國內外含硫氣井鉆完井技術標準探析*

竇玉玲 陳 明

勝利石油管理局 鉆井工藝研究院 （山東 東營 257017）

國內外含硫氣井鉆完井技術標準探析*

竇玉玲 陳 明

勝利石油管理局 鉆井工藝研究院 （山東 東營 257017）

中國含硫天然氣藏資源豐富，開發潛力巨大，已經成為我國今后石油工業發展的主要陣地。為了完善含硫氣田標準體系，介紹了國內外關于含硫氣井鉆完井的現有標準，討論了國內含硫氣井鉆完井標準的采標情況、適用范圍，存在問題及改進建議。

含硫氣井 鉆井 行業標準 標準化

中國含硫天然氣藏資源豐富，開發潛力巨大，是我國石油戰略資源中的重要組成部分。隨著勘探的不斷進行，特別是在我國川東北地區發現了高壓高產高含硫氣田，高含硫氣田在新增儲量、新區產能建設中所占的比例呈快速增長的趨勢，已經成為我國今后石油工業發展的主要陣地之一。

盡管我國含硫氣田的儲量巨大、資源豐富，但總體來說開發難度較高，特別是安全問題突出。國外一些國家在開發含硫氣田的過程中，通過不斷積累和總結經驗，已逐步制定、頒布了一系列政策法規與行業標準，為確保含硫氣田的安全、合理開發起到了積極推進和保障作用。目前，我國已成功開發了一大批中低含硫天然氣田，但高含硫化氫氣田開發工程技術及標準還不配套，為了完善高含硫氣田標準體系，本文綜述了國外關于含硫氣井鉆完井的現有標準，討論了國內含硫氣井鉆完井標準存在的問題及改進意見。

國外含硫氣井鉆完井相關標準現狀

1 API含硫氣井鉆完井相關標準

美國石油學會（American Petroleum Institute，簡稱API）關于含硫油氣田勘探開發作業頒布了API RP 49、API RP 55、API RP 68[1-3]三項標準，其中API RP 49《含硫化氫油氣田鉆井修井作業推薦作法》的部分內容是專門針對含硫氣井鉆完井制定的，對人員培訓、人員防護設備、應急程序、鉆井用材料設備、井控設備的選擇與安裝、套管油管等工作管柱的選擇等方面提出了相關規定。

此外，API在石油用管材和設備方面還頒布了一系列規范和推薦作法，如API Spec 5D、API Spec 6A、API Spec 16A、API RP53[4-7]。這些規范和推薦作法雖然不是專門針對含硫油氣田制定的，但在國內外相關的含硫氣井標準中被廣泛的引用。其中API Spec 5D主要是對鉆桿的基本要求；API Spec 6A是井口裝置和采油樹規范；API Spec 16A是鉆井設備規范，包含了環形和閘板型防噴器及相關設備的產品采購規范，以及對防噴設備的操作特性測試的建議；API RP 53描述了用于硫化氫環境服務的防噴設備。值得注意的是這些規范好多是采用的ISO標準，API Spec 5CT采用ISO 11960，API Spec 6A采用ISO 10423，API Spec 16A-2004采用ISO 13533-2001。

2 ISO和NACE含硫氣井鉆完井相關標準

國際標準化組織 （International Organization for Standardization，簡稱ISO）及美國腐蝕工程師協會（National Association of Corrosion Engineer，簡稱NACE）主要針對用于含硫化氫環境的材料及材料性能的評價方法和試驗方法制定了一系列標準,主要有NACE MR0175/ISO 15156[8]《油氣開采中用于含硫化氫環境的材料》（包括NACE MR0175/ISO 15156-1：2001，NACE MR0175/ISO 15156-2：2003，NACE MR0175/ISO 15156-3：2003）、NACE TM 0177[9]《硫化氫環境中金屬抗硫化物應力開裂和應力腐蝕試驗方法》、NACE TM 0284[10]《管線和壓力容器用鋼抗氫致開裂評價方法》。

3 其它國外標準

加拿大是世界上含硫氣田開發管理體系較成熟的國家，形成了由眾多標準及規范組成的嚴格管理體系（見表1），如阿爾伯塔能源與利用委員會（Alberta Energy and Utilities Board，簡稱EUB）制定了一系列關于超酸性氣田（Critical Sour）鉆探開發的法規、命令和指南。與此同時，在加拿大進行油氣勘探、開發、生產和服務的各類公司，不僅組成了相應的專業委員會，而且根據各自的具體實踐，制定了一系列的操作規范，用于指導超酸性氣田的安全開發。其中IRP1、IRP2是專門針對超酸性井鉆井、完井制定的安全規范。

國內含硫氣井鉆完井相關標準現狀

由于H2S的劇毒性和強腐蝕性，我國對含硫氣田的安全開發高度重視。為了使含硫氣田生產作業中的崗位職責更明確、作業過程更安全、作業環境更環保，近年來，由國家和發展改革委員會等政府部門牽頭，會同相關石油天然氣行業標準制定單位和生產企業，相繼制定出臺了一系列覆蓋含硫氣田鉆井、采氣、集輸等各個方面的技術規程、做法和標準，目前已在氣田開發中得到廣泛應用，為中低含硫氣田的安全生產起到了重要的指導和保障作用。

我國已經制定的與含硫氣井鉆完井密切相關的標準和規定主要有12項（見表2）。其中國家標準4項，主要是關于含硫化氫環境中材質選擇的。安全生產行業標準3項，主要是2008年剛實施的AQ 2016、AQ 2017、AQ 2018[11-13]，專門針對含硫化氫天然氣井失控井口點火時間、公眾危害程度分級、公眾安全防護距離制定。石油天然氣行業標準5項，主要是2005年修改完成的SY/T 5087、SY/T 6610、SY/T 6616、SY/T 6137、SY/T 6277[14-18]，重慶開縣12.23事故后，國家安全生產監督管理總局和石油工業標準化技術委員會對硫化氫防護的規定和標準的制修訂非常重視，希望在總結事故教訓的同時，能借鑒國際硫化氫防護經驗，修改我國的硫化氫防護標準。美國是硫化氫防護做得比較好的國家之一，SY/T 5087、SY/T 6610、SY/T 6616主要是參考美國API推薦做法（API RP49、API RP55、API RP68）制定的。

表1 加拿大酸性井鉆完井相關標準

除國家標準、安全生產行業標準、石油天然氣行業標準外，還有部分企業標準。中石化針對川東北含硫天然氣井鉆井、試氣、固井、井控等制定了一系列技術規范和推薦作法，如Q/SH 0033、Q/SH 0014、Q/ SH 0205、Q/SH 0206[19-22]等；中石油也制定了含硫油氣井鉆井操作規程等企業標準,如Q/CNPC 115[23]等。

除了上述專門針對含硫氣井制定的標準之外，石油天然氣行業標準中還有一部分標準 （見表3），它們并非針對含硫氣井專門制定，但被國內含硫氣井鉆完井相關標準廣泛引用。這些標準主要是安全（技術）規程、井控技術方面的，是對所有類型井安全鉆進的最基本要求。

表2 國內已制定的含硫氣井鉆完井相關標準

國內含硫氣井鉆完井相關標準分析

1 采標情況

從國內已制定的含硫氣井鉆完井相關標準的采標情況、標準引用情況來看，國內標準在鉆桿、油套管、鉆井設備、井口裝置方面主要是借鑒API的規定及做法，對于硫化氫環境下管材的選擇、管材性能的評價及實驗方法主要借鑒美國腐蝕工程師協會NACE發布的標準及國際ISO相關標準，涉及到高含硫的標準基本參考加拿大的相關法令或推薦做法。

2 適用范圍

表3 被含硫氣井鉆完井相關標準廣泛引用的標準

國內含硫氣井標準基本是針對中低含硫氣井制定的，只有2008年頒布的AQ 2017、AQ 2018涉及到了高含硫化氫環境下的規定，而國外針對高含硫環境專門制定了鉆完井標準（IRP 1、IRP 2）。

3 存在問題

（1）相互引用，缺失實質性內容

SY/T 5087-2005第4.2.1款規定 “含硫油氣井鉆井過程中的硫化氫監測應符合SY/T 6277中的相關規定”，而SY/T 6277-2005第4.2.1款規定“鉆井過程中的硫化氫監測按SY/T 5087-2005的規定執行”。兩個標準中均規定鉆井過程中的硫化氫監測按對方的規定執行，卻都沒有明確規定硫化氫監測的具體規定，造成實質性內容缺失。

（2）標準中存在矛盾

安全行業標準AQ 2012-2008和石油天然氣行業標準SY 5724-2008、SY 5974-2007均對套管柱抗拉、抗外擠、抗內壓安全系數做了規定，但三個標準的規定各不相同，見表4。

（3）某些規定超出現有技術水平

SY/T 6616-2005規定含硫油氣井鉆井井控裝置的壓力等級不應低于相應井段最高地層壓力，現在川東北某些氣井的最高地層壓力已遠超過了105MPa（像四川九龍山構造龍17井試氣最高關井壓力達到106MPa），目前國內外還沒有超過該壓力級別的防噴器，若嚴格按照該標準執行現有井控設備很難滿足要求。

表4 各標準中規定的安全系數對比表

建議

（1）制定一項標準時，應對現有標準進行廣泛查新，避免標準內容的矛盾和無實質性內容的引用。

（2）標準中關鍵指標的確定應綜合考慮安全性和可操作性，標準是用來規范實踐、指導實踐的，因此應在現有工藝技術水平上仔細推敲每一項具體要求。

（3）在現有標準的規范和指導下我國已成功開發了一批中低含硫天然氣田，但高壓高含硫化氫氣田開發工程技術還不配套，標準體系有待完善。

[1]API RP 49 Recommended Practice for Drilling and Well Servicing Operations Involving Hydrogen Sulfide[S].

[2]API RP 55 Recommended Practices for Oil and Gas Producing and Gas Processing Plant Operations Involving Hydrogen Sulfide[S].

[3]API RP 68 Recommended Practice for Oil and Gas Well Servicing and Workover Operations Involving Hydrogen Sulfide[S].

[4]API Spec 5D Specification for Drill Pipe[S].

[5]API Spec 6A Specification for Wellhead and Christmas Tree Equipment[S].

[6]API Spec 16A Specification for Drill-Through Equipment[S].

[7]API RP53 Blowout Prevention Equipment Systems for Drilling Wells [S].

[8]NACE MR0175/ISO 15156 Petroleum and Natural Gas Industries Materials for Use in H2S-Containing Environments in Oil and Gas Production[S].

[9]NACE TM 0177 Laboratory Testing of Metals for Resistance to Specific Forms of Environmental Cracking H2S Environments[S].

[10]NACE TM 0284 Evaluation of Pipeline and Pressure Vessel Steels for Resistance to Hydrogen-Induced Cracking[S].

[11]AQ 2016-2008含硫化氫天然氣井失控井口點火時間規定[S].

[12]AQ 2017-2008含硫化氫天然氣井公眾危害程度分級方法[S].

[13]AQ 2018-2008含硫化氫天然氣井公眾安全防護距離[S].

[14]SY/T 5087-2005含硫油氣井安全鉆井推薦作法[S].

[15]SY/T 6610-2005含硫化氫油氣井井下作業推薦作法[S].

[16]SY/T 6616-2005含硫油氣井井控裝置配套、安裝和使用規范[S].

[17]SY/T 6137-2005含硫化氫的油氣生產和天然氣處理裝置作業的推薦作法[S].

[18]SY/T 6277-2005含硫油氣田硫化氫監測與人身安全防護規程[S].

[19]Q/SH 0033-2009川東北含硫化氫天然氣井鉆井與試氣作業工程安全技術規范[S].

[20]Q/SH 0014-2009川東北天然氣井固井技術規范[S].

[21]Q/SH 0205-2009川東北天然氣井鉆井井控技術規范[S].

[22]Q/SH 0206-2008川東北天然氣井鉆井井控裝置配套、安裝和使用規范[S].

[23]Q/CNPC 115-2006含硫油氣井鉆井操作規程[S].

There is rich resource of sulfurous natural gas in China,which has the huge potentiality of development,and has become the main fields of future petroleum industry development in China.In order to perfect the standard system of sulfurous gas fields,an introduction is given to the present standards about the drilling and completion of sulfurous gas wells at home and abroad.Then discussions are carried out about the standard-adopted condition,the use range,the existing problem and improving suggestions of drilling and completion standards of sulfurous gas wells in China.

sulfurous gas wells;drilling;industrial standards;standardization

國家科技支撐計劃“三高氣田鉆完井安全技術規范及應用”（編號：2008BAB37B06）部分研究成果。

竇玉玲(1981-)，女，碩士，工程師，主要從事鉆井技術研究與鉆井工程設計工作。

黃永場

2010-03-01