普光地区高硫气井钻探技术11

共 7 页 第 1 页 普光地区高含硫气井钻探技术 概 述 普光构造位于川东北部大巴山南麓的达州市宣汉县境内。中国石化集团公司于 1999 年在这一地区展开规模勘探。 2002 年，中石化南方勘探开发公司成立之后，勘探力度不断扩大。 2003 年，普光 1井钻探取得重大突破，喜获高产工业气流。现已探明天然气储量 采储量 方，含气面积 方公里。 该地区地层古老，岩石坚硬，可钻性差；地质条件复杂，喷、漏、塌、卡、蹩、跳、断等复杂情况时有发生 ,钻井难度大；产层埋藏深，气层压力高、富含硫化氢，增大了钻井的风 险。中原钻井通过几年来的艰苦努力，不断探索，克服了重重困难，先后完钻井 4 口（普光 1，普光 2，普光 3，普光 4）（详见表 1），正钻井 3口（普光 5，普光 6，普光 7）。在高含硫地区实现安全钻井、提高机械钻速方面积累了一定的经验，取得了一些成绩。 表 1 普光地区完成井统计 井号 完钻井深 (m) 钻井周期（天） 硫化氢浓度（ g/ 普光 1 5700 光 2 5353 光 3 6110 测试 普光 4 6112 75 说明 ： 2003 年 11 月 23 日井喷失控，死亡 243 人的罗家 16H 井，硫化氢含量为 151g/地区距普光地区直线距离不到 30公里。 共 7 页 第 2 页 一、硫化氢的性质及危害 1. 硫化氢理化性质 硫化氢为无色、剧毒、酸性气体；臭鸡蛋味；相对密度 空气稍重；可在空气中燃烧；可容于水、乙醇、甘油等；硫化氢溶点为 ,沸点为 通常情况下以气态存在；当硫化氢与空气或氧气混合到一定比例（ 46%） ,遇到一定的能量会引起爆炸。 见表 2）。 表 2 硫化氢气体浓 度及其对人体的影响 浓度 （ mg/ 对人体的影响 1 有明显难闻的气体（ mg/ 15 暴露工作 8 小时尚安全 30 暴露工作的最高限度 150 2喉肿痛、头痛、恶心 300 很快失去知觉、眼痛、喉咙痛 450 立刻危及生命和健康的暴露值 750 失去理智和平衡能力，呼吸困难，必须作人工呼吸 1050 立刻神志不清，大、小便失禁，如不立刻抢救会导致死亡 1500 知觉立刻丧失，如不立即抢救会导致死亡或造成大脑的永久性损伤 1 1.5 mg/ （ 1）由于硫化氢的剧毒性及对人体的严重危害性，加大了钻井施工的风险，对井控及硫化氢防护工作提出了更高的要求。 （ 2）由于硫化氢对金属及非金属材料的腐蚀性，对钻井使用的钻杆、套管、井口装置、井下工具及橡胶密封件的材质，提出了更高的要求。 （ 3）硫化氢对钻井液造成污染，导致性能变坏。 共 7 页 第 3 页 二、主要钻井措施 源头上防止硫化氢的侵害 在高含硫化氢地区钻井施工，防止硫化氢侵害的 最根本措施，就是搞好一次井控，防止硫化氢气体侵入井筒。只要不让它出来，硫化氢浓度再高也不会造成危害。我们主要采取了以下措施： （ 1）根据预告的地层压力及临井资料合理选择钻井液密度，钻井液密度的附加系数采用上限。 （ 2）严格执行操作规程，控制起钻速度，起钻连续灌满钻井液；避免钻头泥包，防止起钻拔活塞。 （ 3）钻井液具有良好的脱气性能，使用好真空除气器，及时排除钻井液中的残留气体。 （ 4）加强随钻压力监测及预测，及时分析钻井参数、录井参数等有关数据，发现异常及时采取措施。 （ 5）发现快钻时、放空等异常情况 ,及时 停钻循环观察。 （ 6）加强液面观察，做好防漏堵漏准备，储备足够的堵漏材料和备用钻井液，采取预堵漏和随钻堵漏等措施。 行井控装备的配套安装和试压 （ 1）根据预告的地层压力，合理选择井身结构和套管强度，根据需要选用抗硫套管。 （ 2）选用与该地区最高地层压力相匹配的套管头、液压防喷器组及控制管汇，且具有抗硫功能。 （ 3）打开气层下套管前，更换与套管直径相匹配的闸板芯子或使用变径闸板。 （ 4）含硫天然气井，必须安装剪切闸板防喷器。 共 7 页 第 4 页 （ 5）节流、压井管汇的压力级别和组合形式与防喷器组 相匹配，且都具有抗硫功能。 （ 6）该地区的井口装置全部使用双四通，放喷管线不少于四条，放喷管线出口距井口 100 向合适，固定牢固。 （ 7）放喷管线使用专用的标准抗硫管线，采用标准法兰连接，不准现场焊接。拐弯处使用 120的铸钢弯头。 （ 8）使用符合标准要求的液气分离器。排气管线使用专用的标准抗硫管线，直径与液气分离器本体的排气管直径一致。接出距井口100用专用的火炬出口，高度合适，固定牢固。 （ 9）至少保证两种有效点火方式，专人负责、定期检查，确保点火装置安全可靠。 （ 10） 节流管汇至少有一侧为远控液动节流阀，操作台安放位置合适，专人负责管理，操作熟练。 （ 11）按标准要求，配齐方钻杆上下旋塞、回压凡尔、投入式止回阀、旁通阀等内防喷工具；大门坡道上放置一根带有回压凡尔的备用钻杆；回压凡尔抢接装置、旋塞扳手等摆放在钻台合适位置，便于紧急情况下使用；定期检查保养内防喷工具，确保灵活好用。 （ 12）安装使用好真空除气器，及时清除钻井液中的残留气体。 （ 13）按标准要求配备循环加重系统。至少有由两套以上电动混合加重漏斗，配备自动下料罐，储备足够量的压井液。 （ 14）按标准要求严格进行井 控装置试压。使用带有自动记录仪的试压装置，由专职试压队进行试压。试压合格后由试压队填写试压单，钻井队工程师、钻井监督和试压队人员三方签字，一式三份，各自保存。自动记录卡片由钻井队技术人员保存，完井后作为资料上交。 共 7 页 第 5 页 时发现溢流，快速控制井口 （ 1）严格落实坐岗观察制度，提高坐岗人员的责任心和自觉性。 （ 2）配备坐岗房，房内张贴钻具体积、井眼容积换算表，便于坐岗人员计算。配备液面标尺，为坐岗人员测量液面提供方便。 （ 3）配备电子感应式液面监测仪和浮子式液面报警器，确保液面监测的准确性。 （ 4）利用钻井参数、综合录井参数，及时分析井下情况，判断是否有溢流发生。 （ 5）钻开气层后，每趟起钻前和下钻后都要测量后效，将油气上窜速度控制在 10 m/ （ 6）进行不同工况下的防喷演习，熟练掌握关井操作程序。坚持班自为战，提高实战能力，做到溢流 1 2 （ 1）按 5087 的规定配备硫化氢监测仪器和防护器具，并做到人人会使用、会维护、会检查。 （ 2）井场配备固定式硫化氢监测系统。监测传感器分别安装在钻台下园井、转盘下钻井液出口、钻台上司钻操作处、 钻井液架空槽出口、循环罐等位置。 （ 3）井场工作人员每人配备一台便携式硫化氢监测仪。 （ 4）井场作业人员每人配备一套正压式呼吸器，另配 3 （ 5）井队配备充气机，存放在安全位置，以便在需要时给正压呼吸器气瓶充气。 （ 6）固定式、便携式检测仪都应具有声光报警功能，同时在井架上安装高音量的报警器，以便在紧急情况下报警时，井场人员及附近居民都能听到。 共 7 页 第 6 页 （ 7）监测设备、仪器应由具有资质的机构定期进行鉴定。 （ 8）在井架、值班房上方、井场盛行风入口等位置安装风向标，一旦发生紧急情况，作业人员可向上风方向疏散 。 （ 9）钻台上下、振动筛、循环罐等气体易聚集的场所，安装防爆排风扇，以驱散有害、可燃气体。 （ 10）油田、钻井公司及钻井队分别制定不同级别的防硫化氢应急方案，定期进行应急演练。 （ 11）井队副司钻以上重点岗位人员必须取得井控操作证后，方能上岗。对井队全员进行硫化氢防护知识、急救常识培训，提高全员的硫化氢防护能力。 （ 12）钻开含硫气层前加入适量的除硫剂和缓蚀剂，钻井液的 轻硫化氢气体的腐蚀破坏作用。 （ 13）采用屏蔽暂堵技术，保护好油气层。 （ 14）定期组织井控安全检查，宣贯井控标 准，及时发现和整改事故隐患，提高井控安全意识及管理水平。 三、存在问题 （ 1）山高路险、坡陡路滑、雨季易发生山体滑坡、交通困难。 （ 2）钻前工程难度大，开山辟地填沟造井场，面积受限。 （ 3）受井场地形地貌限制，放喷管线走向、进出井场道路、逃生路线等按标准要求选择困难。 输、物资供应、消防急救等能力有限。 井控装备及硫化氢监测仪器、防护设备要求条件高、投资大。 共 7 页 第 7 页 护器材定期检验的手段 不足，可靠性难以保障。 旦钻遇大