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1、,煤層氣井鉆井工程安全技術規范解讀,xx培訓中心,匯 報 提 綱,1.前言2.范圍3.規范性引用文件4.鉆井工程設計5.鉆井施工作業6.人身防護7.應急預案8.實例解析,解讀之一：前言,煤層氣排采安全技術規范SY6818-2011已經于2011年07月28日國家能源局通過，現予公布，自2011年11月1日起施行。國家能源局,本標準的全部技術內容為強制性本標準按照GBT 1.1-2009給出的規則起草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：中國石油化工股份有限公司華東分公司安全環保處、勝利石油管理局安全環保處、中國石化集團華東石油局工程技術設計研究院本標準主要起草人：2、楊力、匡立新、張安、張亞文、王彥祺、趙軍勝、王宗敏、趙大衛、李傳昌,標準化工作導則,本標準規定了煤層氣井鉆井工程設計、施工、人身防護、應急與事故管理的基本安全要求本標準適用于煤層氣鉆井工程。,解讀之二：范圍,GB/T 19139油井水泥試驗方法SY/T 5724套管柱結構與強度設計SY 5974-2007鉆井井場、設備、作業安全技術規程SY/T 6426-2005鉆井井控技術規程生產安全事故報告和調查處理條例，國務院令第493號，2007年6月1日起施行,解讀之三：規范性引用文件,上述文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其3、最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件,3.1設計單位資質設計單位應取得本企業或者行業規定的從事鉆井工程設計的資質。3.2設計原則和依據3.2.1符合HSE管理體系要求，貫徹落實“安全第一、預防為主、綜合治理”的安全生產方針。HSE是健康（Health）、安全（Safety）和環境(Environment）三位一體的管理體系。3.2.2科學有效地發現和保護煤儲層。3.2.3減少鉆探過程中各種復雜情況的產生，為全井順利鉆井、測試、壓裂、排采創造條件。,解讀之四：鉆井工程設計,3.2.4鉆井工程設計應依據鉆井地質設計和鄰井有關資料進行編制。3.2.5鉆井工程設計應按程序審批。鉆井作業中，因情況變4、化，需變更設計，原則上應按原審批程序進行；若在鉆井過程中出現復雜情況時，現場工程技術人員可進行緊急處置。,3.3地質設計概況3.3.1應提供區域地質簡介、巖性剖面及本井預測的孔隙壓力、破裂壓力、坍塌壓力。孔隙壓力：如果巖石孔隙中的流體可直接流向地表，孔隙壓力就等于液柱壓力；如果流體不能流向地表，影響流體的壓力會更大，孔隙壓力就等于孔壁壓力，與靜巖應力和構造應力的方向相反。破裂壓力：井中暴露出的地層，在承受壓力達到某一極限時會使地層破裂，此壓力極限值稱為地層的破裂壓力。坍塌壓力：當井內液柱壓力低于某一值時，地層出現坍塌，我們稱這個壓力為地層坍塌壓力。,3.3地質設計概況3.3.2 應提供鄰井的煤5、層顯示和復雜情況資料，并特別注明含硫化氫、二氧化碳地層的層位、深度和預計含量，已鉆井的地層測試及排采資料。3.3.3 應根據鉆探目的和煤儲層條件，提出生產套管的合理尺寸和完井方法。,3.4井身結構設計3.4.1井身結構設計應以鉆井地質設計為依據，確定合理的井眼尺寸、套管下深以及水泥返深等。3.4.2生產套管固井要求水泥漿返至目的煤層以上200m。3.4.3鉆下部地層采用的鉆井液密度，產生的井內壓力不致壓破上層套管鞋處地層以及裸露的破裂壓力系數最低的地層。3.4.4下套管的過程中，井內鉆井液柱壓力與地層壓力之差值，不致產生壓差卡套管事故。3.4.5考慮地層壓力設計誤差，限定一定的誤差增值，井涌壓6、井時在上層套管鞋處所承受的壓力不大于該處地層破裂壓力。套管鞋處最容易壓破，為什么？,3.5鉆井液設計3.5.1鉆井液密度設計一般應以裸眼井段最高地層孔隙壓力當量鉆井液密度值增加一個安全附加值0.02gcm3 0.10gcm3。具體選擇安全附加值時，應根據地層孔隙壓力預測準確度、硫化氫的含量、埋藏深淺等情況來決定。含硫化氫氣井、探井應取安全附加值的上限。對于漏失井、異常低壓井應以近平衡或欠平衡鉆井技術要求確定鉆井液密度,3.5鉆井液設計3.5.2選用鉆井液要有利于井下安全有利于防止污染(硫化氫和二氧化碳)，有利于發現和保護煤儲層。3.5.3鉆井液中應控制硫化氫含量小于 30mgm3，若超過時應添7、加相應的除硫劑、緩蝕劑，控制鉆井液pH值9.5以上。3.5.4探井、異常壓力井現場應儲備加重材料。3.5.5應根據預測地層壓力梯度設計鉆井液密度，施工中隨鉆監測地層壓力梯度和實際鉆井液密度，并依據監測結果和井下實際情況及時調整鉆井液密度。,3.6井控裝置3.6.1根據地質預測，對只含煤層氣的探井應滿足“一級井控”的要求；對既含煤層氣又含淺層天然氣或硫化氫氣體的探井應至少安裝閘板防噴器；井控，即井涌控制或壓力控制。各種叫法本質上是相同的，都是要說明要求采取一定的方法控制地層壓力，基本上保持井內壓力平衡，保證作業施工的順利進行。目前井控技術已從單純的防噴發展成為保護油氣層，防止破壞資源，防止環境污8、染的重要保證。人們根據井涌的規模和采取的控制方法的不同，把井控作業分為三級，即初級井控，二級井控和三級井控。初級井控（一級井控）:是依靠適當的鉆（修）井液和技術措施使井底壓力稍大于地層壓力的鉆（修）井過程，來控制地層壓力，使得沒有地層流體進入井內。井涌量為零，自然也無溢流產生。二級井控:是指由于某些原因使井底壓力小于地層壓力時，產生了溢流，但可以得用井口控制設備，按照一定的操作程序來控制溢流，并建立起新的井底壓力平衡，恢復正常循環的過程，使之重新達到初級井控狀態。三級井控:是指井噴失控后，這時使用適當的技術和設備搶險，重新恢復對井的控制的過程。這就是平常說的井噴搶險，可能需要滅火，打救援井等各9、種具體技術措施。,3.6井控裝置3.6.2對含淺層天然氣或硫化氫氣體的開發井應至少安裝閘板防噴器。3.6.3煤層氣井常用閘板防噴器的等級、規格尺寸，包括與其配套的液壓控制系統和節流管匯的試壓標準，按照SYT 6426執行。,鉆井井控技術規程,3.7固井設計3.7.1套管柱按照SY/T5724進行套管柱設計。套管柱強度設計安全系數：抗擠為1.01.125抗內壓為1.051.25，抗拉為1.6以上。套管柱上串聯的各種工具、部件都應滿足套管柱設計要求。,套管柱結構與強度設計,3.7固井設計3.7.2注水泥漿各層套管都要進行注水泥漿設計固井施工前應按GBT 19139的規定進行水泥漿室內試驗針對低壓漏10、失層，應采用低密度水泥漿體系，環空全井段液柱當量密度應小于煤儲層破裂壓力系數優化水泥漿體系，優選并加足降失水劑、早強劑、減阻劑等水泥外加劑，以利于提高固井質量,油井水泥試驗方法,解讀之五：鉆井施工作業,4.1施工隊伍及人員資質4.1.1施工隊伍應取得本企業或者行業規定的從事鉆井施工作業的資質。4.1.2鉆井隊和固井隊應全員持有HSE證書；隊長、技術員、司鉆、井架工、泥漿工應持有井控操作證、防硫化氫培訓合格證；其他特種作業人員應按圍家規定持有相應的操作證。,4.2井場布置及設備安裝4.2.1開發井井口距高壓線及其他永久性設施不小于50m，距鐵路、高速公路以及村莊、學校、醫院和油庫等場所不小于1011、0m。4.2.2探井、含淺層天然氣開發井井口，距高壓線及其他永久性設施不小于75m，距鐵路、高速公路以及村莊、學校、醫院和油庫等場所不小于200m。4.2.3井場周圍應以黃色帶隔離作為警示標志，并在并場和井架醒目位置懸掛安全警示牌。風向標安放在井場四周及井場出人口處。4.2.4井架底座高度應滿足井控裝置安裝的要求：井架底座內及鉆井液暴露位置處應保持通風良好。,4.2井場布置及設備安裝4.2.5井場電器設備、照明器具及輸電線路的安裝應符合防爆的規定。4.2.6井場滅火器材和安全要求應符合SY5974-2007中3.2.13的規定。4.2.7鉆臺與地面按規定安裝和布置專用逃生滑道或逃生通道。4.212、.8通往井場的道路應符臺SY5974-2007中的3.1的規定。4.2.9井場的要求應符合SY 5974-2007中的3.2.1的規定。4.2.10井場鉆機、設備基礎應符合SY 5974-2007中的3.2.2和3.2.3的規定。,鉆井井場、設備、作業安全技術規程,4.3鉆進及輔助作業4.3.1煤層井段鉆井要求鉆進煤層前，制定鉆進煤層的具體措施。鉆井隊所有人員應掌握開采、停泵、起下鉆、發生溢流、搶險作業等各種報警系統的信號。進入煤層前40m加強觀察，及時發現溢流、漏失及垮塌。目的煤層井段按地質要求循環觀察。鉆井液性能測試儀器應定期校正，鉆井液性能應接要求進行調節控制。起下鉆操作平穩，下鉆速度應13、不大于20mmin；下鉆到底提前30m開泵，緩慢下放鉆具到井底；下鉆遇阻不得越過100kN，否則應開泵劃眼至井眼通暢，再恢復正常作業。,4.3鉆進及輔助作業4.3.1煤層井段鉆井要求起鉆應控制速度，遇卡井段，不得高于當時懸重的50kN，否則應開泵倒劃眼或下放暢通井段調整鉆井液性能后再試起鉆；每起2柱3柱(雙根)鉆桿向井內灌滿鉆井液一次，鉆鋌每起一根向井內灌滿鉆井液一次。起鉆換鉆頭后應立即下人鉆鋌和部分鉆桿，嚴防空井井噴。4.3.2非煤層井段鉆井要求應按照SY5974-2007中第8章的要求執行。,4.4取心4.4.1繩索取心4.4.1.1井眼應符合下列要求：a)井下無漏失、無溢流、無垮塌，起下14、鉆暢通無阻；b)井底干凈，無落物。4.4.1.2工具及設備應符合下列要求：a)用于提升和下放內筒的絞車，其提升拉力應大于30kN；b)絞車鋼絲繩應安全可靠；c)打撈器安全銷的選用應符合設計要求。,4.4取心4.4.1.3取心作業應符合下列要求：a)煤層段取心應采用低鉆壓、低轉速、低排量、低射流沖擊力參數鉆進；b)嚴格控制下放速度，以防水眼堵塞；中途遇阻以沖為主，少劃或不劃眼，嚴重遇阻改用牙輪鉆頭通井劃眼至暢通為止；c)送鉆均勻，嚴禁頓鉆、溜鉆，嚴禁中途停泵、停轉盤或上提方鉆桿。4.4.2常規取心應按照SY 5974-2007中8.7的要求執行。,4.5下套管、固井4.5.1下套管前準備4.5.15、1.1井眼應穩定，不漏、不涌、不垮塌。對漏失井和既噴又漏的井，應在下套管前認真堵漏，直至滿足固井施工要求。4.5.1.2應對入井的套管及附件進行檢查、丈量。4.5.1.3應按固井施工要求，調整鉆井液性能，儲備頂替液。,4.5下套管、固井4.5.2下套管作業套管上鉆臺應戴好專用護絲，按規定扭矩上扣，應防止錯扣、頓扣。套管柱上提下放應平穩。上提高度以剛好打開吊卡為宜，下放坐吊卡時應減少沖擊。應控制好套管柱下放速度，及時灌漿。并需安排專人觀察和記錄井口鉆井液返出情況，如發現異常情況，及時采取相應措施。下套管結束，開泵循環鉆井液，排量應從小到大，逐步增加，建立好固井作業前的鉆井液循環。同時檢驗井口裝置16、，防蹩泵。,4.5下套管、固井4.5.3固井施工4.5.3.1固井設備和配合固井的有關設備應進行試運轉并運轉正常。4.5.3.2使用的水泥頭及管線，施工前應按照固井施工中可能出現的最高壓力并附加一定安全值進行試壓。4.5.3.3人井水泥漿應按設計密度要求均勻混配，密度差宜控制0.039cm3，應安排專人監測水泥漿密度，并做好記錄。,4.5下套管、固井4.5.3.4應按照設計排量注人水泥漿和頂替液，注意觀察井口壓力變化，同時觀察出漿口排量。出現異常情況，及時采取相應措施。4.5.3.5應安排專人進行替漿量的計量，并專人負責鉆井泵的倒換。4.5.3.6碰壓前，應降低替漿施工排量。4.5.3.7候凝17、應按固井設計書中規定的候凝時間執行。,4.6煤層段復雜情況的預防4.6.1井漏4.6.1.1按照地質預測，可能發生井漏的井應儲備堵漏材料。4.6.1.2控制下鉆速度，下鉆過程中分段循環鉆井液，開泵平穩，排量由小到大。4.6.1.3 下鉆遇阻不得強下，提到正常井段開泵循環鉆井液不得在遇阻井段開泵。4.6.1.4在滿足井眼凈化的前提下，盡可能采用小排量鉆進，降低環空循環壓耗。4.6.1.5在滲透性好的地層鉆進，應適當降低鉆井液密度，提高黏切。,4.6.2垮塌4.6.2.1煤層段鉆進，宜采用光鉆鋌鉆具結構。不宜帶扶正器。4.6.2.2鉆進中出現蹩鉆、跳鉆、泵壓升高、轉盤負荷加重時，應立即停止送鉆，及18、時將鉆具提離井底，采取劃眼、倒劃眼、小排量循環等措施，恢復正常后再鉆進。4.6.2.3煤層中接單根時，應做到“早開泵，晚停泵”。若發現接單根困難，應立即小排量恢復循環，待泵壓穩定后，再逐漸增大排量。4.6.2.4盡量避免在鉆至煤層段時起下鉆，若必須在煤層段起鉆時，起鉆前應充分循環鉆井液，并避開在煤層定點循環。,4.6.2.5煤層段起鉆采用低速，防止壓力激動，并做好連續灌滿鉆井液。起下鉆遇阻時嚴禁強提猛壓。4.6.2.6鉆進時采用低鉆壓，低轉速并控制機械鉆速，堅持“進一退二”原則，采取重復破碎的方法，將坍塌物化整為零攜帶出來。4.6.2.7在“進一退二”的原則下，每打完一個單根重復劃眼2次3次，19、并控制劃眼速度。4.6.2.8煤層鉆進的鉆井液流變性要適當，控制pH值79。盡量避免在煤層段大排量和定點循環。4.6.2.9進入煤層前控制鉆井液較低的失水量和較好的造壁性。加入封堵劑，改善對地層的封堵膠結能力。若出現垮塌，循環鉆井液，適當提高鉆井液密度，平衡地層應力。,4.6.2.10發生卡鉆，按下列步驟操作：a)停泵1min2min，讓煤屑以不同方式排列下落；b)重新緩慢開泵。逐漸增大排量；c)重復上述步驟直到解除。4.6.2.11起鉆過程中出現遇卡情況，注意活動鉆具并及時分析井下情況，采用倒劃眼的辦法起出，下鉆時，采用鋼齒鉆頭不裝噴嘴，對起鉆遇阻井段認真劃眼、循環，處理好鉆井液，待井下正常20、后，再起鉆換鉆頭，恢復正常鉆進。,4.6.3井涌4.6.3.1現場儲備一定量的加重材料，做好一級井控應急預案。4.6.3.2根據井眼尺寸大小、井深、施工內容及本區塊規定的溢流量，及時發現、控制溢流。4.6.3.3循環加重時，控制加重速度，每一循環周加重密度不超過0.05gcm3，加重要均勻。,4.6.3.4下列情況應進行短程起下鉆，觀察氣侵情況，及時發現和控制溢流：a)開煤層后每次起鉆前；b)溢流壓井后起鉆前；c)井漏堵漏或尚未完全堵住起鉆前；d)鉆進中曾發生嚴重氣侵但未溢流起鉆前；e)鉆頭在井底連續長時間工作后，中途通井后；f)長時間停止循環進行其他作業(中途測試、設備維修、電測、下套管等)21、起鉆前；g)鉆井液性能發生變化，調整處理循環三周后起鉆前。,4.7井口與套管保護4.7.1保持天車、井口、轉盤在一條垂直線上，其偏差不大于10mm。4.7.2各層次套管保持居中。對于鉆井周期較長的井、叢式井、大位移井、水平井，在表層套管、技術套管內的鉆井作業應采取相應套管保護措施。4.7.3防噴器用16mm鋼絲繩和正反螺絲在井架底座的對角線上繃緊。4.7.4復雜地區堅硬地層的表層套管，下套管時應采取防倒扣的措施。4.7.5鉆水泥塞出套管，應采取有效措施保證形成的新井眼與套管同心，防止下部套管倒扣及磨損。4.7.6套管頭內保護套應根據磨損情況及時調換位置或更換。,解讀之六：人身防護,5.1勞動保22、護進入井場人員應正確使用勞動保護用品。5.2防護設備5.2.1井隊應配備可燃氣體檢測儀。5.2.2含硫化氫的井，還應配備硫化氫檢測儀器、正壓式呼吸器。5.2.3配置設備應做到人人會使用、會維護、會檢查。,6.1預案制定6.1.1井隊應編制井涌、井噴、硫化氫中毒、火災爆炸、井壁垮塌、自然災害等應急預案。6.1.2應急處置程序應落實到崗位。6.1.3井隊應急預案應納入業主的應急預案管理。,解讀之七：應急預案,6.2應急演練6.2.1鉆井施工前和打開目的層位前，井隊應按照SYT 6426-2005附錄B的要求進行井控關井動作及防硫化氫中毒演練。6.2.2演練過程按應急預案要求執行。6.2.3演練結束23、后應進行演練講評和記錄。,鉆井井控技術規程,6.3事故管理6.3.1事故管理納入業主的事故管理。6.3.2事故的報告與處理應按生產安全事故報告和調查處理條例執行。中華人民共和國國務院令第493號，經2007年3月28日國務院第172次常務會議通過，2007年4月9日公布，自2007年6月1日起施行。為了規范生產安全事故的報告和調查處理，落實生產安全事故責任追究制度，防止和減少生產安全事故，根據中華人民共和國安全生產法和有關法律，制定本條例。生產經營活動中發生的造成人身傷亡或者直接經濟損失的生產安全事故的報告和調查處理，適用本條例；環境污染事故、核設施事故、國防科研生產事故的報告和調查處理不適用24、本條例。全文共六章四十六條。,解讀之八：實例分析,2005年5月13日，中原石油勘探局井下作業一處作業三大隊作業4隊在衛46-1井進行起油管作業施工。5月13日倒扣起抽油桿244根；17時30分左右開始起油管；23時50分左右，當起出油管88根時，油套環形空間溢流出水，當班班長向作業4隊隊長報告后，隊長當即通知當班人員安裝井口，做壓井準備。5月14日0時10分，在安裝井口過程中，當懸掛井口剛裝到第三條螺絲時，井口突然涌出油氣水混合物，現場人員在撤離過程中，井場突然發生爆燃；施工人員董學攀、劉雷被燒傷致死，現場施工人員崔行磊、秦永輝及5名當地村民被燒傷,中原油田“514”作業井噴火災事故,直接原25、因：起油管過程中，未按照施工設計要求安裝防噴器；未向井簡內灌注合適的壓井液，使井內噴出物中天然氣遇到修井機高溫剎車片引起爆燃村民在井場周圍強行建房、在施工現場強行拾落地油，導致事故中受傷人員增多主要原因：緊急情況下應急處置不當，當高含天然氣的油氣水混合物噴出時，在沒有安全保障條件下搶裝井口,間接原因：作業隊開工驗收不嚴格，沒有及時糾正未裝防噴器的違章行為采油單位地質研究所地質設計沒有提供本井原始地層壓力、油氣比、產氣量等數據；工藝研究所工程設計沒有提出動管柱前洗井工序，沒有給施工作業單位提供符合安全條件的作業場所、開工驗收把關不嚴相關職能部門及主管領導監督管理存在一定薄弱環節，對作業場所監督不到位，對各項井控、防火防爆制度、標準、規程落實不力,真愛生命、安全第一,謝 謝！,