《煤層氣井排采安全技術規(guī)范》解讀

《煤層氣井排采安全技術規(guī)范》解讀《煤層氣井排采安全技術規(guī)范》解讀《煤層氣井排采安全技術規(guī)范》解讀《煤層氣井排采安全技術規(guī)范》解讀SY6921-2012陳信平北京捷茂迪華能源技術有限公司2015年2月2020/12/282匯報提綱1.前言2.范圍3.規(guī)范性引用文件4.術語和定義5.排采安全管理6.工藝設計要求7.井場布置與管理8.地面設備安全要求9.排采管柱安全要求10.抽油機排采井修井安全要求11.測試操作安全要求12.井場用電要求13.實例分析2020/12/283解讀之一：前言本標準的所有技術內容均為強制性本標準按照GB/T1.1-2009給出的規(guī)則起草本標準由石油工業(yè)安全專業(yè)標準化技術委員會提出并歸口本標準起草單位：中國石油集團安全環(huán)保技術研究院、中石油煤層氣有限責任公司、中聯煤層氣國家工程研究中心有限責任公司本標準的主要起草人：吳仕貴、孫法佩、邱少林、裴玉起等標準化工作導則2020/12/284解讀之二：范圍本標準規(guī)定了煤層氣排采作業(yè)過程中的安全要求本標準適用于煤層氣排采作業(yè)2020/12/285解讀之三：規(guī)范性引用文件上述文件對本規(guī)范的應用必不可少，凡是注日期的和僅注日期的引用文件均適用于本規(guī)范；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件GB2894安全標志及其使用導則SY5225石油天然氣鉆井、開發(fā)、儲運防火防爆安全生產技術規(guī)程SY5727井下作業(yè)安全規(guī)程SY6137含硫化氫油氣生產和天然氣處理裝置作業(yè)安全技術規(guī)程2020/12/286煤層氣井場2020/12/2872020/12/2882020/12/2892020/12/28102020/12/2811圖1.16排水降壓采氣時煤層氣解吸、運移示意圖(A)從基質型孔隙表面解吸(B)在煤基質中擴散運移(C)從裂隙表面解吸(D)在裂隙體系中滲流運移(E)進入井筒被抽排到地面2020/12/28122020/12/28132020/12/2814解讀之四：術語和定義煤層氣（coalbedmethane）：賦存于煤層中的主要以吸附態(tài)氣體形式存在、包括自由氣和溶解氣、以甲烷為主要成分的氣體煤層氣井（coalbedmethanewell）：為開發(fā)煤層中煤層氣，采用常規(guī)油氣井鉆井技術溝通地面與煤層，形成氣、水從煤層中流到地面的通道即煤層氣井煤層氣排采（coalbedmethaneproduction）：通過在煤層氣井上安裝抽排設備抽排煤層中的水，使煤層壓力下降從而使煤層中的煤層氣解吸附，并在壓差作用下流到井中被采出的過程井場（wellsite）：為滿足鉆井、排采等在井口附近地面安裝生產設備的要求，而征用的具有一定面積大小的地面空間煤層氣排采安全技術（safetytechnologyofcoalbedmethaneproduction):在煤層氣排采過程中，為實現人身和設備的安全目的而執(zhí)行的管理要求和采用的技術與操作方法2020/12/2815解讀之五：排采安全管理要求4.1排采安全日常管理要求執(zhí)行國家安全生產方針政策和企業(yè)安全生產的各項規(guī)定制度，并建立相應的管理臺賬排采人員應經過嚴格的安全生產知識培訓，考試合格后方可上崗。特種作業(yè)人員關鍵崗位要持證上崗，基層排采隊伍應有安全管理機構，設置專職安全管理人員，明確全員安全生產職責住井房冬季使用煤炭或燃氣取暖時，室內應采取防中毒措施上井人員應正確穿戴勞動防護用品定期開展安全活動，并進行安全檢查2020/12/2816基層排采隊應建立危險點源巡查制度，建立隱患臺賬要建立巡回檢查、交接班等管理制度，主要設備要建立操作規(guī)程建立火災、觸電等應急預案，按規(guī)定定期進行演練基層應組織全員安全培訓2020/12/28174.2排采安全特殊管理要求井場防爆區(qū)域應使用防爆工具在巡檢含硫化氫井場時，應配備硫化氫檢測儀排采井產氣后應加強對有毒有害氣體的檢測與預防。如果采出其中含有硫化氫氣體，應按照SY6137的規(guī)定執(zhí)行防爆工具材質為銅合金，因為銅的良好導熱性能及幾乎不含碳的特質，使工具和物體摩擦或撞擊時，短時間內產生的熱量被吸收及傳導，同時銅本身相對較軟，摩擦和撞擊時有很好的退讓性，不易產生微小金屬顆粒含硫化氫油氣生產和天然氣處理裝置作業(yè)安全技術規(guī)程2020/12/2818解讀之六：工藝設計要求5.1應根據地質設計、實驗成果和其他相關資料編制煤層氣井排采工藝設計方案，確定煤層氣井不同排采時期合理的排水量，選擇合適的抽排設備，設計合理的排采制度，保證設備的安全性5.2排采方案設計應注明含硫化氫、二氧化碳等腐蝕性氣體情況，并提出針對性措施5.3排采方案中應包括排采過程中對安全的要求油管被腐蝕的情況2020/12/2819解讀之七：井場布置與管理6.1井場邊界距離高壓線水平距離不少于1.5倍桿高，距民宅、鐵塊、高速公路及其他永久性設施不少于25m；距離學校、醫(yī)院和大型油庫等人口密集性、高危性場所不少于200m6.2井場雨水排水口應避開民房、道路和農田等設施6.3井場應滿足排采設備擺放及施工維護作業(yè)需要6.4井場周圍應安裝高度不低于1.5m的圍欄，主要設備設施與圍欄的距離大于1.5m，圍欄大門應上鎖6.5值班房、工具房、發(fā)電機與井口距離應不小于20m6.6井口與周圍建筑物的防火距離按SY5225的規(guī)定執(zhí)行6.7井場應在合適位置存放不少于2m3消防砂2020/12/28206.8需安裝放空管的井場，放空管高度不低于5m，放空管出口與井口的距離應不小于20m，與建筑物、樹木等間距應不小于50m，放空管應位于井場盛行風向的下風側，放空管出口管線應固定牢靠6.9井場應按照GB2894要求，設置包括但不限于以下內容的安全警示標志：必須戴安全帽、必須穿防護服、禁止煙火、當心觸電、禁止入內6.10井場應平整、無油污、無雜物、無積水、無其他易燃易爆物品6.11工業(yè)動火作業(yè)應執(zhí)行動火作業(yè)許可制度放空管是為把容器、管道等設備中危害正常運行和維護保養(yǎng)的介質排放出去而設置的部件2020/12/2821解讀之八：地面設備安全要求7.1井口設備安全要求采油樹額定工作壓力應大于1.5倍排采目的層壓力井口閥門以及壓力表等配件齊全完好，儀表有出廠合格證書，壓力表應進行定期檢驗對于含硫化氫等酸性氣體的井，其性能應滿足抗硫、防腐要求采油樹和地面設施應采取冬防保溫措施井口及流程不應出現滲、漏、刺等異常情況2020/12/28227.2抽油機安裝與維護安全要求地基應坐落在土質均勻的原土上，冰凍地區(qū)應開挖至冰凍層以下。對地面條件較差的井口，應采取基礎強化措施地基應足以支撐并穩(wěn)定抽油機，計算土壤載荷能力時，應考慮抽油機運行負荷、抽油機及基礎的總重量抽油機基礎預訂和安裝應進行驗收，并符合相關標準要求抽油機安裝時，對隨機附帶的安全防護設施應按設計規(guī)定要求安裝，并進行驗收運行前應全面檢查，符合要求后進行試運轉使用剎車時，應先停電，待曲柄將要停轉時，在緩慢將剎車剎住，不應急剎停車檢查或調整時，應鎖上保險鎖，并將剎車安全裝置的鎖塊放入剎車縠外緣的凹槽內調節(jié)平衡塊位置時，應置曲柄于水平位置后，在進行調節(jié)。調整后應上緊各個螺栓，并裝上保險鎖塊2020/12/28237.3螺桿泵地面驅動裝置安全要求盤根盒應齊全完好、密封可靠驅動裝置的螺栓及螺紋連接牢固電纜線及電機的絕緣性能可靠，接線及電機接地合格螺桿泵不應抽空采用具有缺相保護功能的電控柜。電機、電纜、電控柜，其接線端子滿足防潮濕要求盤根盒，用于密封油管與光桿環(huán)形空間的井口動密封裝置，其采用多級密封，密封效果好，耐高壓電控柜2020/12/2824光桿密封盒額定工作壓力不小于5MPa螺桿泵驅動頭的護罩和電動機傳動輪的護罩應保持完好，未修好前不應開機螺桿泵地面驅動裝置應具備方便、安全的反扭矩釋放功能在松卸螺桿泵方卡子的所有操作時，應先釋放光桿扭矩螺桿泵調整防沖距后光桿露出方卡子上平面不應超過1m螺桿泵螺桿泵是一種容積式旋轉型水力機械。利用相互嚙合的螺桿與襯套間容積的變化為流體增加能量的2020/12/2825解讀之九：排采管柱安全要求8.1油管柱安全要求油管直徑和鋼級要滿足井深和工藝要求，管柱設計的安全系數應為：抗拉大于1.8，抗外擠大于1.25，抗內壓大于1.25油管連接時應連接緊密，保證油管柱不漏不應使用變形或有裂紋等不合格油管2020/12/28268.2排采泵和井下工具安全要求螺桿泵定子膠襯額定耐溫指標高于泵掛深度處產出液溫度10度以上在含硫化氫井中，螺桿泵定子膠襯應耐硫化氫腐蝕泵和井下工具的最大外徑應小于套管內徑6mm按施工設計配的井下工具送井場前，應按要求檢查，并做好記錄；送井場工具應有防碰、防震包裝，有螺紋刀應戴好護絲定子是在鋼管內注入彈性橡膠后加工而成的，其斷面形狀為長圓形。其旋向與螺桿的旋向是相同定子示意圖2020/12/28278.3含硫化氫井對管柱和泵的要求油管柱、井下泵、工具應具有抗硫化氫腐蝕性能2020/12/2828解讀之十：抽油機排采井維修安全要求9.1在修井車進入或撤出井場及安裝拆卸抽油機期間，應切斷抽油機電源9.2修井作業(yè)開始前，抽油機應停止在游梁水平位置并剎住，應將電氣控制開關鎖定或貼上標簽9.3拆卸或安裝作業(yè)時，應用有足夠強度的鏈鉤或繩鉤來移運驢頭；安裝時，應用彈簧銷將驢頭固緊9.4修井完成后，應確定現場所有人員和設備都離開平衡塊和游梁活動范圍后，松開開關鎖，接通抽油機電源進行試運行9.5修井作業(yè)完成后，應將抽油機的所有防護罩、防護欄重新安裝后啟動抽油機2020/12/2829驢頭2020/12/2830解讀之十一：測試操作安全要求10.1動液面測試使用回聲儀測煤層氣井動液面，應采用氣動聲源發(fā)聲裝置，不應使用聲彈擊發(fā)套管壓力大于0.5MPa的井應采用套管氣；低于0.5MPa的井采用外接氮氣（或二氧化碳）氣瓶，不應使用空氣動液面測試結束后，應關閉套管閥門，打開空閥門，斷開各連接電纜后方可卸下井口連接器2020/12/2831回聲儀儀器結構及原理

一般由以下幾部分組成：

A發(fā)聲轉換裝置：發(fā)聲轉換裝置包括發(fā)聲器和換能器兩部分發(fā)聲器用來擊發(fā)聲彈產生高能低頻聲波，作為測試信號源。目前在有些比較難測的井上還用到氣彈激發(fā)裝置，因為氣彈產生的聲源能量可以人為調解。聲波在油、套管間的環(huán)形空間傳播時，遇到液面或節(jié)箍后會產生反射，反射波的頻率是液面幾Hz左右，節(jié)箍幾十Hz左右換能器

采用高靈敏度的壓電陶瓷環(huán)傳感器，利用圖示的陶瓷壓電效應測量反射聲波。換能器輸出電壓的頻率與反射聲波的頻率相同2020/12/2832B信號處理部分：對換能器產生的電信號按不同的濾波參數和增益大小進行濾波、放大及采樣等處理，把信號分為液面與節(jié)箍通道，最終的采樣值以數字通訊的方式傳給數據記錄儀電荷放大器低通濾波器高通濾波節(jié)箍增益

AD低通濾波液面增益AD節(jié)箍通道液面通道RS232節(jié)箍通道2020/12/2833C數據記錄

記錄儀的作用是直觀地對聲波反射信號進行顯示、保存或解釋。記錄儀目前有兩種：機械走紙性記錄儀和電子記錄儀。用戶根據選定節(jié)箍波的個數和已知的節(jié)箍長度可按下式算出聲波在油井中的傳輸速度：V=l*n/tV:聲速l:單節(jié)節(jié)箍長度n:所選節(jié)箍個數t:選定節(jié)箍起點至終點的反射時間差，走紙記錄儀指的是所選節(jié)箍在紙上的長度。然后利用求出的聲速及選定的液面位置計算液面深度：S=V*t液S:液面深度t液：液面反射時間，走紙記錄儀指的是井口波到液面波在紙上的長度2020/12/283410.2

示功圖測試示功圖測試應使用綜合測試儀。將抽油機停在下死點，拉緊剎車操作人員安裝好載荷傳感器后，掛好儀器保險鏈，將拉線鉤在采油樹上，連接好載荷電纜線操作人員安裝傳感器時，不應用手抓光桿示功儀安裝在抽油井光桿懸掛器的橫梁上，記錄抽油桿的拉伸應力和形成變化，光桿往復運行一次，可測到一組應力隨行程變化的閉合曲線，稱為示功圖，用以指示抽油機的做功情況2020/12/283510.3電機電流測試正確選擇鉗型電流表等級，不應用低壓表測量高壓電路的電流在測量過程中不應切換量程每次測量后應把調節(jié)電流量程的切換開關置于最高檔位測量人員應采取絕緣防護措施，讀數時切勿觸及其他帶電部分鉗型電流表優(yōu)點：不切斷電路的情況下測量電路中的電流，使用方便。注意事項：測量前，檢查鉗形電流表鐵心的橡膠絕緣是否完好，鉗口應清潔、無銹，閉合后無明顯的縫隙；改變量程時應將鉗形電流表的鉗口斷開；為減小誤差，測量時被測導線應盡量位于鉗口的中央，并垂直于鉗口；測量結束，應將量程開關置于最高檔位，以防下次使用時疏忽，未選準量程進行測量而損壞儀表2020/12/2836解讀之十二：井場用電要求11.1井場臨時用電應按SY572