安全工程师考试 石油修井作业

 

　（一）石油修井作业概述

　　石油修井作业是石油工程的主要组成部分之一。石油修井作业是石油开采和生产过程中最主要的工程。

　　1．石油修井作业的特点

　　（1）环境恶劣。

　　（2）地域辽阔。

　　（3）条件艰苦。

　　（4）工程复杂。

　　（5）流动性大。

　　（6）危险性大。

　　（7）多兵种联合作战，装备、设施类型多。

　　上述特点决定了石油修井作业生产过程中事故的复杂性、多变性、突发性和危险性，易发生井喷、中毒、人身伤亡、火灾及爆炸等事故。

　　2．石油修井作业的主要工程

　　石油修井作业的主要工程包括：试油、中途测试、工程测试、小修、射孔、大修、侧钻、封串、压裂、酸化、防砂、堵水、调剖、解堵等。本书主要介绍试油、小修、大修、压裂、酸化等工程。

　　（二）石油修井作业主要工程的技术方法及安全技术要求

　　1．石油修井作业主要工程的技术方法

　　（1）试油工程的技术方法。试油是石油工业中测试、验证和落实地层流体性质（油、气、水）、产能、压力、温度等资料的工程过程。它在钻井工程之后，在油井采油生产之前，是勘探工作的成果鉴定，是开发工作的前期开始，是采油工程的重要组成部分。

　　试油的技术方法可分为套管井试油和裸眼井试油。套管井试油是在下套管井中，经过（包括）射孔使油气层与套管井筒连通后进行的。裸眼井试油是在地层裸露条件下进行的，它包括在钻井过程中裸眼井中的试油和钻井、完井后的裸眼井段的试油。

　　套管井试油的技术方法是地层射孔后，下油管用清洁水替出井筒内的压井液，替喷，诱喷，自喷井试采求产、测压（包括压力恢复曲线）、测温、落实产液性质和产量；非自喷井经诱喷排液后，下取样器、温度计及压力计，取得温度及压力资料，取地层产出流体样，进行室内实验分析，确认产出流体性质及产量。

　　裸眼井试油的技术方法包括在钻井过程中裸眼井中的试油和钻井完井、固井后的裸眼井段的试油。在钻井过程中裸眼井中的试油通常是通过中途测试来实现的；钻井完井、固井后的裸眼井段的试油，不需要射孔，可直接下油管用清水替喷后试油。

　　（2）小修工程的技术方法。小修是为维护油气水井正常生产的井下作业工程。

　　小修工程的技术方法包括：作业准备（井架安装、作业设备安装、压井液选择、压井）、起下油管、起下抽油杆、起下泵、检泵、起下封隔器、起下隔热管、热洗、清蜡等。

　　（3）大修工程的技术方法。大修是清除套管内的落物及对套管损坏进行修复的井下作业工程。

　　大修工程的技术方法包括：井下故障诊断、落物打捞、解卡、套管扩胀、套管整形、套管补贴及加固、换取套管、套管内的钻、磨、铣、打通道、钻水泥塞、查封窜、找堵漏、挤灰封存层等。

　　（4）压裂、酸化工程的技术方法。压裂是油气水井的增产增注措施，是低渗透油田的战略进攻措施。它既能解除地层的污染伤害；又能改造地层，使油气层形成人工裂缝，从而增加油、气、水井的产量和注入量。

　　压裂工程的技术方法是把压裂液用高压柱塞泵，按设计的高压和大排量，注入地层，压裂液劈开地层形成人工裂缝，支撑剂由压裂液携带，随压裂液进入地层中的人工裂缝，待压裂液破胶和人工裂缝闭合后，压裂液返排出地层，支撑剂支撑地层中的人工裂缝，从而形成了人工油流通道，提高了油井产量。当压裂液是酸液时，叫酸压。

　　酸化是油气水井的增产增注措施。酸化工程的技术方法是用高压柱塞泵，按设计的压力和排量注入地层，酸液进入地层，与地层岩石和其他堵塞物反应，解除地层堵塞，使油流通道畅通，油井恢复或增加产量。酸化分基质酸化和解堵酸化。当酸化按设计的高压和大排量注入地层并劈开地层形成人工裂缝时，这种酸化，叫酸压。

　　2．石油修井作业主要工程的安全技术要求

　　石油修井作业主要工程的安全技术要求包括：

　　（1）防止井喷、井喷失控、井喷失控着火和爆炸，以及有害气体的泄漏等事故的发生。

　　（2）防止射孔中雷管、射孔枪弹爆炸等事故的发生。

　　（3）防止因物体打击、高空坠落、油气火灾爆炸、触电、淹溺、砸塌、灼烫、机械伤害、冻伤、烧伤等人身伤害事故的发生。

　　（4）防止硫化氢、一氧化碳、盐酸、氢氟酸、二氧化碳、氮气等中毒窒息事故的发生。

　　（5）压裂施工是高压（最高达80 Mpa以上）危险施工，易爆、易燃易伤人。其中，高压设备、高压管汇高压大排量施工时，易井口抬起，易管线爆飞，易机械伤人；氮气泡沫、二氧化碳压裂施工时，液氮、液态二氧化碳易引起冻伤、灼烫、窒息和中毒；用油基压裂液压裂时，易爆，易燃。

　　（6）酸化是高压危险施工。酸化时使用的盐酸、氢氟酸、硝酸等强基酸及添加剂易灼烫、窒息和中毒；酸化后酸液与地层及地层流体的反应物排出油井时，易灼烫、窒息和中毒。

　　压裂、酸化工程中，还应注意预防机械伤害事故。

　　（三）石油修井作业主要设备、设施基本性能

　　1 ．石油修井作业的主要设备、设施

　　目前，在石油修井作业生产过程中，使用的设备设施可分为4大类。一是井口设施。包括采油树、抽油机、电机、水套炉、分离器、及地面油气水管网；二是井下设备及设施。包括套管、油管、隔热管、防砂管、井下仪器、工具及装置、射孔枪弹、雷管等；三是人井流体。包括压井液、洗井液、完井液、钻井液、压裂液、酸液、堵水调剖液、解堵液、清蜡液等，这些人井流体均由各种化学晶配制而成；四是地面主要施工设备及设施。

　　地面主要施工设备及设施包括：

　　（1）起下作业提升设备：井架、游动系统、动力系统、作业机、修井机等；

　　（2）电力设备：发电机、输电线路、变压器、照明等；

　　（3）采暖设备：锅炉（地面的采暖锅炉、工业用水、用蒸汽锅炉）等；

　　（4）生活设施：野营房、厨房、库房、值班房、油气水等；

　　（5）泵注循环系统设备：泥浆泵、泥浆池、固井车、灰罐车、水泥车、热洗车、高压空气压缩机、水罐车、油罐车等；

　　（6）井控设备设施；

　　（7）射孔、试油、小修、测试设备：作业机、射孔车、电缆车、仪器车、测试车、气举排液设备、抽吸及提捞设备等；

　　（8）压裂酸化设备：压裂车、酸化车、管汇车、仪表车、拉砂车、液氮泵车、液罐车及高压管汇等。

　　2 ．石油修井作业的主要设备、设施的特点

　　石油修井作业的主要设备、设施的特点是负荷重、功率大、体积大、承压高、工作压力大，在石油修井作业生产过程中，设备、设施随施工周期而不断地运输、搬迁、装卸、安装、立放，容易造成对设备、设施的损坏。

　　（1）负荷重，大修及侧钻工程的提升负荷达100t以上，井架的负荷在200t以上；

　　（2）功率大，压裂车的台上柴油机功率为7 000马力（5 148．5kW）以上（单机）；

　　（3）体积大，原钻机施工井架48m，修井井架为29m、18m；原钻机侧钻搬家用运输车30辆；

　　（4）承压高，压裂车的台上压裂泵及地面高压管汇的承压压力达100MPa以上；

　　（5）工作压力高，压裂施工的泵压的施工压力达80MPa以上。

　　（四）石油修井作业生产过程中的主要危害及预防

　　1．生产过程中的主要危害

　　在石油修井作业生产过程中，存在着井喷、中毒、人身伤害、火灾和爆炸等主要危害事故。

　　（1）井喷事故：包括井喷、井喷失控、井喷失控着火和爆炸，以及有害气体严重泄漏失控事故；

　　（2）中毒事故：由硫化氢、一氧化碳、二氧化碳、盐酸、氢氟酸等引起的中毒事故；

　　（3）人身伤害事故：因物体打击、高空坠落、油气火灾爆炸、触电、淹溺、砸塌、灼烫、机械伤害、冻伤、烧伤、窒息等造成的人身伤害事故；

　　（4）火灾和爆炸事故：井场明火、电器打火及落地油、井喷后火灾及爆炸、苇场、森林、草地火灾、隔热管爆炸等事故。

　　2．主要事故的预防

　　（1）井喷事故应在以下几方面进行预防：

　　①井控设计；

　　②井控设备；

　　③射开油层前的准备工作；

　　④油层射开后的起下作业过程中防井喷制度；

　　⑤井控技术；

　　⑥井控的井控操作制度及管理制度；

　　⑦防井喷装置的配备、安装、检修、试压、演练；

　　⑧井喷事故的应急处理措施；

　　⑨井喷失控后的紧急处理。

　　（2）中毒事故应在以下几方面进行预防：

　　①硫化氢中毒事故的预防、现场防护及应急处理措施；

　　②一氧化碳、二氧化碳中毒事故的预防、现场防护及应急处理措施；

　　③盐酸中毒事故的预防、现场防护及应急处理措施；

　　④氢氟酸中毒事故的预防、现场防护及应急处理措施；

　　⑤其他中毒事故的预防、现场防护及应急处理措施。

　　（3）人身伤害事故应在以下几方面进行预防：

　　①物体打击人身事故的预防；

　　②高空坠落事故的预防；

　　③油气火灾爆炸事故的预防；

　　④触电事故的预防；

　　⑤淹溺事故的预防；

　　⑥砸塌事故的预防；

　　⑦灼烫事故的预防；

　　⑧机械伤害事故的预防；

　　⑨冻伤事故的预防；

　　⑩烧伤事故的预防；

　　11各类人身伤害事故的现场防护手段及设备；

　　12各类人身伤害事故抢险措施及应急处理措施；

　　13建立预防各类人身伤害事故的管理制度。

　　（4）火灾事故应在以下几方面进行预防：

　　①井喷后火灾事故的预防；

　　②因井场明火、电器打火引起的火灾事故的预防；

　　③火灾事故的现场防护手段及设备；

　　④火灾事故灭火抢险措施及应急处理措施；

　　⑤井喷后防火紧急处理；

　　⑥建立防火制度；

　　⑦执行消防条例。