延長氣田高含硫井區勘探開發中的安全措施研究

李銀生

（陜西延長石油（集團）有限責任公司油氣勘探公司，陜西延安 716000）

1 高含硫氣田勘探開發安全對策及措施

近年來，隨著延長石油大力發展，延長氣田靖邊井區呈現出井深、含硫高、開發難度大、開發技術要求高的特點。對該井區油氣藏勘探開發過程中安全對策措施進行研究，有助于保護井區人民生命財產安全及確保延長氣田安全高效開展生產活動。

1.1 鉆井過程中的安全研究

鉆井在油氣藏的勘探開發過程中具有舉足輕重的作用，也是安全事故發生較多的一道工藝，鉆井是指通過機械設備或人力將地層鉆鑿成孔眼而對地下油氣等化石礦產進行勘探或開發的工程。與鉆井過程同時進行的還有錄井施工作業，錄井施工作業的任務是取全、取準各項地質資料及有關的鉆井施工資料，對鉆進過程中地質情況進行實時監測。鉆井過程中經常發生的安全事故有：井架倒塌、物體打擊、機械傷害、H2S中毒、火災爆炸等[1]。發生以上事故的主要原因是：

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

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

（3）錄井作業中由于人員失職、瀆職，未根據高含硫井區開發要求配備檢測設備設施，設備設施安裝位置錯誤、儀器儀表顯示錯誤、設備設施材質不防硫等，使數據讀取不準確，預警不及時，以至于預防及處置措施采取不當，增加事故損失率。

（4）鉆井過程中發生井底事故時，地面井控設備設施未配備或失效、材質不防硫產生腐蝕損壞，人員操作不當，壓井材料缺失，應急預案缺失、不符合實際或演練不到位等造成事故擴大。

針對上述危險產生的原因，將采取以下安全對策措施：①在鉆井搬家的過程中要嚴格安全管理制度，落實安全防護措施，在涉及起重作業中要指定專人指揮，嚴格遵守“十不吊”規定，設備設施安裝時必須先要平整井場，按照規范要求擴展井場大小（ZJ40型鉆機：長≥100m，寬≥100m；ZJ50型鉆機：長≥105m，寬≥105m），設備設施要經過檢驗，合格后方可安裝作業，嚴格按照作業圖紙進行安裝。

②在鉆井作業中嚴格按照操作規程操作各類設備設施，佩戴好個人防護用品，拒絕違章指揮、違章操作行為；嚴格交叉作業管理，實行安全管理責任制，明確各方安全責任。

③根據勘探開發情況，采用先進的鉆井設備及鉆井技術，如采用旋轉導向鉆井，可以從設計上避免許多缺陷，提高整體控制效率；嚴格落實工程施工設計方案，加強鉆井液管理，嚴格履行配液標準，根據錄井數據隨時調整鉆井液性能、起下鉆速度等；制定應急預案，強化演練，提升應急能力，如關井的“四七”動作的執行；加強人員安全培訓，提升作業隊伍人員安全素質。

④加強錄井隊伍管理，杜絕錄井隊伍三違行為；采用先進設備，正確安裝數據采集設備，合理分配信號通道；加強作業隊伍間的溝通協調，共享地層數據及鉆進數據，實現氣侵、漏失、井壁坍塌等事故的提前預警，最大限度減少事故損失，確保人員財產安全。

1.2 試油（氣）作業中的安全研究

試油（氣）工程在天然氣勘探開發中起著關鍵性作用，是油氣井求產及評價單井油氣產量的重要作業，其主要作用是將地下的油氣釋放出地表。試油（氣）作業包括的作業流程有通洗井、射孔、壓裂、放噴求產、測井作業等相關工序，工藝的復雜性及井區的高含硫性決定了試油（氣）作業工程中安全事故易發、多發、危害嚴重的特性，高含硫井區試油（氣）作業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爆炸等安全事故，發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）設備產生慢性擠壓，所以油氣發生泄漏時往往很難及時發現，為排查安全隱患產生許多困難。

（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和二氧化硫將會與水形成弱酸性液體，對井下管柱、入井設備、地面設備產生腐蝕，給試氣作業帶來安全問題；

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

（4）在求產作業中，高含硫天然氣焚燒時會產生大量二氧化硫，雖然二氧化硫的質量比空氣重，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生安全問題，但是當二氧化硫與集雨云相遇，就會變成酸雨降落在地面，使地面建筑物出現腐蝕，地面農作物受到損害，而且還會出現嚴重污染土壤等問題。

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工程設計方面。在高含硫井區進行試油（氣）施工時，地面井控裝置以及地下試氣裝置的設計在選取材料時，都應考慮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，產生泄漏問題。

②井場布置方面

按照SY/T5087—2005標準的要求在作業井場設置明顯、清晰的警示標志，高含H2S等有毒有害氣體的井，放噴管線應接至距井口不小于75m遠的安全地帶，分離器安全閥就地泄壓管線應接出井場，氣井放噴的天然氣火炬出口距井口、建筑物、民宅及森林應大于100m。在射孔作業過程中承壓管線10m以內嚴禁站人。高含硫開發井敏感環境提示應擴大到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、放噴區等危險性較高的場所進行工作時，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；在高含硫井區試油（氣）場地必須配備足量的防火防爆設備，如滅火器、滅火機、消防水泵、銅榔頭等；所有進駐場內的車輛都應配備防火設備并經過特殊的改造，如所有車輛的排氣管都要按照防爆場所規定的防火要求安裝防火罩。

在容易發生H2S和二氧化硫泄漏的位置，應安裝檢測裝置，及時發現毒性氣體泄漏，有效采取防范措施，減少事故損失。當射開油氣層后，在進行放噴及測試的過程中，應對井場內進行H2S濃度測試，確保H2S含量不超過國家規定標準，對于高含硫井區試油（氣）時，還需擴大毒性氣體含量檢測范圍，防止周圍居民出現中毒現象。當開始壓裂時，在井場內的工作人員應佩戴氣體報警器，實時監測氣體濃度，方便工作人員及時處理和撤離。

2 結語

綜上所述，對于高含硫井區的勘探開發，首先在工程設計時應當對作業過程中的危險有害因素進行充分辨識，通過采用先進的工藝技術、合理設計方案及作業流程，減少安全風險點。其次在作業過程中配備有效的井控設備設施，實行三級井控措施，加強現場管理，按照標準規范實行現場安全標準化管理，強化作業過程中對H2S等有毒有害氣體實時檢測，堅決杜絕井噴事故發生，有效防范安全事故發生。最后，通過強化人員安全操作規程培訓，加強現場應急演練，配足配齊防H2S及有毒有害氣體的安全防護設備設施，嚴守最后一道安全防線。