延長氣田高含硫井區(qū)勘探開發(fā)中的安全措施研究

李銀生

（陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司油氣勘探公司，陜西延安 716000）

1 高含硫氣田勘探開發(fā)安全對策及措施

近年來，隨著延長石油大力發(fā)展，延長氣田靖邊井區(qū)呈現(xiàn)出井深、含硫高、開發(fā)難度大、開發(fā)技術(shù)要求高的特點。對該井區(qū)油氣藏勘探開發(fā)過程中安全對策措施進(jìn)行研究，有助于保護(hù)井區(qū)人民生命財產(chǎn)安全及確保延長氣田安全高效開展生產(chǎn)活動。

1.1 鉆井過程中的安全研究

鉆井在油氣藏的勘探開發(fā)過程中具有舉足輕重的作用，也是安全事故發(fā)生較多的一道工藝，鉆井是指通過機(jī)械設(shè)備或人力將地層鉆鑿成孔眼而對地下油氣等化石礦產(chǎn)進(jìn)行勘探或開發(fā)的工程。與鉆井過程同時進(jìn)行的還有錄井施工作業(yè)，錄井施工作業(yè)的任務(wù)是取全、取準(zhǔn)各項地質(zhì)資料及有關(guān)的鉆井施工資料，對鉆進(jìn)過程中地質(zhì)情況進(jìn)行實時監(jiān)測。鉆井過程中經(jīng)常發(fā)生的安全事故有：井架倒塌、物體打擊、機(jī)械傷害、H2S中毒、火災(zāi)爆炸等[1]。發(fā)生以上事故的主要原因是：

（1）在井架安裝及設(shè)備搬遷過程中，由于地面條件差、設(shè)備設(shè)施未年檢、設(shè)備安裝不當(dāng)、安裝工藝錯誤等；在鉆進(jìn)中動力系統(tǒng)、電器設(shè)備等維修保養(yǎng)不到位、工人誤操作、指揮不當(dāng)?shù)?；鉆井設(shè)備設(shè)施性能不匹配，如4 000m的井，采用40型鉆機(jī)或者改裝50型鉆機(jī)。

（2）鉆井技術(shù)落后，鉆井工程設(shè)計不合理、鉆井液配備不合格、地層情況不明、事故處理不得當(dāng)，對鉆井過程中安全管理埋下隱患。

（3）錄井作業(yè)中由于人員失職、瀆職，未根據(jù)高含硫井區(qū)開發(fā)要求配備檢測設(shè)備設(shè)施，設(shè)備設(shè)施安裝位置錯誤、儀器儀表顯示錯誤、設(shè)備設(shè)施材質(zhì)不防硫等，使數(shù)據(jù)讀取不準(zhǔn)確，預(yù)警不及時，以至于預(yù)防及處置措施采取不當(dāng)，增加事故損失率。

（4）鉆井過程中發(fā)生井底事故時，地面井控設(shè)備設(shè)施未配備或失效、材質(zhì)不防硫產(chǎn)生腐蝕損壞，人員操作不當(dāng)，壓井材料缺失，應(yīng)急預(yù)案缺失、不符合實際或演練不到位等造成事故擴(kuò)大。

針對上述危險產(chǎn)生的原因，將采取以下安全對策措施：①在鉆井搬家的過程中要嚴(yán)格安全管理制度，落實安全防護(hù)措施，在涉及起重作業(yè)中要指定專人指揮，嚴(yán)格遵守“十不吊”規(guī)定，設(shè)備設(shè)施安裝時必須先要平整井場，按照規(guī)范要求擴(kuò)展井場大?。╖J40型鉆機(jī)：長≥100m，寬≥100m；ZJ50型鉆機(jī)：長≥105m，寬≥105m），設(shè)備設(shè)施要經(jīng)過檢驗，合格后方可安裝作業(yè)，嚴(yán)格按照作業(yè)圖紙進(jìn)行安裝。

②在鉆井作業(yè)中嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作各類設(shè)備設(shè)施，佩戴好個人防護(hù)用品，拒絕違章指揮、違章操作行為；嚴(yán)格交叉作業(yè)管理，實行安全管理責(zé)任制，明確各方安全責(zé)任。

③根據(jù)勘探開發(fā)情況，采用先進(jìn)的鉆井設(shè)備及鉆井技術(shù)，如采用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井，可以從設(shè)計上避免許多缺陷，提高整體控制效率；嚴(yán)格落實工程施工設(shè)計方案，加強(qiáng)鉆井液管理，嚴(yán)格履行配液標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)錄井?dāng)?shù)據(jù)隨時調(diào)整鉆井液性能、起下鉆速度等；制定應(yīng)急預(yù)案，強(qiáng)化演練，提升應(yīng)急能力，如關(guān)井的“四七”動作的執(zhí)行；加強(qiáng)人員安全培訓(xùn)，提升作業(yè)隊伍人員安全素質(zhì)。

④加強(qiáng)錄井隊伍管理，杜絕錄井隊伍三違行為；采用先進(jìn)設(shè)備，正確安裝數(shù)據(jù)采集設(shè)備，合理分配信號通道；加強(qiáng)作業(yè)隊伍間的溝通協(xié)調(diào)，共享地層數(shù)據(jù)及鉆進(jìn)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)氣侵、漏失、井壁坍塌等事故的提前預(yù)警，最大限度減少事故損失，確保人員財產(chǎn)安全。

1.2 試油（氣）作業(yè)中的安全研究

試油（氣）工程在天然氣勘探開發(fā)中起著關(guān)鍵性作用，是油氣井求產(chǎn)及評價單井油氣產(chǎn)量的重要作業(yè)，其主要作用是將地下的油氣釋放出地表。試油（氣）作業(yè)包括的作業(yè)流程有通洗井、射孔、壓裂、放噴求產(chǎn)、測井作業(yè)等相關(guān)工序，工藝的復(fù)雜性及井區(qū)的高含硫性決定了試油（氣）作業(yè)工程中安全事故易發(fā)、多發(fā)、危害嚴(yán)重的特性，高含硫井區(qū)試油（氣）作業(yè)過程中安全事故主要包括放射源輻射、火藥爆炸、H2S中毒、二氧化硫中毒以及火災(zāi)爆炸等安全事故，發(fā)生以上安全事故主要是由以下幾個原因造成的：

（1）油氣在高壓狀態(tài)時不但具有易燃易爆、密度低，黏度小的特點，而且高壓會對井下管柱、地層、試油（氣）設(shè)備產(chǎn)生慢性擠壓，所以油氣發(fā)生泄漏時往往很難及時發(fā)現(xiàn)，為排查安全隱患產(chǎn)生許多困難。

（2）對于高含硫的油氣而言，如果地層中含有大量的水分子，那么H2S和二氧化硫?qū)c水形成弱酸性液體，對井下管柱、入井設(shè)備、地面設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，給試氣作業(yè)帶來安全問題；

（3）在進(jìn)行試油（氣）過程中，如果高含硫油氣出現(xiàn)問題，發(fā)生泄漏等，由于H2S、二氧化硫等氣體本身具有較大的毒性，一旦發(fā)生H2S氣體聚集，因為H2S比空氣重，所以H2S聚集區(qū)域很難進(jìn)行擴(kuò)散，極易發(fā)生人員中毒。

（4）在求產(chǎn)作業(yè)中，高含硫天然氣焚燒時會產(chǎn)生大量二氧化硫，雖然二氧化硫的質(zhì)量比空氣重，但是受到高壓的作用通常會分散在空氣中，暫時對工作人員及周邊居民不產(chǎn)生安全問題，但是當(dāng)二氧化硫與集雨云相遇，就會變成酸雨降落在地面，使地面建筑物出現(xiàn)腐蝕，地面農(nóng)作物受到損害，而且還會出現(xiàn)嚴(yán)重污染土壤等問題。

針對以上原因高含硫油氣田試油（氣）可采取以下安全對策：

①工程設(shè)計方面。在高含硫井區(qū)進(jìn)行試油（氣）施工時，地面井控裝置以及地下試氣裝置的設(shè)計在選取材料時，都應(yīng)考慮H2S以及二氧化硫等酸性氣體的腐蝕問題，避免因酸性氣體腐蝕裝置，產(chǎn)生泄漏問題。

②井場布置方面

按照SY/T5087—2005標(biāo)準(zhǔn)的要求在作業(yè)井場設(shè)置明顯、清晰的警示標(biāo)志，高含H2S等有毒有害氣體的井，放噴管線應(yīng)接至距井口不小于75m遠(yuǎn)的安全地帶，分離器安全閥就地泄壓管線應(yīng)接出井場，氣井放噴的天然氣火炬出口距井口、建筑物、民宅及森林應(yīng)大于100m。在射孔作業(yè)過程中承壓管線10m以內(nèi)嚴(yán)禁站人。高含硫開發(fā)井敏感環(huán)境提示應(yīng)擴(kuò)大到2km范圍外。

③防火防爆防中毒的安全措施。在井口、分離器閥門、放噴區(qū)等危險性較高的場所進(jìn)行工作時，需時刻做好防爆工作；在壓裂、放噴及測試的工作場地中，要避免火工作業(yè)；在高含硫井區(qū)試油（氣）場地必須配備足量的防火防爆設(shè)備，如滅火器、滅火機(jī)、消防水泵、銅榔頭等；所有進(jìn)駐場內(nèi)的車輛都應(yīng)配備防火設(shè)備并經(jīng)過特殊的改造，如所有車輛的排氣管都要按照防爆場所規(guī)定的防火要求安裝防火罩。

在容易發(fā)生H2S和二氧化硫泄漏的位置，應(yīng)安裝檢測裝置，及時發(fā)現(xiàn)毒性氣體泄漏，有效采取防范措施，減少事故損失。當(dāng)射開油氣層后，在進(jìn)行放噴及測試的過程中，應(yīng)對井場內(nèi)進(jìn)行H2S濃度測試，確保H2S含量不超過國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，對于高含硫井區(qū)試油（氣）時，還需擴(kuò)大毒性氣體含量檢測范圍，防止周圍居民出現(xiàn)中毒現(xiàn)象。當(dāng)開始壓裂時，在井場內(nèi)的工作人員應(yīng)佩戴氣體報警器，實時監(jiān)測氣體濃度，方便工作人員及時處理和撤離。

2 結(jié)語

綜上所述，對于高含硫井區(qū)的勘探開發(fā)，首先在工程設(shè)計時應(yīng)當(dāng)對作業(yè)過程中的危險有害因素進(jìn)行充分辨識，通過采用先進(jìn)的工藝技術(shù)、合理設(shè)計方案及作業(yè)流程，減少安全風(fēng)險點。其次在作業(yè)過程中配備有效的井控設(shè)備設(shè)施，實行三級井控措施，加強(qiáng)現(xiàn)場管理，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實行現(xiàn)場安全標(biāo)準(zhǔn)化管理，強(qiáng)化作業(yè)過程中對H2S等有毒有害氣體實時檢測，堅決杜絕井噴事故發(fā)生，有效防范安全事故發(fā)生。最后，通過強(qiáng)化人員安全操作規(guī)程培訓(xùn)，加強(qiáng)現(xiàn)場應(yīng)急演練，配足配齊防H2S及有毒有害氣體的安全防護(hù)設(shè)備設(shè)施，嚴(yán)守最后一道安全防線。