從建井之初就必須考慮腐蝕的問題,對于腐蝕的防護與管理問題應貫穿鉆井、測試、完井和采輸的始終,尤其是對于含硫氣井,因為H2S一旦泄漏將會造成非常嚴重的事故,這就要求我們必須加強腐蝕的檢測、控制與油氣井的安全管理,提高油氣井有關設施的配備標準,增強生產的本質化安全水平。

含硫化氫地層的鉆井、試油、修井,不僅涉及人員的生命安全,同時關系到保護環境、防止污染、減少設備和鉆具的腐蝕問題。因此,在含有硫化氫的設計和施工作業時應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。

1.設計的特殊要求

當所鉆地層預測有硫化氫氣體存在時,在進行鉆井設計時就應該認真對待。合理的鉆井設計是安全、經濟地鉆穿含硫化氫地層的前提,所以在設計時除正常設計所應考慮的問題外還應注意以下幾點:

(1)在設計中應注明含硫化氫地層及其深度和預測含量,以提醒施工人員注葸。

(2)若預計硫化氫分壓大于0.021MPa時,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。

(3)設計井身結構時,除正常鉆井應考慮的因素外,還應考慮在較大的過平衡下鉆進及溢流關井和壓井施工時,裸眼地層能承受較大的井底壓力。

(4)含硫地層測試管柱設計的抗拉安全系數應大于2.0,抗外擠安全系數應大于1.25,抗內壓安全系數應大于1.25。油管應采用氣密性好的特殊絲扣油管,下井管柱絲扣油應涂耐高溫高壓絲扣密封脂,管柱下部應接高溫高壓伸縮補償器、開關式循環閥和封隔器,壓井液中應有緩蝕劑。

(5)鉆開含硫化氫地層時,設計的鉆井液密度應有較大的安全附加壓力當量值。含硫化氫地層是非主力產層時,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,如果含硫化氫的地層是主力產層,可考慮使用允許附加鉆井液密度的上限,以阻止硫化氫進入井筒0

(6)必須設計有足量的重鉆井液(密度超過正常鉆井液0.2g/cm3以上)和加重材料儲備及除硫劑。重鉆井液的儲存量一般是井筒容積的1.5~2倍。在鉆進含硫化氫地層前50m,應將鉆井液的pH調整到9.5以上直至完井。若采用鋁制鉆具時,pH控制在9.5~10.5之間。

(7)嚴格限制在含硫地層用常規中途測試工具進行地層測試工作,若必須進行時,必須控制管柱在硫化氫中的浸泡時間。

(8)設計時必須對井場周圍(探井3km,生產井2km)以內的居民住宅、學校、廠礦等進行勘測,并在設計上標明位置。在有硫化氫溢出井口的危險情況下,應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采區鉆井,應標明地下礦井、礦道的分布、深度和走向及地面井位與礦井、礦道的關系。在江河干堤附近鉆井應標明干堤、河道位置。

(9)在鉆井設計中不僅有鉆井、完井設計,而且還要有棄井設計。對于無工業開采價值而含硫化氫的井應采取永久性棄井,即試油氣結束后,先將井壓穩,從油氣層底部至頂部(射孔井段)全段注水泥,水泥漿在套管內應返至氣頂以上200~300m,其中先期完井的井應返至套管鞋以上200~300m。在井口200~300m處打第二個水泥塞進一步封井,井VI焊井口帽,裝放氣閥,蓋井口房。對暫時無條件投產的有工業油氣流的井應采取暫時性棄井方式,即試油氣結束后,先將井壓穩,在油氣層以上50m打易鉆橋塞(先期完井應在套管鞋以上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,定時觀察記錄。

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,根據最高地層壓力,選用高于該壓力等級的井控裝置,選擇時應以地層流體中硫化氫的含量為依據,并充分考慮能滿足進一步采取增產措施增高壓力的要求。主要應包括以下六個部分:

①以液壓防噴器為主體的鉆井井VI裝置(包括四通、套管頭、過渡法蘭等)和控制裝置。高溫高壓的含硫井應使用雙四通,并配備剪切閘板。

②以節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以監測和預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、起下鉆灌鉆井液設備,起鉆灌鉆井液計量罐也是必不可少的。

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

(2)井控裝置的安裝要求

根據地層的壓力梯度,按有關標準配備相應等級的防噴器組合及井控管匯等設備,其安裝、試壓應符合有關井控規定的要求。同時還應達到以下要求:

①井口和套管的連接,每條防噴管線的高壓區都不允許現場焊接,因為焊接時產生的內應力對硫化氫應力腐蝕尤為敏感。

②放噴管線至少應裝2條,高壓井應裝4條,其夾角為90°,并接出井場100m以外,以保證風向改變時,至少有一條能安全使用。

③壓井管線至少有一條在盛行風的上風方向。

④井控裝置和管材在使用前應進行無損探傷,不允許有微小裂紋存在。

⑤雙閘板組合應為上全封、下半封,半封應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。同時對井口裝置要進行等壓氣密性檢驗。對于含硫井應裝有鉆具剪切閘板,當鉆具內防噴器失靈、半封閘板失效、測井井內有電纜時,可用剪切閘板將鉆具切斷,關閉全封閘板。

3.管材的選擇

(1)鋼材。由于鋼材的強度越大,對硫化物應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,若鋼材經調質處理,其屈服極限和硬度可以比上述規格略高。

(2)非金屬材料。凡密封件選用的非金屬材料,應具有在硫化氫環境中能長期使用而不失效的性能。

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

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

(5)幾乎所有的金屬與硫化氫反應都生成金屬硫化物。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部分會首先不斷地潮解。

4.防硫化氫呼吸器及監測儀的配備

在鉆井、試油和修井過程中最好配備呼吸空氣站和相應的面罩、管線、應急氣瓶組成的供氣系統,在沒有條件的情況下應配備便攜式空氣呼吸器。另外,在井場的周圍和井口等處應配備一定數量的監測儀器,以便空氣中硫化氫含量超過閾限值時,能自動報警。并制定相應的硫化氫應急預案。

5.鉆井中硫化氫的處理

現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;鉆進時發生憋跳,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)合理的鉆具結構

合理的鉆具結構對于控制井噴起著關鍵性的作用,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。

(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入井內,這樣處理最安全、最經濟。對于含硫產層,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入井內。

(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,但是不能阻止鉆屑中重力置換和擴散等形式出現的硫化氫氣體進入井內。硫化氫氣體與水混合時,腐蝕性極大,易在金屬表面產生點蝕及硫化氫應力腐蝕破裂和氫脆。所以碰到這些氣體時,一般使用油基鉆井液。

(4)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,一旦出現硫化氫,就必須采取相應的對策。

(1)對油管的要求?依據前面介紹的防硫材質選擇防硫油管,使用防硫油管的注意事項如下:

①鋼材的表面狀況對應力腐蝕破裂有很大的影響,受損傷的表面如腐蝕、機械傷害等,受傷處容易造成應力集中,應力集中點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,以防造成機械損傷,只能使用錨頭繩緊扣。

②保護內涂層,限制在管內進行鋼絲、電纜作業或其他方法投送工具,如必須進行作業時,要限制其速度小于30m/min。

③使用一段時間后需對油管進行探傷檢查。

④由于防硫油管需考慮氫脆的危害,故材質較軟,應特別注意防粘扣。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、注灰等用普通油管。一般普通油管螺紋為圓形螺紋,螺紋間配合內螺紋齒根和外螺紋齒尖不可能配合到底,每個接頭處均留有一螺旋通道,為達到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、套管在考慮材質方面的同時,可選用連接較好的優質螺紋接頭。

⑤在含硫地層要嚴格控制進行中途測試,應減少鉆柱在硫化氫中的浸泡時間,當天然氣產量低于2.8×104m3/d,硫化氫含量低于8mg/L時,浸泡時間最長為1d。當天然氣產量高于2.8×104m3/d,硫化氫含量高于8mg/L時,浸泡時間最長為15h。

(2)測試前應準備好壓井液,壓井液中要有緩蝕劑和抗硫劑。提前接好高壓水泥車,以滿足正反循環壓井的需要。對于壓力系數大于1.5的氣井,現場應儲備高于設計密度0.29/cm3的壓井液,儲備壓井液量是井筒容積的1.5—2倍,對易漏失層,應儲備一定量的暫堵劑。

(3)下鉆中若發現測試閥打開,出現環空液面下降,應立即上提管柱,同時反灌鉆井液。如有氣體排出,應立即點火燃燒。氣舉或混氣水誘噴應采用氮氣或天然氣,嚴禁用空氣。

(4)根據鉆開目的層壓力監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。壓井結束時,壓井液進出口性能應達到一致。對于地層漏失量大的疏松砂巖、碳酸鹽巖等油氣層,應在射孔井段以上20~1OOm正替入暫堵劑后再壓井。對于氣產量較高、壓力系數大于1.5m的井,壓井液易氣侵,應采用前置清水大排量反循環除氣,然后用壓井液反循環壓井。

(5)封層前,應循環1.5倍于井筒容積以上的壓井液,徹底循環除氣,并達到進出口性能一致。采用橋塞或封隔器封層,其密封壓力應大于封隔壓差,橋塞或封隔器應具有良好的抗硫能力。水泥塞封層,應根據封閉層溫度、壓力、含硫化氫情況,優化水泥漿體系,并做到:對低壓漏失井,應采用先填砂埋油氣層,然后打水泥塞封層;對高壓井,若需打水泥塞,應采用先坐橋塞封閉油氣層,然后打水泥塞進一步封層。

(6)高壓、高產及含硫化氫氣井,應采用下述完井方式:生產管柱下部串接伸縮補償器、開關式循環閥封隔器,在油套環形空間的完井液中加入緩蝕劑,封隔器應選耐高溫高壓、抗硫化氫及二氧化碳腐蝕的永久式插管封隔器。

篇2:3#摻氣井摻氣平洞洞口安全防護技術措施

1目的

保證3#摻氣井摻氣平洞開挖施工時洞口及下方施工人員及設備的安全,規范安全防護腳手架搭設方法,避免發生安全事故,保證3#摻氣井摻氣平洞正常的開挖施工。

2防護措施

3#摻氣井摻氣平洞洞口爆破安全防護采用安全防護欄的形式,防止爆破飛石和爆破渣料滾落至壩肩下方C3標施工工作面,影響C3標的正常施工和造成安全事故。安全防護欄布置于距洞口10m位置的EL670公路上,防護欄尺寸為6m×11m(高×寬),采用鋼管架加竹跳板的搭設形式,鋼管采用單排式加斜撐,主管架間排距為1.0m×1.0m,每根立桿設置3排斜撐,排距為2.0m,在鋼管架靠洞口側掛置一層竹跳板防護。在爆破后經檢查如有損壞,則按上述方案進行修復,如損壞嚴重,則在拆除后進行重新搭設。

3腳手架搭設要求與方法

3.1腳手架搭設要求

腳手架所用鋼管直徑為48mm,壁厚不小于為3.0mm,扣件規格與鋼管規格相一致,所用材料經檢驗合格后方能使用。

搭設腳手架時,同一部位不得使用不同規格的材料,腳手架之間連接用的扣件螺栓必須上緊上牢固,防止因螺栓沒有擰緊而不起作用導致腳手架失穩的情況發生。為保證腳手架的斜向支撐發揮作用,斜向支撐必須保證腳手架在受力時不發生位移。腳手架各搭接處搭接長度不小于1米,搭接處用2個旋轉扣件固定。

3.2腳手架搭設方法

安全防護腳手架的搭設采用單排形式,主要荷載為腳手架、竹跳板自重等靜荷載以及爆破沖擊波和爆破飛石等動荷載。腳手架搭設時,除了按間排距1.0m×1.0m的尺寸進行搭設外,還必須在背面設置斜撐,斜撐每隔一排縱桿設置一道,間距不大于3.0m,搭設高度與腳手架高度一致。為增強防護欄的抗沖能力,立桿及斜撐應盡可能地插入基巖內。

腳手架搭設時,人員必須穿戴好安全防護用具,腳手架搭設到高處時,必須系安全繩并正確掛置,做好安全防護措施。腳手架搭設完成后,在防護面安裝竹跳板,竹跳板用鉛絲牢固綁扎在腳手架上,竹跳板安裝范圍與安全防護腳手架防護范圍相同。

4桿件搭設

4.1腳手架搭設順序

腳手架搭設順序如下:放置掃地桿→立桿→第一步縱向水平桿→第一步橫向水平桿→第二步縱向水平桿→第二步橫向水平桿……。

4.2搭設立桿注意事項

1、不同規格的鋼管嚴禁混合使用;

2、立桿必須采用通長鋼管,嚴禁采用對接或搭接方式;

3、腳手架搭設完成一層后,應及時搭設背后的斜撐并固定牢固,然后再搭設上一層。

4.3搭設水平桿注意事項

1、水平桿設于立桿的內側,并采用直角扣件與立桿扣緊;

2、水平桿采用搭接,搭接長度必須至少連接兩根立桿。

4.4扣件安裝注意事項

(1)扣件規格必須與鋼管外徑相同。

(2)扣件螺栓擰緊扭力矩不應小于40N?m,并不大于6540N?m;

(3)主節點處,固定水平桿、剪刀撐等扣件的中心線距主節點的距離不應大于150mm;

(4)對接扣件的開口應朝上或朝內;

(5)各桿件端頭伸出扣件蓋板邊緣的長度不應小于100mm。

4.5鋪設防護竹跳板注意事項

(1)根據施工部位應鋪滿、鋪穩;

(2)竹跳板的探頭應采用直徑3.2mm(10#)的鍍鋅鉛絲固定在鋼管排架上;

(3)竹跳板的對接或搭接滿足條件見附圖;

(4)竹跳板一般應設置在三根橫向水平桿上,當竹跳板長度小于2m時,可采用兩根橫向水平桿,并將腳手板兩端與其可靠固定,以防傾翻。

具體的安全防護措施圖詳見附圖。