國家經濟貿易委員會2003－3－18批準    2003－08－01實施
 
　　前言

　　本標準是對SY 5087—93《含硫油氣田安全鉆井作法》的修訂，修訂的主要內容有標準名稱、章條標題、規范性引用文件、井場布置示意圖及某些條款內容，增補了目次和前言。

　　本標準的附錄A是資料性附錄。

　　本標準由石油工業安全專業標準化技術委員會提出并歸口。

　　本標準起草單位：四川石油管理局鉆采工藝技術研究院。

　　本標準主要起草人：高碧樺、李強。

　　本標準所代替標準的歷次版本發布情況為：

　　——SY 5087—85，SY 5087—93。
 
 

　　1 范圍

　　本標準規定了含硫油氣井鉆井作業井場及鉆機設備的布置、硫化氫的監測、井控裝置的材質和安裝、地質工程及鉆井工程設計的特殊要求、鉆井作業中的特殊要求和應急計劃及演練。

　　本標準適用于陸地含硫油氣井勘探開發中的鉆井作業。海洋鉆井作業可參照執行。
 

　　2 規范性引用文件

　　下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后的修改單（不包括勘誤的內容）或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據本標準達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。

　　SY 5225—1994 石油與天然氣鉆井、開發、儲運防火防爆安全生產管理規定。

　　SY 5858 石油企業工業動火安全規程

　　SY/T 5964 鉆井井控裝置組合配套規范

　　SY/T 5967 鉆井井控裝置安裝調試與維護

　　SY 6277—1997 含硫油氣田硫化氫監測與人身安全防護規定

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　　3 術語和定義

　　下列術語和定義適用于本標準。

　　3．1 安全臨界濃度safe critical concentration

　　工作人員在露天安全工作8h可接受的硫化氫最高濃度；參考美國和前蘇聯相關標準確定的安全臨界濃度為20mg/m3。

　　3．2 氫脆hydrogen embrittlement

　　化學腐蝕產生的氫原子，在結合成氫分子時體積增大，致使低強度鋼和軟鋼發生氫鼓泡、高強度鋼產生裂紋，使鋼材變脆。

　　3．3 硫化物應力腐蝕開裂sulfide stress corrosion cracking

　　鋼材在足夠大的外加拉力或殘余張力下，與氫脆裂紋同時作用發生的破裂。

　　3．4 破化氫分壓H2S factional pressure

　　在相同溫度下，一定體積天然氣中所含硫化氫單獨占有該體積時所具有的壓力。
 

　　4 井場及鉆機設備的布置

　　4．1 鉆前工程前，應從氣象資料中了解當地季節風的風向。

　　4．2 井場及鉆機設備的安放位置應考慮季節風風向。井場周圍應空曠，盡量在前后或左右方向能讓季節風暢通。井場及鉆機設備布置見圖1。

　　4．3 測井車等輔助設備和機動車輛應盡量遠離井口，至少在25m以外。

　　4．4 井場值班室、工程室、鉆井液室等應設置在井場季節風的上風方向。

　　4．5 在季節風上風方向較遠處專門設置氣防器材室，配備足夠的防毒面具和配套供氧呼吸設備。所有防護器具應放在使用方便、清潔衛生的地方并定期檢查，以保證這些器具處于良好的備用狀態，同時作好記錄。

　　4．6 在井架上、井場季節風入口處、氣防器材室等處應設置風向標。如果硫化氫濃度超過安全臨界濃度，鉆井人員應向上風方向疏散。

　　4．7 在鉆臺上、下和振動篩等硫化氫易聚積的地方，應安裝排風扇，以驅散工作場所彌漫的硫化氫。

　　4．8 進入含硫油氣層前，應將機泵房、循環系統及二層臺等處設置的防風護套和其它類似圍布拆除。寒冷地區在冬季施工時，對保溫設施可采取相應的通風措施，保證工作場所空氣流通。

　　4．9 井場所有用電線路、照明器具的敷設和設備安裝應符合SY 5225—1994中3.2和4.2的規定。

　　4．10 確保通訊系統24h暢通。
 

　　5 硫化氫的監測

　　5．1 含硫油氣井鉆井過程中的硫化氫監測應符合SY 6277—1997中第5章的規定。

　　5．2 在井場硫化氫容易積聚的地方，特別是方井、循環池、振動篩附近和鉆臺等常有井隊人員的地方，應安裝硫化氫監測儀及音響報警系統，且能同時開啟使用（見圖1）。

　　5．3 硫化氫監測儀報警濃度設置：

　　a） 第一級報警閾值應設置在10mg/m3，但不啟動報警音響，僅向鉆井施工人員提示硫化氫目前濃度值；

　　b） 第二級報警閾值應設置在20mg/m3。

　　5．4 當空氣中硫化氫含量超過安全臨界濃度時，監測儀能自動報警，其音響應使井場工作人員皆能聽到。二層臺應裝設音響報警器。

　　5．5 含硫地區的鉆井隊應配備便攜式硫化氫監測器兩臺，指定專人進行巡回檢查。

　　5．6 硫化氫監測儀器應進行周檢和強檢。

　　5．7 鉆入氣層時，應加密對鉆井液中硫化氫的測定。

　　5．8 在新構造上鉆第一口探井時，應采取相應的硫化氫監測和預防措施。
 

　　6 井控裝置的材質和安裝

　　6．1 材質

　　6．1．1 鋼材：鋼的屈服極限不大于655MPa，硬度最大為HRC22。若需使用屈服極限和硬度比上述要求高的鋼材，必須經過適當的熱處理（如調質、固溶處理等）并在含硫化氫介質環境中試驗（采用API 5CT），證實其具有抗硫化氫應力腐蝕開裂性能后，方可采用。

　　6．1．2 非金屬材料：凡密封件選用的非金屬材料，應具有硫化氫環境中能使用而不失效的性能。

　　6．2 安裝

　　6．2．1 鉆井設計中有關井控裝置的配套應符合SY/T 5964的規定；其安裝、固定和試壓應符合SY/T 5967的規定。

　　6．2．2 鉆井井口和套管的連接及防噴管線的高壓區在現場不允許焊接。

　　6．2．3 放噴管線應至少裝兩條，其夾角為90°，管線轉彎處的彎頭夾角不小于120°，并接出井場100m（見圖1）；若風向改變時，至少有一條能安全使用。

　　6．2．4 壓井管線至少有一條在季節風的上風方向，以便必要時連接其它設備（如壓裂車、水泥車等）作壓井用。

　　6．2．5 井控裝置、管材和井下工具在送井前應進行無損探傷。

　　6．2．6 井控裝置、管材和井下工具及其配件在儲放時應注明鋼級，嚴格分類保管并帶有產品合格證和說明書；運輸過程中需要采取措施避免損傷。

　　6．2．7 防噴器大修時，若進行了焊接、補焊、堆焊等工藝，則應在其后作熱處理。
 

　　7 地質工程及鉆井工程設計的特殊要求

　　7．1 地質工程設計的特殊要求

　　7．1．1 應對井場周圍一定范圍內的居民住宅、學校、公路、鐵路和廠礦等進行勘測，并在設計書中標明其位置。

　　7．1．2 在煤礦、金屬礦等非油氣礦藏開采區鉆井，還應標明地下礦井、坑道的分布、深度和走向及地面井位與礦井、坑道的關系。

　　7．1．3 在含硫地區的鉆井設計中，應注明含硫地層及其深度和預計含量。

　　7．2 鉆井工程設計的特殊要求

　　7．2．1 若預計硫化氫分壓大于0.2kPa時，應使用抗硫套管、鉆桿等其它管材和工具。

　　7．2．2 對含硫油氣層上部的非油氣礦藏開采層應下套管封住，并超過開采層垂深100m以上。

　　7．2．3 高壓含硫地區可采用厚壁鉆桿；在井下溫度高于93℃以深的井段，套管可不考慮其抗硫性能。

　　7．2．4 鉆開含硫地層的設計鉆井液密度，其安全附加密度在規定的范圍內（油井0.05g/cm3~0.10mg/cm3、氣井0.07g/cm3~0.15g/cm3）時宜取上限值；或附加井底壓力在規定的范圍內（油井1.5MPa~3.5MPa、氣井3MPa~5MPa）時宜取上限值。

　　7．2．5 井隊應儲備井筒容積1~2倍的大于在用鉆井液密度0.1g/cm3的高密度鉆井液。

　　7．2．6 儲備滿足需要的鉆井液加重材料。

　　7．2．7 儲備足量的除硫劑。

　　7．2．8 在鉆開含硫地屋前50m，將鉆井液的pH值調整到9.5以上直至完井。若采用鋁制鉆具時，pH值控制在9.5至10.5之間。

　　7．2．9 不允許在含硫量超過20mg/m3的含硫地層進行欠平衡鉆井。
 
　　8 鉆井作業中的特殊要求

　　8．1 嚴格執行鉆井液密度設計。未征得相關部門的同意，不得修改設計鉆井液密度，但不包括下列情況：

　　a） 發現地層壓力異常時；

　　b） 發現溢流、井涌、井漏時。

　　若出現上述異常情況，應關井及時調整鉆井液密度或壓井，同時向有關部門匯報。

　　8．2 利用鉆井液除氣器和除硫劑，控制鉆井液中硫化氫的含量在50mg/m3以下，并隨時對鉆井液的pH值進行監測。

　　8．3 在油氣層和鉆過油氣層進行起下鉆作業前，應先進行短程起下鉆。

　　8．4 鉆頭在油氣層中和油氣層頂部以上300m長的井段內的起鉆速度應控制在0.5m/s以內。

　　8．5 在含硫地層取心起鉆，當取心工具離地面還有五柱時，鉆臺作業人員應戴上防毒面具，直到取出巖心。

　　8．6 鋼材，尤其是鉆桿，其使用拉應力需控制在鋼材屈服強度的60%以下。

　　8．7 井場內嚴禁煙火，若需動火，應執行SY 5858中的安全規定。
 
　　9 應急計劃及演練

　　9．1 應制定一個可實施的應急救援計劃。鉆前工程前，應了解井場附近的醫院和消防部門所在地、距井場距離、通訊及交通情況；在進入含硫油氣層前，應和醫院、消防部門取得聯系。

　　9．2 生產班組每人配一套防毒面具，另配一定數量的公用防毒面具置于鉆臺儀表房內和循環系統上待用。

　　9．3 鉆井施工人員（包括鉆井、鉆井液、地質、氣測及井下作業等人員）應取得硫化氫防護技術培訓合格證，硫化氫防護技術培訓內容參見附錄A。

　　9．4 在即將鉆入含硫地層時，應對井場人員（包括新換班上井人員）進行一次防硫化氫安全教育和演練（包括佩戴防護器具進行井控作業及人員救護等），并向當班的各崗位人員發出警告信號。在鉆開油氣層前的檢查驗收中，應有防硫化氫措施落實情況的檢查。

　　9．5 在高含硫地區即將鉆入油氣層和油氣層中鉆進時，應有醫生、救護車、安全監督在井場值班；一旦發生井涌、井噴，應立即啟動應急救援計劃。

　　9．6 在有硫化氫溢出井口的危險情況下，應通知硫化氫超標范圍內的人員迅速撤離到安全地方。

　　9．7 鉆井隊在現場條件不能實施井控作業而決定放噴點火時，點火人員應佩戴防護器具，并在上風方向，離火口距離不得少于10m，用點火槍點火。

　　9．8 當在硫化氫含量超過安全臨界濃度的污染區進行必要的作業時，宜組織工作梯隊，佩戴防護器具，并派專人監護，以便及時救護。

　　9．9 控制住井口后，應對井場各個崗位和可能積聚硫化氫的地方進行濃度檢測，待硫化氫濃度降至安全臨界濃度時，人員方能進入。
附錄A

　　（資料性附錄）

　　硫化氫防護技術培訓內容
 
　　A．1 了解硫化氫的物理化學性質和給設備、人體帶來的危害，以及鉆遇硫化氫可能產生的嚴重后果。

　　A．1．1 硫化氫的物理化學性質：硫化氫是一種無色、劇毒、強酸性氣體。低濃度的硫化氫氣體臭蛋味。其相對密度為1.176，比空氣重。硫化氫燃點250℃，燃燒時呈藍色火焰，產生有毒的二氧化硫。硫化氫與空氣混合，濃度達4.3%~46%時，就形成一種爆炸混合物。

　　A．1．2 硫化氫對人體的危害：硫化氫的毒性比一氧化碳大五至六倍，幾乎與氰化氫同樣劇毒。不同濃度的硫化氫對人體的危害見表A.1（略）。

　　A．1．3 硫化氫對金屬材料的腐蝕：硫化氫溶于水形成弱酸，對金屬的腐蝕形式有電化學失重腐蝕、氫脆和硫化物應力腐蝕開裂，以后兩者為主，一般統稱為氫脆破壞。氫脆破壞往往造成井下管柱的突然斷落、地面管匯和儀表的爆破、井口裝置的破壞，甚至發生嚴重的井噴失控或著火事故。

　　A．1．4 硫化氫能加速非金屬材料的老化：在地面設備、井口裝置、井下工具中，有橡膠、浸油石墨、石棉等非金屬材料制作的密封件。它們在硫化氫環境中使用一定時間后，橡膠會鼓泡脹大、失去彈性；浸油石墨及石棉繩上的油被溶解而導致密封件的失效。

　　A．1．5 硫化氫對鉆井液的污染：硫化氫主要是對水基鉆井液有較大的污染。它會使鉆井液性能發生很大變化，如密度下降、pH值下降、粘度上升，以致形成流不動的凍膠；顏色變成瓦灰色、墨色或墨綠色。

　　A．2 了解井場地形、鉆機設備位置與本地季節風方向之間的關系、硫化氫監測儀器放置情況、報警器音響特點和風向標位置，以及安全撤退路線等。

　　A．3 掌握鉆井安全操作中的各項措施和規定。

　　A．4 掌握防毒面具、供氧呼吸器等防護器具及硫化氫監測儀器的性能和使用方法，具備救護硫化氫中毒人員的基本知識和技能。