現(xiàn)行海洋鉆井井控標(biāo)準(zhǔn)對比分析與修訂建議

曾胡勇 劉明 劉智欣 韓玉龍 曾勇

摘 要：為了加強(qiáng)對海洋鉆井井控工作的指導(dǎo)，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際工作運(yùn)用，對現(xiàn)行的幾項適用于陸地和海洋鉆井的井控標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，對其中存在不完善之處，進(jìn)行問題分析，并提出了標(biāo)準(zhǔn)修訂建議，希望對海洋石油鉆井井控裝備相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：海洋鉆井，井控標(biāo)準(zhǔn)，對比分析，建議

0 前 言

海洋鉆井作業(yè)環(huán)境與陸上差異甚大，作業(yè)場所狹小是其明顯的特性。受作業(yè)環(huán)境的影響，井控設(shè)備設(shè)施的布局、井控程序等都形成了異于陸上的獨(dú)特之處。海洋鉆井井控標(biāo)準(zhǔn)源于陸上井控標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合行業(yè)特有的實(shí)際情況而制定，為海洋鉆井井控工作起到了很好的指導(dǎo)作用。隨著海洋石油勘探開發(fā)向深遠(yuǎn)?？v深推進(jìn)，海洋石油勘探開發(fā)、井控裝備與技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，但是在現(xiàn)行海洋鉆井井控標(biāo)準(zhǔn)中，還存在一些比較模糊的問題，這些問題對現(xiàn)場井控裝備的安裝使用以及井控管理工作造成影響，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修訂完善，起到更好的指導(dǎo)作用。

1 國內(nèi)現(xiàn)行海洋鉆井井控標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

目前國內(nèi)參照采用的海洋鉆井井控標(biāo)準(zhǔn)主要有2項國家標(biāo)準(zhǔn)，2項API標(biāo)準(zhǔn)，6項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，1項中海油企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本文筆者結(jié)合日常工作中遇到的采標(biāo)問題，主要對比分析其中6項標(biāo)準(zhǔn)與中海油企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)井控指南。

1.1 GB/T 31033-2014《石油天然氣鉆井井控技術(shù)規(guī)范》[1]

該標(biāo)準(zhǔn)起草單位是中石油川慶鉆探工程有限公司，主要規(guī)定了石油天然氣鉆井作業(yè)的井控技術(shù)要求，適用于陸上、灘海石油天然氣勘探、開發(fā)鉆井作業(yè)中的油氣井壓力控制，主要從井控設(shè)計、井控裝置安裝與使用、井控工藝技術(shù)方面進(jìn)行規(guī)定，是比較全面、重要的井控標(biāo)準(zhǔn)之一。

1.2 SY/T 6868-2016《鉆井作業(yè)用防噴設(shè)備系統(tǒng)》[2]

該標(biāo)準(zhǔn)起草單位是川慶鉆探工程有限公司及國內(nèi)幾家主要井控裝備生產(chǎn)商，規(guī)定了陸上和海上鉆機(jī)（鉆井駁船式、平臺鉆機(jī)式、自升式和浮式鉆井平臺）用防噴設(shè)備的安裝和測試要求，主要從地面、水下防噴器及控制系統(tǒng)的配置、安裝、維修、測試等方面進(jìn)行規(guī)定，不涉及井控工藝技術(shù)。

1.3 SY/T 5964-2019《鉆井井控裝置組合配套、安裝調(diào)試與使用規(guī)范》[3]

該標(biāo)準(zhǔn)起草單位是中石油川慶鉆探公司及中石化勝利油田等陸地油田相關(guān)單位，規(guī)定了陸上鉆井井控裝置組合配套形式、安裝、調(diào)試和使用規(guī)范，適用于陸上石油天然氣鉆井井控裝置，不涉及井控工藝技術(shù)。

1.4 SY/T 6962-2018《海洋鉆井裝置井控系統(tǒng)配置及安裝要求》[4]

該標(biāo)準(zhǔn)起草單位是中海油田服務(wù)股份有限公司和中海油有限公司研究總院，規(guī)定了海洋鉆井裝置井控系統(tǒng)的配置原則、組合形式及安裝要求，適用于淺水海洋鉆井裝置的井控系統(tǒng)，深水海洋鉆井裝置的井控系統(tǒng)參照執(zhí)行，不涉及井控裝置維修測試及井控工藝等內(nèi)容。

1.5 SY/T 5323-2016《石油天然氣工業(yè)鉆井和采油設(shè)備 節(jié)流和壓井設(shè)備》[5]

該標(biāo)準(zhǔn)起草單位是中石油相關(guān)單位和國內(nèi)主要井控裝備生產(chǎn)商，規(guī)定了節(jié)流和壓井系統(tǒng)的性能、設(shè)計、材料、焊接、試驗、檢驗、貯存和運(yùn)輸?shù)淖畹鸵?，適用于為鉆探油氣井服務(wù)的具有安全和功能互換性的地面和水下節(jié)流與壓井系統(tǒng)設(shè)備。

1.6 API STD53-2018《Well Control EquipmentSystems for Drilling Wells》[6]

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了陸上及海上鉆機(jī)（駁船式、固定平臺、自升式平臺、浮式平臺）鉆井作業(yè)用井控設(shè)備的安裝與測試要求。

1.7 中海油企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海上井控裝備配置、安裝、使用指南》[7]

該標(biāo)準(zhǔn)起草單位是中國海洋石油有限公司，主要適用于中海油有限公司國內(nèi)海上執(zhí)行海上鉆機(jī)（模塊鉆機(jī)、自升式和浮式平臺）井控裝備的配置、安裝及使用。作業(yè)者在陸地、境外的作業(yè)亦可參照本指南。

2 標(biāo)準(zhǔn)對比分析與修訂建議

以上各項標(biāo)準(zhǔn)為海洋石油鉆井領(lǐng)域采用較多的井控有效標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋了陸上、海洋鉆井井控裝置配套、組合形式、安裝使用、測試與井控工藝技術(shù)規(guī)范要求。但是通過深入對比分析，筆者發(fā)現(xiàn)以上標(biāo)準(zhǔn)還是存在一些問題，為井控設(shè)備的現(xiàn)場使用帶來了一些疑惑，一定程度上制約了現(xiàn)場井控安全管理。

2.1 關(guān)于壓井管匯單流閥（止回閥）安裝要求問題

GB/T 31033-2014《石油天然氣鉆井井控技術(shù)規(guī)范》和SY/T 5964-2019《鉆井井控裝置組合配套、安裝調(diào)試與使用規(guī)范》兩項標(biāo)準(zhǔn)中推薦各壓力級別的壓井管匯示意圖（示例）中均顯示安裝了單流閥；SY/T 6868-2016《鉆井作業(yè)用防噴設(shè)備系統(tǒng)》規(guī)定：“額定壓力為34.5Mpa或以上的管匯設(shè)施，在防噴器組出口和壓井管線之間最低配置應(yīng)包括兩個全徑手動閥加1個止回閥，或兩個全徑閥（其中一個為遠(yuǎn)控閥）”[2]；SY/T 6962-2018《海洋鉆井裝置井控系統(tǒng)配置及安裝要求》和中海油企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海上井控裝備配置、安裝、使用指南》兩項標(biāo)準(zhǔn)中，均未提到單流閥相關(guān)要求；API STD53-2018標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：“預(yù)期地面壓力在3000psi（20.7MPa）以上的壓井管線最低應(yīng)包括兩個全徑手動閥加1個止回閥，或兩個全徑閥（其中一個為遠(yuǎn)控閥）；對于預(yù)期地面壓力在3000psi（20.7MPa）以下的壓井管線應(yīng)包括兩個全徑手動閥”[6]。

問題分析與建議：現(xiàn)場發(fā)生復(fù)雜井控事件后，如果需要采用置換法或者硬頂法壓井，則必須用泥漿泵或者固井泵從壓井管線泵入壓井液，在井筒上部分為氣體且套壓較高的情況下，停泵之后壓井液可能被頂出來。為了避免停泵后壓井液被井內(nèi)高壓氣體頂出，建議在SY/T 6962-2018標(biāo)準(zhǔn)修訂中規(guī)定：額定壓力為34.5MPa或以上的管匯設(shè)施，在防噴器組出口和壓井管線之間最低配置應(yīng)包括兩個全徑手動閥加1個止回閥，或兩個全徑閥（其中一個為遠(yuǎn)控閥）。

2.2 關(guān)于節(jié)流管匯緩沖管（罐）尺寸要求問題

SY/T 6868-2016《鉆井作業(yè)用防噴設(shè)備系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：“為將放噴管線匯聚在一起，有時將緩沖罐安裝在節(jié)流閥的下游位置。使用緩沖罐時，其結(jié)構(gòu)性能應(yīng)能導(dǎo)向流體，并應(yīng)有隔離失效的緩沖罐結(jié)構(gòu)”[2]；SY/T 6962-2018 《海洋鉆井裝置井控系統(tǒng)配置及安裝要求》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：壓力級別大于等于15000psi的節(jié)流壓井管匯緩沖管尺寸為152.4mm（6in），其余壓力級別緩沖管尺寸為101.6mm（4in）；中海油企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海上井控裝備配置、安裝、使用指南》中規(guī)定：“節(jié)流管匯下游端管線（包括緩沖管）通徑不應(yīng)小于節(jié)流閥進(jìn)口、出口通徑尺寸”[7]。

問題分析與建議：緩沖管（罐）存在的目的在于對節(jié)流閥下游的流體進(jìn)行匯合，并分流至需要的放噴通道（如：液氣分離器或者放噴管線），對尺寸的要求主要以不對節(jié)流閥上游造成額外回壓為標(biāo)準(zhǔn)，因此其尺寸不小于節(jié)流閥進(jìn)口、出口通徑尺寸即可。因此，建議SY/T 6962-2018標(biāo)準(zhǔn)修訂中取消對于緩沖管（罐）尺寸的要求，保留節(jié)流管匯下游端管線（包括緩沖管）通徑不應(yīng)小于節(jié)流閥進(jìn)口、出口通徑尺寸。

2.3 關(guān)于緩沖管（罐）下游放噴管線去向要求問題

GB/T 31033-2014《石油天然氣鉆井井控技術(shù)規(guī)范》和SY/T 5964-2019 《鉆井井控裝置組合配套、安裝調(diào)試與使用規(guī)范》兩項標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定井控管匯包括防噴管匯、節(jié)流管匯、壓井管匯和放噴管線，節(jié)流管匯下游連接液氣分離器和放噴管線；SY/T 6868-2016《鉆井作業(yè)用防噴設(shè)備系統(tǒng)》中規(guī)定節(jié)流管匯下游去向為鉆井液池、液氣分離器、防噴管線；SY/T 6962-2018 《海洋鉆井裝置井控系統(tǒng)配置及安裝要求》中規(guī)定：“緩沖管下游應(yīng)至少設(shè)有通往液氣分離器、鉆井液槽及測試燃燒臂或天車頂部的排出口”[4]；中海油企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海上井控裝備配置、安裝、使用指南》中規(guī)定：“緩沖管下游應(yīng)至少設(shè)有通往液氣分離器、舷外排放口或燃燒臂的管線，宜設(shè)有通往泥漿回流管的管線”[7]；API STD53-2018標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：“燃燒/放噴管線應(yīng)該能根據(jù)不同的風(fēng)向提供燃燒和放噴選擇”[6]。

問題分析與建議：現(xiàn)場發(fā)生井控事故后，節(jié)流管匯主要能夠承擔(dān)以下功能：通過液氣分離器分離泥漿和氣體，氣體通過主排氣管線排至天車；如果井筒上半部分被噴空并充滿氣體，可以直接通過節(jié)流管匯和放噴管線進(jìn)行氣體放空；測試期間的油氣可以通過節(jié)流管匯導(dǎo)入測試管匯。另外，考慮海上平臺作業(yè)空間有限的實(shí)際情況以及不同季節(jié)風(fēng)向變化，放噴管線可以延伸至天車，或者延伸至鉆井船（平臺）兩舷舷外。因此，建議SY/T 6962-2018標(biāo)準(zhǔn)修訂中，修改為緩沖管下游應(yīng)至少設(shè)有通往液氣分離器、測試燃燒臂及兩舷舷外或天車頂部的排出口，宜設(shè)有通往泥漿回流槽的管線。

2.4 關(guān)于節(jié)流閥下游端閘閥壓力級別要求問題

SY/T 6962-2018《海洋鉆井裝置井控系統(tǒng)配置及安裝要求》中規(guī)定：“壓力級別大于等于10，000psi（68.9MPa）的節(jié)流壓井管匯，節(jié)流閥下游閘閥工作壓力可較上游低一個等級，其余壓力級別的節(jié)流閥下游閘閥工作壓力同節(jié)流閥前的工作壓力”[4]；SY/T 5964-2019《鉆井井控裝置組合配套、安裝調(diào)試與使用規(guī)范》規(guī)定：“節(jié)流管匯、壓井管匯的壓力級別應(yīng)與防噴器的壓力級別相匹配”[3]；SY/T 5323-2016《石油天然氣工業(yè)鉆井和采油設(shè)備 節(jié)流和壓井設(shè)備》中規(guī)定：“節(jié)流和壓井管匯總成可以是唯一的額定工作壓力，或者有兩種額定工作壓力，低壓力等級位于與節(jié)流閥出口端連接第一個隔離閥的下游部分，即每只節(jié)流閥的下游至少應(yīng)安裝一個與節(jié)流閥相同工作壓力的隔離閥”[5]。

問題分析與建議：考慮現(xiàn)場進(jìn)行節(jié)流放噴過程中，如果發(fā)生節(jié)流閥完全刺漏，關(guān)閉下游端第一個隔離閥后，下游端第一個隔離閥將會承受井筒的壓力。為了安全起見，要求節(jié)流閥的下游端安裝一個與節(jié)流閥相同工作壓力的隔離閥是至關(guān)重要的。因此，建議SY/T 6962-2018標(biāo)準(zhǔn)修訂中，采納SY/T 5323-2016標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，將節(jié)流閥下游閘閥的壓力級別要求修改為：壓力級別大于等于10，000psi（68.9MPa）的節(jié)流壓井管匯，節(jié)流閥下游第一個閘閥之后閥門的工作壓力可較上游低一個等級。

2.5 關(guān)于節(jié)流管匯放噴管線（旁通節(jié)流閥）要求問題

GB/T 31033-2014《石油天然氣鉆井井控技術(shù)規(guī)范》和SY/T 5964-2019 《鉆井井控裝置組合配套、安裝調(diào)試與使用規(guī)范》兩項標(biāo)準(zhǔn)在推薦的節(jié)流管匯示意圖（示例）中均顯示有放噴管線（旁通節(jié)流閥）安裝要求；SY/T 6868-2016《鉆井作業(yè)用防噴設(shè)備系統(tǒng)》中規(guī)定：“放噴管線（不經(jīng)過節(jié)流閥的管線）通徑不得小于節(jié)流管線的通徑，該管線在防噴器關(guān)閉并保持最低回壓的情況下，可大排量循環(huán)鉆井液以降低井內(nèi)壓力”[2]；中海油企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海上井控裝備配置、安裝、使用指南》在節(jié)流管匯圖例中5000～10，000psi（34.5～68.9MPa）的直式節(jié)流管匯有放噴管線（旁通節(jié)流閥）；15，000psi（105MPa）立式節(jié)流管匯無放噴管線（旁通節(jié)流閥）。

問題分析與建議：現(xiàn)場壓井作業(yè)結(jié)束后，還將繼續(xù)在關(guān)閉防噴器的條件下通過節(jié)流管匯循環(huán)觀察一段時間，對于壓力窗口比較窄的井，為了降低井口回壓，需要通過與節(jié)流管匯尺寸一樣的放噴管線（旁通節(jié)流閥）進(jìn)行循環(huán)，而通常節(jié)流閥全開后，通孔尺寸也沒有節(jié)流管匯通徑尺寸大，那就必須有放噴管線（旁通節(jié)流閥）實(shí)現(xiàn)以上功能。因此，建議SY/T 6962-2018標(biāo)準(zhǔn)修訂時，增加對節(jié)流管匯放噴管線（旁通節(jié)流閥）的安裝要求。

3 結(jié)論與建議

（1）對于額定壓力為34.5MPa或以上的管匯設(shè)施，應(yīng)明確壓井管匯單流閥強(qiáng)制配置要求。

（2）對于緩沖管（罐）尺寸的要求，應(yīng)滿足節(jié)流管匯下游端管線（包括緩沖管）通徑不應(yīng)小于節(jié)流閥進(jìn)口、出口通徑尺寸，不宜明確具體尺寸要求。

（3）應(yīng)明確緩沖管下游放噴管線的去向，應(yīng)至少設(shè)有通往液氣分離器、測試燃燒臂及兩舷舷外或天車頂部的排出口，宜設(shè)有通往泥漿回流槽的管線。

（4）對于節(jié)流閥下游閘閥的壓力級別要求應(yīng)統(tǒng)一為壓力級別大于等于10，000psi（68.9MPa）的節(jié)流壓井管匯，節(jié)流閥下游第一個閘閥之后閥門的工作壓力可較上游低一個等級。

5）應(yīng)明確統(tǒng)一對于節(jié)流管匯放噴管線（旁通節(jié)流閥）的安裝要求。

參考文獻(xiàn)

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