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新疆油田含硫化氫單井安全生產(chǎn)工藝研究

文檔作者：夏瑋梁愛(ài)國(guó) 史建英文檔來(lái)源：中國(guó)石油天然氣股份有限公司新疆油田分公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年09月06日
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★ 石油化工安全環(huán)保技術(shù)★
20 1 5年第3 1卷第1期PETROCHEMICAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY
新疆油田含硫化氫單井安全生產(chǎn)工藝研究
夏 瑋，梁愛(ài)國(guó)，史建英
(中國(guó)石油天然氣股份有限公司新疆油田分公司，新疆克拉瑪依834002)
摘要：針對(duì)新疆油田的含硫化氫生產(chǎn)區(qū)塊，開(kāi)展了含硫化氫油井單井安全生產(chǎn)工藝研
究及井場(chǎng)硫化氫防治模式研究。創(chuàng)新性地采用了含硫化氫油井的模塊化、撬裝化單井生產(chǎn)工
藝， 系統(tǒng)的解決了該類(lèi)井的安全生產(chǎn)問(wèn)題，建立了一套含硫化氫油井的井場(chǎng)硫化氫防治特色
管理模式，為類(lèi)似油井地面工程建設(shè)提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。目前已有21口單井應(yīng)用，產(chǎn)油量在15
×10 t／a，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞：硫化氫油井生產(chǎn)工藝模塊化
新疆油田車(chē)89區(qū)塊位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起
車(chē)排子凸起，該區(qū)塊于2006年投人開(kāi)發(fā)，同時(shí)發(fā)
現(xiàn)該區(qū)塊油井產(chǎn)液中含有高濃度的硫化氫(硫化
氫濃度平均1 000 mg／L左右)。截至目前該區(qū)塊
的硫化氫井已達(dá)2l口，產(chǎn)油量在15×10 t／a。
由于單井的井距遠(yuǎn)，車(chē)89區(qū)塊原油凝點(diǎn)高、
硫化氫含量高等原因，車(chē)89區(qū)塊要在有限的投產(chǎn)
時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)新井的順利見(jiàn)產(chǎn)，單井的安全生產(chǎn)
工藝選擇成為該區(qū)塊開(kāi)發(fā)過(guò)程中的難點(diǎn)；同時(shí)，
由于該區(qū)塊是新疆油田首次發(fā)現(xiàn)的高含硫化氫整
裝區(qū)塊，單井的硫化氫防治，保障現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)安全
也是必須要解決的問(wèn)題
1 含硫化氫單井安全生產(chǎn)工藝研究
1．1 除硫技術(shù)優(yōu)化
結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)特點(diǎn)，開(kāi)展了除硫技術(shù)的研
究和優(yōu)化。
1)物理法除硫技術(shù)配套工藝較為復(fù)雜，適合
于集中除硫，但不適合單井除硫。若在每口單井
均建一套負(fù)壓閃蒸物理除硫系統(tǒng)，不但投資大，
而且施工時(shí)間長(zhǎng)。
2)化學(xué)法除硫技術(shù)是使用脫硫劑進(jìn)行化學(xué)反
應(yīng)去除原油中的硫化氫，該技術(shù)的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：
一是脫硫劑的篩選；二是加藥系統(tǒng)的優(yōu)化。不但
投資小，而且施工迅速，能滿(mǎn)足該區(qū)塊新井投產(chǎn)
的進(jìn)度要求。
綜合考慮，車(chē)89區(qū)塊的單井除硫選擇化學(xué)法。
19
1．2 除硫劑優(yōu)選
針對(duì)新疆油田車(chē)89區(qū)塊原油，專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)出了
化學(xué)除硫劑，主要為二異丙基合成物，溶解性為
油溶性。
通過(guò)在該區(qū)塊車(chē)89井、車(chē)95井開(kāi)展的化學(xué)
除硫技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可以得出：該除硫劑加藥濃
度為10 000 mg／L左右，藥劑作用80 S后，除硫
率可達(dá)到100％ ，能夠有效解決該區(qū)塊原油中硫
化氫超過(guò)硫化氫安全閾限值的問(wèn)題(硫化氫的閾
限值為15 mg／m )。
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成功后，已在車(chē)89區(qū)塊的2l口井
上全部應(yīng)用了化學(xué)除硫技術(shù)，取得了較好的效
果，保證了現(xiàn)場(chǎng)的安全。
1．3 加藥工藝優(yōu)化
為了滿(mǎn)足井場(chǎng)加藥系統(tǒng)投資小、施工迅速、
能滿(mǎn)足新井投產(chǎn)進(jìn)度的要求，專(zhuān)門(mén)研制了加藥
撬?(國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)：ZL 2008
20080128．3)。加藥撬主要由加藥泵、儲(chǔ)藥罐、
電加熱器、撬房及配電系統(tǒng)組成。該工藝針對(duì)單
井加藥系統(tǒng)的防護(hù)以及集油管網(wǎng)均勻加藥問(wèn)題，
收稿日期：2014—11—31。
作者簡(jiǎn)介：夏瑋，男，2006年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)
(華東)應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)，主要從事油田開(kāi)發(fā)管理工作，
工程師。電話(huà)：0990-6883038，E—mail：xia—wei@pet—
rochina．con．CI1
★ 石油化工安全環(huán)保技術(shù)★ 2015年第31卷第1期
采用保溫設(shè)計(jì)，使其具備防凍、防曬和防雨以及
遠(yuǎn)傳監(jiān)控功能，同時(shí)具備搬運(yùn)方便和占地面積小
等特點(diǎn)，適用于各類(lèi)野外條件。
1．4 含硫化氫單井安全生產(chǎn)工藝確定
結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)聲場(chǎng)條件，綜合各種因素，確立的
含硫化氫油井單井生產(chǎn)工藝為：
1)在井口加入脫硫劑進(jìn)行化學(xué)脫硫；
2)脫硫后的原油進(jìn)行油氣分離，油通過(guò)罐車(chē)
拉運(yùn)至處理站，氣在井場(chǎng)外通過(guò)火炬燃燒排放；
3)工藝中考慮防凍、加熱等必要措施。
2 含硫化氫單井安全生產(chǎn)配套設(shè)備及工藝
原油脫硫后需要進(jìn)行加熱、分離、儲(chǔ)存、計(jì)
量、拉運(yùn)，要實(shí)現(xiàn)這些功能必須要有相關(guān)的設(shè)備
及配套的工藝。
2．1 多功能存儲(chǔ)收集器
2．1．1 原理及功能
油井多項(xiàng)存儲(chǔ)收集器主要由臥式罐體、油氣
分離裝置、加熱裝置、計(jì)量機(jī)構(gòu)等組成，另外還
有安全附件、防護(hù)設(shè)施、裝油鶴管等。該設(shè)備具
有原油加熱、油氣分離、儲(chǔ)油、計(jì)量等四大功
能，屬多功能、模塊化設(shè)備，具有吊裝方便、投
產(chǎn)迅速等特點(diǎn)。
油井產(chǎn)液經(jīng)單井管線(xiàn)密閉進(jìn)入收集器后進(jìn)行
油氣分離，分離出來(lái)的天然氣供收集器加溫使
用，或進(jìn)入外輸管網(wǎng)外輸，或放空燒掉；計(jì)量機(jī)
構(gòu)直接反映出收集器內(nèi)液體噸位和產(chǎn)液量的變
化，綜合計(jì)量油井產(chǎn)量；溫度計(jì)顯示收集器內(nèi)液
體的溫度變化；密碼防盜閘門(mén)有效地防止收集器
內(nèi)的原油被盜；需要拉油時(shí)，用收集器自存天然
氣壓能裝車(chē)。
2．1．2 設(shè)備選型
油井多項(xiàng)存儲(chǔ)收集器的選型主要考慮容積、
加熱功率、耗氣量、油井產(chǎn)氣量等。
1)確定容積。根據(jù)油井產(chǎn)量情況，單井可安
裝多座收集器，總的有效容積要確保在12 h不拉
油的情況下，油井能正常生產(chǎn)。ST一3型收集器有
效容積僅為32 ITI ，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)考慮3座并聯(lián)
使用。
2)確定加熱功率。車(chē)89井區(qū)單井設(shè)計(jì)產(chǎn)能
70 t／d，含水按50％ 考慮；原油的比熱一般為
1 884～2 093 J／(kg·qC)，取2 000 J／(kg· ℃)
進(jìn)行計(jì)算；水的比熱為4 200 J／(kg·oC)；冬季
井口油溫為10℃ ，擬升溫至4O℃ 。以此數(shù)據(jù)計(jì)
算加熱功率為285 kw，能滿(mǎn)足單井原油加熱
需求。
3)油井產(chǎn)氣量預(yù)測(cè)。車(chē)89井的氣油比按25
m ／t，以此數(shù)據(jù)計(jì)算車(chē)89井區(qū)單井產(chǎn)氣量為
1 750 m。／d。該收集器的耗氣量為80～100 m ／d，
單井產(chǎn)氣量能保證收集器的耗氣量。
2．2 單井消防設(shè)施
根據(jù)《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》
(GB 50183_2004)，采油井場(chǎng)應(yīng)設(shè)置一定數(shù)
量的小型移動(dòng)式滅火器材。由于油井多項(xiàng)儲(chǔ)集
器也安裝在井場(chǎng)上，因此必須對(duì)井場(chǎng)的消防進(jìn)
行整體考慮。
2．2．1 火災(zāi)種類(lèi)確定
滅火器配置場(chǎng)所的火災(zāi)種類(lèi)劃分為5類(lèi)：A
類(lèi)火災(zāi)為固體物質(zhì)火災(zāi)；B類(lèi)火災(zāi)為液體火災(zāi)或
可溶化固體物質(zhì)火災(zāi)；C類(lèi)火災(zāi)為氣體火災(zāi)；D
類(lèi)火災(zāi)為金屬火災(zāi)：E類(lèi)火災(zāi)為物體帶電燃燒的
火災(zāi)。
單井井場(chǎng)為油氣生產(chǎn)場(chǎng)所，生產(chǎn)介質(zhì)為原油
和伴生氣，因此其火災(zāi)種類(lèi)應(yīng)屬B、C類(lèi)。
2．2．2 危險(xiǎn)等級(jí)確定
根據(jù)生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)存物品的火災(zāi)危險(xiǎn)性，
可燃物數(shù)量、火災(zāi)蔓延速度、撲救難易程度等因
素，滅火器配置場(chǎng)所危險(xiǎn)等級(jí)分為三級(jí)：嚴(yán)重危
險(xiǎn)級(jí)、中危險(xiǎn)級(jí)、輕危險(xiǎn)級(jí)。
由于安裝了多個(gè)收集器，車(chē)89區(qū)塊井場(chǎng)屬于
“火災(zāi)危險(xiǎn)性較大，可燃物較多，起火后蔓延較
迅速，撲救較難的場(chǎng)所”，因此危險(xiǎn)等級(jí)屬中危
險(xiǎn)級(jí)。
2．2．3 單元?jiǎng)澐峙c保護(hù)面積計(jì)算
車(chē)89區(qū)塊井場(chǎng)內(nèi)可能引發(fā)火災(zāi)的場(chǎng)所為井口
及收集器區(qū)。井口與收集器區(qū)的距離為20 m，且
在同一水平面內(nèi)，因此將井口與收集器區(qū)作為一
個(gè)計(jì)算單元考慮。井口面積為96 m。(8 m×
12 m)，收集器區(qū)的面積為309．4 m (23．8 m X
13 m)，因此計(jì)算保護(hù)面積為405．4 m 。
2．2．4 計(jì)算單元的最小需要配滅火級(jí)別
車(chē)89井區(qū)單井計(jì)算單元的最小需配滅火級(jí)別
2015年第3l卷第1期 ★ 夏瑋等．新疆油田含硫化氫單井安全生產(chǎn)工藝研究 ★
按下式計(jì)算：
Q _l_o _4(】5．4 B (1)
式中：Q—— 計(jì)算單元的最小需配滅火器級(jí)別，A
或B；
K——修正系數(shù)；
s——計(jì)算單元的保護(hù)面積，1TI ；
21
，—一A類(lèi)或B類(lèi)火災(zāi)區(qū)場(chǎng)所單位滅火級(jí)別
最大保護(hù)面積，1TI ／A或m ／B；B、C類(lèi)中危險(xiǎn)
級(jí)火災(zāi)場(chǎng)所U值取1．0m ／B。
按照每個(gè)滅火器設(shè)置點(diǎn)實(shí)配滅火器的滅火級(jí)
別和數(shù)量不得小于最小需配滅火級(jí)別和數(shù)量的計(jì)
量值的規(guī)定，并根據(jù)車(chē)89井區(qū)的實(shí)際情況，車(chē)
89井區(qū)單井井場(chǎng)滅火器配置見(jiàn)表1：
表1 車(chē)89井區(qū)單井滅火器配置
序號(hào) 名稱(chēng) 型號(hào)、規(guī)格 數(shù)量 單位 滅火級(jí)別 使用溫度／℃
1 手提式干粉滅火器 MFZ／ABC8 4 個(gè) 4A、144B 一2O一+55
2 推車(chē)式干粉滅火器 MFTZ／ABC35 2 厶口 6A、183B 一2O～+55
由于干粉滅火器的使用溫度范圍為一20一
+55 qC，車(chē)89井區(qū)的極端低溫為一42．3 cjC，極
端高溫為42．1 (夏季陽(yáng)光曝曬下遠(yuǎn)高于此溫
度)，配置在井場(chǎng)的滅火器必須要有適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)
措施?？紤]到這種情況，專(zhuān)門(mén)研制了消防撬
(國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)：ZL 2008
20108232．9)。消防撬內(nèi)除放置滅火器外，還配
置消防砂、消防桶、消防斧、消防鎬、消防釬等
消防用品，該撬最多可放置8個(gè)手提式干粉滅火
器和4臺(tái)推車(chē)式干粉滅火器。
2．3 工藝管線(xiàn)安裝與保溫
車(chē)89區(qū)塊原油凝固點(diǎn)為l2℃ ，冬季井口出
油溫度為10℃ 。冬季長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)后，出油管線(xiàn)
中的原油將會(huì)凝固，出油管線(xiàn)若采用埋地方式進(jìn)
行鋪設(shè)，一旦凝管將難以處理。因此，最終確定
的出油管線(xiàn)安裝方式為地面鋪設(shè)，外用電熱帶及
保溫材料進(jìn)行保溫。電熱規(guī)格35 w／m，以100
mm的間距纏于管線(xiàn)外壁，外包80 1TlIn厚硅酸鹽
保溫氈作保溫層。
另外，采油樹(shù)以及收集器的安全閥出口、氣
相出口、拉油鶴管在寒冷的冬季也容易凍堵。因
此，這些部位的流程也用電熱帶及保溫材料進(jìn)行
保溫。
2．4 油井井場(chǎng)設(shè)施與布置
2．4．1 井場(chǎng)設(shè)施
井場(chǎng)主要設(shè)備為多項(xiàng)存儲(chǔ)收集器、加藥撬、
變壓器等。根據(jù)油井產(chǎn)量不同，多項(xiàng)儲(chǔ)集器安裝
2～3個(gè)不等。
井場(chǎng)安全設(shè)施為圍欄、消防撬、人體靜電釋
放儀、警示牌、風(fēng)向標(biāo)。警示牌有多種，如組合
警示牌、進(jìn)站須知牌、硫化氫防護(hù)須知牌、環(huán)保
宣傳牌等。
投光燈作為井場(chǎng)輔助設(shè)施， 般考慮安裝3
盞。一盞照向井口，一盞照向加藥撬、一盞照向
收集器。
放空火炬設(shè)在井場(chǎng)之外。
2．4．2 井場(chǎng)布置
井場(chǎng)布局應(yīng)充分考慮修井作業(yè)空間、設(shè)備安
全距離、原油拉運(yùn)通道等因素。井場(chǎng)設(shè)施布置如
圖1所示。具體到各單井有所不同，但應(yīng)充分保
證井場(chǎng)大小符合生產(chǎn)要求，并留足安全間距。
炳 一 ? 一_麗一鏨 ．
橢蝶器
脫硫劑
加藥撬
油井
警示牌大籜門(mén) ．． ～
2．4．3 井場(chǎng)大小
考慮小修作業(yè)對(duì)井場(chǎng)的要求，以井深2 000 ITI
為例，以井口為中心不小于60 1TI×60 1TI操作空
間；考慮原油拉運(yùn)，預(yù)留寬大于5 ITI的拉油走道。
★ 石油dE．x-安全環(huán)保技術(shù)★ 2015年第31卷第1期
基于這兩點(diǎn)井場(chǎng)至少為70 m×70 m。車(chē)89井區(qū)
鉆井井場(chǎng)一般大于這個(gè)數(shù)值。因此，在鉆井井場(chǎng)
的基礎(chǔ)上稍加處理便可建成采油生產(chǎn)井場(chǎng)。
2．4．4 設(shè)施安全距離
1)儲(chǔ)集器與井口的距離大于20 m；
2)加藥撬與井口的距離大于20 m；
3)火炬在井場(chǎng)之外50 m。
4)人體靜電釋放儀、消防撬設(shè)在人口處。
3 含硫化氫單井防治措施研究
車(chē)89區(qū)塊投產(chǎn)時(shí)，新疆油田針對(duì)單井硫
化氫的防治未有可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，因此在開(kāi)展含
硫油井生產(chǎn)工藝研究的同時(shí)，也開(kāi)展了單井硫
化氫防治研究，從管理制度人手，保證現(xiàn)場(chǎng)的
生產(chǎn)安全。
3．1 危險(xiǎn)區(qū)域的劃分
單井生產(chǎn)的危險(xiǎn)區(qū)域?yàn)榫凇⑹占?、火?
及它們之間的連接流程。在實(shí)施過(guò)程中將井場(chǎng)劃
分一個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域，火炬周?chē)?20 m×20 m)劃分為
另一個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域。兩個(gè)區(qū)域均用圍欄進(jìn)行界定，
防止人員誤人。
3．2 安全警示標(biāo)志的設(shè)立
在井場(chǎng)人口處設(shè)立多種安全警示牌，如組合
警示牌、進(jìn)站須知牌、硫化氫防護(hù)須知牌、環(huán)保
宣傳牌等(見(jiàn)表2)。
表2 單井安全警示標(biāo)志配置
序號(hào) 名稱(chēng) 單位 數(shù)量 功能
1 H2S防護(hù)須知 個(gè) l 硫化氫基本知識(shí)及防護(hù)須知
2 安全警示標(biāo)示 個(gè) 1 進(jìn)入井場(chǎng)的危險(xiǎn)標(biāo)志
3 進(jìn)場(chǎng)須知 個(gè) l 進(jìn)場(chǎng)需遵守的10項(xiàng)規(guī)定
4 緊急集合點(diǎn) 個(gè) l 指定人員集合位置
5 H2S中毒標(biāo)志 個(gè) 3 布置圍欄四周用于安全警示
6 環(huán)保標(biāo)示 個(gè) 1 宣傳環(huán)境保護(hù)
3．3 安全設(shè)施的配置
井場(chǎng)安全設(shè)施包括圍欄、靜電釋放儀、風(fēng)向
標(biāo)、消防撬等(見(jiàn)表3)。
3．4 硫化氫濃度的監(jiān)測(cè)
單井H S監(jiān)測(cè)點(diǎn)共7處：圍欄外、圍欄內(nèi)、
井口、拉油點(diǎn)、加藥點(diǎn)、儲(chǔ)集器火嘴、拉油車(chē)罐
口。以上監(jiān)測(cè)點(diǎn)每日進(jìn)行H S濃度監(jiān)測(cè)，并填寫(xiě)
《硫化氫檢測(cè)記錄》。
表3 單井安全設(shè)施配置
序號(hào) 名稱(chēng) 單位 數(shù)量 功能
l 圍欄 道 2 界定區(qū)域；防止人員
誤入危險(xiǎn)區(qū)域
2 靜電釋放儀 個(gè) 1 釋放人體靜電
3 風(fēng)向標(biāo) 個(gè) 2 觀察瞬時(shí)風(fēng)向
4 消防撬 座 l 撲滅初起火災(zāi)
3．5 管理制度的建立
除了常規(guī)管理制度以外，還針對(duì)含硫化氫油
井建立特殊的管理制度。如：《車(chē)89井區(qū)拉油車(chē)
卸油管理規(guī)定》、《車(chē)排子作業(yè)區(qū)硫化氫預(yù)防措
施》、《含硫化氫井拉油操作》等26項(xiàng)操作卡；
以及專(zhuān)門(mén)針對(duì)外來(lái)人員制定的《外來(lái)人員管理規(guī)
定》。
4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
從2006年11月開(kāi)始首次在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用單井除
硫生產(chǎn)工藝。近幾年，隨著車(chē)89區(qū)塊的開(kāi)發(fā)，含
硫化氫單井的安全生產(chǎn)工藝和井場(chǎng)防治措施逐步
得到優(yōu)化和推廣，截至目前，車(chē)89區(qū)塊共有21
口含硫化氫井采用該工藝，產(chǎn)油量在15×10 t／a。
現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果穩(wěn)定，未發(fā)生過(guò)硫化氫中毒事故。
有效的保證了現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)。
5 結(jié)語(yǔ)
1)根據(jù)新疆油田含硫化氫區(qū)塊的生產(chǎn)特點(diǎn)，
確定了一套工藝簡(jiǎn)單、安全可靠、投產(chǎn)迅速的含
硫化氫單井的安全生產(chǎn)工藝，成功試驗(yàn)了單井生
產(chǎn)工藝的模塊化、撬裝化設(shè)計(jì)，為類(lèi)似油井地面
工程建設(shè)提供了一種安全、高效的模式。
2)采用單井加藥撬裝置、單井消防撬裝置等
一系列自主研發(fā)的配套專(zhuān)利產(chǎn)品，最大限度地提
高了設(shè)備的利用率，保證現(xiàn)場(chǎng)工藝的可靠運(yùn)行。
3)建立了一套含硫化氫油井的井場(chǎng)硫化氫防
治特色管理模式，從管理制度人手，保證現(xiàn)場(chǎng)的
生產(chǎn)安全，也為類(lèi)似含硫化氫油井的安全管理提
供了參考。

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03-11