SY∕T 5087-2005 含硫化氢油气井安全钻井推荐作法.doc

1、含硫化氢油气井安全钻井推荐作法SY/T 5087-2005（API RP49 ：2001，NEQ） 代替 SY/T 5087-2003Recommended practice for safe drilling operations involving hydrogen sulfide 自 2005-5-1 起执行目次前言1 范围2 规范性引用文件3 术语和定义4 人员防护5 井场及钻井设备的布置6 井用材料及设备7 地质及钻井工程设计的特殊要求8 应急管理9 井场安全10 钻井作业中的特殊要求11 特殊作业12 海上作业附录 A（资料性附录） 硫化氢的物理特性和对生理的影响附录 B（资料性附

2、录） 二氧化碳的物理特性和对生理的影响附录 C（资料性附录） 硫化氢扩散的筛选方法附录 D（资料性附录） 酸性环境的定义前言本标准参考 API RP 49:2001含硫化氢油气井钻井、修井作业推荐作法（英文版）进行修订。本标准代替 SY/T 5087-2003含硫油气井安全钻井推荐作法。本次修订的主要内容有：范围：井场和钻机设备布置（对应 API RP 49:2001 第 8 章部分章条）；地质及钻井工程设计的特殊要求。新增加内容有：人员及设备防护（对应 API RP 49:2001 第 5 章、第 6 章）；应急预案（对应 API RP 49:2001 第 7 章部分章节）；井场安全（对应

3、API RP 49:2001 第 10 章及 API RP 55 第 9 章部分章节）；井用材料及设备（含井控装置的材质和安装）（对应 API RP 49:2001第 9 章部分章节）；特殊作业（对应 API RP 49:2001 第 11 章部分章节）；海上作业（对应 API RP 55 第 11 章）；附录 A（对应 API RP 49:2001 附录 A，API RP 55 表.和表.2）；附录 B（对应 API RP 55 附录 B、表 B.1 和表 B.2）；附录 C（对应 API RP 49 附录 C）；附录 D（对应 API RP 55 附录 D）；本标准的附录 A、附录 B、附

4、录 C 和附录 D 均为资料性附录。本标准由石油工业安全专业标准化技术委员会提出并归口。本标准起草单位：中国海洋石油总公司健康安全环保部、四川石油管理局钻采工艺研究院。本标准主要起草人：郑维田、高碧华、李士安、戴忠良、牛世广、左柯庆、李强、陈戎、邢公。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：SY 5087-85；SY 5087-93；SY/T 5087-2003。含硫化氢油气井安全钻井推荐作法1 范围本标准规定了含硫化氢油气井钻井作业中从钻井设计、设备安装、井场布置、硫化氢监测、人员和设备防护、应急管理等方面的安全要求。本标准适用于油气勘探开发中含硫化氢油气井的钻井作业。2 规范性引用文件下列文

5、件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。SY/T 0599 天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料要求SY/T 5323-2004 节流和压井系统（API Spec 16C:1993,IDT）SY/T 5466 钻前工程及井场布置技术要求SY/T 5858 石油工业动火作业安全规程SY/T 5964 钻井井控装置组合配套、安装调试与维护SY/T 6194 石油天然气工业 油气井套管或油管用

6、钢管SY/T 6277 含硫油气田硫化氢监测与人身安全防护规定SY/T 6426 钻井井控技术规程海洋石油作业硫化氢防护安全要求（1989）原中华人民共和国能源部海洋石油作业安全办公室API Spec 5D 钻杆规范API Spec 6A 井口和阀门规范API Spec 16A 钻通设备规范API RP 53 钻井的防喷设备系统3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1 阈限值 threshold limit value (TLV)几乎所有工作人员长期暴露都不会产生不利影响的某种有毒物质在空气中的最大浓度。硫化氢的阈限值为 15mg/m3（10ppm），二氧化硫的阈限值为5.4mg/m3

7、（2ppm）。3.2 安全临界浓度 safety critical concentration工作人员在露天安全工作 8h 可接受的硫化氢最高浓度参考海洋石油作业硫化氢防护安全要求（1989）1.3 条中硫化氢的安全临界浓度为30mg/m3（20ppm）。3.3 危险临界浓度 dangerous threshold limit value达到此浓度时，对生命和健康会产生不可逆转的或延迟性的影响参考海洋石油作业硫化氢防护安全要求（1989）中硫化氢的危险临界浓度为150mg/m3（100ppm）。3.4 氢脆 hydrogen embitterment化学腐蚀产生的氢原子，在结合成氢分子时体积增

8、大，致使低强度钢和软钢发生氢鼓泡、高强度钢产生裂纹，使钢材变脆。3.5 硫化物应力腐蚀开裂 sulfide stress corrosion cracking钢材在足够大的外加拉力或残余张力下，与氢脆裂纹同时作用发生的破裂。3.6 硫化氢分压 hydrogen sulfide factional pressure在相同温度下，一定体积天然气中所含硫化氢单独占有该体积时所具有的压力。3.7 含硫化氢天然气 nature gas with hydrogen sulfide 指天然气的总压等于或大于 0.4MPa（60psia），而且该气体中硫化氢分压等于或高于 0.0003MPa；或 H2S 含量

9、大于 75mg/m3（50ppm）的天然气。有关酸性环境（含硫化氢和二氧化硫）的定义参见附录 D。4 人员防护4.1 培训4.1.1 基本培训基本培训包括但不限于以下内容：a) 课堂培训硫化氢及二氧化硫的危害性，特征和特性（参见附录 A、附录 B）；对暴露于硫化氢及二氧化硫中的受害者的救援技术和急救方法；正确使用和保养防硫化氢、二氧化硫的呼吸设备，包括理论培训和实践操作演练；限制空间和封闭设施的进入程序。b) 现场培训：硫化氢及二氧化硫的来源和暴露征兆；硫化氢、二氧化硫监测仪器的使用、校验和维护及监测系统警示信号的辨认；工作场所中预防硫化氢和二氧化硫实际的操作和维护程序；施工场所和作业的应急预

10、案，特别是紧急集合区的位置、危险区域、风向判断及逃生路线选择。4.1.2 现场监督人员的附加培训委派到现场负责监督责任的人员都应增加下列项目的培训：a) 应急预案中监督的职责；b) 硫化氢对设备的影响；c) 钻遇硫化氢之前对钻井液的处理。4.1.3 来访者和其他非定期派遣人员的培训4.1.3.1 在进入危险区之前，应向来访者和其他非定期派遣的人员简要介绍有关出口路线、紧急集合区位置、适用的警报信号和在紧急情况下的响应方法和个人防护设备的使用。4.1.3.2 只有在受过培训的人员随同下，才允许这些人员进入危险区。4.1.3.3 在紧急情况下，应立即撤离这些人员。4.1.4 培训时间含硫油气井作业

11、相关人员应进行专门的硫化氢防护培训，首次培训时间不少于 15h，每 2 年复训一次，复训时间不少于 6h。4.1.5 资质和证书4.1.5.1 应由有资质的培训机构对人员进行防硫化氢技术培训。4.1.5.2 受训人员的培训时间、培训内容、考核结果应有记录。记录最少保留 2 年。4.1.5.3 参加井控培训的人员也应参加防硫化氢培训并取得合格证书，合格证书的有效期为 2 年。4.2 硫化氢监测4.2.1 硫化氢监测的要求含硫油气井钻井过程中的硫化氢监测应符合 SY/T 6277 中的相关规定。4.2.2 监测仪器和设备4.2.2.1 应按照制造厂商的说明对监测仪器和设备进行安装，维护、校验和修理

12、。4.2.2.2 在可能含硫地区进行钻井作业时，现场应有监测仪器。4.2.2.3 当硫化氢的浓度可能超过在用的监测仪的量程时，应在现场准备一个量程达 1500mg/m3（1000ppm）的监测仪器。4.2.2.4 二氧化硫在大气中的含量超过 5.4mg/m3（2ppm）（例如在产生二氧化硫的燃烧或其他操作期间），应在现场配备便携式二氧化硫检测仪或带有检测管的比色指示监测器。4.2.2 .5 应指定专人保管和维护监测设备。4.2.3 固定式硫化氢监测系统用于油气井钻井作业的固定式硫化氢监测系统，应能同时发出声光报警，并能确保整个作业区域的人员都能看见和听到。4.2.4 监测传感器的位置监测传感器

13、至少应在下述位置安装：a) 方井；b) 钻井液出口管口、接收罐和振动筛；c) 钻井液循环罐；d) 司钻或操作员位置；e) 井场工作室；f) 未列入进入限制空间计划的所有其他硫化氢可能聚集的区域。4.2.5 便携式硫化氢监测仪作业现场应至少配备便携式硫化氢监测仪 5 台。4.2.6 警报的设置4.2.6.1 当空气中硫化氢含量超过阈限值时15mg/m 3(10ppm)，监测仪应能自动报警。4.2.6.2 第一级报警值应设置在阈限值硫化氢含量 15mg/m3(10ppm)，达到此浓度时启动报警，提示现场作业人员硫化氢的浓度超过阈限值，应采取8.2.2.1 的措施。4.2.6.3 第二级报警值应设置

14、在安全临界浓度硫化氢含量 30mg/m3(20ppm)，达到此浓度时，现场作业人员应佩戴正压式空气呼吸器，并采取 8.2.2.2 的措施。4.2.6.4 第三级报警值应设置在危险临界浓度硫化氢含量150mg/m3(100ppm)，报警信号应与二级报警信号有明显区别，警示立即组织现场人员撤离，并采取 8.2.2.3 的措施。4.2.7 监测设备的检查、校验和检定4.2.7.1 在极端湿度、温度、灰尘和其他有害环境的作业条件下，检查、校验和测试的周期应缩短。4.2.7.2 监测设备应由有资质的机构定期进行检定。4.2.7.3 检查、校验和测试应做好记录，并妥善保存，保存期至少 1 年。4.2.7.

15、4 设备警报的功能测试至少每天一次。4.2.8 钻进油气层的检测钻入油气层时，应依据现场情况加密对钻井液中硫化氢的测定。4.2.9 预探井的检测在新构造上钻预探井时，应采取相应的硫化氢监测和预防措施。4.3 呼吸保护设备4.3.1 基本要求4.3.1.1 当环境空气中硫化氢浓度超过 30mg/m3（20ppm）时，应佩带正压式空气呼吸器，正压式空气呼吸器的有效供气时间应大于 30min。4.3.1.2 使用者应接受关于正压式呼吸器的限制和正确使用正压式空气呼吸器方法的指导和培训。4.3.1.3 含硫油气井钻井作业应配备正压式空气呼吸器。正压式空气呼吸器应放在作业人员能迅速取用的方便位置。陆上钻

16、井队当班生产班组应每人配备一套，另配备一定数量作为公用。海上钻井作业人员应保证 100配备。4.3.1.4 正压式空气呼吸器每次使用后都应进行清洁和清毒。需要修理的正压式空气呼吸器，应作好明显标记并将其从设备仓库中移出，直至磨损或损坏的部件已经被及时修理和替换为止。4.3.1.5 含硫油气井钻井作业之前，应确认作业人员的身体状况良好并熟悉正压式空气呼吸器的使用方法。4.3.1.6 钻井作业中，应对硫化氢作业区的硫化氢浓度和作业人员状况进行持续监测。4.3.2 存放、检查和维护4.3.2.1 正压式空气呼吸器应存放在人员能迅速取用的安全位置，并应根据应急预案的要求配备额外的正压式呼吸器。4.3.

17、2.2 应对正压式空气呼吸器加以维护并存放在清洁、卫生的地方，以避免损坏和污染。4.3.2.3 对所有正压式空气呼吸器应每月至少检查 1 次，并且在每次使用前后都应进行检查，以保证其维持正常的状态。月度检查记录（包括检查日期和发现的问题）应至少保留 12 个月。4.3.3 面罩的限制在工作区域硫化氢、二氧化硫浓度超过安全临界浓度的地方，应使用满足4.3.1 要求的正压式空气呼吸器。在使用之前宜进行面罩与脸部的密接测试。测试应使用尺寸、类型、样式或构成适合用于该人员的正压式空气呼吸器来进行。4.3.4 适应性要求对执行含硫油气井有关作业任务需使用正压式空气呼吸器的人员，应进行定期检查和演练，以使

18、其生理和心理适应这些设备的使用。4.3.5 空气供应正压式空气呼吸器空气的质量应满足下述要求：a) 氧气含量 19.523.5；b) 空气中凝析烃的含量小于或等于 510-6（体积分数）；c) 一氧化碳的含量小于或等于 12.5mg/m3（10ppm）；d) 二氧化碳的含量小于或等于 1960mg/m3（1000ppm）；e）没有明显的异味。4.3.6 呼吸空气压缩机所有使用的呼吸空气压缩机应满足下述要求：a) 避免污染的空气进入空气供应系统。当毒性或易燃气体可能污染进气口的情况发生时，应对压缩机的进口空气进行监测。b) 减少水分含量，以使压缩空气在一个大气压下的露点低于周围温度56。c) 依

19、照制造商的维护说明定期更新吸附层和过滤器。压缩机上应保留有资质人员签字的检查标签。d) 对于不是使用机油润滑的压缩机，应保证在呼吸空气中的一氧化碳值不超过 12.5mg/m3（10ppm）。e) 对于机油润滑的压缩机，应使用一种高温或一氧化碳警报，或两者皆备，以监测一氧化碳浓度。如果只使用高温警报，则应加强入口空气的监测，以防止在呼吸空气中的一氧化碳超过 12.5mg/m3（10ppm）。5 井场及钻井设备的布置5.1 井场的布置应符合 SY/T 5466 的要求。5.2 钻前工程前，应从气象资料中了解当地季节的主要风向。5.3 井场内的引擎、发电机、压缩机等容易产生引火源的设施及人员集中区域

20、宜部署在井口、节流管汇、天然气火炬装置或放喷管线、液气分离器、钻井液罐、备用池和除气器等容易排出或聚集天然气的装置的上风方向。5.4 对可能遇有硫化氢的作业井场应有明显、清晰的警示标志，并遵守以下要求：a) 井处于受控状态，但存在对生命健康的潜在或可能的危险硫化氢浓度小于 15mg/m3（10ppm），应挂绿牌；b) 对生命健康有影响硫化氢浓度 15mg/m3（10ppm）30mg/m 3（20ppm），应挂黄牌；c) 对生命健康有威胁硫化氢浓度大于或可能大于 30mg/m3（20ppm），应挂红牌。5.5 在确定井位任一侧的临时安全区的位置时，应考虑季节风向。当风向不变时，两边的临时安全区都

21、能使用。当风向发生 90变化时，则应有一个临时安全区可以使用。当井口周围环境硫化氢浓度超过安全临界浓度时，未参加应急作业人员应撤离至安全区内。5.6 测井车等辅助设备和机动车辆应尽量远离井品，宜在 25m 以外。未参加应急作业的车辆应撤离到警戒线以外。5.7 井场值班室、工程室、钻井液室、气防器材室等应设置在井场主要风向的上风方向。5.8 应将风向标设置在井场及周围的点上，一个风向标应挂在被正在工地上的人员以及任何临时安全区的人员都能容易地看得见的地方。安装风向标的可能的位置是：绷绳、工作现场周围的立柱、临时安全区、道路入口处、井架上、气防器材室等。风向标应挂在有光照的地方。5.9 在钻台上、

22、井架底座周围、振动筛、液体罐和其他硫化氢可能聚集的地方应使用防爆通风设备（如鼓风机或风扇），以驱散工作场所弥散的硫化氢。5.10 钻入含硫油气层前，应将机泵房、循环系统及二层台等处设置的防风护套和其他类似的围布拆除。寒冷地区在冬季施工时，对保温设施可采取相应的通风措施，以保证工作场所空气流通。5.11 应确保通信系统 24h 畅通。6 井用材料及设备6.1 对材料的考虑钻井设备的制造材料应具备抗硫应力开裂的性能。6.2 材料的选择6.2.1 采用 SY/T 0599 的条款作为最低的标准。设备用户可自由选择更严格的规范。6.2.2 材料应有材质合格证及用户抽检结果报告等适用性文件。6.2.3 非金属密封件，应能承受指定的压力、温度和硫化氢环境，同时应考虑化学元素或其他钻井液条件的影响。6.3 钻井液下述措施将帮助金属抗硫化物应力腐蚀开裂：a) 在使用除硫剂时，应密切监测钻井液中除硫剂的残留量；b) 维持钻井液的 pH 值为 9.511，以避免发生能将硫化氢从钻井液中释放出来的可逆反应。