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《含硫油气井钻井操作规程》

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油气 钻井 操作规程
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3中国石油天然气集团公司企业标准Q/15—2006含硫油气井钻井操作规程of 布 2006施中 国 石 油 天 然 气 集 团 公 司 发 布Q/15—2006 次前言 ....................................................................................Ⅱ1 范围 ....................................................................................范性引用 文件 .........................................................................质及工程设计 .........................................................................场及钻井设备布局 .....................................................................控装置和井用管材的特殊要求 ...........................................................急预案的制定 .........................................................................化氢防护培训 .........................................................................化氢的监测及人身安全防护 .............................................................井安全 作业 ...........................................................................急 响应 ...............................................................................喷 失控的处理 ........................................................................15—2006 言本标准由石油钻井工程专业标准化委员会提出并归口。本标准起草单位:四川石油管理局钻采工艺技术研究院。本标准主要起草人:李强、高碧桦、杨开雄。Q/15—20061含硫油气井钻井操作规程1 范围本标准重点规定了含硫化氢油气井地质及工程设计、井场及钻井设备布局、井控装置和井用管材选用、人员培训、硫化氢监测及人身安全防护、钻井安全操作、应急预案制定及应急响应、井喷失控处理应遵循的基本准则,其它内容按有关的钻井操作规程执行。本标准适用于陆地含硫油气田勘探开发中的钻井作业。海洋钻井作业可参照执行。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版本均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 地面防喷器及控制装置 防喷器( 000,6A:1997) 地面防喷器及控制装置 控制装置( 001,6D:1993) 5087 含硫化氢油气井安全钻井推荐作法( 5087—2005,001, 5127 井口装置和采油树规范( 5127—2002, 6A:1999)225 石油天然气钻井、开发、储运防火防爆安全生产技术规程 5323 节流和压井系统 ( 5323—2004,6C :1993, 5466 钻前工程及井场布置技术要求 5858 石油工业动火作业安全规程 5964 钻井井控装置组合配套、安装调试与维护 5987 钻杆国外订货技术条件( 5987—94,D/ ) 6194 石油天然气工业 油气井套管或油管用钢管( 6194—2003,1960:2001,Y/T 6277 含硫油气田硫化氢监测与人身安全防护规程 6426 钻井井控技术规程 6616 含硫油气井钻井井控装置配套、安装和使用规范3 预告地层压力、流体类型、含硫地层及其深度和预计硫化氢含量。油气井井口距高压线及其它永久性设施不小于 75m;距民宅不小于100m;距铁路、高速公路不小于200m;距学校、医院和大型油库等人口密集性、高危性场所不小于500m 。根据对井场周边的地形、地貌、气象情况以及居民住宅、学校、厂矿(包括开采地下资源的矿业单位)、地下矿井坑道、国防设施、高压电线和水资源等的分布情况的实地勘察,作出地质灾害危险性及环境、安全评估。在设计书中标明探井距井口 3000m、生产井距井口2000校、医院、厂矿、公路和铁路等的分布位置;并详查距井口500m 范围内的居民和其他人员(学校、医院、地方政府、厂矿等)的分布情况。地质及工程设计应保证钻井作业全过程符合国家和含硫油气井所在地政府安全生产、环境保护等相应法规的要求。工程设计Q/15—0硫化氢含量大于75mg/m 3(50,应使用抗硫井控设备、工具和井用管材。在井下温度高于93℃以深的井段,套管可不考虑其抗硫性能。在地下矿产采掘区钻井,井筒与采掘坑道、矿井通道之间的距离不少于100m,套管下深应封住开采层并超过开采层底部深度100m 以上。钻含硫地层的钻井液密度设计、高密度钻井液及钻井液加重材料和除硫剂储备等按 5087中的相应规定执行。根据地层流体中硫化氢和二氧化碳含量及完井后最大关井压力值,并考虑能满足进一步采取增产措施和后期注水、修井作业的需要,按 5127选用完井井口装置。存在含硫油气层的裸眼井段中不得开展欠平衡钻井作业。4 井场及钻井设备布置的有关要求应按 5466中的相应规定执行。井场周围应空旷,风能在井场前后或左右方向畅通流动。钻井设备的安放位置应考虑当地的主要风向和钻开含硫油气层时的季节风风向。井场内的发动机、发电机、压缩机等易产生火花的设备、设施及人员集中区域,宜布置在相对井口、放喷管线出口、液气分离器及除气器的排气管线出口、钻井液罐等容易排出或聚集天然气的装置的上风方向。发电房、锅炉房等应设置在当地季节风的上风方向;发电房距井口30炉房距井口50m 以上;储油罐应摆放在距井口30发电房 20井场电器设备、照明器具及输电线路的安装应按225中的相应规定执行。井场周围应设置两到三处临时安全区,一个位于当地季节风的上风方向处,其余与之成90 0~120 0分布。在临时安全区、道路入口处、井架上、值班房等点上安装风向指示器(如风向标、风飘带、风袋、风旗等)。钻入含硫油气层前,应将机泵房、循环系统及二层台等处设置的防风护套和其他类似的围布拆除。寒冷地区在冬季施工时,对保温设施可采取相应的通风措施,以保证工作场所空气流通。5 用于含硫油气井的防喷装置及其测试程序与方法应符合 用于含硫油气井的节流管汇的选用、安装和测试推荐作法见 5323。用于含硫油气井的井口装置见 5127。用于含硫油气井的套管、油管和钻杆,其材质应符合 6194、 5987的规定。井控装置的安装应按 5964、 6426和 6616中的相应规定执行。在钻具中应加装钻具止回阀等内防喷工具;在井漏等特殊情况下,可以不安装井下钻具止回阀,但应安装其它形式的内防喷工具。钻开含硫油气层前在井口安装剪切闸板防喷器直至完井或原钻机试油结束。剪切闸板防喷器的压力等级、通径应与其配套的井口装置的压力等级和通径一致。钻井井口和套管的连接及防喷管线、放喷管线在现场不允许焊接。钻井液回收管线、防喷管线和放喷管线应使用经探伤合格的管材。防喷管线应采用螺纹与标准法兰连接。放喷管线至少应接两条,布局要考虑当地季节风向、居民区、道路、油罐区、电力线及各种设施等情况,其夹角为90º~180º,保证当风向改变时至少有一条能安全使用;管线转弯处的弯头夹角不小于120º;管线出口应接至距井口100m 以远的安全地带。放喷管线出口不能正对井场附近的居民住宅、距各种设施不小于100m、具备放喷点火的条件。液气分离器排气管线(按设计通径)应从分离器单独接出,液气分离器及除气器的出口接至距井口50—钻井队应安装固定点火装置,并同时配备移动点火器具。井控装置、管材和井下工具及其配件在储放时应注明钢级,严格分类保管并带有产品合格证和说明书;运输过程中需采取措施避免损伤。防喷器大修时,若进行了焊接、补焊、堆焊等工艺,则应在其后做大于620º 各油气田成立硫化氢防护应急领导小组,成员由勘探、开发、钻井、技术监督、安全环保、物资装备、公安、消防、医疗等部门人员组成,并明确相应的职责。钻井公司、钻井队、井控车间及定向井、欠平衡钻井、固井、录井、钻井液、取心、测试等专业服务公司都应成立硫化氢防护应急领导小组,并明确相应的职责。与钻井相关各级单位根据在应急中的职责,并结合硫化氢防护的特点制定应急预案,应急预案主要包括但不限于下述内容:a)应急反应工作的组织机构和职责;b)参与应急工作人员的岗位和职责;c)环境调查报告;d)应急设备、物资、器材的准备;e)应急演练、评估与修订计划;f)现场监测制度;g)紧急情况报告程序;h)应急技术方案与措施;i)应急实施程序(包括人员撤离程序和点火程序) ;j)相关方的联络人员和联络方式。钻井队的应急预案还应增加下述内容:a)应急抢险防护设备及设施布置图;b)井场警戒点的设置及职责;c)人员救护措施;d)井场及营区逃生路线图和简易交通图;e)周边情况的信息收集及联系电话。钻井队制定应急预案的程序:评估可能的危害程度——确定危害区域——准备应急预案初稿——取得当地政府认可和支持——主管领导组织专家和有关部门审查批准——对预案进行人员培训和演练。制定应急预案时需要注意下述问题:a)周边环境调查包括地形、交通、建筑、人员分布、附近的医院和消防部门所在地等情况;b)建立不同半径危险区域范围内的撤离单位和人员的通知清单及通讯联络方式;c)设立路障、联络、井控等人员岗位,明确各岗位的职责、授权及相关联系人的通讯电话;d)对井场周围一定范围内的居民进行防硫化氢知识宣传,使他们了解硫化氢防护基本知识、简单的逃生、自救互救方法;e)编制的应急预案应征求当地政府部门意见,并得到认可和支持,以确保该预案的科学性和适用性。应急预案演练是训练和检验作业人员执行和完成其任务的重要手段,应将应急预案下发到所有负责执行该应急预案的人员手中,施工单位与相关单位组织演练,并根据情况考虑是否与地方人员共同组织联动演练,使每个参与者熟练掌握该预案内容,并不断改进、充实和完善该预案。对应急预案应定期复核,随时对条款或覆盖范围的改变进行更新。特别应观察和考虑住宅、公园、商店、学校、公路,以及油气井作业内容和井场设施等的变化。7 硫化氢防护培训Q/15—20064所有参与含硫油气井钻井作业的人员上岗前应接受硫化氢防护技术培训,经考核合格后持证上岗。培训机构、培训教材、培训内容、培训时间及考核应按 6277和 5087中的相应规定执行。8 硫化氢监测及人身安全防护设备和防护的有关要求应按 6277和 5087中的相应规定执行。作业区应配备满足要求的正压式空气呼吸器、充气泵、可燃气体监测报警仪、便携式硫化氢监测报警仪、固定式硫化氢监测报警仪;m 3(2例如在产生二氧化硫的燃烧或其它操作期间),应在现场配备便携式二氧化硫监测仪或带有监测管的比色指示监测器。当硫化氢的浓度可能超过在用的监测仪的量程时,应在现场准备一个量程达1500mg/m 3(1000监测仪器。值班干部、当班司钻、副司钻和“坐岗”人员应佩戴便携式硫化氢监测报警仪;固定式硫化氢监测仪应在司钻或操作员位置、方井、振动筛、井场工作室等地方设置探头,并能同时发出声光报警。硫化氢防护器具应存放在清洁卫生和便于快速取用的地方,并对其采取防损坏、污染、灰尘和高温的保护措施。钻井队应按产品说明书检查和保养硫化氢监测仪器、防护器具,保证其在含硫油气层作业中处于良好的备用状态;建立使用台帐,按时送往具有资质的检验单位检验。 硫化氢监测报警仪设置:a)第一级报警值应设置在阈限值[硫化氢含量15mg/m 3(10],达到此浓度时启动报警,提示现场作业人员硫化氢的浓度超过阈限值,b)第二级报警值应设置在安全临界浓度[硫化氢含量30mg/m 3(20,达到此浓度时,现场作业人员应佩戴正压式空气呼吸器,c)第三级报警值应设置在危险临界浓度[硫化氢含量150mg/m 3(100],报警信号应与二级报警信号有明显区别,警示立即组织现场人员撤离,作业班除进行常规防喷演习外,还应佩带硫化氢防护器具进行防喷演习;防护器具每次使用后对其所有部件的完好性和安全性进行检查;在硫化氢环境中使用过的防护器具还应进行全面的清洁和消毒。来访者和其他非定期派遣人员的防护:a)在进入危险区之前,应向来访者和其它非定期派遣的人员简要介绍有关出口路线、临时安全区位置、适用的警报信号和在紧急情况下的响应方法和个人防护设备的使用;b)只有在受过培训的人员随同下,才允许进入作业区;c)在紧急情况下,应立即撤离这些人员。进入含硫油气层后,每天白班开始工作前应检查下述项目:a)指定的临时安全区是否在风向指示器指示的上风方向;b)硫化氢监测报警仪的功能是否正常;c)硫化氢防护器具的存放位置、数量和相关参数是否符合规定;d)消防设备的布置;e)急救药箱和氧气瓶。若遇硫化氢溢出地面(嗅到较浓的臭蛋气味)身边又无防护器具时,可用湿毛巾或湿衣物等捂住口鼻,迅速离开危险区域。在硫化氢含量超过安全临界浓度[硫化氢含量30mg/m 3(20的污染区执行任务时,宜组织工作梯队,佩戴正压式空气呼吸器,并派专人监护,同时应有接受过救护技术培训的值班救护人员和备有必要的救护设备。钻开含硫油气层前和在含硫油气层中钻进,应及时向当地政府通报井上的井控安全状况。根据井场安全状态按 5087中的要求分别挂出绿、黄、红牌;当空气中硫化氢浓度超过安全临界浓度[硫化氢含量30mg/m 3(20时,关闭井场入口处的大门,并派人巡逻,同时挂出写有“危险:硫化氢—H 2S”字样的危险标牌。Q/15—46%、天然气与空气混合后浓度达到5%~15%时都将形成一种遇火产生爆炸的混合物,应采取如下防范措施:a)柴油机排气管无破漏和积炭,并有冷却防火装置,出口与井口相距15朝向油罐;b)在钻台上下、振动筛等硫化氢易聚积的地方应安装防爆通风设备;c)严格控制井场内动火,若需动火,应按 5858中的相应规定执行;d)进入井场的车辆应距井口25m 以远,排气管加装防火罩。钻井队在实施井控作业中放喷时,通过放喷管线放出的含硫油气应点火烧掉。放喷点火可用固定点火装置或移动点火器具点火;若使用移动点火器具点火,点火人员应佩带防护器具,并在上风方向距离火口10m 外点火。9 向全队职工及协作单位人员进行地质、工程、钻井液、井控装备、井控措施和安全等方面的技术交底,对含硫油气层及时做出地质预报,建立预警预报制度。钻井液密度及其它性能符合设计要求,并按设计要求储备压井液、加重剂、堵漏材料和其它处理剂。检查各种钻井设备、仪器仪表、防护设备、消防器材及专用工具等配备是否齐全;所有井控装置、电路和气路的安装是否符合规定,功能是否正常,发现问题应及时整改。钻开油气层前对全套井控装备进行一次试压(包括井口附近套管)。在进入油气层前 50m~100m ,按照下步钻井的设计最高钻井液密度值,对裸眼地层进行承压能力检验。在进入油气层前50m ,将钻井液的11之间直至完井;若采用铝合金钻具时, 落实溢流监测岗位、关井操作岗位和钻井队干部24小时值班制度。进行班组防喷、防火、防硫化氢演习,并达到规定要求。对高含硫油气层,在钻开前二天到完井或原钻机试油结束期间,应撤离距井口500钻开含硫油气层前的检查验收钻开含硫油气层前的检查验收中,应对井场的硫化氢防护措施(含应急预案及演练等)进行安全评估,未达到要求不准钻开含硫油气层。方钻杆旋塞阀、钻具止回阀和旁通阀的安装按 6616中的相应规定执行。钢材,尤其是钻杆,其使用拉应力需控制在钢材屈服强度的60%以下。施工中当发现设计钻井液密度值与实际情况不相符合时,应按审批程序及时申报,经批准后才能修改。但不包括下列情况:a)发现地层压力异常时;b)发现溢流、井涌、井漏时。若出现上述异常情况,应采取相应措施,同时向有关部门汇报。发生卡钻需泡油、混油或因其它原因需适当调整钻井液密度时,井筒液柱压力不应小于裸眼段中的最高地层压力。发现气侵应及时排除,气侵钻井液未经排气不得重新注入井内。若需对气侵钻井液加重,应在停止钻进的情况下进行,严禁边钻进边加重。油气层钻进中随岩屑返出地面的含硫油气应及时处理并按指定地点排放,不允许将未经处理的含硫油气乱排乱放而造成环境污染。Q/15—若钻井液中所含硫化氢散发到空气中的浓度超过安全临界浓度[30mg/m 3(20或钻井液中硫化氢的含量超过50mg/m 3(应停止钻进,并在钻井液中添加除硫剂;若非井下溢流引起,则循环钻井液利用液气分离器或除气器进行脱气。含硫油气层钻进中,若因检修设备需短时间(小于30停止作业时,井口和循环系统观察溢流的岗位不能离人;若因检修设备需较长时间(大于30停止作业时,应坐好钻具,关闭半封闸板防喷器,井口和循环系统仍需“坐岗”观察,同时采取可行措施防止卡钻(或事先将钻具起至安全井段或套管鞋内,或在原位置定期活动钻具)。停止钻井液循环进行其他作业期间,以及其后重新循环钻井液过程中,钻台和循环系统上的作业人员要注意防范因油气侵而进入钻井液中的硫化氢。含硫油气层钻开后,每次起钻前都应进行短程起下钻,短程起下钻后的循环钻井液观察时间应达到一周半以上,;若后效严重不具备起钻条件,则应调整钻井液密度,使之具备起钻条件。含硫油气层的水平井段钻进中,每次起钻前循环钻井液的时间不得少于二个循环周。s;起钻中每起出三柱钻杆或一柱钻铤应及时向井内灌满钻井液,并作好记录、校核地面钻井液总量,发现异常情况及时报告司钻。起完钻要及时下钻,检修设备时应保持井内有一定数量的钻具,并观察出口管钻井液返出情况。含硫油气层钻开后的每次下钻到底循环钻井液过程中,钻台及循环系统上的工作人员应注意监测空气中硫化氢浓度,直到井底钻井液完全返出。在含硫化氢地层中取心,当岩心筒到达地面以前至少10个立柱时,应戴上正压式空气呼吸器。当岩心筒已经打开或当岩心已移走后,应使用便携式硫化氢监测仪检查岩心筒。在确定大气中硫化氢浓度低于安全临界浓度之前,人员应继续使用正压式空气呼吸器。电测电测前井内情况应正常、稳定;若电测时间长,应考虑中途通井循环再电测。中途测试和先期完成井,在进行作业以前观察一个作业期时间;起、下钻杆或油管应在井口装置符合安装、试压要求的前提下进行。在含硫地层中一般情况下不宜使用常规式中途测试工具进行地层测试工作;若需进行时,应减少钻柱在硫化氢环境中的浸泡时间,并采取相应的严格措施。地面测试流程应全部采用抗硫材料,测试管线严禁现场焊接;至少安装一条应急放喷管线。应在保证人员安全的条件下,排放和(或)燃烧所有产生的气体。对来自储存的测试液中的气体,也应安全地排放。处理和运输含硫化氢的样品时,应采取预防措施。样品容器应使用抗硫化氢的材料制成,并附上标签。下套管前,应换装与套管尺寸相同的防喷器闸板;固井全过程(起钻、下套管、固井)应保证井内压力平衡,尤其防止注水泥候凝期间因水泥失重造成井内压力平衡的破坏,甚至井喷。含硫化氢、二氧化碳等有害气体的油层套管和有害气体含量较高的复杂井的技术套管,其固井水泥应返到地面。起下钻中发生溢流,应尽快抢接钻具止回阀或旋塞。只要条件允许,控制溢流量在允许范围内,尽可能多下一些钻具,然后关井。Q/15—电测时发生溢流应尽快起出井内电缆。若溢流量将超过规定值,则立即砍断电缆按空井溢流处理,不允许用关闭环形防喷器的方法继续起电缆。任何情况下关井,其最大允许关井套压不得超过井口装置额定工作压力、套管抗内压强度的 80%和薄弱地层破裂压力所允许关井套压三者中的最小值。在允许关井套压内严禁放喷。若关井中井口套压将高于最大允许关井套压时,应及时向上级主管部门请示处理措施;钻井队在实施井控作业中放喷时, 发生溢流后应尽快组织压井;在处理溢流的循环压井过程中,注意防范钻井液中所含硫化氢,宜经液气分离器循环钻井液。其它含硫油气井上的其它有关钻井作业操作应按 6426的相应规定执行。10 当空气中硫化氢浓度达到15mg/m 3 (10的阈限值时,现场应:a)切断危险区的不防爆电器的电源;b)安排专人观察风向、风速以便确定受侵害的危险区;c)安排专人佩戴正压式空气呼吸器到危险区检查泄漏点;d)非作业人员撤入安全区; e)保持对环境中的硫化氢浓度进行监测。当空气中硫化氢浓度达到30mg/m 3 (20安全临界浓度时,应:a)启动报警音响,戴上正压式空气呼吸器;b)切断作业现场所有可能的着火源;c)立即向上级部门报告;d)指派专人至少在主要下风口100m 、500m 和1000要时监测点可适当加密;e)实施井控程序,控制硫化氢泄漏源;f)设立警戒区,任何人未经许可不得入内;g)撤离现场的非应急人员;h)清点现场人员; i)通知救援机构,救护人员进入戒备状态。当井喷失控时,应:a)立即通知并协助当地政府疏散距井口500m 范围内的居民和其他人员,根据监测情况,考虑风向、地形、人口密集度、受污染程度等情况迅速对其识别出的风险和危害程度作出评估,决定是否扩大撤离范围;b)关停生产设施;c)请求援助。当井喷失控、井场空气中硫化氢浓度达到 150mg/100危险临界浓度时,场所有作业人员应立即撤离井场,同时按应急预案向其上级主管部门报告,并通知当地政府和其它有关机构。在采取控制和消除措施前后,继续监测危险区空气中的硫化氢及二氧化硫浓度,以确定在什么时候方能重新安全进入。11 发生井喷失控应立即启动应急预案。井喷失控后,应:a)成立现场抢险领导小组,根据失控状况迅速制定抢险方案并组织实施;Q/15—20068b)迅速做好储水、供水工作;尽快由注水管线向井口连续注水防火或用消防水枪向油气喷流和井口周围设备大量喷水降温;在确保人员安全的前提下,将氧气瓶、油罐等易燃易爆物品撤离危险区;c)做好人身安全防护工作,防止人员伤亡。井喷失控后,在人员的生命受到巨大威胁、人员撤离无望、失控井无希望得到控制的情况下,作为最后手段应按抢险作业程序对油气井井口实施点火。油气井点火程序的相关内容应在应急预案中明确。油气井点火决策人宜由生产经营单位代表或其授权的现场总负责人来担任,并列入应急预案中。若决策点火,其他人员集中到上风方向的安全集合区;点火人员佩戴正压式空气呼吸器,在上风方向,尽量远离井口使用移动点火器具点火。油气井点火后,硫化氢燃烧会产生有毒性的二氧化硫,仍需注意对二氧化硫的浓度监测和人员的安全防护。控制住井喷后,对井场内可能积聚硫化氢、二氧化硫等有毒气体的地方进行浓度检测,在确保安全的情况下,人员方能进入。
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