含硫化氫油氣井的作業(yè)施工方法研究

薛榮鑫 晉琨 楊娜 歡歡

摘要：油套管腐蝕以及安全生產(chǎn)問題是含硫化氫油氣井完井工藝設(shè)計(jì)過程中需要考慮的先決問題，實(shí)際的生產(chǎn)過程中，導(dǎo)致硫化氫腐蝕的原因多種多樣，下文含硫化氫油氣井完井工藝設(shè)計(jì)過程中幾種常見的防腐蝕方法進(jìn)行具體的介紹。

關(guān)鍵詞：含硫化氫;油氣井;作業(yè)施工

本文沒有就防硫化氫完井設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行完整介紹，僅對(duì)當(dāng)前我國含硫化氫油氣井完井工藝設(shè)計(jì)中常見的幾種防腐蝕方法的特點(diǎn)、在油氣井作業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用以及部分防腐工藝未來可能的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了簡單的分析介紹。

一、含硫井施工分級(jí)管理規(guī)定

1）含硫濃度小于20ppm的作業(yè)井，由常規(guī)隊(duì)伍施工。開工前用氣體檢測儀檢測井內(nèi)含硫濃度，如該井含硫濃度小于10ppm時(shí)可由原施工隊(duì)伍施工（按照含硫井施工工藝流程施工）。如該井含硫濃度在10ppm-20ppm時(shí)，采取措施后將含硫濃度降至10ppm以下后由原施工隊(duì)伍施工（按照含硫井施工工藝流程施工）。

2）含硫濃度20-100ppm之間的作業(yè)井由甲級(jí)隊(duì)伍施工，開工前用氣體檢測儀檢測井內(nèi)含硫濃度，采取洗井、壓井措施將含硫濃度降至小于10ppm后由甲級(jí)隊(duì)伍施工（按照含硫井施工工藝流程施工）。

二、含硫井施工工藝流程

1）含硫井開工前，施工隊(duì)需將含硫井施工應(yīng)急預(yù)案、風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)工作票及施工井相應(yīng)開工資料準(zhǔn)備齊全。需對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，告知井內(nèi)基本情況并開展專項(xiàng)安全培訓(xùn)后方可開工。

2）施工現(xiàn)場需配備正壓式呼吸器5套（按照《井下作業(yè)隊(duì)井控檢查考核表》施工現(xiàn)場班組生產(chǎn)操作人員每人配備1套正壓呼吸器）、2臺(tái)便攜式氣體檢測儀、1臺(tái)固定式氣體檢測儀;配備SFZ18-14閘板控制器1套、8kg滅火器4個(gè)、機(jī)械通風(fēng)裝置1套。井場布置安全合理，值班房、工具房等應(yīng)在盛行季風(fēng)的上風(fēng)處，距井口不小于30m。井場內(nèi)應(yīng)設(shè)置明顯的風(fēng)向標(biāo)。設(shè)置至少兩條逃生通道，兩條逃生通道呈90°夾角（如井場局限特殊處理），至少一條逃生通道在上風(fēng)處，保證逃生通道暢通。機(jī)械通風(fēng)裝置應(yīng)放置在距井口5m內(nèi)上風(fēng)處。

3）施工前使用熱水充分洗井，水量不得少于24m3，保證井內(nèi)循環(huán)通道暢通，再用12m3涼水進(jìn)行替洗，如溢流量較大，可采取鹽水、泥漿壓井等措施，如洗井不通，聯(lián)系相關(guān)業(yè)務(wù)部門終止施工。

4）洗井后必須佩戴正壓式呼吸器方可使用氣體檢測儀檢測含硫濃度，若檢測含硫濃度在10ppm以下，可按照正常井施工;若含硫濃度在10-20ppm之間則直接采取涼水洗井、鹽水壓井或泥漿壓井等措施，將含硫濃度控制在10ppm以下后方可開工;若檢測含硫濃度在20-100ppm之間，由具備甲級(jí)資質(zhì)的隊(duì)伍施工，采取涼水洗井、鹽水壓井或泥漿壓井等措施，將含硫濃度控制在10ppm以下后方可開工。

5）起原井桿過程中員工應(yīng)佩戴便攜式氣體檢測儀實(shí)時(shí)監(jiān)測含硫氣體濃度，若含硫氣體濃度高于10ppm，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，搶裝井口，采取涼水洗井、鹽水壓井或泥漿壓井等措施，將含硫濃度控制在10ppm以下后方可繼續(xù)施工。

6）起原井管柱過程中員工應(yīng)佩戴便攜式氣體檢測儀實(shí)時(shí)監(jiān)測含硫氣體濃度，若含硫氣體濃度高于10ppm，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，搶裝井口，采取涼水洗井、鹽水壓井或泥漿壓井等措施，將含硫濃度控制在10ppm以下后方可繼續(xù)施工，在夜班停止施工時(shí)不允許空井筒，必須保證井內(nèi)至少有50根管柱，方便后續(xù)采取控制措施。

7）完井時(shí)優(yōu)化使用防噴工具，選擇空心橋塞、帽型活門、防噴脫節(jié)器、防噴洗井器等防噴工具完井，控制井內(nèi)氣體外溢，方便后續(xù)施工。

8）完工后，需在完工總結(jié)的備注欄內(nèi)明確體現(xiàn)該井施工過程中的最高含硫濃度，方便該井再次作業(yè)時(shí)，作業(yè)區(qū)在上報(bào)方案中體現(xiàn)。

9）整個(gè)施工過程，大隊(duì)職能部分需做到以下幾點(diǎn)：核實(shí)施工前含硫濃度是否準(zhǔn)確檢測和及時(shí)登記;核實(shí)開工前井內(nèi)循環(huán)通道是夠暢通;核實(shí)施工現(xiàn)場基礎(chǔ)設(shè)備是否配備齊全;核實(shí)現(xiàn)場操作人員在施工中是否做到實(shí)時(shí)監(jiān)測;核實(shí)施工工序是否按照操作指南執(zhí)行;核實(shí)完井后施工總結(jié)是否準(zhǔn)確及時(shí)填寫。

三、含硫化氫油氣井的作業(yè)施工方法應(yīng)用

1使用耐腐蝕材料

油氣井生產(chǎn)的主要設(shè)備有井口裝置、井下工具、井下管柱等等，一旦這些設(shè)施被硫化氫腐蝕不僅會(huì)影響到油氣井的正常生產(chǎn)，還會(huì)危害到井下人員的生命安全。因此，油氣井相關(guān)裝置安裝過程中必須選擇耐腐蝕材料，盡可能保證井下裝置的使用安全。腐蝕介質(zhì)不同、腐蝕材料不同，實(shí)際的腐蝕程度也會(huì)存在一定的差別，因此，選擇裝置材質(zhì)時(shí)需要根據(jù)井下底層流體的特性，分析井下的腐蝕環(huán)境，對(duì)可能會(huì)出現(xiàn)的腐蝕類型以及不同材質(zhì)的腐蝕嚴(yán)重程度進(jìn)行大致的預(yù)測。含硫化氫的油氣井主要的腐蝕類型有氫脆、硫化物應(yīng)力腐蝕破裂兩種，因此防硫化氫需要根據(jù)這兩種腐蝕類型選擇合適的金屬材質(zhì)，目前來說，國內(nèi)外的大部分含硫化氫油氣田都使用的是低合金鋼及碳素鋼兩種鋼材，其中低合金鋼的硬度值低于22，如果是高合金鋼則不需要受到這一條件的限制。井口裝置、完井工具配套設(shè)備以及井下工具可以使用35CrMo、合金鋼等等抗硫材質(zhì)，油套管可以使用抗二氧化碳以及硫化氫腐蝕的材質(zhì)，為了盡可能保證井口的安全，減緩硫化氫腐蝕速度，實(shí)際的工藝過程中多使用封閉器完井。

2電化學(xué)防腐

電化學(xué)防腐是防金屬腐蝕的重要方法，主要有陰極保護(hù)和陽極保護(hù)兩種方法。目前來說陽極保護(hù)的防腐方法在油氣田中應(yīng)用相對(duì)較少，陰極保護(hù)使用較多，比如油氣井中套管柱防腐。

3涂層防腐

為了保證涂層防腐效果良好，涂層材料在金屬表面應(yīng)該具有較好的粘附力，擁有一定的機(jī)械強(qiáng)度，耐沖刷、耐磨、耐撞擊、耐酸、耐堿、耐高溫。油氣井作業(yè)環(huán)境比較復(fù)雜，這在很大程度上限制了防腐涂層的使用。

4緩蝕劑保護(hù)

緩蝕劑體系十分復(fù)雜，對(duì)以往的研究工作進(jìn)行分析可以看出大多數(shù)研究人員的工作都集中在使用表面分析以及電化學(xué)防腐探究緩蝕劑結(jié)構(gòu)參數(shù)與其性能的關(guān)系，很少有人使用量子化學(xué)的方法分析計(jì)算材料與緩蝕劑之間的相互作用，如果將這三種方法進(jìn)行結(jié)合，腐蝕控制機(jī)理模型的建立將更加完善。

結(jié)論

如果在含硫化氫油氣井實(shí)施該方法，在保證施工人員操作安全的前提下，不僅施工操作有序進(jìn)行，還可以大幅度的提升了施工實(shí)效。

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