含硫化氢油气井的作业施工方法研究

薛荣鑫 晋琨 杨娜 欢欢

摘要：油套管腐蚀以及安全生产问题是含硫化氢油气井完井工艺设计过程中需要考虑的先决问题，实际的生产过程中，导致硫化氢腐蚀的原因多种多样，下文含硫化氢油气井完井工艺设计过程中几种常见的防腐蚀方法进行具体的介绍。

关键词：含硫化氢;油气井;作业施工

本文没有就防硫化氢完井设计的程序进行完整介绍，仅对当前我国含硫化氢油气井完井工艺设计中常见的几种防腐蚀方法的特点、在油气井作业中的实际应用以及部分防腐工艺未来可能的发展趋势进行了简单的分析介绍。

一、含硫井施工分级管理规定

1）含硫浓度小于20ppm的作业井，由常规队伍施工。开工前用气体检测仪检测井内含硫浓度，如该井含硫浓度小于10ppm时可由原施工队伍施工（按照含硫井施工工艺流程施工）。如该井含硫浓度在10ppm-20ppm时，采取措施后将含硫浓度降至10ppm以下后由原施工队伍施工（按照含硫井施工工艺流程施工）。

2）含硫浓度20-100ppm之间的作业井由甲级队伍施工，开工前用气体检测仪检测井内含硫浓度，采取洗井、压井措施将含硫浓度降至小于10ppm后由甲级队伍施工（按照含硫井施工工艺流程施工）。

二、含硫井施工工艺流程

1）含硫井开工前，施工队需将含硫井施工应急预案、风险作业工作票及施工井相应开工资料准备齐全。需对施工人员进行技术交底，告知井内基本情况并开展专项安全培训后方可开工。

2）施工现场需配备正压式呼吸器5套（按照《井下作业队井控检查考核表》施工现场班组生产操作人员每人配备1套正压呼吸器）、2台便携式气体检测仪、1台固定式气体检测仪;配备SFZ18-14闸板控制器1套、8kg灭火器4个、机械通风装置1套。井场布置安全合理，值班房、工具房等应在盛行季风的上风处，距井口不小于30m。井场内应设置明显的风向标。设置至少两条逃生通道，两条逃生通道呈90°夹角（如井场局限特殊处理），至少一条逃生通道在上风处，保证逃生通道畅通。机械通风装置应放置在距井口5m内上风处。

3）施工前使用热水充分洗井，水量不得少于24m3，保证井内循环通道畅通，再用12m3凉水进行替洗，如溢流量较大，可采取盐水、泥浆压井等措施，如洗井不通，联系相关业务部门终止施工。

4）洗井后必须佩戴正压式呼吸器方可使用气体检测仪检测含硫浓度，若检测含硫浓度在10ppm以下，可按照正常井施工;若含硫浓度在10-20ppm之间则直接采取凉水洗井、盐水压井或泥浆压井等措施，将含硫浓度控制在10ppm以下后方可开工;若检测含硫浓度在20-100ppm之间，由具备甲级资质的队伍施工，采取凉水洗井、盐水压井或泥浆压井等措施，将含硫浓度控制在10ppm以下后方可开工。

5）起原井杆过程中员工应佩戴便携式气体检测仪实时监测含硫气体浓度，若含硫气体浓度高于10ppm，立即启动应急预案，抢装井口，采取凉水洗井、盐水压井或泥浆压井等措施，将含硫浓度控制在10ppm以下后方可继续施工。

6）起原井管柱过程中员工应佩戴便携式气体检测仪实时监测含硫气体浓度，若含硫气体浓度高于10ppm，立即启动应急预案，抢装井口，采取凉水洗井、盐水压井或泥浆压井等措施，将含硫浓度控制在10ppm以下后方可继续施工，在夜班停止施工时不允许空井筒，必须保证井内至少有50根管柱，方便后续采取控制措施。

7）完井时优化使用防喷工具，选择空心桥塞、帽型活门、防喷脱节器、防喷洗井器等防喷工具完井，控制井内气体外溢，方便后续施工。

8）完工后，需在完工总结的备注栏内明确体现该井施工过程中的最高含硫浓度，方便该井再次作业时，作业区在上报方案中体现。

9）整个施工过程，大队职能部分需做到以下几点：核实施工前含硫浓度是否准确检测和及时登记;核实开工前井内循环通道是够畅通;核实施工现场基础设备是否配备齐全;核实现场操作人员在施工中是否做到实时监测;核实施工工序是否按照操作指南执行;核实完井后施工总结是否准确及时填写。

三、含硫化氢油气井的作业施工方法应用

1使用耐腐蚀材料

油气井生产的主要设备有井口装置、井下工具、井下管柱等等，一旦这些设施被硫化氢腐蚀不仅会影响到油气井的正常生产，还会危害到井下人员的生命安全。因此，油气井相关装置安装过程中必须选择耐腐蚀材料，尽可能保证井下装置的使用安全。腐蚀介质不同、腐蚀材料不同，实际的腐蚀程度也会存在一定的差别，因此，选择装置材质时需要根据井下底层流体的特性，分析井下的腐蚀环境，对可能会出现的腐蚀类型以及不同材质的腐蚀严重程度进行大致的预测。含硫化氢的油气井主要的腐蚀类型有氢脆、硫化物应力腐蚀破裂两种，因此防硫化氢需要根据这两种腐蚀类型选择合适的金属材质，目前来说，国内外的大部分含硫化氢油气田都使用的是低合金钢及碳素钢两种钢材，其中低合金钢的硬度值低于22，如果是高合金钢则不需要受到这一条件的限制。井口装置、完井工具配套设备以及井下工具可以使用35CrMo、合金钢等等抗硫材质，油套管可以使用抗二氧化碳以及硫化氢腐蚀的材质，为了尽可能保证井口的安全，减缓硫化氢腐蚀速度，实际的工艺过程中多使用封闭器完井。

2电化学防腐

电化学防腐是防金属腐蚀的重要方法，主要有阴极保护和阳极保护两种方法。目前来说阳极保护的防腐方法在油气田中应用相对较少，阴极保护使用较多，比如油气井中套管柱防腐。

3涂层防腐

为了保证涂层防腐效果良好，涂层材料在金属表面应该具有较好的粘附力，拥有一定的机械强度，耐冲刷、耐磨、耐撞击、耐酸、耐碱、耐高温。油气井作业环境比较复杂，这在很大程度上限制了防腐涂层的使用。

4缓蚀剂保护

缓蚀剂体系十分复杂，对以往的研究工作进行分析可以看出大多数研究人员的工作都集中在使用表面分析以及电化学防腐探究缓蚀剂结构参数与其性能的关系，很少有人使用量子化学的方法分析计算材料与缓蚀剂之间的相互作用，如果将这三种方法进行结合，腐蚀控制机理模型的建立将更加完善。

结论

如果在含硫化氢油气井实施该方法，在保证施工人员操作安全的前提下，不仅施工操作有序进行，还可以大幅度的提升了施工实效。

参考文献：

[1]何礼鹏。浅谈油气田井下作業技术[J].工程技术，2016（9）

[2]姜旭。高含硫油气田钻井作业HSE管理体系[J].承德石油高等专科学校学报，2010（02）。