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 257017）

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 257017）

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)建議。

含硫氣井 鉆井 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)化

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量、新區(qū)產(chǎn)能建設(shè)中所占的比例呈快速增長的趨勢，已經(jīng)成為我國今后石油工業(yè)發(fā)展的主要陣地之一。

盡管我國含硫氣田的儲量巨大、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，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。

國外含硫氣井鉆完井相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

1 API含硫氣井鉆完井相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

美國石油學(xué)會（American Petroleum Institute，簡稱API）關(guān)于含硫油氣田勘探開發(fā)作業(yè)頒布了API RP 49、API RP 55、API RP 68[1-3]三項標(biāo)準(zhǔn)，其中API RP 49《含硫化氫油氣田鉆井修井作業(yè)推薦作法》的部分內(nèi)容是專門針對含硫氣井鉆完井制定的，對人員培訓(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API Spec 5D、API Spec 6A、API Spec 16A、API RP53[4-7]。這些規(guī)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(nèi)外相關(guān)的含硫氣井標(biāo)準(zhǔn)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(guī)范；API Spec 16A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，以及對防噴設(shè)備的操作特性測試的建議；API RP 53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)，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(guān)標(biāo)準(zhǔn)

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 （International Organization for Standardization，簡稱ISO）及美國腐蝕工程師協(xié)會（National Association of Corrosion Engineer，簡稱NACE）主要針對用于含硫化氫環(huán)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(biāo)準(zhǔn),主要有NACE MR0175/ISO 15156[8]《油氣開采中用于含硫化氫環(huán)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(huán)境中金屬抗硫化物應(yīng)力開裂和應(yīng)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(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(guān)于超酸性氣田（Critical Sour）鉆探開發(fā)的法規(guī)、命令和指南。與此同時，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，而且根據(jù)各自的具體實踐，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是專門針對超酸性井鉆井、完井制定的安全規(guī)范。

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)展改革委員會等政府部門牽頭，會同相關(guān)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定單位和生產(chǎn)企業(yè)，相繼制定出臺了一系列覆蓋含硫氣田鉆井、采氣、集輸?shù)雀鱾€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（見表2）。其中國家標(biāo)準(zhǔn)4項，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，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(diǎn)火時間、公眾危害程度分級、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，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(chǎn)監(jiān)督管理總局和石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會對硫化氫防護(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，能借鑒國際硫化氫防護(hù)經(jīng)驗，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/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(guān)標(biāo)準(zhǔn)

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/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(guī)程等企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),如Q/CNPC 115[23]等。

除了上述專門針對含硫氣井制定的標(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，是對所有類型井安全鉆進(jìn)的最基本要求。

表2 國內(nèi)已制定的含硫氣井鉆完井相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

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

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，對于硫化氫環(huán)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(xié)會NACE發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)及國際ISO相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，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。

2 適用范圍

表3 被含硫氣井鉆完井相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)廣泛引用的標(biāo)準(zhǔn)

國內(nèi)含硫氣井標(biāo)準(zhǔn)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(huán)境下的規(guī)定，而國外針對高含硫環(huán)境專門制定了鉆完井標(biāo)準(zhǔn)（IRP 1、IRP 2）。

3 存在問題

（1）相互引用，缺失實質(zhì)性內(nèi)容

SY/T 5087-2005第4.2.1款規(guī)定 “含硫油氣井鉆井過程中的硫化氫監(jiān)測應(yīng)符合SY/T 6277中的相關(guān)規(guī)定”，而SY/T 6277-2005第4.2.1款規(guī)定“鉆井過程中的硫化氫監(jiān)測按SY/T 5087-2005的規(guī)定執(zhí)行”。兩個標(biāo)準(zhǔn)中均規(guī)定鉆井過程中的硫化氫監(jiān)測按對方的規(guī)定執(zhí)行，卻都沒有明確規(guī)定硫化氫監(jiān)測的具體規(guī)定，造成實質(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)AQ 2012-2008和石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY 5724-2008、SY 5974-2007均對套管柱抗拉、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

SY/T 6616-2005規(guī)定含硫油氣井鉆井井控裝置的壓力等級不應(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105MPa（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。

表4 各標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的安全系數(shù)對比表

建議

（1）制定一項標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)對現(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)范實踐、指導(dǎo)實踐的，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)工程技術(shù)還不配套，標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)火時間規(guī)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(hù)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(yè)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(guī)范[S].

[17]SY/T 6137-2005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[S].

[18]SY/T 6277-2005含硫油氣田硫化氫監(jiān)測與人身安全防護(hù)規(guī)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(yè)工程安全技術(shù)規(guī)范[S].

[20]Q/SH 0014-2009川東北天然氣井固井技術(shù)規(guī)范[S].

[21]Q/SH 0205-2009川東北天然氣井鉆井井控技術(shù)規(guī)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(guī)范[S].

[23]Q/CNPC 115-2006含硫油氣井鉆井操作規(guī)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(shù)規(guī)范及應(yīng)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(shù)研究與鉆井工程設(shè)計工作。

黃永場

2010-03-01