含硫气井防护措施

含硫气井防护措施集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-

含硫气井防护措施从建井之初就必须考虑腐蚀的问题，对于腐蚀的防护与管理问题应贯穿钻井、测试、完井和采输的始终，尤其是对于含硫气井，因为H2S一旦泄漏将会造成非常严重的事故，这就要求我们必须加强腐蚀的检测、控制与油气井的安全管理，提高油气井有关设施的配备标准，增强生产的本质化安全水平。

含硫化氢地层的钻井、试油、修井，不仅涉及人员的生命安全，同时关系到保护环境、防止污染、减少设备和钻具的腐蚀问题。因此，在含有硫化氢的设计和施工作业时应采取一定的安全措施做到防患于未然，将有着十分重要的意义。

1.设计的特殊要求

当所钻地层预测有硫化氢气体存在时，在进行钻井设计时就应该认真对待。合理的钻井设计是安全、经济地钻穿含硫化氢地层的前提，所以在设计时除正常设计所应考虑的问题外还应注意以下几点：

(1)在设计中应注明含硫化氢地层及其深度和预测含量，以提醒施工人员注葸。

(2)若预计硫化氢分压大于0.021MPa时，必须使用抗硫套管、钻杆、油管及其他防硫管材，井下温度高于93℃的井段，可不考虑套管的抗硫性能。

(3)设计井身结构时，除正常钻井应考虑的因素外，还应考虑在较大的过平衡下钻进及溢流关井和压井施工时，裸眼地层能承受较大的井底压力。

(4)含硫地层测试管柱设计的抗拉安全系数应大于2.0，抗外挤安全系数应大于1.25，抗内压安全系数应大于1.25。油管应采用气密性好的特殊丝扣油管，下井管柱丝扣油应涂耐高温高压丝扣密封脂，管柱下部应接高温高压伸缩补偿器、开关式循环阀和封隔器，压井液中应有缓蚀剂。

(5)钻开含硫化氢地层时，设计的钻井液密度应有较大的安全附加压力当量值。含硫化氢地层是非主力产层时，在不压漏地层的情况下可考虑使用较大的钻井液密度将气层压稳，如果含硫化氢的地层是主力产层，可考虑使用允许附加钻井液密度的上限，以阻止硫化氢进入井筒0

(6)必须设计有足量的重钻井液(密度超过正常钻井液0.2g/cm3以上)和加重材料储备及除硫剂。重钻井液的储存量一般是井筒容积的1.5～2倍。在钻进含硫化氢地层前50m，应将钻井液的pH调整到9.5以上直至完井。若采用铝制钻具时，pH控制在9.5～10.5之间。

(7)严格限制在含硫地层用常规中途测试工具进行地层测试工作，若必须进行时，必须控制管柱在硫化氢中的浸泡时间。

(8)设计时必须对井场周围(探井3km，生产井2km)以内的居民住宅、学校、厂矿等进行勘测，并在设计上标明位置。在有硫化氢溢出井口的危险情况下，应通知上述单位人员迅速撤离。在煤矿、金属矿等非油气矿藏开采区钻井，应标明地下矿井、矿道的分布、深度和走向及地面井位与矿井、矿道的关系。在江河干堤附近钻井应标明干堤、河道位置。

(9)在钻井设计中不仅有钻井、完井设计，而且还要有弃井设计。对于无工业开采价值而含硫化氢的井应采取永久性弃井，即试油气结束后，先将井压稳，从油气层底部至顶部(射孔井段)全段注水泥，水泥浆在套管内应返至气顶以上200～300m，其中先期完井的井应返至套管鞋以上200～300m。在井口200～300m处打第二个水泥塞进一步封井，井VI焊井口帽，装放气阀，盖井口房。对暂时无条件投产的有工业油气流的井应采取暂时性弃井方式，即试油气结束后，先将井压稳，在油气层以上50m打易钻桥塞(先期完井应在套管鞋以上50m打易钻桥塞)，然后打100～200m的水泥塞。井口要安装简易井口并装压力表，盖井口房，定时观察记录。

2.井控装置的配备及安装要求

(1)井控装置的配备

在含硫化氢油气田的开发中，使用的井控装置和管材及其配件必须具有良好的抗硫化氢性能，根据最高地层压力，选用高于该压力等级的井控装置，选择时应以地层流体中硫化氢的含量为依据，并充分考虑能满足进一步采取增产措施增高压力的要求。主要应包括以下六个部分：

①以液压防喷器为主体的钻井井VI装置(包括四通、套管头、过渡法兰等)和控制装置。高温高压的含硫井应使用双四通，并配备剪切闸板。

②以节流管汇为主的井控管汇(包括放喷管线、压井管线和灭火管线)。

③管柱内防喷工具(包括钻具回压阀，方钻杆上、下旋塞阀，冲砂管柱旋塞阀等)。

④以监测和预报地层压力为主的井控仪器、仪表。

⑤钻井液净化、钻井液加重、起下钻灌钻井液设备，起钻灌钻井液计量罐也是必不可少的。

⑥适于特殊作业和井喷失控后处理事故的专用设备和工具(包括自封头、不压井起下钻装置、灭火设备等)。

(2)井控装置的安装要求

根据地层的压力梯度，按有关标准配备相应等级的防喷器组合及井控管汇等设备，其安装、试压应符合有关井控规定的要求。同时还应达到以下要求：

①井口和套管的连接，每条防喷管线的高压区都不允许现场焊接，因为焊接时产生的内应力对硫化氢应力腐蚀尤为敏感。

②放喷管线至少应装2条，高压井应装4条，其夹角为90°，并接出井场100m以外，以保证风向改变时，至少有一条能安全使用。

③压井管线至少有一条在盛行风的上风方向。

④井控装置和管材在使用前应进行无损探伤，不允许有微小裂纹存在。

⑤双闸板组合应为上全封、下半封，半封应与所封管柱外径尺寸一致，双闸板与单闸板组合中为一半封、一全封、一半封。同时对井口装置要进行等压气密性检验。对于含硫井应装有钻具剪切闸板，当钻具内防喷

器失灵、半封闸板失效、测井井内有电缆时，可用剪切闸板将钻具切断，关闭全封闸板。

3.管材的选择

(1)钢材。由于钢材的强度越大，对硫化物应力腐蚀开裂就越敏感，因而要求钢的屈服极限不得大于655MPa，硬度最大为HRC22，若钢材经调质处理，其屈服极限和硬度可以比上述规格略高。

(2)非金属材料。凡密封件选用的非金属材料，应具有在硫化氢环境中能长期使用而不失效的性能。

(3)硫化物应力腐蚀开裂主要是在钢材受拉力时产生的，并随拉应力的增大，硫化物应力腐蚀开裂的时间缩短，因而其使用的拉应力应尽量控制在钢材屈服极限的60%以下。

(4)由于厚壁钻杆或油管可以降低内应力，延长其使用寿命，因而，在高压含硫地区可采用厚壁钻杆或油管。