CN101338654A - 防治修井井口有毒有害气体溢出的方法 - Google Patents
防治修井井口有毒有害气体溢出的方法 Download PDFInfo
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Abstract
防治修井井口有毒有害气体溢出的方法，应用于采油井修井施工中。做法是将引风管直接连接到位置低于井口法兰平面的井口三通闸门管线上，在引风管的另一端连接有引风机或引流箱进行抽空管线内的气体，引风机或引流箱连接排放管线，在井筒内形成一个低压区域，当井筒中有气体溢出时，不会从井口溢出。气体会受到低压区域的引导而从引风管中流出，通过排放管线排放到远离井口的地方。使得施工井口附近没有有毒有害气体的存在，不影响修井作业的正常施工，巧妙解决了困扰施工安全的重大难题。克服目前采用抑制剂等溶液洗井做法，施工周期长，有效时间短，安全系数小的不足。
Description
技术领域
本发明涉及石油修井技术领域，特别涉及修井过程中利用引风设备，将油井中溢出的有毒有害气体引流，防止对修井工人造成伤害的一种方法。
背景技术
油井中的有毒有害气体及其危害
油井中常见的有毒有害气体主要包括了：CO(一氧化碳)、H2S(硫化氢)、Cl2(氯气)、NH3(氨气)、SO2(二氧化硫)、AsH3(胂)、ClO2(二氧化氯)、F2(氟)、PH(磷化氢)、H2(氢气)、HCl(氯化氢)、HCN(氢氰酸)、HF(氟化氢)、NO(一氧化氮)、NO2(二氧化氮)、O2(氧气)、O3(臭氧)、COCl2(光气)、SiH4(硅烷)等气体。在这些气体中，其中以CO(一氧化碳)和H2S(硫化氢)最为臭名昭著和常见。这两种气体都是能给施工人员造成严重的生命威胁的剧毒气体，短时间内可导致人员的死亡。
CO(一氧化碳)和H2S(硫化氢)的危害
H2S(硫化氢)是一种无色带臭味的气体，可以与人体内某些酶发生作用，可抑制细胞呼吸酶活性，造成组织缺氧，对人体有全身毒性作用。慢性中毒一般为眼结膜的损伤，对眼和吸道产生强烈的刺激和腐蚀性，可导致结膜炎、角膜炎、上呼吸道炎和肺炎。长期低浓度接触，可出现神经衰弱综合症和植物神经功能紊乱。急性中毒时出现意识不清，过度呼吸迅速转向呼吸麻痹，很快死亡。在高浓度情况下，人们会因嗅神经末梢麻痹而对硫化氢臭味闻不出来，往往会出现瞬间中毒死亡。
一氧化碳是无色、无臭、无味的气体，故易于忽略而致中毒。一氧化碳进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合，进而排血红蛋白与氧气的结合，从面出现缺氧，造成人员中毒。轻度中毒可出现头晕、恶心呕吐、短暂昏厥。中度中毒可导致心律失常、一时性感觉和运动分离(即尚有思维，但不能行动)、昏迷。重度中毒后患者迅速进入昏迷状态，最后因呼吸麻痹而死亡。经抢救存活者还可能患有严重合并症及后遗症。
油井井口如果有CO(一氧化碳)和H2S(硫化氢)气体溢出，则在井口会形成高浓度的有毒有害气体聚集，对在井口进行井筒作业施工的人员生命安全形成严重威胁。
有毒有害气体的出现形式
一般油井井口的有毒有害气体出现，都是以溢出为主要形式，在井内有液柱平衡地层压力的情况下，有毒有害气体随原油中的其他溶解气体从井内小量溢出到井口，但不会出现气体和液体喷涌的情况。出现喷涌的情况多数存在于天然气生产井上，这个在本篇论文中不做探讨。在进行油井的修井施工作业时，由于井内管柱的扰动，会加剧有毒有害气体的溢出活动，但同样不会出现喷涌现象。所以我们一般防治有毒有害气体的重点就落在了井口上，把溢出的这些少量的有毒有害气体控制好就能开展施工。
含有毒有害气体的油井修井现状
油田含有毒有害气体区域
长庆油田目前发现油井含有CO(一氧化碳)和H2S(硫化氢)等有毒有害气体的区域包括陇东镇北油田、西峰油田、元城油田和陕西吴起油田、白豹油田等为数众多的区域，以采油三厂彭阳区块为例。该区块在初期勘探时就出现了超高的CO(一氧化碳)和H2S(硫化氢)含量，当时的测定数值为H2S(硫化氢)最高浓度大于每立方米7600毫克，CO(一氧化碳)最高浓度大于每立方米6250毫克。从危害程度上讲，这样的浓度一分钟之内就可以置人于死地。该区域内目前已经投产的10多口井中，日常生产井井口的余量依然偏高。以演24井来说，根据我处施工队伍2007年12月份上修后第一时间测定的CO(一氧化碳)和H2S(硫化氢)数值均超过1000ppm，这个数量级要在敞开井口的情况下进行修井施工几乎不可能。就是在采取了一系列的洗井压井等措施后，施工难度和危险度依然很大。
目前现场防治有毒有害气体的措施
到目前为止，长庆油田各区域内应对有毒有害气体的做法大致是：以现场使用仪器检测、坐岗观察、风向标定位、鼓风机井口吹散、佩带正压呼吸器施工等为第一层防范手段，以碳酸盐溶液为中和剂进行洗井压井作为第二层防范消灭手段。这些措施的施行对防范有毒有害气体对人的伤害的确起到了一定的作用，但是其缺点也是非常明显的：以风扇驱散为主，佩带正压式呼吸器为辅进行施工作业，有毒有害气体能否完全被驱散无法得到保证，且佩带呼吸器以后的施工非常不便利，对施工进度和施工安全都形成了新隐患；另外洗井压井的做法是无法保证有毒有害气体气体被完全中和掉，无法保证长时间的正常施工，而且容易对产层造成伤害影响油井产量，施工的成本高，周期长。
国内同行业现状
搜索目前国内各油田应对有毒有害气体的措施方法，基本上大同小异，都采取了中和吸收和驱散压制等方法。到目前为止，没有更为经济有效的解决办法。
发明内容
本发明的目的是提供一种防治修井井口有毒有害气体溢出的方法，利用引风设备，将油井中溢出的有毒有害气体引流、疏导排放。能够在敞开井口的情况下正常起下钴施工；并且能防止井口溢出的有毒有害气体对修井工人造成伤害。克服目前采用中和吸收和驱散压制等方法不能保障井口操作工人的人身安全的不足。
1.1指导思想
对于生产井中溢出有毒有害气体的防治措施，多年来普遍采取的是压制中和法，即以“堵”为主线进行操作。个人认为此指导思想不符合工作实际。生产井的有毒有害气体溢出是动态的溢出，犹如洪水，是连绵不断的过程，采取以“堵”为主的办法是无法彻底治理的，所以应该效仿“大禹治水”中的“疏通”“引导”法来解决这个问题，着力引导有毒有害气体气体走设定好的“安全”路线，这样才能达到系统的持久平衡，为施工创造稳定安全的有利条件。
1.2防治目标
对于有毒有害气体的防治目标，结合我们工作的实际需要，应该定为两条：一条是必须保障井口作业人员的生命安全；二是能够在敞开井口的情况下正常起下钴施工。满足了这两条要求，那么就达到了有毒有害气体防治的最终目的。
1.3新工艺具体方法
此工艺的核心技术是利用井口三通这个正常的井口部件来进行有毒有害气体的疏通，不用增加其他的井口附件就能完成有毒有害气体在井口的防范治理工作。
具体做法是将引风管直接连接到位置低于井口法兰的井口三通的旁通阀管线上，在引风管的另一端连接有引风机或引流箱进行抽汲井口三通内的气体，引风机或引流箱的排风口连接排放管线，排放管线的排放口在下风位置。在修井施工前启动引风机或引流箱上的鼓风机，使得井筒内形成一个低压引流区域，当井筒中有毒有害气体溢出时，不会从井口溢出。有毒有害气体会受到引风机或引流箱的引导而从引风管中流出，通过排放管线排放到远离井口的地方，然后进行起钴、下钴操作。从而解决了有毒有害气体溢出到井口法兰平面以上，威胁施工人员人身安全问题。
制造低压引流区域可以采用的常规设备就是引风机，此设备的出风口为正压，一般的引风机组压力为-0.02-0.09MPa(视机组数量和功率有所不同)，当我们将大排量引风机或引流箱的入风口连接到油井井口三通的旁通阀上，开动引风机或引流箱，这样在井口三通内形成负(低)压区域，其数值的绝对值是旁通入风口压力和引风机出口压力的差值。我们只需要将引风机的入风口和井口的旁通密闭连接，即可在井口三通内形成所需要的负(低)压区域来引导气体流向，这个区域我们简称为低压引流区域。
在启动引风机后，此低压引流区域将会对井内和井口的两股气流形成吸引，造成井内全部的溢出气体和井口的空气同时向旁通阀位置流动，由于井内的气体溢出数量较少，井口的空气流量相对变大，形成强烈的向井筒内的对流气流，能够对向上溢出的井内溢出气体形成有力的导向作用，防止有毒有害气体溢出到井口。通过从引风机的出风口接排放管线，可以将引流出的有毒有害气体与井口进入的空气混合气体，经排放管线排出。排放管线出口安置在下风位置，井口的操作人员在上风位置。
1.4起钻操作
修井起钻操作前，先进行洗井，将油管内溶解有毒有害气体的液体替换掉，然后启动引风机或引流箱，进行敞开井口正常施工。起钻作业时，井口内放置有两个有毒有害气体报警装置。由于油井环空的有毒有害气体受到低压引流区域的影响，即使有少量的有毒有害气体也不会溢出来。洗井方法和使用的设备、材料等，本领域的技术人员熟知；不是本发明的内容，所以不详细叙述。
1.5下钻操作
修井下钻操作前，先对油管内部进行灌水处理，然后启动引风机或引流箱，进行敞开井口正常施工。所述的灌水处理的水是配有中和剂的水。灌水能从油管内压制有毒有害气体溢出的有效手段，对于环空的有毒有害气体由于有低压引流区域的控制，可以不担心其影响。灌水方法和使用的设备、中和剂材料等，本领域的技术人员熟知；不是本发明的内容，所以不详细叙述。
1.6无井口三通时的具体操作
对于刚接手没有投产的油井口，在打开井口时，施工人员必须佩带正压式呼吸器进行打开井口操作，并迅速将油井井口三通安装到井口上，然后立即连接引风管或引流箱。启动引风机或引流箱后，井口即可正常施工。
2工艺的可靠性
2.1低压引流区域对有毒有害气体的引导可靠性
根据流体从高压向低压运动的流动规律可知，只要出现低压引流区域，则所有出现在与低压引流区域相连通的区域都会受影响，其中的流体都会流向低压区以保持系统压力的平衡。由于引风机不断的制造低压吸引，就会形成井内有毒有害气体和井口空气流动补充，而空气的补充只有从井口向井内倒流这一个方向，所以对有毒有害气体气体的引导和压制是可靠的。引风机的功率排量越大，制造的低压绝对值越高，则井口空气向井内倒流的气流越强，对井内有毒有害气体引导和压制效果越好。只要井口有倒灌的空气气流出现，敞开井口施工就可以达到安全正常施工的要求。
2.2引风机装置的防水可靠性
引风机只具有排气的功能，如何应对液体的问题，在本工艺中已有考虑和解决办法。如图，我们设计一个安装鼓风机的引流箱，在箱体内将液体和气体进行分离，将鼓风机安装在箱体上部就可以保证引流箱排气口不排出液体。需要排出液体时可以通过引流箱下部的闸门进行排液。引流箱的容积大小是可以根据实际生产来调整的。
所述的引流箱的结构是主要包括阀门、排液管、箱体、挡板、鼓风机和引风管组成。其特征是：箱体为钢板焊接的密闭箱，在箱体的下部固定有排液管，排液管上连接有阀门。在箱体的顶部有排气孔，排气孔连接鼓风机的入口。在箱体的壁上固定有引风管。引风管的排气口在箱体内，引风管的进口在箱体外部。在箱体内固定有挡板，挡板与引风管的排气口垂直相对。
所述的鼓风机有两台。
所述的引风管的排气口端部为弯管，弯管的角度在30～60度之间。挡板的平面与弯管中心线垂直。
挡板上均匀分布有通孔。
在排气孔的下部有引风罩，所述的引风罩为圆锥形。
所述的箱体为矩形结构。
所述的箱体为圆柱形结构。
2.3放喷口的有毒有害气体含量安全性
由于开动引风机或引流箱低压抽空时，井口三通内增加了大量的空气，排放管线排出的有毒有害气体被大大淡化，已经不具有燃烧的条件和危害人员安全的密度，我们可以通过测定确定其具体的含量，以决定是否有危险。一般情况下，经过此工艺处理后的放喷气体已不具有威胁，可以自然放空。但必须进行有效的监控和排放管线的排放口在下风位置、安全距离以外进行放空。
2.4工艺的简单易操作性
该工艺所需要的额外配件少，工艺极其简单，便于实际操作。所有的额外设备只包含了引风机或引流箱以及排放管线，均属于低压产品。这些材料都是日常生产资料，能够方便得到和立即投入使用。工艺的成本极其低廉。
3、其他问题
3.1现场实践有益效果
目前我们已经依据防治修井井口有毒有害气体溢出的方法，进行实地操作实验。实验过程中达到了保障井口作业人员的生命安全和能够在敞开井口的情况下进行正常起下钻施工的目标。
3.2鼓风机的选型问题
由于引风机和引流箱的鼓风机是本工艺设计中的核心部件，我们为了达到更高的安全要求，对引风机和引流箱的鼓风机进行优选。引风机和鼓风机必须具有防水防漏电、密闭、风压大于0.02MPa。引风机和鼓风机属于低值易耗品，具体的可以跟厂家进行联系定制所需型号。
3.3引流箱的设置问题
引流箱能防止出现阵发性井涌等特殊情况的出现导致的引风机进水问题，有助于提高整个工艺的可靠性。
3.4适用条件
该防治修井井口有毒有害气体溢出的方法，仅适用于不发生连续喷涌现象的油井。
附图说明
图1是本发明引流箱设计原理示意图
图2是本发明低压引流法防治有毒有害气体新工艺流程图。
图中，1.阀门，2.排液管，3.箱体，4.挡板，5.引风罩，6.鼓风机，7.引风管，8.沉积液体，9.井口法兰，10.旁通阀，11.引风机，12.排放管线。
具体实施方式
引流箱的实施例。
参阅图1。引流箱包括阀门1、排液管2、箱体3、挡板4、引风罩5、鼓风机6和引风管7组成。箱体3为钢板焊接的密闭箱，箱体3为矩形结构。在箱体3的下部固定有一个排液管2，排液管2上连接有一个阀门1。箱体3内的沉积液体8能通过阀门1和排液管2排放。在箱体3的顶部有排气孔，在排气孔的下部有引风罩5，引风罩5为圆锥形。排气孔连接两台鼓风机6的入口。在箱体3的壁上固定有一个引风管7。引风管7的排气口在箱体3内，引风管7的排气口端部为弯管，弯管的角度45度。引风管7的进口在箱体3外部，引风管7的进口能与低于井口法兰平面的旁通口管线连接。在箱体3内固定有一个挡板4，挡板4与引风管7的排气口中心线垂直相对，能使进入箱体3内的气体减速、改变方向。挡板4上均匀分布有直径为8毫米的小孔，小孔中心之间的距离为15毫米。
防治修井井口有毒有害气体溢出的方法的实施例1：
参阅图2。将引风管7直接连接到位置低于井口法兰9的井口三通的旁通阀管线上，在引风管7的另一端连接有一台引风机11进行抽汲井口三通内的气体，引风机11的排风口连接排放管线12，排放管线12的排放口在下风位置。在修井施工前启动引风机11，使得井筒内形成一个低压引流区域，当井筒中有毒有害气体溢出时，不会从井口溢出。有毒有害气体会受到引风机11的引导而从引风管7中流出，通过排放管线12排放到远离井口的地方，然后进行修井起钻、下钻操作。
所述的引风机11产品型号为Y6-41型，转速2950r/min，流量2578m3/h，电动机型号Y90S02B3，电动机功率1.5kW。
在修井起钻操作前，先进行洗井，将油管内溶解有毒有害气体的液体替换掉，然后启动引风机11或引流箱，进行敞开井口正常施工。
在修井下钻操作前，先对油管内部进行灌水处理，然后启动引风机11或引流箱，进行敞开井口正常施工。
防治修井井口有毒有害气体溢出的方法的实施例2：
参阅图2。与实施例1基本相同，不同点是：采用所述的引流箱替换实施例1所安装的引风机11。
Claims (9)
1、一种防治修井井口有毒有害气体溢出的方法，其特征是：将引风管(7)直接连接到位置低于井口法兰(9)的井口三通的旁通阀管线上，在引风管(7)的另一端连接有引风机(11)或引流箱进行抽汲井口三通内的气体，引风机(11)或引流箱的排风口连接排放管线(12)，排放管线(12)的排放口在下风位置，在修井施工前启动引风机(11)或引流箱上的鼓风机(6)，使得井筒内形成一个低压引流区域，当井筒中有毒有害气体溢出时，不会从井口溢出，有毒有害气体会受到引风机(11)或引流箱的引导而从引风管(7)中流出，通过排放管线(12)排放到远离井口的地方，然后进行起钻、下钻操作。
2、根据权利要求1所述的防治修井井口有毒有害气体溢出的方法，其特征是：所述的修井起钻操作前，先进行洗井，将油管内溶解有毒有害气体的液体替换掉，然后启动引风机(11)或引流箱，进行敞开井口正常施工。
3、根据权利要求1所述的防治修井井口有毒有害气体溢出的方法，其特征是：所述的修井下钻操作前，先对油管内部进行灌水处理，然后启动引风机(11)或引流箱，进行敞开井口正常施工。
4、根据权利要求1、2或3所述的防治修井井口有毒有害气体溢出的方法，其特征是：所述的引流箱的结构是主要包括阀门(1)、排液管(2)、箱体(3)、挡板(4)、鼓风机(6)和引风管(7)组成，箱体(3)为钢板焊接的密闭箱，在箱体(3)的下部固定有排液管(2)，排液管(2)上连接有阀门(1)，在箱体(3)的顶部有排气孔，排气孔连接鼓风机(6)的入口，在箱体(3)的壁上固定有引风管(7)，引风管(7)的排气口在箱体(3)内，引风管(7)的进口在箱体(3)外部，在箱体(3)内固定有挡板(4)，挡板(4)与引风管(7)的排气口垂直相对。
5、根据权利要求4所述的修井井口有毒有害气体引流装置，其特征是：所述的鼓风机(6)有两台。
6、根据权利要求4所述的修井井口有毒有害气体引流装置，其特征是：所述的引风管(7)的排气口端部为弯管，弯管的角度在30～60度之间，挡板的平面与弯管中心线垂直。
7、根据权利要求4所述的修井井口有毒有害气体引流装置，其特征是：挡板(4)上均匀分布有通孔。
8、根据权利要求4所述的修井井口有毒有害气体引流装置，其特征是：在排气孔的下部有引风罩(5)，所述的引风罩(5)为圆锥形。
9、根据权利要求4所述的修井井口有毒有害气体引流装置，其特征是：所述的箱体(3)为矩形结构。
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