含硫化氢油气井安全钻井推荐作法Word格式文档下载.docx

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2001第8章部分章条）；

　　——地质及钻井工程设计的特殊要求。

　　新增加内容有：

　　——人员及设备防护（对应APIRP49:

2001第5章、第6章）；

　　——应急预案（对应APIRP49:

2001第7章部分章节）；

　　——井场安全（对应APIRP49:

2001第10章及APIRP55第9章部分章节）；

　　——井用材料及设备（含井控装置的材质和安装）（对应APIRP49:

2001第9章部分章节）；

　　——特殊作业（对应APIRP49:

2001第11章部分章节）；

　　——海上作业（对应APIRP55第11章）；

　　——附录A（对应APIRP49:

2001附录A，APIRP55表Ａ.１和表Ａ.2）；

　　——附录B（对应APIRP55附录B、表B.1和表B.2）；

　　——附录C（对应APIRP49附录C）；

　　——附录D（对应APIRP55附录D）；

　　本标准的附录A、附录B、附录C和附录D均为资料性附录。

　　本标准由石油工业安全专业标准化技术委员会提出并归口。

　　本标准起草单位：

中国海洋石油总公司健康安全环保部、四川石油管理局钻采工艺研究院。

　　本标准主要起草人：

郑维田、高碧华、李士安、戴忠良、牛世广、左柯庆、李强、陈戎、邢公。

　　本标准所代替标准的历次版本发布情况为：

　　——SY5087-85；

　　——SY5087-93；

　　——SY/T5087-2003。

　　含硫化氢油气井安全钻井推荐作法

　　本标准规定了含硫化氢油气井钻井作业中从钻井设计、设备安装、井场布置、硫化氢监测、人员和设备防护、应急管理等方面的安全要求。

　　本标准适用于油气勘探开发中含硫化氢油气井的钻井作业。

　　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。

　　SY/T0599天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料要求

　　SY/T5323-2004节流和压井系统（APISpec16C:

1993,IDT）

　　SY/T5466钻前工程及井场布置技术要求

　　SY/T5858石油工业动火作业安全规程

　　SY/T5964钻井井控装置组合配套、安装调试与维护

　　SY/T6194石油天然气工业油气井套管或油管用钢管

　　SY/T6277含硫油气田硫化氢监测与人身安全防护规定

　　SY/T6426钻井井控技术规程

　　《海洋石油作业硫化氢防护安全要求》（1989）原中华人民共和国能源部海洋石油作业安全办公室

　　APISpec5D钻杆规范

　　APISpec6A井口和阀门规范

　　APISpec16A钻通设备规范

　　APIRP53钻井的防喷设备系统

　　下列术语和定义适用于本标准。

　　3.1阈限值thresholdlimitvalue（TLV）

　　几乎所有工作人员长期暴露都不会产生不利影响的某种有毒物质在空气中的最大浓度。

硫化氢的阈限值为15mg/m3（10ppm），二氧化硫的阈限值为5.4mg/m3（2ppm）。

　　3.2安全临界浓度safetycriticalconcentration

　　工作人员在露天安全工作8h可接受的硫化氢最高浓度〔参考《海洋石油作业硫化氢防护安全要求》（1989）1.3条中硫化氢的安全临界浓度为30mg/m3（20ppm）〕。

　　3.3危险临界浓度dangerousthresholdlimitvalue

　　达到此浓度时，对生命和健康会产生不可逆转的或延迟性的影响〔参考《海洋石油作业硫化氢防护安全要求》（1989）中硫化氢的危险临界浓度为150mg/m3（100ppm）〕。

　　3.4氢脆hydrogenembitterment

　　化学腐蚀产生的氢原子，在结合成氢分子时体积增大，致使低强度钢和软钢发生氢鼓泡、高强度钢产生裂纹，使钢材变脆。

　　3.5硫化物应力腐蚀开裂sulfidestresscorrosioncracking

　　钢材在足够大的外加拉力或残余张力下，与氢脆裂纹同时作用发生的破裂。

　　3.6硫化氢分压hydrogensulfidefactionalpressure

　　在相同温度下，一定体积天然气中所含硫化氢单独占有该体积时所具有的压力。

　　3.7含硫化氢天然气naturegaswithhydrogensulfide

　　指天然气的总压等于或大于0.4MPa（60psia），而且该气体中硫化氢分压等于或高于0.0003MPa；

或H2S含量大于75mg/m3（50ppm）的天然气。

有关酸性环境（含硫化氢和二氧化硫）的定义参见附录D。

　　4.1培训

　　4.1.1基本培训

　　基本培训包括但不限于以下内容：

　　a）课堂培训

　　——硫化氢及二氧化硫的危害性，特征和特性（参见附录A、附录B）；

　　——对暴露于硫化氢及二氧化硫中的受害者的救援技术和急救方法；

　　——正确使用和保养防硫化氢、二氧化硫的呼吸设备，包括理论培训和实践操作演练；

　　——限制空间和封闭设施的进入程序。

　　b）现场培训：

　　——硫化氢及二氧化硫的来源和暴露征兆；

　　——硫化氢、二氧化硫监测仪器的使用、校验和维护及监测系统警示信号的辨认；

　　——工作场所中预防硫化氢和二氧化硫实际的操作和维护程序；

　　——施工场所和作业的应急预案，特别是紧急集合区的位置、危险区域、风向判断及逃生路线选择。

　　4.1.2现场监督人员的附加培训

　　委派到现场负责监督责任的人员都应增加下列项目的培训：

　　a）应急预案中监督的职责；

　　b）硫化氢对设备的影响；

　　c）钻遇硫化氢之前对钻井液的处理。

　　4.1.3来访者和其他非定期派遣人员的培训

　　4.1.3.1在进入危险区之前，应向来访者和其他非定期派遣的人员简要介绍有关出口路线、紧急集合区位置、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。

　　4.1.3.2只有在受过培训的人员随同下，才允许这些人员进入危险区。

　　4.1.3.3在紧急情况下，应立即撤离这些人员。

　　4.1.4培训时间

　　含硫油气井作业相关人员应进行专门的硫化氢防护培训，首次培训时间不少于15h，每2年复训一次，复训时间不少于6h。

　　4.1.5资质和证书

　　4.1.5.1应由有资质的培训机构对人员进行防硫化氢技术培训。

　　4.1.5.2受训人员的培训时间、培训内容、考核结果应有记录。

记录最少保留2年。

　　4.1.5.3参加井控培训的人员也应参加防硫化氢培训并取得合格证书，合格证书的有效期为2年。

　　4.2硫化氢监测

　　4.2.1硫化氢监测的要求

　　含硫油气井钻井过程中的硫化氢监测应符合SY/T6277中的相关规定。

　　4.2.2监测仪器和设备

　　4.2.2.1应按照制造厂商的说明对监测仪器和设备进行安装，维护、校验和修理。

　　4.2.2.2在可能含硫地区进行钻井作业时，现场应有监测仪器。

　　4.2.2.3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/m3（1000ppm）的监测仪器。

　　4.2.2.4二氧化硫在大气中的含量超过5.4mg/m3（2ppm）（例如在产生二氧化硫的燃烧或其他操作期间），应在现场配备便携式二氧化硫检测仪或带有检测管的比色指示监测器。

　　4.2.2.5应指定专人保管和维护监测设备。

　　4.2.3固定式硫化氢监测系统

　　用于油气井钻井作业的固定式硫化氢监测系统，应能同时发出声光报警，并能确保整个作业区域的人员都能看见和听到。

　　4.2.4监测传感器的位置

　　监测传感器至少应在下述位置安装：

　　a）方井；

　　b）钻井液出口管口、接收罐和振动筛；

　　c）钻井液循环罐；

　　d）司钻或操作员位置；

　　e）井场工作室；

　　f）未列入进入限制空间计划的所有其他硫化氢可能聚集的区域。

　　4.2.5便携式硫化氢监测仪

　　作业现场应至少配备便携式硫化氢监测仪5台。

　　4.2.6警报的设置

　　4.2.6.1当空气中硫化氢含量超过阈限值时〔15mg/m3（10ppm）〕，监测仪应能自动报警。

　　4.2.6.2第一级报警值应设置在阈限值〔硫化氢含量15mg/m3（10ppm）〕，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，应采取8.2.2.1的措施。

　　4.2.6.3第二级报警值应设置在安全临界浓度〔硫化氢含量30mg/m3（20ppm）〕，达到此浓度时，现场作业人员应佩戴正压式空气呼吸器，并采取8.2.2.2的措施。

　　4.2.6.4第三级报警值应设置在危险临界浓度〔硫化氢含量150mg/m3（100ppm）〕，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，并采取8.2.2.3的措施。

　　4.2.7监测设备的检查、校验和检定

　　4.2.7.1在极端湿度、温度、灰尘和其他有害环境的作业条件下，检查、校验和测试的周期应缩短。

　　4.2.7.2监测设备应由有资质的机构定期进行检定。

　　4.2.7.3检查、校验和测试应做好记录，并妥善保存，保存期至少1年。

　　4.2.7.4设备警报的功能测试至少每天一次。

　　4.2.8钻进油气层的检测

　　钻入油气层时，应依据现场情况加密对钻井液中硫化氢的测定。

　　4.2.9预探井的检测

　　在新构造上钻预探井时，应采取相应的硫化氢监测和预防措施。

　　4.3呼吸保护设备

　　4.3.1基本要求

　　4.3.1.1当环境空气中硫化氢浓度超过30mg/m3（20ppm）时，应佩带正压式空气呼吸器，正压式空气呼吸器的有效供气时间应大于30min。

　　4.3.1.2使用者应接受关于正压式呼吸器的限制和正确使用正压式空气呼吸器方法的指导和培训。

　　4.3.1.3含硫油气井钻井作业应配备正压式空气呼吸器。

正压式空气呼吸器应放在作业人员能迅速取用的方便位置。

陆上钻井队当班生产班组应每人配备一套，另配备一定数量作为公用。

海上钻井作业人员应保证100％配备。

　　4.3.1.4正压式空气呼吸器每次使用后都应进行清洁和清毒。

需要修理的正压式空气呼吸器，应作好明显标记并将其从设备仓库中移出，直至磨损或损坏的部件已经被及时修理和替换为止。

　　4.3.1.5含硫油气井钻井作业之前，应确认作业人员的身体状况良好并熟悉正压式空气呼吸器的使用方法。

　　4.3.1.6钻井作业中，应对硫化氢作业区的硫化氢浓度和作业人员状况进行持续监测。

　　4.3.2存放、检查和维护

　　4.3.2.1正压式空气呼吸器应存放在人员能迅速取用的安全位置，并应根据应急预案的要求配备额外的正压式呼吸器。

　　4.3.2.2应对正压式空气呼吸器加以维护并存放在清洁、卫生的地方，以避免损坏和污染。

　　4.3.2.3对所有正压式空气呼吸器应每月至少检查1次，并且在每次使用前后都应进行检查，以保证其维持正常的状态。

月度检查记录（包括检查日期和发现的问题）应至少保留12个月。

　　4.3.3面罩的限制

　　在工作区域硫化氢、二氧化硫浓度超过安全临界浓度的地方，应使用满足4.3.1要求的正压式空气呼吸器。

在使用之前宜进行面罩与脸部的密接测试。

测试应使用尺寸、类型、样式或构成适合用于该人员的正压式空气呼吸器来进行。

　　4.3.4适应性要求

　　对执行含硫油气井有关作业任务需使用正压式空气呼吸器的人员，应进行定期检查和演练，以使其生理和心理适应这些设备的使用。

　　4.3.5空气供应

　　正压式空气呼吸器空气的质量应满足下述要求：

　　a）氧气含量19.5％～23.5％；

　　b）空气中凝析烃的含量小于或等于5×

10-6（体积分数）；

　　c）一氧化碳的含量小于或等于12.5mg/m3（10ppm）；

　　d）二氧化碳的含量小于或等于1960mg/m3（1000ppm）；

　　e）没有明显的异味。

　　4.3.6呼吸空气压缩机

　　所有使用的呼吸空气压缩机应满足下述要求：

　　a）避免污染的空气进入空气供应系统。

当毒性或易燃气体可能污染进气口的情况发生时，应对压缩机的进口空气进行监测。

　　b）减少水分含量，以使压缩空气在一个大气压下的露点低于周围温度5℃～6℃。

　　c）依照制造商的维护说明定期更新吸附层和过滤器。

压缩机上应保留有资质人员签字的检查标签。

　　d）对于不是使用机油润滑的压缩机，应保证在呼吸空气中的一氧化碳值不超过12.5mg/m3（10ppm）。

　　e）对于机油润滑的压缩机，应使用一种高温或一氧化碳警报，或两者皆备，以监测一氧化碳浓度。

如果只使用高温警报，则应加强入口空气的监测，以防止在呼吸空气中的一氧化碳超过12.5mg/m3（10ppm）。

　　5.1井场的布置应符合SY/T5466的要求。

　　5.2钻前工程前，应从气象资料中了解当地季节的主要风向。

　　5.3井场内的引擎、发电机、压缩机等容易产生引火源的设施及人员集中区域宜部署在井口、节流管汇、天然气火炬装置或放喷管线、液气分离器、钻井液罐、备用池和除气器等容易排出或聚集天然气的装置的上风方向。

　　5.4对可能遇有硫化氢的作业井场应有明显、清晰的警示标志，并遵守以下要求：

　　a）井处于受控状态，但存在对生命健康的潜在或可能的危险〔硫化氢浓度小于15mg/m3（10ppm）〕，应挂绿牌；

　　b）对生命健康有影响〔硫化氢浓度15mg/m3（10ppm）～30mg/m3（20ppm）〕，应挂黄牌；

　　c）对生命健康有威胁〔硫化氢浓度大于或可能大于30mg/m3（20ppm）〕，应挂红牌。

　　5.5在确定井位任一侧的临时安全区的位置时，应考虑季节风向。

当风向不变时，两边的临时安全区都能使用。

当风向发生90°

变化时，则应有一个临时安全区可以使用。

当井口周围环境硫化氢浓度超过安全临界浓度时，未参加应急作业人员应撤离至安全区内。

　　5.6测井车等辅助设备和机动车辆应尽量远离井品，宜在25m以外。

未参加应急作业的车辆应撤离到警戒线以外。

　　5.7井场值班室、工程室、钻井液室、气防器材室等应设置在井场主要风向的上风方向。

　　5.8应将风向标设置在井场及周围的点上，一个风向标应挂在被正在工地上的人员以及任何临时安全区的人员都能容易地看得见的地方。

安装风向标的可能的位置是：

绷绳、工作现场周围的立柱、临时安全区、道路入口处、井架上、气防器材室等。

风向标应挂在有光照的地方。

　　5.9在钻台上、井架底座周围、振动筛、液体罐和其他硫化氢可能聚集的地方应使用防爆通风设备（如鼓风机或风扇），以驱散工作场所弥散的硫化氢。

　　5.10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。

　　5.11应确保通信系统24h畅通。

　　6.1对材料的考虑

　　钻井设备的制造材料应具备抗硫应力开裂的性能。

　　6.2材料的选择

　　6.2.1采用SY/T0599的条款作为最低的标准。

设备用户可自由选择更严格的规范。

　　6.2.2材料应有材质合格证及用户抽检结果报告等适用性文件。

　　6.2.3非金属密封件，应能承受指定的压力、温度和硫化氢环境，同时应考虑化学元素或其他钻井液条件的影响。

　　6.3钻井液

　　下述措施将帮助金属抗硫化物应力腐蚀开裂：

　　a）在使用除硫剂时，应密切监测钻井液中除硫剂的残留量；

　　b）维持钻井液的pH值为9.5～11，以避免发生能将硫化氢从钻井液中释放出来的可逆反应。

　　6.4防喷设备的选择

　　6.4.1用于硫化氢环境的防喷设备的检查及测试程序应按照APIRP53的相关条款执行。

　　6.4.2环形和闸板型防喷器及相关设备的产品采购规范，以及对防喷设备的操作特性测试应按APISpec16A的相关条款执行。

　　6.4.3选择、安装和测试适用于硫化氢环境服务的节流管汇总成应按APIRP53及SY/T5323-2004的有关条款执行。

　　6.4.4在高含硫、高压地层和区域探井的钻井作业中，在防喷器上应安装剪切闸板。

　　6.4.5在钻具中应加装回压阀等内防喷工具，但在井漏等特殊情况下，可以不安装内防喷工具。

　　6.5井口设备

　　用于硫化氢环境的井口设备按APISpec6A的要求执行。

　　6.6管材

　　6.6.1管材应使用符合SY/T0599、SY/T6194和APISpec5D规定的材料及经测试证明适合用于硫化氢环境的材料。

　　6.6.2应选用规格化并经回火的较低强度的管材（例如J55或L-80油管，E级和X级的钻杆）及规格化并经回火的方钻杆用于含硫油气井。

　　6.6.3对于高于646.25MPa（95000psia）屈服强度的管材，应淬火和回火。

　　6.6.4在没有使用特种钻井液的情况下，高强度的管材（例如P110油管和S135钻杆）不应用于含硫化氢的环境。

　　6.7井控装置的安装

　　6.7.1钻井设计中有关井控装置的设计、安装、固定和试压应符合SY/T5964的规定。

　　6.7.2钻井井口和套管的连接及放喷管线的高压区在现场不允许焊接。

　　6.7.3放喷管线应至少装两条，其夹角为90°

～180°

，管线转弯处的弯头夹角不应小于120℃，并接出距井口不少于100m；

若风向改变时，至少有一条能安全使用，以便必要时连接其他设备（如压裂车、水泥车等）做压井用。

　　6.7.4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。

　　6.7.5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620℃的高温回火处理。

　　7.1地质设计的特殊要求

　　7.1.1应对拟定探井周围3km，生产井井位2km范围内的居民住宅、学校、公路、铁路和厂矿等进行勘测，并在设计书中标明其位置。

　　7.1.2在煤矿、金属和非金属矿等非油气矿藏开采区钻井，还应标明地下矿井、坑道的层位、分布、深度和走向及地面井位与矿井、坑道的关系。

　　7.1.3在含硫地区的钻井设计中，应注明含硫地层及基深度和预计硫化氢含量。

　　7.1.4在江河干堤附近钻井应标明干堤、河道位置，同时应符合国家安全、环保规定。

　　7.2钻井工程设计的特殊要求

　　7.2.1若预计硫化氢分压大于0.3kPa时，应使用抗硫套管、油管等其他管材和工具。

　　7.2.2对含硫油气层上部的非油气矿藏开采层应下套管封住，套管鞋深度应大于开采层部深度100m以上。

目的层为含硫油气层以上地层压力梯度与之相差较大的地层也应下套管封隔。

在井下温度高于93℃以深的井段，套管可不考虑其抗硫性能。

　　7.2.3高压含硫地区可采用厚壁钻杆。

　　7.2.4钻开高含硫地层的设计钻井液密度，其安全附加密度在规定的范围内（油井0.05g/cm3～0.10g/cm3，气井0.07g/cm3～0.15g/cm3）时应取上限值；

或附加井底压力在规定的范围内（油井1.5MPa～3.5MPa，气井3MPa～5MPa）时应取上限值。

　　7.2.5应储备井筒容积0.5倍～2倍的，密度值大于在用钻井液密度0.1g/cm3以上钻井液。

　　7.2.6应储备满足需要的钻井液加重材料。

　　7.2.7应储备足量的除硫剂。

　　7.2.8在钻开含硫地层前50m，应将钻井液的pH值调整到9.5以上直至完井。

若采用铝制钻具时，pH值控制在9.5～10.5之间。

　　7.2.9不允许在含硫油气地层进行欠平衡钻井。

　　8.1基本要求

　　8.1.1在含硫油气井的钻井作业前，与钻井相关各级单位应制定各级防硫化氢的应急预案。

钻井各方人员都应掌握应急预案的相关内容。

应急预案应考虑硫化氢和二氧化硫浓度可能产生危害的严重程度和影响区域；

还应考虑硫化氢和二氧化硫的扩散特性（参见附录C或其他公认的扩散模型）；

　　8.1.2应急预案的内容应包括但不限于：

　　a）应急组织机构。

　　b）应急岗位职责。

　　c）现场监测制度；

　　d）应急程序：

　　——报告程序；

　　——人员撤离程序；

　　——点火程序。

　　e）培训与演习

　　8.2应急预案编制内容

　　8.2.1机构及职责：

应急预案中应包括钻井各相关方的组织机构和负责人，并应明确应急现场总负责人及各方人员在应急中的职责。

　　8.2.2应急响应。

　　8.2.2.1当硫化氢浓度达到15mg/m3（10ppm）的阈限值时启动应急程序，现场应：

　　a）立即安排专人观察风向、风速以便确定受侵害的危险区；

　　b）切断危险区的不防爆电器的电源；

　　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。

　　8.2.2.2当硫化氢浓度达到30mg/m3（20ppm）的安全临界浓度时，按应急程序应：

　　a）戴上正压式空气呼吸器；

　　b）向上级（第一责任人及授权人）报告；

　　c）指派专人至少在主要下风口距井口100m、500m和1000m处进行硫化氢监测，需要时监测点可适当加密；

　　d）实施井控程序，控制硫化氢泄漏源；

　　e）撤离现场的非应急人员；

　　f）清点现场人员；

　　g）切断作业现场可能的着火源；

　　h）通知救援机构。

　　8.2.2.3当井喷失控时，按下列应急程序立即执行：