一、引言
海上鉆井是一項高投入、高風(fēng)險的特殊作業(yè),具有多學(xué)科性、復(fù)雜性、隱蔽性等特性。鉆進時遇到地層中含有H2S會造成工具、管材不同程度的腐蝕及氫脆,一旦H2S超標擴散會給鉆井平臺施工人員造成生命威脅,因此H2S的監(jiān)測與控制給鉆井技術(shù)研究和實施作業(yè)提出了更高的要求?;诤I香@井平臺受氣候、海域、運輸?shù)炔焕麠l件影響,具有不同于陸地鉆井的獨特風(fēng)險性,要求管理、設(shè)計、技術(shù)、施工等人員具有強烈的責任心、做到精心設(shè)計、精心組織、精心施工,確保井下、設(shè)備、人員的安全。
二、含硫氣田的分布與開發(fā)
1、行業(yè)標準
國際上:天然氣中H2S≥5%(即77g/m3)為高含H2S氣藏, CO2含量2%~<10%間為中含CO2氣藏(即39.6~<197.8g/m3)
我國:現(xiàn)行石???? 油行業(yè)標準SY/T6168《氣藏分類》規(guī)定:天然氣中H2S≥2%(即≥30.8g/m3)為高含H2S氣藏。CO2含量2%~<10%為中含CO2氣藏。
2、分布
高含硫氣田在世界上分布比較廣泛,幾乎各產(chǎn)油大國都有含H2S氣田。目前已發(fā)現(xiàn)具有工業(yè)價值的高含硫氣田約400多個,其中很多分布在碳酸鹽巖地層中 。H2S含量高于5%的天然氣氣藏:
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我國天然氣中H2S含量大于1%的氣田,約占全國天然氣儲量的1/4。主要分布在四川盆地、渤海灣盆地、鄂爾多斯盆地以及南海崖13-1氣田等。其中華北趙蘭莊氣田H2S含量高達92%。
目前國內(nèi)仍以四川盆地含硫氣田分布最為廣泛。盆地內(nèi)80%以上氣田不同程度含H2S 。
其中川東臥龍河氣田臥63井嘉五1氣藏, H2S含量達31.95%, CO2含量達1.65%。特別是近十余年在川東北地區(qū)發(fā)現(xiàn)的渡口河、羅家寨和中石化普光等氣田,高含H2S和中含CO2很具代表性。
3、開發(fā)現(xiàn)狀
在勘探開發(fā)高含硫氣田中,法國、加拿大、美國、俄羅斯和伊朗等國,積累了豐富經(jīng)驗。
(1)法國拉克氣田H2S含量為15.4%,CO2含量為9.5%,1957年投產(chǎn),生產(chǎn)至今。已累積產(chǎn)氣2258×108m2,采出程度70%。
(2)20世紀60年代中期,殼牌公司在美國密西西比州南方,勘探開發(fā)的一個高含硫氣田, H2S含硫達45%,最深井深達7620m,井底壓力為165.6MPa,溫度為221℃。
(3)俄羅斯奧倫堡高含硫氣田, H2S含量達1.3~5%, CO2含量0.7~2.6%,已開發(fā)45年,最高年產(chǎn)氣490×108m3,目前年產(chǎn)氣180×108m3。
4、目前為止,四川地區(qū)有測試依據(jù)的高溫、高壓、高含硫最高指標情況
?最高溫度:176℃(盤1井)
?最高壓力:龍4井關(guān)井井口壓力103.42MPa未穩(wěn),由于井口受限,未能繼續(xù)關(guān)井,推算地層壓力130MPa左右。
?最高含硫:496g/m3(臥龍河嘉陵江氣藏)。
5、危害
H2S為無色、劇毒的酸性氣體,與空氣的相對密度為1.189,爆炸極限范圍為4.3% ~46%(天然氣5%~15%)。H2S是一種神經(jīng)毒劑,亦為窒息性和刺激性氣體,一旦發(fā)生泄漏,不僅影響高含硫氣井平穩(wěn)開發(fā),還將危及人和環(huán)境安全,其濃度為150ppm(225mg/m3)時就會刺激人眼、呼吸道,麻痹嗅覺神經(jīng),濃度為800ppm(1200mg/m3)以上時,2min就能造成死亡。1ppm=1.5mg/m3。??????
三、含硫油、氣井鉆井施工難點
1、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,不易判斷
無論前期勘探資料多么豐富,不同區(qū)塊及相鄰井位所鉆地質(zhì)構(gòu)造均有所不同,設(shè)計書中不能概述全部的風(fēng)險,特別是碳酸鹽巖裂縫性氣藏深井,縱向上普遍存在多產(chǎn)層多壓力系統(tǒng),由于套管程序的限制,往往造成同一裸眼井段出現(xiàn)噴漏復(fù)雜情況。橫向上油氣水分布不均,且地層壓力也存在較大差異,造成同一井組,鄰井施工難易程度也不盡相同。
2、鉆井平臺地域狹小,人員稠密,安全、環(huán)保風(fēng)險較大
鉆井平臺面積不如一個足球場大,施工人員達到
100余人,矗立大海上施工相對較孤立,一旦發(fā)生油、氣井井噴,人員的生命和國家重大資產(chǎn)將面臨巨大威脅,如果大量原油或H2S泄露將給環(huán)境造成不可估量的損失。眾所周知“12.23”含硫氣井井噴事故造成了數(shù)百人死亡,數(shù)萬人員撤離,但這是在陸地,還有地方可疏散;墨西哥灣“深水地平線”平臺鉆井事故,原油泄露,造成了巨大的海洋環(huán)境污染,BP公司面臨巨額損失。