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新疆油田含硫化氫單井安全生產工藝研究

文檔作者：夏瑋梁愛國史建英文檔來源：中國石油天然氣股份有限公司新疆油田分公司		點擊數：	更新時間： 2021年09月06日
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★ 石油化工安全環(huán)保技術★
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工藝研究
夏 瑋，梁愛國，史建英
(中國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：針對新疆油田的含硫化氫生產區(qū)塊，開展了含硫化氫油井單井安全生產工藝研
究及井場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、撬裝化單井生產工
藝， 系統(tǒng)的解決了該類井的安全生產問題，建立了一套含硫化氫油井的井場硫化氫防治特色
管理模式，為類似油井地面工程建設提供了借鑒經驗。目前已有21口單井應用，產油量在15
×10 t／a，現(xiàn)場運行穩(wěn)定。
關鍵詞：硫化氫油井生產工藝模塊化
新疆油田車89區(qū)塊位于準噶爾盆地西部隆起
車排子凸起，該區(qū)塊于2006年投人開發(fā)，同時發(fā)
現(xiàn)該區(qū)塊油井產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2l口，產油量在15×10 t／a。
由于單井的井距遠，車89區(qū)塊原油凝點高、
硫化氫含量高等原因，車89區(qū)塊要在有限的投產
時間內，實現(xiàn)新井的順利見產，單井的安全生產
工藝選擇成為該區(qū)塊開發(fā)過程中的難點；同時，
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)場生產安全
也是必須要解決的問題
1 含硫化氫單井安全生產工藝研究
1．1 除硫技術優(yōu)化
結合現(xiàn)場的生產特點，開展了除硫技術的研
究和優(yōu)化。
1)物理法除硫技術配套工藝較為復雜，適合
于集中除硫，但不適合單井除硫。若在每口單井
均建一套負壓閃蒸物理除硫系統(tǒng)，不但投資大，
而且施工時間長。
2)化學法除硫技術是使用脫硫劑進行化學反
應去除原油中的硫化氫，該技術的關鍵有兩點：
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，能滿足該區(qū)塊新井投產
的進度要求。
綜合考慮，車89區(qū)塊的單井除硫選擇化學法。
19
1．2 除硫劑優(yōu)選
針對新疆油田車89區(qū)塊原油，專門開發(fā)出了
化學除硫劑，主要為二異丙基合成物，溶解性為
油溶性。
通過在該區(qū)塊車89井、車95井開展的化學
除硫技術的現(xiàn)場試驗可以得出：該除硫劑加藥濃
度為10 000 mg／L左右，藥劑作用80 S后，除硫
率可達到100％ ，能夠有效解決該區(qū)塊原油中硫
化氫超過硫化氫安全閾限值的問題(硫化氫的閾
限值為15 mg／m )。
現(xiàn)場試驗成功后，已在車89區(qū)塊的2l口井
上全部應用了化學除硫技術，取得了較好的效
果，保證了現(xiàn)場的安全。
1．3 加藥工藝優(yōu)化
為了滿足井場加藥系統(tǒng)投資小、施工迅速、
能滿足新井投產進度的要求，專門研制了加藥
撬?(國家實用新型專利，專利號：ZL 2008
20080128．3)。加藥撬主要由加藥泵、儲藥罐、
電加熱器、撬房及配電系統(tǒng)組成。該工藝針對單
井加藥系統(tǒng)的防護以及集油管網均勻加藥問題，
收稿日期：2014—11—31。
作者簡介：夏瑋，男，2006年畢業(yè)于中國石油大學
(華東)應用化學專業(yè)，主要從事油田開發(fā)管理工作，
工程師。電話：0990-6883038，E—mail：xia—wei@pet—
rochina．con．CI1
★ 石油化工安全環(huán)保技術★ 2015年第31卷第1期
采用保溫設計，使其具備防凍、防曬和防雨以及
遠傳監(jiān)控功能，同時具備搬運方便和占地面積小
等特點，適用于各類野外條件。
1．4 含硫化氫單井安全生產工藝確定
結合現(xiàn)場聲場條件，綜合各種因素，確立的
含硫化氫油井單井生產工藝為：
1)在井口加入脫硫劑進行化學脫硫；
2)脫硫后的原油進行油氣分離，油通過罐車
拉運至處理站，氣在井場外通過火炬燃燒排放；
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配套設備及工藝
原油脫硫后需要進行加熱、分離、儲存、計
量、拉運，要實現(xiàn)這些功能必須要有相關的設備
及配套的工藝。
2．1 多功能存儲收集器
2．1．1 原理及功能
油井多項存儲收集器主要由臥式罐體、油氣
分離裝置、加熱裝置、計量機構等組成，另外還
有安全附件、防護設施、裝油鶴管等。該設備具
有原油加熱、油氣分離、儲油、計量等四大功
能，屬多功能、模塊化設備，具有吊裝方便、投
產迅速等特點。
油井產液經單井管線密閉進入收集器后進行
油氣分離，分離出來的天然氣供收集器加溫使
用，或進入外輸管網外輸，或放空燒掉；計量機
構直接反映出收集器內液體噸位和產液量的變
化，綜合計量油井產量；溫度計顯示收集器內液
體的溫度變化；密碼防盜閘門有效地防止收集器
內的原油被盜；需要拉油時，用收集器自存天然
氣壓能裝車。
2．1．2 設備選型
油井多項存儲收集器的選型主要考慮容積、
加熱功率、耗氣量、油井產氣量等。
1)確定容積。根據油井產量情況，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。ST一3型收集器有
效容積僅為32 ITI ，現(xiàn)場安裝時考慮3座并聯(lián)
使用。
2)確定加熱功率。車89井區(qū)單井設計產能
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· ℃)
進行計算；水的比熱為4 200 J／(kg·oC)；冬季
井口油溫為10℃ ，擬升溫至4O℃ 。以此數據計
算加熱功率為285 kw，能滿足單井原油加熱
需求。
3)油井產氣量預測。車89井的氣油比按25
m ／t，以此數據計算車89井區(qū)單井產氣量為
1 750 m。／d。該收集器的耗氣量為80～100 m ／d，
單井產氣量能保證收集器的耗氣量。
2．2 單井消防設施
根據《石油天然氣工程設計防火規(guī)范》
(GB 50183_2004)，采油井場應設置一定數
量的小型移動式滅火器材。由于油井多項儲集
器也安裝在井場上，因此必須對井場的消防進
行整體考慮。
2．2．1 火災種類確定
滅火器配置場所的火災種類劃分為5類：A
類火災為固體物質火災；B類火災為液體火災或
可溶化固體物質火災；C類火災為氣體火災；D
類火災為金屬火災：E類火災為物體帶電燃燒的
火災。
單井井場為油氣生產場所，生產介質為原油
和伴生氣，因此其火災種類應屬B、C類。
2．2．2 危險等級確定
根據生產、使用、儲存物品的火災危險性，
可燃物數量、火災蔓延速度、撲救難易程度等因
素，滅火器配置場所危險等級分為三級：嚴重危
險級、中危險級、輕危險級。
由于安裝了多個收集器，車89區(qū)塊井場屬于
“火災危險性較大，可燃物較多，起火后蔓延較
迅速，撲救較難的場所”，因此危險等級屬中危
險級。
2．2．3 單元劃分與保護面積計算
車89區(qū)塊井場內可能引發(fā)火災的場所為井口
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，因此將井口與收集器區(qū)作為一
個計算單元考慮。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)，因此計算保護面積為405．4 m 。
2．2．4 計算單元的最小需要配滅火級別
車89井區(qū)單井計算單元的最小需配滅火級別
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工藝研究 ★
按下式計算：
Q _l_o _4(】5．4 B (1)
式中：Q—— 計算單元的最小需配滅火器級別，A
或B；
K——修正系數；
s——計算單元的保護面積，1TI ；
21
，—一A類或B類火災區(qū)場所單位滅火級別
最大保護面積，1TI ／A或m ／B；B、C類中危險
級火災場所U值取1．0m ／B。
按照每個滅火器設置點實配滅火器的滅火級
別和數量不得小于最小需配滅火級別和數量的計
量值的規(guī)定，并根據車89井區(qū)的實際情況，車
89井區(qū)單井井場滅火器配置見表1：
表1 車89井區(qū)單井滅火器配置
序號 名稱 型號、規(guī)格 數量 單位 滅火級別 使用溫度／℃
1 手提式干粉滅火器 MFZ／ABC8 4 個 4A、144B 一2O一+55
2 推車式干粉滅火器 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89井區(qū)的極端低溫為一42．3 cjC，極
端高溫為42．1 (夏季陽光曝曬下遠高于此溫
度)，配置在井場的滅火器必須要有適當的保護
措施?？紤]到這種情況，專門研制了消防撬
(國家實用新型專利，專利號：ZL 2008
20108232．9)。消防撬內除放置滅火器外，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個手提式干粉滅火
器和4臺推車式干粉滅火器。
2．3 工藝管線安裝與保溫
車89區(qū)塊原油凝固點為l2℃ ，冬季井口出
油溫度為10℃ 。冬季長時間停產后，出油管線
中的原油將會凝固，出油管線若采用埋地方式進
行鋪設，一旦凝管將難以處理。因此，最終確定
的出油管線安裝方式為地面鋪設，外用電熱帶及
保溫材料進行保溫。電熱規(guī)格35 w／m，以100
mm的間距纏于管線外壁，外包80 1TlIn厚硅酸鹽
保溫氈作保溫層。
另外，采油樹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行
保溫。
2．4 油井井場設施與布置
2．4．1 井場設施
井場主要設備為多項存儲收集器、加藥撬、
變壓器等。根據油井產量不同，多項儲集器安裝
2～3個不等。
井場安全設施為圍欄、消防撬、人體靜電釋
放儀、警示牌、風向標。警示牌有多種，如組合
警示牌、進站須知牌、硫化氫防護須知牌、環(huán)保
宣傳牌等。
投光燈作為井場輔助設施， 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。
放空火炬設在井場之外。
2．4．2 井場布置
井場布局應充分考慮修井作業(yè)空間、設備安
全距離、原油拉運通道等因素。井場設施布置如
圖1所示。具體到各單井有所不同，但應充分保
證井場大小符合生產要求，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 ．． ～
2．4．3 井場大小
考慮小修作業(yè)對井場的要求，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，預留寬大于5 ITI的拉油走道。
★ 石油dE．x-安全環(huán)保技術★ 2015年第31卷第1期
基于這兩點井場至少為70 m×70 m。車89井區(qū)
鉆井井場一般大于這個數值。因此，在鉆井井場
的基礎上稍加處理便可建成采油生產井場。
2．4．4 設施安全距離
1)儲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)火炬在井場之外50 m。
4)人體靜電釋放儀、消防撬設在人口處。
3 含硫化氫單井防治措施研究
車89區(qū)塊投產時，新疆油田針對單井硫
化氫的防治未有可借鑒的經驗，因此在開展含
硫油井生產工藝研究的同時，也開展了單井硫
化氫防治研究，從管理制度人手，保證現(xiàn)場的
生產安全。
3．1 危險區(qū)域的劃分
單井生產的危險區(qū)域為井口、收集器、火炬
及它們之間的連接流程。在實施過程中將井場劃
分一個危險區(qū)域，火炬周圍(20 m×20 m)劃分為
另一個危險區(qū)域。兩個區(qū)域均用圍欄進行界定，
防止人員誤人。
3．2 安全警示標志的設立
在井場人口處設立多種安全警示牌，如組合
警示牌、進站須知牌、硫化氫防護須知牌、環(huán)保
宣傳牌等(見表2)。
表2 單井安全警示標志配置
序號 名稱 單位 數量 功能
1 H2S防護須知 個 l 硫化氫基本知識及防護須知
2 安全警示標示 個 1 進入井場的危險標志
3 進場須知 個 l 進場需遵守的10項規(guī)定
4 緊急集合點 個 l 指定人員集合位置
5 H2S中毒標志 個 3 布置圍欄四周用于安全警示
6 環(huán)保標示 個 1 宣傳環(huán)境保護
3．3 安全設施的配置
井場安全設施包括圍欄、靜電釋放儀、風向
標、消防撬等(見表3)。
3．4 硫化氫濃度的監(jiān)測
單井H S監(jiān)測點共7處：圍欄外、圍欄內、
井口、拉油點、加藥點、儲集器火嘴、拉油車罐
口。以上監(jiān)測點每日進行H S濃度監(jiān)測，并填寫
《硫化氫檢測記錄》。
表3 單井安全設施配置
序號 名稱 單位 數量 功能
l 圍欄 道 2 界定區(qū)域；防止人員
誤入危險區(qū)域
2 靜電釋放儀 個 1 釋放人體靜電
3 風向標 個 2 觀察瞬時風向
4 消防撬 座 l 撲滅初起火災
3．5 管理制度的建立
除了常規(guī)管理制度以外，還針對含硫化氫油
井建立特殊的管理制度。如：《車89井區(qū)拉油車
卸油管理規(guī)定》、《車排子作業(yè)區(qū)硫化氫預防措
施》、《含硫化氫井拉油操作》等26項操作卡；
以及專門針對外來人員制定的《外來人員管理規(guī)
定》。
4 現(xiàn)場應用
從2006年11月開始首次在現(xiàn)場應用單井除
硫生產工藝。近幾年，隨著車89區(qū)塊的開發(fā)，含
硫化氫單井的安全生產工藝和井場防治措施逐步
得到優(yōu)化和推廣，截至目前，車89區(qū)塊共有21
口含硫化氫井采用該工藝，產油量在15×10 t／a。
現(xiàn)場應用效果穩(wěn)定，未發(fā)生過硫化氫中毒事故。
有效的保證了現(xiàn)場的安全生產。
5 結語
1)根據新疆油田含硫化氫區(qū)塊的生產特點，
確定了一套工藝簡單、安全可靠、投產迅速的含
硫化氫單井的安全生產工藝，成功試驗了單井生
產工藝的模塊化、撬裝化設計，為類似油井地面
工程建設提供了一種安全、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)的配套專利產品，最大限度地提
高了設備的利用率，保證現(xiàn)場工藝的可靠運行。
3)建立了一套含硫化氫油井的井場硫化氫防
治特色管理模式，從管理制度人手，保證現(xiàn)場的
生產安全，也為類似含硫化氫油井的安全管理提
供了參考。

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