摘要：高含硫氣田試氣作業安全管理中，如何預防井噴失控、著火爆炸、硫化氫泄漏中毒事故的發生非常關鍵。中原油田普光分公司在普光氣田的試氣過程中嚴格試氣隊伍的資質審查、開工前的檢查驗收，改進工藝工序與操作方法，優化硬件設備，應用新技術新設備，完善安全預案等，形成了一整套行之有效的安全管理方案。在安全技術措施上，改進了坐完井懸掛器(穿越四通)操作步驟，避免損壞金屬密封，造成懸掛器損壞；將錄井技術應用于試氣作業，實現了科學預警；推廣應用了QTI3000型焚燒處理裝置，降低了對環境的不良影響；改進了射孔槍的連接方法，減輕了工人的勞動強度，縮短了起射孔槍時間，能在起鉆發生井噴失控前及時控制關井。以上安全技術措施保證了普光氣田試氣作業安全、順利的進行，為我國同類氣田試氣作業的安全管理，保障試氣作業順利進行提供了參考和借鑒。

　　關鍵詞：高含硫氣田；試氣作業；井控；安全措施；普光氣田

　　1 高含硫氣田開發的現狀及試氣作業過程的安全風險

　　高含硫天然氣田的開發是一個復雜的系統工程，涉及勘探、地質、鉆井開發、集輸與脫硫凈化等眾多專業，在我國尚處于起步階段，沒有成熟的經驗借鑒，許多技術的可靠性需進一步驗證。中原油田普光氣田屬于高含硫氣田，其試氣作業的安全問題備受關注和重視，開發建設者們運用系統安全理論，通過安全預評價、方案審查、不斷完善安全措施，嚴格從隊伍資質要求、人員能力培訓與取證、井控裝備、制度與操作規程、應急預案等方面入手，強化安全管理，順利地完成了普光氣田3個鉆井平臺9口井的試氣作業。

　　高含硫天然氣田試氣作業涉及的危險物質主要包括：H2S(易燃、易爆、毒性和酸性腐蝕氣體)、甲烷等烴類物質(易燃易爆)、H2S(易燃、易爆、毒性和酸性腐蝕氣體)、CO2(酸性腐蝕氣體)、SO2(毒性氣體)和施工過程中使用的防凍劑甲醇(易燃、易爆、毒性液體)、壓井液(毒性液體)、射孔液(毒性液體)、洗井液(毒性液體)、酸液(腐蝕性液體)、環空保護液(毒性液體)以及作業設備使用的汽油和柴油(易燃、易爆液體)等。

　　施工過程中的危險、有害因素有：火災、爆炸、中毒和窒息、觸電、高處墜落、物體打擊、車輛傷害、起重傷害、坍塌、噪聲等，應重點防范井噴、井噴失控、火災、爆炸、中毒和窒息等，尤其是井噴失控后硫化氫擴散可能導致的人員重大傷害。

　　2 試氣作業安全技術措施

　　針對試氣關鍵環節、關鍵步驟提出了以下措施。

　　2.1 配套裝備的優選

　　針對普光氣田儲層埋藏深、高溫、高壓、高含硫等特點，以及地層情況復雜，儲層孔縫洞發育，易發生井噴失控、井漏、井涌、火災、爆炸、硫化氫泄漏擴散等事故的實際，普光氣田試氣作業對施工設備、井控設備、消防氣防設備提出了更高的要求。普光氣田主體試氣作業設計，綜合考慮試氣井地層的壓力溫度、井下生產管柱尺寸、井口通徑以及該井配產實際，選用70型35MPa三級降壓放噴流程；針對試氣、起下作業過程中常開井口易造成硫化氫溢出并可能出現井噴的實際情況，選擇使用了方便易操作的2FZ28-105、FZ28-105、單閘板防噴器及起下管柱內4種防噴工具。

　　2.2 操作步驟的改進

　　1) 改進了坐完井懸掛器(穿越四通)操作步驟。由于完井懸掛器金屬密封與放噴器間隙極小，應避免損壞金屬密封，造成懸掛器損壞。

　　2) 為了解決坐懸掛器安全問題，組織了普光P302-2井各工程技術人員現場對照實物進行研究分析并與外商(方)討論，原設計中坐封-拆放噴器-裝密封的步驟，改為坐封-拆放噴器-裝密封-穿越，避免損壞金屬密封，縮短了坐懸掛器的時間，保證了井口安全，同時又縮短了施工周期。

　　3) 針對普光氣田射孔井段跨度大，射孔槍支多，射孔后，起射孔槍時間長，易發生井噴失控，難以實現防噴關井控制這一難題，工程技術人員將原來槍身靠絲扣連接改為掛鉤連接。經過現場實驗對比，提高了起槍身的速度并縮短了時間，降低了工人的勞動強度，實現了若在起鉆中發生井噴失控能及時控制關井的目的。

　　4) P302-2井口裝置FMCHHH級井口起下管柱操作要安裝內防磨裝置，如再裝放噴器，管柱施工完畢后，造成內防磨裝置取不出來。因油管四通內是堆焊的防硫層，材質軟、厚度薄，為使防硫層不受磨損的破壞，在起下管柱中設計了扶正器集中法蘭，起到了使防硫層不受破壞的作用。

　　3 技術創新與應用

　　3.1 將錄井技術應用于試氣作業，實現了科學預警

　　將綜合錄井儀首次應用于試氣作業，利用錄井技術監測射孔后至下完井管柱完井期間的施工過程。通過監測分析大鉤負荷、壓井液進出口體積和密度的變化，以及井筒內的烴類含量檢測，準確計算出氣體上竄速度，及時判斷有無氣侵現象和有害氣體溢出，實現了科學預警，為起下管柱、拆裝井口提供了安全可靠的保證，為試氣投產作業井控安全施工提供了保障。

　　3.2 推廣應用了QTI3000型焚燒處理裝置。降低了對環境的不利影響

　　QTI3000型焚燒處理裝置能在較低的燃氣消耗下燃燒效率達到99.9%，燃燒徹底，排出氣體沒有微小顆粒或未燃盡的烴類化合物。通過控制焚燒爐的溫度、停留時間和空氣質量等參數，確保燃燒完全(燃燒率達到99.9%)。通過環境監測點二氧化硫含量計算，相當于3 h內擴散1ppm(二氧化硫1ppm=2.86mg/m3)，沒有發現二氧化硫超標現象。

　　3.3 引進微牙痕液壓鉗技術，填補國內鎳基合金鋼油管下井操作的空白

　　引進了美國ECKEL公司的微牙痕液壓鉗、卡瓦式吊卡、多片式卡瓦等專業工具，對操作人員進行了專業培訓，有效地避免了鎳基合金鋼油管的壓痕損傷，優質高效地完成了井下合金鋼完井管柱的施工。

　　3.4 成功運用屏蔽暫堵技術

　　普光氣田產層分布有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲層，各類儲層的滲透率和孔隙度差異大，且射孔井段長、跨度大。根據各類儲層的不同滲透率，在試氣投產作業中使用ZD型暫堵漿對儲層進行暫堵，20d內未發生氣竄，起到了很好的封堵效果。解決了氣田試氣作業中出現井漏和溢流現象，為后續施工提供了可靠的安全保障。

　　3.5 在高風險部位應用可視監測系統，降低了操作人員安全風險

　　在采氣井口、放噴池、焚燒爐、分離器等重點區域實施視頻監控措施，提高了監控的效果，降低了安全風險。

　　4 安全管理措施

　　4.1 開展專項安全評價并編制高含硫氣田試氣作業安全環保保障實施方案

　　4.1.1專項安全評價

　　依據相關標準和普光氣田試氣作業特點，組織專家編寫了《川東北開發井平臺試氣投產施工方案安全評估要點或大綱》。要求評價公司按照導致事故的原因、操作、設備、安全控保設施、材質、平面布局和周邊環境等方面進行危險、有害因素辨識和分析；要求評價公司系統地針對平臺周邊自然條件和社會環境、井身結構、地質設計、工程設計、施工設計、入井材料、施工隊伍管理以及應急管理等進行可靠性評價，完善了試氣施工過程安全措施。

　　4.1.2安全環保保障實施方案要點

　　① 突出現場封閉化管理，試氣放噴期間嚴禁未取得硫化氫培訓合格證以及與作業無關的人員進入500m現場。②認真做好對周邊群眾的告知工作，在酸化壓裂之前將可能發生的危險以“告知書”的形式發給地方政府，由地方政府向周邊居民宣講，并疏散井場500m范圍內的居民。③明確疏散和現場指揮指令，需緊急疏散井場500m以外居民時，由投產試氣領導小組確定疏散范圍并發出指令。放噴求產時，若距離放噴口及焚燒爐100m以外的H2S濃度大于100ppm(硫化氫1ppm=1.5mg/m3)(點火后)和SO2濃度大于30ppm應關井并中斷施工作業。④細化硫化氫防護措施，除了嚴格按照相關標準做好氣防器具、硫化氫檢測儀、點火設施、報警設備的配備、井控裝備、放噴流程安裝外，對測試流程發生H2S泄漏，配備了強風車稀釋等其他措施。

　　4.2 嚴格施工區域準入制度

　　按照中石化川東北企業相關標準加強試氣施工隊伍資質、人員、設備的審查，嚴把市場準入關，必須具備中石化甲級施工資質，且具備川東北地區準入資格，確保普光氣田試氣作業隊伍具備高標準的裝備以及具有較高的人員素質。

　　4.3 完善試氣應急預案以及安全環保制度建設，強化安全措施的落實

　　中原油田西南工作委員會2008年起草制訂了《普光氣田試氣投產安全環保十大禁令》、《普光氣田試氣投產平臺交叉作業安全環保特別管理規定》、《井下作業放噴及產能試氣開井現場佩戴使用正壓式空氣呼吸器規定》等制度。編制了《普光酸性氣田井下作業操作規程》等13項操作規程。規范了現場操作，提高了質量，確保了安全，加快了進度。

　　組織有關人員對試氣隊伍編制的試氣投產應急預案進行嚴格審查。按中石化川東北指揮部要求，應急預案在鄉、縣政府備案，使政府人員熟悉應急預案內容，更加明確需協助的工作。

　　4.4 認真開展試氣開工前驗收檢查[1]

　　組織相關部門組成開工前驗收檢查組，對試氣井場標準化、動力設備、高壓管匯、測試高壓流程、消防氣防配備、壓井材料、井控內防噴工具、報警設備及其他安全技術措施等方面進行檢查驗收。先后開展試氣作業開工驗收檢查9次，督促整改問題210余項，確保了試氣過程安全措施的落實。

　　4.5 加強試氣過程重點工序的現場督查和監控

　　4.5.1 重點工序的監督檢查

　　對于射孔起下管柱、下氣井酸壓生產聯作管柱、放噴測試施工等危險工序實行駐井監督，要求施工隊伍嚴格按照審批的地質設計、工程設計、施工設計和壓井液設計以及相關標準落實施工過程安全措施。試氣過程中涉及含硫的壓力容器、管線拆裝時，必須進行通風和專人監護。

　　4.5.2 試氣放噴過程的周邊環境檢測

　　對2000m范圍內重點區域的農戶、學校、醫院，普光、土主等兩個鄉鎮進行了清查；對長時間試氣的二氧化硫的產生量、最大落地濃度、擴散距離、環境影響范圍進行了模擬，根據二氧化硫對人及農作物的危害(見表1、表2)，明確了需保護的環境敏感目標和范圍。

表1 S₂O對人的影響及危害表[2]

空氣中的濃度[ppm(mg/m3)]	對人危害的典型特征
1(2.71)	具有刺激性氣味，可引起呼吸的改變
2(5.42)	閾限值
5(13.5)	灼傷眼睛，刺激呼吸，對嗓子有較小的刺激
12(32.49)	刺激嗓子咳嗽，胸腔收縮，流淚和惡心
100(271.00)	立即對生命和健康產生危險的濃度
150(406.35)	產生強烈的刺激，只能忍受幾分鐘
500(1354.50)	即使吸入一口，就產生窒息感。應立即救治，提供人工呼吸或心肺復蘇技術
1000(2708.99)	如不立即救治會導致死亡，應馬上進行呼吸或心肺復蘇

表2 任何農作物的大氣污染物濃度限值[2]  mg/m³

污染物	作物敏感程度	生長季平均濃度	日平均濃度	任何一次	農作物種類
SO2	敏感作物	0.05	0.15	0.50	冬小麥、春小麥、大麥、蕎麥、大豆、甜菜、青菜、白菜、萵苣、黃瓜、南瓜、西葫蘆、馬鈴薯、蘋果、梨、葡萄、苜蓿、三葉草、黑麥草
	中等敏感作物	0.08	0.25	0.70	水稻、玉米、燕麥、高梁、棉花、煙草、番茄、茄子、胡蘿卜、桃、杏、李、柑橘、櫻桃
	抗性作物	0.12	0.30	0.80	蠶豆、油菜、向日葵、甘藍、芋頭、草莓

　　酸壓放噴階段，以主放噴池為中心重點考慮300m范圍內的H₂S、SO₂和可燃氣的監測。以主放噴口為中心的100m、200m和300m的3條弧線上布置了45個檢測點，并在距主放噴口和副放噴口100m的范圍內布置了7個無線氣體濃度數據檢測儀。通過在井場100～500m范圍進行有害氣體安全檢測，能夠使現場人員準確掌握試氣投產井場有害氣體濃度及分布，為井場施工及周邊群眾人身安全提供保證。

　　4.6 強化作業現場對井口和關鍵設施設備的保護，加強交叉作業的管理

　　針對集輸場站建設與試氣過程中交叉施工的實際情況，制訂了《試氣交叉作業安全管理規定》。要求明確管理主體，作業區域應布局合理，并采取有效的警戒、隔離措施；要求對井口、試氣流程等的關鍵設備和重要設施重點采取防護措施，明確試氣作業施工存在的危險因素及安全措施、逃生路線、報警信號。

　　試氣隊負責制訂交叉作業應急預案。預案中明確各交叉作業單位的職責、預警信號及應急處置程序，由試氣隊按照有關規定組織演練，各交叉作業單位必須組織施工人員參加。交叉作業單位人員在進入平臺施工前，要進行HSE和硫化氫防護知識等必要的安全教育培訓，其中各施工隊主要負責人、安全員、技術員必須取得硫化氫防護證，確保防硫措施落到實處。

　　5 結束語

　　普光氣田屬于高含硫復雜地質條件下的氣田，氣井的完井是具有很大風險性和挑戰性的工程，做好試氣投產環節的安全防范措施至關重要。普光氣田已完成的試氣投產作業是一次大膽而又積極的探索，將為高含硫氣田的試氣投產作業的安全運行提供參考和借鑒。

　　參考文獻

　　[1] 國家發展和改革委員會.含硫化氫油氣井安全鉆井推薦作法SY/T5087-2005[S].北京：石油工業出版社，2005.

　　[2] 《21世紀議程》編輯委員會.21世紀議程：環境保護與綜合治理[M].北京：科學技術文獻出版社，2000.