含硫化氢井作业治理技术的应用

(大庆油田有限责任公司第二采油厂工艺研究所，黑龙江 大庆 163414)

摘  要：为了有效治理含硫化氢井，保证含硫化氢井作业安全，本文主要结合我厂含硫化氢井现状，推广应用了洗井以及除硫剂两种治理技术，通过现场试验分析，总结出适应我厂含硫化氢井作业治理的技术对策和措施，确定了治理含硫化氢井作业的具体措施和施工方案，达到含硫化氢井安全作业施工的目的，取得了较好的应用效果。

关键词： 硫化氢；洗井；除硫剂；含硫浓度

前言

含硫化氢井作业一直是油田公司井控安全防范的重点。近几年来，我厂作业时陆续并集中出现了硫化氢气体超标的井，2015年-2017年共发现112口井含硫化氢浓度超过20ppm，其浓度范围超过安全临界值，从其数量和范围看，具有增加和扩大的趋势，虽然通过采取升级管理，技术防范、安全防护、甲级队伍施工等措施，部分井得到治理，但由于硫化氢气体来源、产生规律等问题不清，施工队伍数量限制、脱除硫技术和措施欠缺等原因，造成作业井积压，影响产量，也给全厂生产安全带来重大的隐患。

统计我厂2016年-2017年措施前后含硫化氢浓度等级变化，作业前和施工过程中通过多次洗井、压井等措施能降低井筒硫化氢的浓度，其中硫化氢浓度大于20ppm的井经多次措施处理后平均浓度可控制在20ppm以下，但在作业起管柱过程中井口浓度会再次上升，甚至会超过首次检测的浓度。为此，我们推广应用了洗井以及除硫剂两种治理技术，通过现场试验分析，总结出适应我厂含硫化氢井作业治理的技术对策和措施，达到含硫化氢井安全作业施工的目的。

1  现场应用情况及效果

为了进一步总结完善不同含硫化氢井的有效治理方式，实现含硫化氢井安全作业，采取了清水洗井和使用除硫剂两种方式开展了含硫化氢井治理现场试验，共试验45口井，其中清水洗井处理成功32口井，清水洗井无效后使用除硫剂处理13口井，治理后45口井的含硫浓度均低20ppm，达到了安全作业要求。具体现场试验情况及应用效果如下：

1.1  清水洗井措施效果

统计进行跟踪的45口含硫化氢井清水洗井措施情况，处理成功32口井，有效率71.1%。现场实施过程中，主要采取多次热水洗井和冷热水交替洗井两种方式。

（1）多次热水洗井方式。该方式主要是对含硫化氢井作业井施工前使用24m3水进行洗井，如果洗井后测量含硫浓度低于20ppm则进行施工，同时施工过程中时时检测含硫浓度，如果含硫浓度高于20ppm，再次进行洗井，如此反复直至施工结束。采取多次热水洗井方式处理27口井，成功18口井，成功率66.7%，使用水量105.3m3，施工周期5.9天，处理后平均单井含硫浓度为7.61ppm，达到了安全作业标准。

有9口井井口浓度未降至20ppm以下。

分析：热水洗井虽融蜡效果较好，但除硫有效时间较短，且井口普遍能检测出残留H2S。判断H2S气体溶于热水后容易再次挥发。于是尝试热水充分洗井后，用冷水循环至少12m3。

(2) 冷热水交替洗井方式。该方式主要是对含硫化氢井作业井施工前使用24m3热水进行洗井，然后再用12m3冷水进行洗井，如果洗井后测量含硫浓度低于20ppm则进行施工，同时施工过程中时时检测含硫浓度，如果含硫浓度高于20ppm，再次进行洗井，如此反复直至施工结束。采取冷热水交替洗井方式处理18口井，成功14口井，成功率77.8%，使用水量77.14m3，施工周期4.5天，处理后平均单井含硫浓度均为0ppm，达到了含硫化氢气体井安全作业标准。

另外，从两种洗井方式应用效果看：冷热水交替洗井在比热水洗井施工前平均含硫浓度高13.4ppm情况下，处理有效率高11.1个百分点，平均单井节约用水28立方米，洗井效果持续时间平均延长29小时。因此，应采取冷热水交替洗井的处理方式。

1.2  除硫剂治理措施应用效果

对于采取清水洗井无效的13口井应用除硫剂进行了治理。使用除硫剂治理措施主要采用了除硫剂洗井和挤注除硫剂两种方式。

（1）除硫剂洗井措施。主要是在开工前采用清水洗井无效后，采用硫化物去除剂洗井，使药剂充满油套环形空间后，关井浸泡反应12h，然后检测含硫化氢浓度，如果低于20ppm可以正常施工。试验过程中依据含有硫化氢气体浓度和室内试验结果确定药剂量，共实施3口井，其中N20-639井、2G65-52井施工过程H2S最高浓度均低于20ppm，达到了除硫效果；而N40-P41井施工前含硫浓度仅为21ppm，用药量为6m3，洗井后检测含硫浓度为78.8ppm，较洗井前升高了57.8ppm，后经冷水洗井，井口浓度降至0ppm，后续作业过程始终低于20ppm。

针对N40-P41井除硫剂使用无效的情况，分析认为硫化氢气体应该不是在生产过程中井筒内生成的，而是来源于地层。为此，现场应用工艺调整为：采取除硫剂灌满井筒后，顶替清水，将除硫剂挤入地层的方式进行治理。

（2）除硫剂挤注措施。针对除硫剂洗井效果差较，以及我厂硫化氢气体应来源于地层的结论，采取了除硫剂挤注措施进行了含硫化氢井作业治理，主要是在开工前采用清水洗井24m3，然后采用硫化物去除剂洗井，使药剂充满油套环形空间后，关闭生产闸门，然后向井筒注入一定量的清水，将井内部分除硫剂挤注到地层，关井浸泡反应12h，然后检测含硫化氢浓度，如果低于20ppm可正常施工。为确定挤注量，跟踪20口关井1h动液面变化，试验时停抽，关闭生产闸门，打开套管闸门，测量1h内动液面恢复高度。同时现场作业过程中，可溢流时间平均按照15h计算，计算公式如下：

顶替量=（1小时后动液面深度-关井动液面深度）×套管横截面积×15h

           =15小时排液量  

折算后见下表：

表1 动液面恢复情况统计表

根据返液能力，现场计算顶替量，确保施工15小时内井筒内始终存在除硫剂。

现场试验10口井，施工前平均单井硫化氢浓度54.57ppm，使用该方式处理后施工过程中平均单井硫化氢浓度1.16ppm，可见，该方式能够有效去除硫化氢气体，保障作业施工安全。

表2 硫化物去除剂挤注试验效果

2  结论

对于含硫化氢井应首选冷热水洗井方式处理，若无效，则采用挤注除硫剂方式处理，实现含硫化氢井安全作业；并编制《含硫化氢气体井方案管理及作业施工操作指南》，强化了含硫化氢井方案管理，明确施工工艺流程及要求，有效削减施工中的安全风险，形成适合我厂含硫化氢井安全作业治理体系。两年来，在此治理技术指导下，我厂共安全作业含硫化氢井176口，为此类井安全作业提供技术保障，推广应用前景广阔。

参考文献

[1] 张平,张宇.关于石油天然气中含硫化氢规定的讨论与建议[J].钻采工艺,2017,40(01):33-36+7.

[2] 梁爱国,姚团军,康有福,廖幸.高硫化氢井低伤害修井与防护工艺[J].油气田地面工程,2011,30(08):24-26.

      来源：化学工程与装备-官方网站-创刊于1972    2022年第11期  在线投稿  >>