國內(nèi)外含硫氣井鉆完井技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)探析

1、石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督·2010年3月研究與探討國內(nèi)外含硫氣井鉆完井技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(yíng)257017）*摘議。要中國含硫天然氣藏資源豐富，開發(fā)潛力巨大，已經(jīng)成為我國今后石油工業(yè)發(fā)展的主要陣地。為了完善含硫氣田標(biāo)準(zhǔn)體系，介紹了國內(nèi)外關(guān)于含硫氣井鉆完井的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，討論了國內(nèi)含硫氣井鉆完井標(biāo)準(zhǔn)的采標(biāo)情況、適用范圍，存在問題及改進(jìn)建關(guān)鍵詞含硫氣井鉆井行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化AbstractThereisrichresourceofsulfurousnaturalgasinChina,whichhasthehugepotentialityofdevelopment,an

2、dhasbecomethemainfieldsoffuturepetroleumindustrydevelopmentinChina.Inordertoperfectthestandardsystemofsulfurousgasfields,anintroductionisgiventothepresentstandardsaboutthedrillingandcompletionofsulfurousgaswellsathomeandabroad.Thendis-cussionsarecarriedoutaboutthestandard-adoptedcondition,theuserang

3、e,theexistingproblemandimprovingsuggestionsofdrillingandcompletionstandardsofsulfurousgaswellsinChina.Keywordssulfurousgaswells;drilling;industrialstandards;standardization中國含硫天然氣藏資源豐富，開發(fā)潛力巨大，是我國石油戰(zhàn)略資源中的重要組成部分。隨著勘探的不斷進(jìn)行，特別是在我國川東北地區(qū)發(fā)現(xiàn)了高壓高產(chǎn)高含硫氣田，高含硫氣田在新增儲(chǔ)量、新區(qū)產(chǎn)能建設(shè)中所占的比例呈快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，已經(jīng)成為我國今后石油工業(yè)發(fā)展的主要陣地之一。盡管

4、我國含硫氣田的儲(chǔ)量巨大、資源豐富，但總體來說開發(fā)難度較高，特別是安全問題突出。國外一些國家在開發(fā)含硫氣田的過程中，通過不斷積累和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，已逐步制定、頒布了一系列政策法規(guī)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為確保含硫氣田的安全、合理開發(fā)起到了積極推進(jìn)和保障作用。目前，我國已成功開發(fā)了一大批中低含硫天然氣田，但高含硫化氫氣田開發(fā)工程技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)還不配套，為了完善高含硫氣田標(biāo)準(zhǔn)體系，本文綜述了國外關(guān)于含硫氣井鉆完井的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，討論了國內(nèi)含硫氣井鉆完井標(biāo)準(zhǔn)存在的問題及改進(jìn)意見。部分內(nèi)容是專門針對(duì)含硫氣井鉆完井制定的，對(duì)人員培訓(xùn)、人員防護(hù)設(shè)備、應(yīng)急程序、鉆井用材料設(shè)備、井控設(shè)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

5、相關(guān)規(guī)定。此外，API在石油用管材和設(shè)備方面還頒布了一系列規(guī)范和推薦作法，如APISpec5D、APISpec6A、APISpec16A、APIRP534-7。這些規(guī)范和推薦作法雖然不是專門針對(duì)含硫油氣田制定的，但在國內(nèi)外相關(guān)的含硫氣井標(biāo)準(zhǔn)中被廣泛的引用。其中APISpec5D主要是對(duì)鉆桿的基本要求；APISpec6A是井口裝置和采油樹規(guī)范；APISpec16A是鉆井設(shè)備規(guī)范，包含了環(huán)形和閘板型防噴器及相關(guān)設(shè)備的產(chǎn)品采購規(guī)范，以及對(duì)防噴設(shè)備的操作特性測(cè)試的建議；APIRP53描述了用于硫化氫環(huán)境服務(wù)的防噴設(shè)備。值得注意的是這些規(guī)范好多是采用的ISO標(biāo)準(zhǔn)，APISpec5CT采用ISO11960

6、，APISpec6A采用ISO10423，APISpec16A-2004采用ISO13533-國外含硫氣井鉆完井相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀1API含硫氣井鉆完井相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)美國石油學(xué)會(huì)（AmericanPetroleumInstitute，簡(jiǎn)稱API）關(guān)于含硫油氣田勘探開發(fā)作業(yè)頒布了API2001。2ISO和NACE含硫氣井鉆完井相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（InternationalOrganizationforStandardization，簡(jiǎn)稱ISO）及美國腐蝕工程師協(xié)會(huì)（NationalAssociationofCorrosionEngineer，簡(jiǎn)稱NACE）主要針對(duì)用于含硫化氫環(huán)境的材料及材料性能的評(píng)價(jià)方

7、法和試驗(yàn)方法制定了一系列標(biāo)準(zhǔn),RP49、APIRP55、APIRP681-3三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，其中APIRP49含硫化氫油氣田鉆井修井作業(yè)推薦作法的*基金項(xiàng)目：國家科技支撐計(jì)劃“三高氣田鉆完井安全技術(shù)規(guī)范及應(yīng)用”（編號(hào)：2008BAB37B06）部分研究成果。研究與探討石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督·2010年3月主要有NACEMR0175/ISO151568油氣開采中用于含硫化氫環(huán)境的材料（包括NACEMR0175/ISO牽頭，會(huì)同相關(guān)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定單位和生產(chǎn)企業(yè)，相繼制定出臺(tái)了一系列覆蓋含硫氣田鉆井、采氣、集輸?shù)雀鱾€(gè)方面的技術(shù)規(guī)程、做法和標(biāo)準(zhǔn)，目前已在氣田開發(fā)中得到廣泛應(yīng)用，為中低含硫氣田的安

8、全生產(chǎn)起到了重要的指導(dǎo)和保障作用。我國已經(jīng)制定的與含硫氣井鉆完井密切相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定主要有12項(xiàng)（見表2）。其中國家標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)，主要是關(guān)于含硫化氫環(huán)境中材質(zhì)選擇的。安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)，主要是2008年剛實(shí)施的AQ15156-1：2001，NACEMR0175/ISO15156-2：2003，NACEMR0175/ISO15156-3：2003）、NACETM01779硫化氫環(huán)境中金屬抗硫化物應(yīng)力開裂和應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)方法、NACETM028410管線和壓力容器用鋼抗氫致開裂評(píng)價(jià)方法。3其它國外標(biāo)準(zhǔn)加拿大是世界上含硫氣田開發(fā)管理體系較成熟的國家，形成了由眾多標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范組成的嚴(yán)格管理體系（見表1），如

9、阿爾伯塔能源與利用委員會(huì)（Al-2016、AQ2017、AQ201811-13，專門針對(duì)含硫化氫天然氣井失控井口點(diǎn)火時(shí)間、公眾危害程度分級(jí)、公眾安全防護(hù)距離制定。石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)，主要是2005年修改完成的SY/T5087、SY/T6610、SY/TbertaEnergyandUtilitiesBoard，簡(jiǎn)稱EUB）制定了一系列關(guān)于超酸性氣田（CriticalSour）鉆探開發(fā)的法規(guī)、命令和指南。與此同時(shí)，在加拿大進(jìn)行油氣勘探、開發(fā)、生產(chǎn)和服務(wù)的各類公司，不僅組成了相應(yīng)的專業(yè)委員會(huì)，而且根據(jù)各自的具體實(shí)踐，制定了一系列的操作規(guī)范，用于指導(dǎo)超酸性氣田的安全開發(fā)。其中IRP1、IRP2是專

10、門針對(duì)超酸性井鉆井、完井制定的安全規(guī)范。6616、SY/T6137、SY/T627714-18，重慶開縣12.23事故后，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局和石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)對(duì)硫化氫防護(hù)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)的制修訂非常重視，希望在總結(jié)事故教訓(xùn)的同時(shí)，能借鑒國際硫化氫防護(hù)經(jīng)驗(yàn)，修改我國的硫化氫防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。美國是硫化氫防護(hù)做得比較好的國家之一，SY/T5087、國內(nèi)含硫氣井鉆完井相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀由于H2S的劇毒性和強(qiáng)腐蝕性，我國對(duì)含硫氣田的安全開發(fā)高度重視。為了使含硫氣田生產(chǎn)作業(yè)中的崗位職責(zé)更明確、作業(yè)過程更安全、作業(yè)環(huán)境更環(huán)保，近年來，由國家和發(fā)展改革委員會(huì)等政府部門序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范名稱SY/T6610、SY/T

11、6616主要是參考美國API推薦做法（APIRP49、APIRP55、APIRP68）制定的。除國家標(biāo)準(zhǔn)、安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外，還有部分企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。中石化針對(duì)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(shù)規(guī)范和推薦作法，如Q/SH0033、Q/SH0014、Q/內(nèi)容簡(jiǎn)介表1加拿大酸性井鉆完井相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)CriticalSourDrillingIndustryRecommendedPractice本推薦作法是專門針對(duì)超酸性井鉆井制定的，它對(duì)鉆井過程中1（IRP），Volume1-2004各關(guān)鍵環(huán)節(jié)的作法做了詳細(xì)規(guī)定。具體內(nèi)容涉及了套管設(shè)計(jì)和金屬學(xué)、防噴器組合、節(jié)流管匯、鉆

12、井液液氣分離器、鉆具組合設(shè)計(jì)和金屬學(xué)、焊接、鉆井液、井涌檢測(cè)、井場(chǎng)安全、井場(chǎng)人員等CompletingandServicingCriticalSourWellsIndustry本推薦作法是專門針對(duì)超酸性井完井及服務(wù)制定的，主要包2RecommendedPractice（IRP），Volume2-2004括了完井井口、修井井控、井下生產(chǎn)設(shè)備、管材、強(qiáng)行作業(yè)、安全、停井、井場(chǎng)人員培訓(xùn)等方面的內(nèi)容EUBDirective36：DrillingBlowoutPreventionRequire-本命令不是專門針對(duì)酸性氣井制定的，內(nèi)容里面涉及了超酸3mentsandProcedures性氣井井噴防護(hù)系統(tǒng)和

13、放噴系統(tǒng)的要求、超酸性井定向測(cè)量等內(nèi)容4EUBDirective071：EmergencyPreparednessandRe-本命令不是專門針對(duì)酸性氣井制定的，但里面涉及了酸性氣sponseRequirementsfortheUpstreamPetroleumIndustry井的點(diǎn)火標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)急計(jì)劃區(qū)半徑計(jì)算方法InterimDirectiveID81-3：MinimumDistanceRequire-本命令中對(duì)不同釋放速率的酸性氣井需要滿足的與各種建筑5mentsSeparatingNewSourGasFacilitiesfromResidential的最小距離做了明確規(guī)定andotherDe

14、velopmentsInterimDirectiveID2001-5：Site-SpecificEmergencyRe-本命令規(guī)定了酸性氣井ERP的計(jì)算，重點(diǎn)規(guī)定了酸性氣井要6sponsePlansforSourOperations，EmergencyPlanning縮小其ERP需要的申請(qǐng)以及附加的強(qiáng)制性內(nèi)容等Zones，andReducedPlanningZones石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督·2010年3月研究與探討表2序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)國內(nèi)已制定的含硫氣井鉆完井相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)名稱采標(biāo)情況等同采用ISO15156-1：2001123456789101112GB/T20972.1-2007GB/T209

15、72.2-2008GB/T20972.3-2008GB/T4157-2006AQ2016-2008AQ2017-2008AQ2018-2008SY/T5087-2005SY/T6610-2005SY/T6616-2005SY/T6137-2005SY/T6277-2005石油天然氣工業(yè)油氣開采中用于含硫化氫環(huán)境的材料第1部分：選擇抗裂紋材料的一般原則石油天然氣工業(yè)油氣開采中用于含硫化氫環(huán)境的材料第2部分：抗開裂碳鋼、低合金鋼和鑄鐵石油天然氣工業(yè)油氣開采中用于含硫化氫環(huán)境的材料第3部分：抗開裂耐蝕合金和其他合金金屬在硫化氫環(huán)境中抗特殊形式環(huán)境開裂實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)含硫化氫天然氣井失控井口點(diǎn)火時(shí)間規(guī)定修改

16、采用ISO15156-2：2003修改采用ISO15156-3：2003修改采用NACETM0177：1996參考了EUBDirective071、ID2001-5參考了EUBDirective056、ID97-06、含硫化氫天然氣井公眾危害程度分級(jí)方法ID81-03參考了EUBDirective056、ID97-06、含硫化氫天然氣井公眾安全防護(hù)距離含硫油氣井安全鉆井推薦作法含硫化氫油氣井井下作業(yè)推薦作法含硫油氣井井控裝置配套、安裝和使用規(guī)范含硫化氫的油氣生產(chǎn)和天然氣處理裝置作業(yè)的推薦作法含硫油氣田硫化氫監(jiān)測(cè)與人身安全防護(hù)規(guī)程ID81-03非等效采用APIRP49：2001SH0205、Q/

17、SH020619-22等；中石油也制定了含硫油氣井鉆井操作規(guī)程等企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),如Q/CNPC11523等。除了上述專門針對(duì)含硫氣井制定的標(biāo)準(zhǔn)之外，石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中還有一部分標(biāo)準(zhǔn)（見表3），它們并非針對(duì)含硫氣井專門制定，但被國內(nèi)含硫氣井鉆完井相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)廣泛引用。這些標(biāo)準(zhǔn)主要是安全（技術(shù)）規(guī)程、井控技術(shù)方面的，是對(duì)所有類型井安全鉆進(jìn)的最基本要求。從國內(nèi)已制定的含硫氣井鉆完井相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的采標(biāo)情況、標(biāo)準(zhǔn)引用情況來看，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)在鉆桿、油套管、鉆井設(shè)備、井口裝置方面主要是借鑒API的規(guī)定及做法，對(duì)于硫化氫環(huán)境下管材的選擇、管材性能的評(píng)價(jià)及實(shí)驗(yàn)方法主要借鑒美國腐蝕工程師協(xié)會(huì)NACE發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)及國際ISO相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

18、，涉及到高含硫的標(biāo)準(zhǔn)基本參考加拿大的相關(guān)法令或推薦做法。國內(nèi)含硫氣井鉆完井相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析1采標(biāo)情況表3序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)2適用范圍國內(nèi)含硫氣井標(biāo)準(zhǔn)基本是針對(duì)中低含硫氣井制定的，只有2008年頒布的AQ2017、AQ2018涉及被含硫氣井鉆完井相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)廣泛引用的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)名稱12345678AQ2012-2008SY5974-2007SY/T5964-2006SY/T6426-2005SY/T5333-1996SY/T5225-2005SY/T6228-1996SY/T6203-1996石油天然氣安全規(guī)程鉆井井場(chǎng)、設(shè)備、作業(yè)安全技術(shù)規(guī)程鉆井井控裝置組合配套、安裝調(diào)試與維護(hù)鉆井井控技術(shù)規(guī)程鉆井工程設(shè)計(jì)格式石油

19、天然氣鉆井、開發(fā)、儲(chǔ)運(yùn)防火防爆安全生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程油氣井鉆井及修井作業(yè)職業(yè)安全的推薦做法油氣井井噴著火搶險(xiǎn)作法研究與探討石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督·2010年3月到了高含硫化氫環(huán)境下的規(guī)定，而國外針對(duì)高含硫環(huán)境專門制定了鉆完井標(biāo)準(zhǔn)（IRP1、IRP2）。的具體規(guī)定，造成實(shí)質(zhì)性內(nèi)容缺失。（2）標(biāo)準(zhǔn)中存在矛盾安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQ2012-2008和石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY5724-2008、SY5974-2007均對(duì)套管柱抗拉、抗外擠、抗內(nèi)壓安全系數(shù)做了規(guī)定，但三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定各不相同，見表4。（3）某些規(guī)定超出現(xiàn)有技術(shù)水平3存在問題（1）相互引用，缺失實(shí)質(zhì)性內(nèi)容SY/T5087-2005第4.2.1款規(guī)定“

20、含硫油氣井鉆井過程中的硫化氫監(jiān)測(cè)應(yīng)符合SY/T6277中的相關(guān)規(guī)定”，而SY/T6277-2005第4.2.1款規(guī)定“鉆井過程中的硫化氫監(jiān)測(cè)按SY/T5087-2005的規(guī)定執(zhí)行”。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中均規(guī)定鉆井過程中的硫化氫監(jiān)測(cè)按對(duì)方的規(guī)定執(zhí)行，卻都沒有明確規(guī)定硫化氫監(jiān)測(cè)表4項(xiàng)目抗外擠抗拉抗內(nèi)壓SY/T6616-2005規(guī)定含硫油氣井鉆井井控裝置的壓力等級(jí)不應(yīng)低于相應(yīng)井段最高地層壓力，現(xiàn)在川東北某些氣井的最高地層壓力已遠(yuǎn)超過了安全系數(shù)各標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的安全系數(shù)對(duì)比表AQ20121.01.1251.81.051.25SY/T57241.001.1251.62.01.051.15SY5974宜取1.125，技

21、術(shù)、油層套管最低應(yīng)大于0.8對(duì)直徑不大于244.5mm的套管，抗拉安全系數(shù)不小于1.80；對(duì)直徑大于244.5mm的套管，抗拉安全系數(shù)不小于1.601.25S8NACEMR0175/ISO15156PetroleumandNaturalGasIndustriesMaterialsforUseinH2S-ContainingEnvironmentsinOilandGasProductionS9NACETM0177LaboratoryTestingofMetalsforResistancetoSpe-cificFormsofEnvironmentalCrackingH2SEnvironmentsS

22、10NACETM0284EvaluationofPipelineandPressureVesselSteelsforResistancetoHydrogen-InducedCrackingS11AQ2016-2008含硫化氫天然氣井失控井口點(diǎn)火時(shí)間規(guī)定S12AQ2017-2008含硫化氫天然氣井公眾危害程度分級(jí)方法S13AQ2018-2008含硫化氫天然氣井公眾安全防護(hù)距離S14SY/T5087-2005含硫油氣井安全鉆井推薦作法S15SY/T6610-2005含硫化氫油氣井井下作業(yè)推薦作法S16SY/T6616-2005含硫油氣井井控裝置配套、安裝和使用規(guī)范S17SY/T6137-2005含硫化氫的油氣生產(chǎn)和天然氣處理裝置作業(yè)的推薦作法S105MPa（像四川九龍山構(gòu)造龍17井試氣最高關(guān)井壓力達(dá)到106MPa），目前國內(nèi)外還沒有超過該壓力級(jí)別的防噴器，若嚴(yán)格按照該標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行現(xiàn)有井控設(shè)備很難滿足要求。建議（1）制定一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行廣泛查新，避免標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的矛盾和無實(shí)質(zhì)性內(nèi)容的引用。（2）標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)鍵指標(biāo)的確定應(yīng)綜合考慮安全性和可操作性，標(biāo)準(zhǔn)是用來規(guī)范實(shí)踐、指導(dǎo)實(shí)踐的，因此應(yīng)在現(xiàn)有工藝技術(shù)水平上仔細(xì)推敲每一項(xiàng)具體要求。（3）在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范和指導(dǎo)下我國已成功開發(fā)了一批中低含硫天然氣田，但高壓高含硫化氫氣田開發(fā)