国内外含硫气井钻完井技术标准探析*

窦玉玲 陈 明

胜利石油管理局 钻井工艺研究院 （山东 东营 257017）

国内外含硫气井钻完井技术标准探析*

窦玉玲 陈 明

胜利石油管理局 钻井工艺研究院 （山东 东营 257017）

中国含硫天然气藏资源丰富，开发潜力巨大，已经成为我国今后石油工业发展的主要阵地。为了完善含硫气田标准体系，介绍了国内外关于含硫气井钻完井的现有标准，讨论了国内含硫气井钻完井标准的采标情况、适用范围，存在问题及改进建议。

含硫气井 钻井 行业标准 标准化

中国含硫天然气藏资源丰富，开发潜力巨大，是我国石油战略资源中的重要组成部分。随着勘探的不断进行，特别是在我国川东北地区发现了高压高产高含硫气田，高含硫气田在新增储量、新区产能建设中所占的比例呈快速增长的趋势，已经成为我国今后石油工业发展的主要阵地之一。

尽管我国含硫气田的储量巨大、资源丰富，但总体来说开发难度较高，特别是安全问题突出。国外一些国家在开发含硫气田的过程中，通过不断积累和总结经验，已逐步制定、颁布了一系列政策法规与行业标准，为确保含硫气田的安全、合理开发起到了积极推进和保障作用。目前，我国已成功开发了一大批中低含硫天然气田，但高含硫化氢气田开发工程技术及标准还不配套，为了完善高含硫气田标准体系，本文综述了国外关于含硫气井钻完井的现有标准，讨论了国内含硫气井钻完井标准存在的问题及改进意见。

国外含硫气井钻完井相关标准现状

1 API含硫气井钻完井相关标准

美国石油学会（American Petroleum Institute，简称API）关于含硫油气田勘探开发作业颁布了API RP 49、API RP 55、API RP 68[1-3]三项标准，其中API RP 49《含硫化氢油气田钻井修井作业推荐作法》的部分内容是专门针对含硫气井钻完井制定的，对人员培训、人员防护设备、应急程序、钻井用材料设备、井控设备的选择与安装、套管油管等工作管柱的选择等方面提出了相关规定。

此外，API在石油用管材和设备方面还颁布了一系列规范和推荐作法，如API Spec 5D、API Spec 6A、API Spec 16A、API RP53[4-7]。这些规范和推荐作法虽然不是专门针对含硫油气田制定的，但在国内外相关的含硫气井标准中被广泛的引用。其中API Spec 5D主要是对钻杆的基本要求；API Spec 6A是井口装置和采油树规范；API Spec 16A是钻井设备规范，包含了环形和闸板型防喷器及相关设备的产品采购规范，以及对防喷设备的操作特性测试的建议；API RP 53描述了用于硫化氢环境服务的防喷设备。值得注意的是这些规范好多是采用的ISO标准，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含硫气井钻完井相关标准

国际标准化组织 （International Organization for Standardization，简称ISO）及美国腐蚀工程师协会（National Association of Corrosion Engineer，简称NACE）主要针对用于含硫化氢环境的材料及材料性能的评价方法和试验方法制定了一系列标准,主要有NACE MR0175/ISO 15156[8]《油气开采中用于含硫化氢环境的材料》（包括NACE MR0175/ISO 15156-1：2001，NACE MR0175/ISO 15156-2：2003，NACE MR0175/ISO 15156-3：2003）、NACE TM 0177[9]《硫化氢环境中金属抗硫化物应力开裂和应力腐蚀试验方法》、NACE TM 0284[10]《管线和压力容器用钢抗氢致开裂评价方法》。

3 其它国外标准

加拿大是世界上含硫气田开发管理体系较成熟的国家，形成了由众多标准及规范组成的严格管理体系（见表1），如阿尔伯塔能源与利用委员会（Alberta Energy and Utilities Board，简称EUB）制定了一系列关于超酸性气田（Critical Sour）钻探开发的法规、命令和指南。与此同时，在加拿大进行油气勘探、开发、生产和服务的各类公司，不仅组成了相应的专业委员会，而且根据各自的具体实践，制定了一系列的操作规范，用于指导超酸性气田的安全开发。其中IRP1、IRP2是专门针对超酸性井钻井、完井制定的安全规范。

国内含硫气井钻完井相关标准现状

由于H2S的剧毒性和强腐蚀性，我国对含硫气田的安全开发高度重视。为了使含硫气田生产作业中的岗位职责更明确、作业过程更安全、作业环境更环保，近年来，由国家和发展改革委员会等政府部门牵头，会同相关石油天然气行业标准制定单位和生产企业，相继制定出台了一系列覆盖含硫气田钻井、采气、集输等各个方面的技术规程、做法和标准，目前已在气田开发中得到广泛应用，为中低含硫气田的安全生产起到了重要的指导和保障作用。

我国已经制定的与含硫气井钻完井密切相关的标准和规定主要有12项（见表2）。其中国家标准4项，主要是关于含硫化氢环境中材质选择的。安全生产行业标准3项，主要是2008年刚实施的AQ 2016、AQ 2017、AQ 2018[11-13]，专门针对含硫化氢天然气井失控井口点火时间、公众危害程度分级、公众安全防护距离制定。石油天然气行业标准5项，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]，重庆开县12.23事故后，国家安全生产监督管理总局和石油工业标准化技术委员会对硫化氢防护的规定和标准的制修订非常重视，希望在总结事故教训的同时，能借鉴国际硫化氢防护经验，修改我国的硫化氢防护标准。美国是硫化氢防护做得比较好的国家之一，SY/T 5087、SY/T 6610、SY/T 6616主要是参考美国API推荐做法（API RP49、API RP55、API RP68）制定的。

表1 加拿大酸性井钻完井相关标准

除国家标准、安全生产行业标准、石油天然气行业标准外，还有部分企业标准。中石化针对川东北含硫天然气井钻井、试气、固井、井控等制定了一系列技术规范和推荐作法，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气井钻井操作规程等企业标准,如Q/CNPC 115[23]等。

除了上述专门针对含硫气井制定的标准之外，石油天然气行业标准中还有一部分标准 （见表3），它们并非针对含硫气井专门制定，但被国内含硫气井钻完井相关标准广泛引用。这些标准主要是安全（技术）规程、井控技术方面的，是对所有类型井安全钻进的最基本要求。

表2 国内已制定的含硫气井钻完井相关标准

国内含硫气井钻完井相关标准分析

1 采标情况

从国内已制定的含硫气井钻完井相关标准的采标情况、标准引用情况来看，国内标准在钻杆、油套管、钻井设备、井口装置方面主要是借鉴API的规定及做法，对于硫化氢环境下管材的选择、管材性能的评价及实验方法主要借鉴美国腐蚀工程师协会NACE发布的标准及国际ISO相关标准，涉及到高含硫的标准基本参考加拿大的相关法令或推荐做法。

2 适用范围

表3 被含硫气井钻完井相关标准广泛引用的标准

国内含硫气井标准基本是针对中低含硫气井制定的，只有2008年颁布的AQ 2017、AQ 2018涉及到了高含硫化氢环境下的规定，而国外针对高含硫环境专门制定了钻完井标准（IRP 1、IRP 2）。

3 存在问题

（1）相互引用，缺失实质性内容

SY/T 5087-2005第4.2.1款规定 “含硫油气井钻井过程中的硫化氢监测应符合SY/T 6277中的相关规定”，而SY/T 6277-2005第4.2.1款规定“钻井过程中的硫化氢监测按SY/T 5087-2005的规定执行”。两个标准中均规定钻井过程中的硫化氢监测按对方的规定执行，却都没有明确规定硫化氢监测的具体规定，造成实质性内容缺失。

（2）标准中存在矛盾

安全行业标准AQ 2012-2008和石油天然气行业标准SY 5724-2008、SY 5974-2007均对套管柱抗拉、抗外挤、抗内压安全系数做了规定，但三个标准的规定各不相同，见表4。

（3）某些规定超出现有技术水平

SY/T 6616-2005规定含硫油气井钻井井控装置的压力等级不应低于相应井段最高地层压力，现在川东北某些气井的最高地层压力已远超过了105MPa（像四川九龙山构造龙17井试气最高关井压力达到106MPa），目前国内外还没有超过该压力级别的防喷器，若严格按照该标准执行现有井控设备很难满足要求。

表4 各标准中规定的安全系数对比表

建议

（1）制定一项标准时，应对现有标准进行广泛查新，避免标准内容的矛盾和无实质性内容的引用。

（2）标准中关键指标的确定应综合考虑安全性和可操作性，标准是用来规范实践、指导实践的，因此应在现有工艺技术水平上仔细推敲每一项具体要求。

（3）在现有标准的规范和指导下我国已成功开发了一批中低含硫天然气田，但高压高含硫化氢气田开发工程技术还不配套，标准体系有待完善。

[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含硫化氢天然气井失控井口点火时间规定[S].

[12]AQ 2017-2008含硫化氢天然气井公众危害程度分级方法[S].

[13]AQ 2018-2008含硫化氢天然气井公众安全防护距离[S].

[14]SY/T 5087-2005含硫油气井安全钻井推荐作法[S].

[15]SY/T 6610-2005含硫化氢油气井井下作业推荐作法[S].

[16]SY/T 6616-2005含硫油气井井控装置配套、安装和使用规范[S].

[17]SY/T 6137-2005含硫化氢的油气生产和天然气处理装置作业的推荐作法[S].

[18]SY/T 6277-2005含硫油气田硫化氢监测与人身安全防护规程[S].

[19]Q/SH 0033-2009川东北含硫化氢天然气井钻井与试气作业工程安全技术规范[S].

[20]Q/SH 0014-2009川东北天然气井固井技术规范[S].

[21]Q/SH 0205-2009川东北天然气井钻井井控技术规范[S].

[22]Q/SH 0206-2008川东北天然气井钻井井控装置配套、安装和使用规范[S].

[23]Q/CNPC 115-2006含硫油气井钻井操作规程[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

国家科技支撑计划“三高气田钻完井安全技术规范及应用”（编号：2008BAB37B06）部分研究成果。

窦玉玲(1981-)，女，硕士，工程师，主要从事钻井技术研究与钻井工程设计工作。

黄永场

2010-03-01