊(探井3km,生產(chǎn)井2km)以內(nèi)的居民住宅、學(xué)校、廠礦等舉行勘測,并在設(shè)計上標(biāo)明位置。在有硫化氫溢出井口的危害處境下,應(yīng)通知上述單位人員急速撤離。在煤礦、金屬礦等非油氣礦藏開采區(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。在江河干堤鄰近鉆井應(yīng)標(biāo)明干堤、河道位置。

(9)在鉆井設(shè)計中不僅有鉆井、完井設(shè)計,而且還要有棄井設(shè)計。對于無工業(yè)開采價值而含硫化氫的井應(yīng)采取永久性棄井,即試油氣終止后,先將井壓穩(wěn),從油氣層底部至頂部(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處打其次個水泥塞進(jìn)一步封井,井VI焊井口帽,裝放氣閥,蓋井口房。對暫時無條件投產(chǎn)的有工業(yè)油氣流的井應(yīng)采取暫時性棄井方式,即試油氣終止后,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。井口要安裝簡易井口并裝壓力表,蓋井口房,定時查看記錄。

2.井控裝置的配備及安裝要求

(1)井控裝置的配備

在含硫化氫油氣田的開發(fā)中,使用的井控裝置和管材及其配件務(wù)必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的井控裝置,選擇時應(yīng)以地層流體中硫化氫的含量為依據(jù),并充分考慮能得志進(jìn)一步采取增產(chǎn)措施增高壓力的要求。主要應(yīng)包括以下六個片面:

①以液壓防噴器為主體的鉆井井VI裝置(包括四通、套管頭、過渡法蘭等)和操縱裝置。高溫高壓的含硫井應(yīng)使用雙四通,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、壓井管線和滅火管線)。

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)測和預(yù)報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,起鉆灌鉆井液計量罐也是必不成少的。

⑥適于特殊作業(yè)和井噴失控后處理事故的專用設(shè)備和工具(包括自封頭、不壓井起下鉆裝置、滅火設(shè)備等)。

(2)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。同時還應(yīng)達(dá)成以下要求:

①井口和套管的連接,每條防噴管線的高壓區(qū)都不允許現(xiàn)場焊接,由于焊接時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力對硫化氫應(yīng)力腐蝕尤為敏感。

②放噴管線至少應(yīng)裝2條,高壓井應(yīng)裝4條,其夾角為90°,并接出井場100m以外,以保證風(fēng)向變更時,至少有一條能安好使用。

③壓井管線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)舉行無損探傷,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。同時對井口裝置要舉行等壓氣密性檢驗。對于含硫井應(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、測井井內(nèi)有電纜時,可用剪切閘板將鉆具切斷,關(guān)閉全封閘板。

3.管材的選擇

(1)鋼材。由于鋼材的強(qiáng)度越大,對硫化物應(yīng)力腐蝕開裂就越敏感,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。

(2)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)境中能長期使用而不失效的性能。

(3)硫化物應(yīng)力腐蝕開裂主要是在鋼材受拉力時產(chǎn)生的,并隨拉應(yīng)力的增大,硫化物應(yīng)力腐蝕開裂的時間縮短,因而其使用的拉應(yīng)力應(yīng)盡量操縱在鋼材屈服極限的60%以下。

(4)由于厚壁鉆桿或油管可以降低內(nèi)應(yīng)力,延長其使用壽命,因而,在高壓含硫地區(qū)可采用厚壁鉆桿或油管。

(5)幾乎全體的金屬與硫化氫回響都生成金屬硫化物。硫化氫腐蝕對于鐵、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,暴露于硫化氫之中的這些金屬片面會首先不斷地潮解。

4.防硫化氫呼吸器及監(jiān)測儀的配備

在鉆井、試油和修井過程中最好配備呼吸空氣站和相應(yīng)的面罩、管線、應(yīng)急氣瓶組成的供氣系統(tǒng),在沒有條件的處境下應(yīng)配備便攜式空氣呼吸器。另外,在井場的周邊和井口等處應(yīng)配備確定數(shù)量的監(jiān)測儀器,以便空氣中硫化氫含量超過閾限值時,能自動報警。并制定相應(yīng)的硫化氫應(yīng)急預(yù)案。

5.鉆井中硫化氫的處理

現(xiàn)場把鉆遇酸性氣層的幾個主要顯示概括為:鉆井液密度下降,黏度升高,氣泡增多;鉆進(jìn)時發(fā)生憋跳,鉆速快或放空,泵壓下降,鉆井液池液面升高,有間隙井涌,有硫化氫氣味,起鉆時鉆井液是滿的,下鉆時鉆井液不斷外流。在鉆井、修井、試油過程中對硫化氫污染的處理有以下幾種方法:

(1)合理的鉆具布局

合理的鉆具布局對于操縱井噴起著關(guān)鍵性的作用,在鉆井或修井過程中的任何工況下鉆具下部都應(yīng)裝有回壓閥,在含硫濃度對比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。

(2)壓差法

鉆井或修井過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),這樣處理最安好、最經(jīng)濟(jì)。對于含硫產(chǎn)層,安好附加密度可增大0.15g/cm3,以較大的井底壓差阻攔硫化氫氣體進(jìn)入井內(nèi)。

(3)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),但是不能阻攔鉆屑中重力置換和分散等形式展現(xiàn)的硫化氫氣體進(jìn)入井內(nèi)。硫化氫氣體與水混合時,腐蝕性極大,易在金屬外觀產(chǎn)生點(diǎn)蝕及硫化氫應(yīng)力腐蝕破碎和氫脆。所以碰見這些氣體時,一般使用油基鉆井液。

(4)除掉鉆井液或修井液中硫化氫的方法

維持確定的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、過氧化氫等。

6.試油(氣)過程中硫化氫和處理

在含硫化氫井試油測試時,一旦展現(xiàn)硫化氫,就務(wù)必采取相應(yīng)的對策。

(1)對油管的要求?依據(jù)前面介紹的防硫材質(zhì)選擇防硫油管,使用防硫油管的留神事項如下:

①鋼材的外觀狀況對應(yīng)力腐蝕破碎有很大的影響,受損傷的外觀如腐蝕、機(jī)械傷害等,受傷處輕易造成應(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養(yǎng)護(hù)內(nèi)涂層,限制在管內(nèi)舉行鋼絲、電纜作業(yè)或其他方法投送工具,如務(wù)必舉行作業(yè)時,要限制其速度小于30m/min。

③使用一段時間后需對油管舉行探傷檢查。

④由于防硫油管需考慮氫脆的危害,故材質(zhì)較軟,應(yīng)更加留神防粘扣。目前還不能很好地解決防粘扣問題。建議采用雙套油管,測試施工用防硫油管,通井、封堵、注灰等用普遍油管。一般普遍油管螺紋為圓形螺紋,螺紋間合作內(nèi)螺紋齒根和外螺紋齒尖不成能合作畢竟,每個接頭處均留有一螺旋通道,為達(dá)成密封的目的靠充填密封脂密封。這勢必給含硫深井、高壓井的試油工作帶來不利影響。因此,防硫油管、套管在考慮材質(zhì)方面的同時,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)格操縱舉行中途測試,應(yīng)裁減鉆柱在硫化氫中的浸泡時間,當(dāng)自然氣產(chǎn)量低于2.8×104m3/d,硫化氫含量低于8mg/L時,浸泡時間最長為1d。當(dāng)自然氣產(chǎn)量高于2.8×104m3/d,硫化氫含量高于8mg/L時,浸泡時間最長為15h。

(2)測試前應(yīng)打定好壓井液,壓井液中要有緩蝕劑和抗硫劑。提前接好高壓水泥車,以得志正反循環(huán)壓井的需要。對于壓力系數(shù)大于1.5的氣井,現(xiàn)場應(yīng)儲蓄高于設(shè)計密度0.29/cm3的壓井液,儲蓄壓井液量是井筒容積的1.5—2倍,對易漏失層,應(yīng)儲蓄確定量的暫堵劑。

(3)下鉆中若察覺測試閥開啟,展現(xiàn)環(huán)空液面下降,應(yīng)立刻上提管柱,同時反灌鉆井液。如有氣體排出,應(yīng)立刻點(diǎn)火燃燒。氣舉或混氣水誘噴應(yīng)采用氮?dú)饣蜃匀粴?嚴(yán)禁用空氣。

(4)根據(jù)鉆開目的層壓力監(jiān)測和試油氣過程中的資料確定測試壓井液密度,其附加值為0.29/cm3。壓井終止時,壓井液進(jìn)出口性能應(yīng)達(dá)成一致。對于地層漏失量大的疏松砂巖、碳酸鹽巖等油氣層,應(yīng)在射孔井段以上20~1OOm正替入暫堵劑后再壓井。對于氣產(chǎn)量較高、壓力系數(shù)大于1.5m的井,壓井液易氣侵,應(yīng)采用前置清水大排量反循環(huán)除氣,然后用壓井液反循環(huán)壓井。

(5)封層前,應(yīng)循環(huán)1.5倍于井筒容積以上的壓井液,徹底循環(huán)除氣,并達(dá)成進(jìn)出口性能一致。采用橋塞或封隔器封層,其密封壓力應(yīng)大于封隔壓差,橋塞或封隔器應(yīng)具有良好的抗硫才能。水泥塞封層,應(yīng)根據(jù)封閉層溫度、壓力、含硫化氫處境,優(yōu)化水泥漿