罗家地区含硫油气井安全钻井技术

摘 要：罗家地区硫化氢显示主要呈现为散点分布，含量最高，危害最严重。硫化氢是因地质构造生成的。在钻井中，如果控制不好，这种气体会从钻井液中释放到井口，围绕在防喷器，喇叭口，井架底座，振动筛，除气装置，节流管汇周围，或从钻井液管线处释放出来，危害极大。

关键词：胜利油田 黄河北 硫化氢 安全钻井 技术研究

自2010年开始，针对含硫地层的特点，我们通过分析硫化氢生成一运移一聚集规律、含硫条件下钻井及完井存在的问题，分析影响含硫油气井钻井安全的各方面因素，从钻井工程、泥浆、设备工具配套、预案制定、人员培训等方面研究出一整套适合高含硫条件下安全钻井施工配套方案。在实钻过程中，调研整理了罗家油区所有含硫油气井的资料；形成了罗家油区硫化氢生成-运移-聚集规律研究报告，为罗家油区含硫油气井施工提供较为准确的预报；形成了适合罗家油区含硫地质条件下安全钻井配套技术。

一、钻井施工的难点

1.施工井场附近有采油井、居民区、厂矿等建筑物，钻井过程中一旦发生井喷恶性事故需要救援时，难以实施快速有效的救助。

2.设计钻井液密度高，要求安装压力等级较高的2FZ35-70双闸板封井器，并且要求安装环形封井器、剪切闸板封井器、司钻控制台、节流控制台以及辅助控制台。

3.井筒中存在多套压力体系，相同密度钻井液钻进时，上部地层由于压力系数低，易发生漏失，而下部地层由于压力系数高，易发生井涌甚至井喷。

二、安全钻井配套技术

1.安全优质钻井技术

合理优化钻井参数、提高机械钻速。合理的钻井、水力参数设计，也是使用好钻头的重要环节。我们根据所钻地层的特性，优化钻井参数，合理选择喷嘴，实现高压喷射钻井技术。二开井段保证排量在50l/s以上，泵压20MPa左右。

2.防漏技术

钻井过程中的井漏和井喷是相互关联的，井漏易诱发井喷事故的发生，尤其是高含H2S探井预防井漏更不能掉以轻心，尤其三开、沙一、沙四段油层地层疏松易漏，落实各项防漏措施、预防井漏至关重要，重点做好以下工作：钻进中必须控制机械钻速，充分循环，减少环空阻力。强化固控设备保证四级净化，及时清除钻井液中的有害固相，预防钻井液密度在环空循环时憋堵。每次下钻必须控制下钻速度，下钻必须分段循环，每次循环用一个凡尔将井内的稠泥浆顶替净，以减少开泵阻力。开泵井段的选择视实际情况而定，避开易漏层开泵。钻头每钻进80-100米或24小时必须进行短程起下钻，保证井眼畅通。钻井液必须及时维护及时处理，保证其流动性及携岩造壁能力同时，提高地层的承压能力。落实好坐岗观察，及时发现井漏。在保证井身质量的前提下，尽量减少扶正器的使用，从而减少下钻时的激动压力及钻进时的环空流动阻力。

3.井壁稳定技术

施工中确定合理度，确保施工过程不会发生掉块。使用抗高温防塌能力强的聚合物防塌钻井液体系，增强钻井液的抑制性，提高钻井液的抑制水化能力。起下钻操作平稳，控制起下钻速度。开泵时排量要由小到大，防止压力失衡造成井壁垮塌。中途打通循环，尽量避开不稳定易塌井段。起钻时注意灌满钻井液，防止因井内液面下降过多引起压力失衡造成井壁垮塌；加快钻井速度，尽量减少钻井液的浸泡时间，避免导致不稳定地层的周期性垮塌。

三、组织保障措施

1.成立项目组

建立钻井项目组，明确项目组成员职责，使高含H2S探井钻井管理走上科学化、规范化轨道。项目组每天要详细了解施工动态，并对施工现场人员、设备、环保等方面存在的问题提出整改意见，同时还要对当天下达的技术指令进行全程的监督与指导。

2.规范施工管理

在对罗家油田高含H2S探井的管理上，形成了事前评估、制定预案、逐级审批、开钻验收、过程监控、事后总结的管理制度。做到责任落实、层层把关，有效地消减施工风险，从而达到安全优质施工的目的。

3.完善审批制度

对于高含H2S地区施工的井，采取逐级审批的制度，先是井队将HSE作业计划书交于公司安全科和技术科审查，审查通过后，交公司总工程师和安全副经理审查签字。开钻前，项目组到井队进行现场验收与技术交底。验收井队设备的安装标准，尤其是井控设备的安装全部按标准执行，保证了所有设备时时处在正常工作状态。对高含H2S探井实施项目管理，工程、泥浆技术人员、安全管理人员住在井上，全天候、全过程实施各项技术措施的制定与落实。同时要理顺钻井生产中的各个环节，使得钻井生产科学有序地进行，避免井下复杂情况及事故的发生，及时消除各种隐患，有效地遏止高危地区井喷事故的发生。

4.强化钻具管理

由于该区井较深，且地层坚硬，钻具在工作中同时受到拉、压、旋转扭矩、多种交变应力的作用，钻具疲劳破损严重。上井的钻具均为较新钻具，在出厂前经过严格的探伤检验。技术员对上井钻具进行清洗、排列、检查，对不合格的钻具严禁下井。井深超过2000m，每次起钻后按规定倒换钻具、检查钻铤钻杆，避免下部钻具长期受磨损因疲劳破坏而发生钻具落井事故。使用钻铤保证每200小时探伤一次，或全部换用新钻铤。尽量使用新螺杆，并严格监控使用期间的泵压、扭矩及使用时间控制。

四、经济、社会效益

1.形成了适合罗家油区含硫地质条件下安全钻井配套技术，保证在含硫条件下井下、设备、人员、环境的安全，杜绝硫化氢事故的发生。

2. 2010-2011年在罗家油区安全完成9口含硫油气井施工（见下表）。其中，完成的罗68井为油田近年的重大油气发现井，该井已经投入开发；完成的罗69井为页岩油气井开发打下了坚实的基础。

五、结论及建议

罗家油区含H2S探井的顺利施工，为油田今后在布置含硫油气井特别是罗家渤南地区页岩油水平井，提供了经验借鉴和技术基础。罗家油区硫化氢生成-运移-聚集规律，为罗家油区含硫油气井安全施工提供了较为准确的预报。

参考文献

[1]席学军；邓云峰；井喷硫化氢扩散分析[J]；中国安全生产科学技术；2007年04期.

[2]丁云，丁大玉，汤明钧；非理想爆源爆炸波的数值计算[J]；爆炸与冲击；1995年04期.

[3]郭少为，吴文权；建筑物对空气污染物扩散影响的研究[J]；城市环境与城市生态；1997年01期.