1 主题内容与适用范围
　　本标准规定了含硫油气田安全钻井作业时，井场及钻机设备的布置、硫化氢的监测、井控装置的安装和材质、钻井设计的特殊要求和钻井安全操作。
　　本标准适用于陆地含硫气田勘探开发中的钻井施工。海洋钻井施工可参照执行。
　　2 引用标准
　　SY 5225－87《石油与天然气钻井、开发、储运防火防爆安全规定》
　　3 术语
　　3．1安全临界浓度
　　在此浓度中，工作人员可在露天安全工作8h（本标准规定安全临界浓度为20mg/m³）。
　　3．2氢脆
　　化学腐蚀产生的氢原子，在结合成氢分子时体积增大，致使低强度钢或软钢发生氢鼓泡，高强度钢产生裂纹，使钢材变脆。
　　3．3硫化物应力腐蚀开裂
　　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下发生的破裂。
　　3．4硫化氢分压
　　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。
　　4 井场及钻机设备的布置
　　4．1进行钻前工程前，应从气象资料中了解当地季节风的风向。
　　4．2井场及钻机设备的安放位置应考虑季节风风向。井场周围要空旷，尽量在前后或左右方向能让季节风畅通。钻机设备及井场布置见图1。
　　4．3测井车等辅助设备和机动车辆，应尽量远离井口，至少在25m以外。
　　4．4井场值班室、工程室、泥浆室等应设置在井场季节风的上风方向。
　　4．5在季节风上风方向较远处专门设置消防器材室，配备足够的防毒面具和配套供氧呼吸设备。供氧呼吸设备在空气中含任何浓度硫化氢下，能给钻井人员以保护，当氧气不足时还能发出警告信号。所有防护器具应放在使用方便、清洁卫生的地方，并定期检查以保证这些器具处于良好的备用状态，同时作好记录。
　　4．6在井架上、井场季节风入口处、消防器材室等地应设置风向标。一旦发生紧急情况（如硫化氢浓度超过安全临界浓度），钻井人员可向上风方向疏散。
　　4．7在钻台上、下，振动筛等硫化氢易聚积的地方，应安装排风扇，以驱散工作场所弥漫的硫化氢。
　　4．8进入气层前50m应将二层台设置的防风护套和其它类似围布拆除。
　　4．9井场所有用电线路、设备、照明器具的铺设和安装应符合SY 5225－87中2.2“井场及钻井设施”和3.2“井场装置”的规定。
　　4．10确保通讯系统4h畅通，尤其是与上级调度的联系不能中断。
　　5 硫化氢的监测
　　5．1在井场硫化氢容易积聚的地方，特别是方井、循环池、振动筛附近和钻台等常有井队人员的地方，应安装硫化氢监测仪及音响报警系统，且能同时开启使用（见图1）。

　　

　　图1 钻机设备及井场储量示意图

　　5．2当空气中硫化氢含量超过安全临界浓度时，监测仪能自动报警，其音响应使井场工作人员皆能听到。二层台应装设音响报警器。
　　5．3含硫地区的井队，井场工作人员，必须配备便携式硫化氢监测器。
　　5．4硫化氢监测仪器应进行周检和强检。
　　5．5钻入气层时应加密对钻井液中硫化氢的测定。
　　5．6在新构造上钻第一口探井时，应采取相应的硫化氢监测和预防措施。
　　6 井控设备的安装和材质
　　6．1安装
　　6．1．1根据地层的压力梯度配备相应压力等级的防喷器组合及井控管汇等设备，并按要求进行安装、固定和试压。
　　6．1．2钻井井口和套管的连接，每条防喷管线的高压区都不允许焊接。
　　6．1．3放喷管线应装两条，其夹角为90度，并接出井场100m以外（见图1），若风向改变时，至少有一条能安全使用。
　　6．1．4压井管线至少有一条在季节风的上风方向，以便必要时放置其它设备（如压裂车等）作压井用。
　　6．1．5井控设备（和管材）在安装、使用前应进行无损探伤。
　　6．1．6井控设备（和管材）及其配件在储运过程中，需采取措施避免碰撞和被敲打；应注明钢级、严格分类保管并带有产品合格证和说明书。
　　6．2材质
　　6．2．1钢材
　　 钢的屈服极限不大于65MPa，硬度最大为HRC22。若需使用屈服极限和硬度比上述要求高的钢材，必须经适当的热处理（如调质、固溶处理等）并在含硫化氢介质环境中试验，证实其具有抗硫化氢应力腐蚀开裂性能后，方可采用。
　　6．2．2非金属材料
　　 凡密封件选用的非金属材料，应具有在硫化氢环境中能长期使用而不失效的性能。
　　7 钻井设计的特殊要求
　　7．1在含硫地区的钻井设计中，应注明含硫地层及其深度和预计含量。
　　7．2若预计硫化氢分压大于0.21kPa时，必须使用抗硫套管、钻杆等其它管材。
　　7．3当井下温度高于93 ℃时，套管和钻铤可不考虑其抗硫性能。
　　7．4高压含硫地区可采用厚壁钻杆。
　　7．5钻开含硫地层的设计钻井液密度，其安全附加密度在规定的油井0.05~0.10g/cm³，气井0.07~0.15g/cm³选用上限值。
　　7．6井队必须有足量的高密度钻井液（超过钻进用钻井液密度0.1g /cm³以上）和加重材料储备。高密度钻井液的储存量一般是筒容积的1~2倍。
　　7．7在钻开含硫地层后，要求钻井液的PH值始终控制在9.5以上，并选用相适应的加重材料。若采用铝制钻具时PH值不得超过10.5。
　　7．8严格限制在含硫地层用常规式中途测试工具进行地层测试工作，若必须进行时，应减少钻柱在硫化氢中的浸泡时间。
　　7．9必须对井场周围2km以内的居民住宅、学校、厂矿等进行勘测，并在设计书上标明位置。在有硫化氢溢出井口的危险情况下，应通知上述单位人员迅速撤离。
　　8 钻井安全操作
　　8．1必须制定一个完整的对井队进行救援的计划。在进入气层前应和医院、消防部门取得联系。
　　8．2在即将钻入含硫地层时，应对钻井队进行一次防硫化氢安全教育，并向当班的各岗位人员发出警告信号。
　　8．3在高含硫地区即将钻入油气层和在油气层中钻进时，以及发生井涌、井喷后，应有医生、救护车、技安人员在井场值班。
　　8．4严格按设计钻井液密度配制钻井液。未征得上级技术部门的同意，不得修改设计钻井液密度。经随钻压力监测发现地层压力异常时，应及时调整钻井液密度以保持井内压力平衡。
　　8．5做到及时发现溢流显示，迅速控制井口，并尽快调整钻井液密度压井。
　　8．6利用钻井液除气器和除硫剂，控制钻井液中硫化氢的含量在75mg/m³以下，并随时对钻井液的PH值进行监测。
　　8．7在油气层和油气层以上起钻时，前十根立柱起钻速度应控制在0.5m/s以内。
　　8．8在油气层和钻过油气层进行起下钻作业时，必须进行短程起下钻。
　　8．9在含硫地层取心起钻，当取心工具离地面还有五柱时，钻台作业人员应戴上防毒面具，直到取出岩心筒。
　　8．10钢材，尤其是钻杆，其使用拉应力需控制在钢材屈服极限的60%以下。
　　8．11在油气层钻进时，若在井场动用电、气焊，必须采取绝对安全的防火措施，并报上级安全部门批准。
　　8．12当在硫化氢含量超过安全临界浓度的污染区进行必要的作业时，必须配带防护器具，且至少有两人同在一起工作，以便相互救护。
　　8．13井队在现有条件下不能实施井控作业而决定放喷点火时，点火人员应配带防护器具，并在上风方向，离火口距离不得少于10m，用点火枪远程射击。
　　8．14控制住井喷后，应对井场各个岗位和可能积聚硫化氢的地方进行浓度检测。只有在安全临界浓度以下时，人员方能进入。
　　9 钻井人员的安全钻井培训
　　9．1培训工作包括井控技术培训和硫化氢防护技术培训。硫化氢防护技术培训内容见附录A（补充件），钻井人员只有取得井控培训的合格证者，才有资格在含硫地区从事钻井作业。
　　9．2在钻井作业中，应进行含硫化氢井喷演习，包括配带防护器具进行井控作业及人员救护等工作。
　　附 录 A
　　硫化氢防护技术培训内容 (补充件）
　　A1 了解硫化氢的物理化学性质和对设备、人体带来的危害，以及钻遇硫化氢可能产生的严重后果。
　　A1.1 硫化氢的物理化学性质
　　硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体。低浓度的硫化氢气体有臭蛋味。其相对密度为1.176，较空气重。硫化氢燃点250℃，燃烧时呈蓝色火焰，产生有毒的二氧化硫。硫化氢与空气混合，浓度达4.3% ~ 46%时就形成一种爆炸混合物。
　　A1.2 硫化氢对人体的危害
　　硫化氢的毒性较一氧化碳大五至六倍，几乎与氰同样剧毒。不同浓度的硫化氢对人体的危害见表1。
　　表1 不同浓度的硫化氢对人体的危害

　　

　　注：本参数表是在103.42kPa和15.55℃的条件下得出的。
　　A1.3 硫化氢对金属材料的腐蚀
　　硫化氢溶于水形成弱酸，对金属的腐蚀形式有电化学失重腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀开裂，以后两者为主，一般统称为氢脆破坏。氢脆破坏往往造成井下管柱的突然断落、地面管汇和仪表的爆破、井口装置的破坏，甚至发生严重的井喷失控或着火事故。
　　A1.4 硫化氢能加速非金属材料的老化
　　在地面设备、井口装置、井下工具中、有橡胶、浸油石黑、石棉等非金属材料制作的密封件。它们在硫化氢环境中使用一定时间后，橡胶会产生鼓泡胀大、失去弹性；浸油石墨及石棉绳上的油被溶解而导致密封件的失效。
　　A1.5 硫化氢对钻井液的污染
　　硫化氢主要是对水基钻井液有较大的污染。它会使钻井液性能发生很大变化，如密度下降、PH值下降、粘度上升，以至形成流不动的冻胶；颜色变为瓦灰色、墨色或墨绿色。
　　A2 了解井场地形、钻机设备位置与本地季节风方向之间的关系、硫化氢监测仪器放置情况、报警器音响特点和风标位置，以及安全撤退路线等。
　　A3 掌握钻井安全操作中的各项措施和规定。
　　A4 掌握防毒面具、供氧呼吸器等防护器具及硫化氢监测仪器的性能和使用方法，具备救护硫化氢中毒人员的知识和基本技能。

　　附加说明：
　　本标准由石油钻井工程专业标准化委员会提出并技术归口。
　　本标准由四川石油管理局钻采工艺研究所负责起草。
　　本标准主要起草人高碧桦。