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1、煤层气井排采安全技术规范煤层气井排采安全技术规范解读解读 SY 6921-2012 陈信平陈信平北京捷茂迪华能源技术有限公司北京捷茂迪华能源技术有限公司2015年年2月月汇汇 报报 提提 纲纲1.前言前言2.范围范围3.规范性引用文件规范性引用文件4.术语和定义术语和定义5.排采安全管理排采安全管理6.工艺设计要求工艺设计要求7.井场布置与管理井场布置与管理8.地面设备安全要求地面设备安全要求9.排采管柱安全要求排采管柱安全要求10.抽油机排采井修井安全要求抽油机排采井修井安全要求11.测试操作安全要求测试操作安全要求12.井场用电要求井场用电要求13.实例分析实例分析解读之一：前言解读之一：
2、前言本标准的所有技术内容均为强制性本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草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：中国石油集团安全环保技术研究院、中石油煤层气有限责任公司、中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司本标准的主要起草人：吴仕贵、孙法佩、邱少林、裴玉起等标准化工作标准化工作导则导则解读之二：范围解读之二：范围u本标准规定了煤层气排采作业过程中的安全要求u本标准适用于煤层气排采作业解读之三：规范性引用文件解读之三：规范性引用文件上述文件对本规范的应用必不可少，凡是注日期的和仅注日期的引用文件均适用于本规范；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改
3、单)适用于本文件GB 2894 安全标志及其使用导则SY 5225 石油天然气钻井、开发、储运防火防爆安全生产技术规程SY 5727 井下作业安全规程SY 6137 含硫化氢油气生产和天然气处理装置作业安全技术规程煤层气井场煤层气井场图图1.16 排水降压采气时煤层气解吸、运移示意图排水降压采气时煤层气解吸、运移示意图(A)从基质型孔从基质型孔隙表面解吸隙表面解吸(B)在煤基质中在煤基质中扩散运移扩散运移(C)从裂隙表面从裂隙表面解吸解吸(D)在裂隙体系在裂隙体系中渗流运移中渗流运移(E)进入井筒被进入井筒被抽排到地面抽排到地面解读之四：术语和定义解读之四：术语和定义煤层气煤层气（coalbe
4、d methane）：赋存于煤层中的主要以吸附态气体形式存在、包括自由气和溶解气、以甲烷为主要成分的气体煤层气井煤层气井（coalbed methane well）：为开发煤层中煤层气，采用常规油气井钻井技术沟通地面与煤层，形成气、水从煤层中流到地面的通道即煤层气井煤层气排采煤层气排采（coalbed methane production）：通过在煤层气井上安装抽排设备抽排煤层中的水，使煤层压力下降从而使煤层中的煤层气解吸附，并在压差作用下流到井中被采出的过程井场井场（well site）：为满足钻井、排采等在井口附近地面安装生产设备的要求，而征用的具有一定面积大小的地面空间煤层气排采安全技术
5、煤层气排采安全技术（safety technology of coalbed methane production):在煤层气排采过程中，为实现人身和设备的安全目的而执行的管理要求和采用的技术与操作方法解读之五：排采安全管理要求解读之五：排采安全管理要求4.1 排采安全日常管理要求排采安全日常管理要求执行国家安全生产方针政策和企业安全生产的各项规定制度，并建立相应的管理台账排采人员应经过严格的安全生产知识培训，考试合格后方可上岗。特种作业人员关键岗位要持证上岗，基层排采队伍应有安全管理机构，设置专职安全管理人员，明确全员安全生产职责住井房冬季使用煤炭或燃气取暖时，室内应采取防中毒措施上井人员应
6、正确穿戴劳动防护用品定期开展安全活动，并进行安全检查基层排采队应建立危险点源巡查制度，建立隐患台账要建立巡回检查、交接班等管理制度，主要设备要建立操作规程建立火灾、触电等应急预案，按规定定期进行演练基层应组织全员安全培训4.2 排采安全特殊管理要求排采安全特殊管理要求井场防爆区域应使用防爆工具在巡检含硫化氢井场时，应配备硫化氢检测仪排采井产气后应加强对有毒有害气体的检测与预防。如果采出其中含有硫化氢气体，应按照SY 6137的规定执行防爆工具防爆工具材质为铜合金，因为铜的良好导热性能及几乎不含碳的特质，使工具和物体摩擦或撞击时，短时间内产生的热量被吸收及传导，同时铜本身相对较软，摩擦和撞击时有
7、很好的退让性，不易产生微小金属颗粒含硫化氢油气生产含硫化氢油气生产和天然气处理装置和天然气处理装置作业安全技术规程作业安全技术规程解读之六：工艺设计要求解读之六：工艺设计要求5.1 应根据地质设计、实验成果和其他相关资料编制煤层气井排采工艺设计方案，确定煤层气井不同排采时期合理的排水量，选择合适的抽排设备，设计合理的排采制度，保证设备的安全性5.2 排采方案设计应注明含硫化氢、二氧化碳等腐蚀性气体情况，并提出针对性措施5.3 排采方案中应包括排采过程中对安全的要求油管被腐蚀的情况油管被腐蚀的情况解读之七：井场布置与管理解读之七：井场布置与管理6.1 井场边界距离高压线水平距离不少于1.5倍杆高
8、，距民宅、铁块、高速公路及其他永久性设施不少于25m；距离学校、医院和大型油库等人口密集性、高危性场所不少于200m6.2 井场雨水排水口应避开民房、道路和农田等设施6.3 井场应满足排采设备摆放及施工维护作业需要6.4 井场周围应安装高度不低于1.5m的围栏，主要设备设施与围栏的距离大于1.5m，围栏大门应上锁6.5 值班房、工具房、发电机与井口距离应不小于20m6.6 井口与周围建筑物的防火距离按SY 5225的规定执行6.7 井场应在合适位置存放不少于2m3消防砂6.8 需安装放空管的井场，放空管高度不低于5m，放空管出口与井口的距离应不小于20m，与建筑物、树木等间距应不小于50m，放
9、空管应位于井场盛行风向的下风侧，放空管出口管线应固定牢靠6.9 井场应按照GB 2894要求，设置包括但不限于以下内容的安全警示标志：必须戴安全帽、必须穿防护服、禁止烟火、当心触电、禁止入内6.10 井场应平整、无油污、无杂物、无积水、无其他易燃易爆物品6.11 工业动火作业应执行动火作业许可制度放空管放空管是为把容器、管道等设备中危害正常运行和维护保养的介质排放出去而设置的部件解读之八：地面设备安全要求解读之八：地面设备安全要求7.1 井口设备安全要求井口设备安全要求采油树额定工作压力应大于1.5倍排采目的层压力井口阀门以及压力表等配件齐全完好，仪表有出厂合格证书，压力表应进行定期检验对于含
10、硫化氢等酸性气体的井，其性能应满足抗硫、防腐要求采油树和地面设施应采取冬防保温措施井口及流程不应出现渗、漏、刺等异常情况7.2 抽油机安装与维护安全要求抽油机安装与维护安全要求地基应坐落在土质均匀的原土上，冰冻地区应开挖至冰冻层以下。对地面条件较差的井口，应采取基础强化措施地基应足以支撑并稳定抽油机，计算土壤载荷能力时，应考虑抽油机运行负荷、抽油机及基础的总重量抽油机基础预订和安装应进行验收，并符合相关标准要求抽油机安装时，对随机附带的安全防护设施应按设计规定要求安装，并进行验收运行前应全面检查，符合要求后进行试运转使用刹车时，应先停电，待曲柄将要停转时，在缓慢将刹车刹住，不应急刹停车检查或调
11、整时，应锁上保险锁，并将刹车安全装置的锁块放入刹车縠外缘的凹槽内调节平衡块位置时，应置曲柄于水平位置后，在进行调节。调整后应上紧各个螺栓，并装上保险锁块7.3 螺杆泵地面驱动装置安全要求螺杆泵地面驱动装置安全要求盘根盒应齐全完好、密封可靠驱动装置的螺栓及螺纹连接牢固电缆线及电机的绝缘性能可靠，接线及电机接地合格螺杆泵不应抽空采用具有缺相保护功能的电控柜。电机、电缆、电控柜，其接线端子满足防潮湿要求盘根盒盘根盒，用于密封油管与光杆环形空间的井口动密封装置，其采用多级密封，密封效果好，耐高压电控柜电控柜光杆密封盒额定工作压力不小于5MPa螺杆泵螺杆泵驱动头的护罩和电动机传动轮的护罩应保持完好，未修
12、好前不应开机螺杆泵地面驱动装置应具备方便、安全的反扭矩释放功能在松卸螺杆泵方卡子的所有操作时，应先释放光杆扭矩螺杆泵调整防冲距后光杆露出方卡子上平面不应超过1m螺杆泵螺杆泵螺杆泵是一种容积式旋转型水力机械。利用相互啮合的螺杆与衬套间容积的变化为流体增加能量的解读之九：排采管柱安全要求解读之九：排采管柱安全要求8.1 油管柱安全要求油管柱安全要求油管直径和钢级要满足井深和工艺要求，管柱设计的安全系数应为：抗拉大于1.8，抗外挤大于1.25，抗内压大于1.25油管连接时应连接紧密，保证油管柱不漏不应使用变形或有裂纹等不合格油管8.2 排采泵和井下工具安全要求排采泵和井下工具安全要求螺杆泵定子胶衬额
13、定耐温指标高于泵挂深度处产出液温度10度以上在含硫化氢井中，螺杆泵定子胶衬应耐硫化氢腐蚀泵和井下工具的最大外径应小于套管内径6mm按施工设计配的井下工具送井场前，应按要求检查，并做好记录；送井场工具应有防碰、防震包装，有螺纹刀应戴好护丝定子定子是在钢管内注入弹性橡胶后加工而成的，其断面形状为长圆形。其旋向与螺杆的旋向是相同定子示意图定子示意图8.3 含硫化氢井对管柱和泵的要求含硫化氢井对管柱和泵的要求油管柱、井下泵、工具应具有抗硫化氢腐蚀性能解读之十：抽油机排采井维修安全要求解读之十：抽油机排采井维修安全要求9.1 在修井车进入或撤出井场及安装拆卸抽油机期间，应切断抽油机电源9.2 修井作业开
14、始前，抽油机应停止在游梁水平位置并刹住，应将电气控制开关锁定或贴上标签9.3 拆卸或安装作业时，应用有足够强度的链钩或绳钩来移运驴头；安装时，应用弹簧销将驴头固紧9.4 修井完成后，应确定现场所有人员和设备都离开平衡块和游梁活动范围后，松开开关锁，接通抽油机电源进行试运行9.5 修井作业完成后，应将抽油机的所有防护罩、防护栏重新安装后启动抽油机驴头驴头解读之十一：测试操作安全要求解读之十一：测试操作安全要求10.1 动液面测试动液面测试u使用回声仪测煤层气井动液面，应采用气动声源发声装置，不应使用声弹击发u套管压力大于0.5MPa的井应采用套管气；低于0.5MPa的井采用外接氮气（或二氧化碳）
15、气瓶，不应使用空气u动液面测试结束后，应关闭套管阀门，打开空阀门，断开各连接电缆后方可卸下井口连接器1.回声仪仪器结构及原理回声仪仪器结构及原理 一般由以下几部分组成：一般由以下几部分组成：A 发声转换装置：发声转换装置：发声转换装置包括发声器和换能器两部分发声器发声器 用来击发声弹产生高能低频声波，作为测试信号源。目前在有些比较难测的井上还用到气弹激发装置，因为气弹产生的声源能量可以人为调解。声波在油、套管间的环形空间传播时，遇到液面或节箍后会产生反射，反射波的频率是液面几Hz左右，节箍几十Hz左右换能器换能器 采用高灵敏度的压电陶瓷环传感器，利用图示的陶瓷压采用高灵敏度的压电陶瓷环传感器，
16、利用图示的陶瓷压电效应测量反射声波。电效应测量反射声波。换能器输出电压的频率与换能器输出电压的频率与反射声波反射声波的频的频率相同率相同B信号处理部分信号处理部分：对换能器产生的电信号按不同的滤波参数：对换能器产生的电信号按不同的滤波参数和增益大小进行滤波、放大及采样等处理，把信号分为液和增益大小进行滤波、放大及采样等处理，把信号分为液面与节箍通道，最终的采样值以数字通讯的方式传给数据面与节箍通道，最终的采样值以数字通讯的方式传给数据记录仪记录仪电荷放大器低通滤 波器高通滤 波节 箍增 益 AD低通滤波液 面增 益AD节箍通道液面通道RS232节箍通道C 数据记录数据记录记录仪的作用是直观地对
17、声波反射信号进行显示、保存或解释。记录记录仪的作用是直观地对声波反射信号进行显示、保存或解释。记录仪目前有两种：机械走纸性记录仪和电子记录仪。仪目前有两种：机械走纸性记录仪和电子记录仪。用户根据选定节箍波的个数和已知的节箍长度可按下式算出声波在油用户根据选定节箍波的个数和已知的节箍长度可按下式算出声波在油井中的传输速度：井中的传输速度：V=l*n/tV:声速声速 l:单节节箍长度单节节箍长度 n:所选节箍个数所选节箍个数 t:选定节箍起点至终点的反射时间差选定节箍起点至终点的反射时间差，走纸记录仪指的是所选节，走纸记录仪指的是所选节箍在纸上的长度。箍在纸上的长度。然后利用求出的声速及选定的液面
18、位置计算液面深度：然后利用求出的声速及选定的液面位置计算液面深度：S=V*t液液 S:液面深度液面深度 t液：液面反射时间，走纸记录仪指的是井口波到液面波在纸上的液：液面反射时间，走纸记录仪指的是井口波到液面波在纸上的长度长度10.2 示功图测试示功图测试u示功图测试应使用综合测试仪。将抽油机停在下死点，拉紧刹车u操作人员安装好载荷传感器后，挂好仪器保险链，将拉线钩在采油树上，连接好载荷电缆线u操作人员安装传感器时，不应用手抓光杆示功仪安装在抽油井光杆悬挂器的横梁上，记录抽油杆的拉伸应力和形成变化，光杆往复运行一次，可测到一组应力随行程变化的闭合曲线，称为示功图，用以指示抽油机的做功情况10.
19、3 电机电流测试电机电流测试正确选择钳型电流表等级，不应用低压表测量高压电路的电流在测量过程中不应切换量程每次测量后应把调节电流量程的切换开关置于最高档位测量人员应采取绝缘防护措施，读数时切勿触及其他带电部分钳型电流表优点：不切断电路的情况下测量电路中的电流，使用方便。注意事项：测量前，检查钳形电流表铁心的橡胶绝缘是否完好，钳口应清洁、无锈，闭合后无明显的缝隙；改变量程时应将钳形电流表的钳口断开；为减小误差，测量时被测导线应尽量位于钳口的中央，并垂直于钳口；测量结束，应将量程开关置于最高档位，以防下次使用时疏忽，未选准量程进行测量而损坏仪表解读之十二：井场用电要求解读之十二：井场用电要求11.
20、1 井场临时用电应按SY 5727中的井场临时用电安全要求执行11.2 井场使用燃气发电机发电时，发电机应位于不影响修井作业的位置，与抽油机的距离应不小于3m，燃气管线和电缆应加PVC保护管埋入地下0.3m11.3 发电机设备应工作接地，接地电阻不大于10PVC保护管是以PVC树脂为主要原料，添加各种稳定剂而成的硬质聚氯乙烯棺材，具有耐腐蚀，耐高温，重量轻等特点解读之十三：实例分析解读之十三：实例分析云南曲靖天然气井喷云南曲靖天然气井喷2004年年12月月3日凌晨日凌晨2点点50左右，云南曲靖发生天然气井喷，左右，云南曲靖发生天然气井喷，发生井喷的曲发生井喷的曲2号井是中石化南方勘探开发公司云
21、南分公司已号井是中石化南方勘探开发公司云南分公司已探明的天然气开采井，位于曲靖市麒麟区与沾益县交界处，由探明的天然气开采井，位于曲靖市麒麟区与沾益县交界处，由滇黔桂石油勘探局在一周前负责打井施工，井喷时钻井深度已滇黔桂石油勘探局在一周前负责打井施工，井喷时钻井深度已达达550米，接近天然气的开采位置米，接近天然气的开采位置井喷现场事故原因事故原因：压力不平衡导致压力不平衡导致。由于该井为曲靖盆地摩擦的参探。由于该井为曲靖盆地摩擦的参探井，井，勘探公司对地层压力预测不准勘探公司对地层压力预测不准，处理不当，而造成，处理不当，而造成井涌、井喷。当打井接近天然气开采层时，由于钻柱内井涌、井喷。当打井接近天然气开采层时，由于钻柱内液柱压力小于地层压力，造成井喷。井喷刚开始时，往液柱压力小于地层压力，造成井喷。井喷刚开始时，往往由于压力差太大，形成的气流流量也很大，人员无法往由于压力差太大，形成的气流流量也很大，人员无法接近井口，会给抢险带来难度，因此就先采取压制气流，接近井口，会给抢险带来难度，因此就先采取压制气流，稀释气柱为主，避免因此产生的燃、爆现象。稀释气柱为主，避免因此产生的燃、爆现象。谢 谢！