PAGEPAGE29《空氣鉆井安全技術規范》宣貫教材指揮部安全環保部程廣存二〇〇《空氣鉆井安全技術規范》宣貫教材一、標準編制的目的和意義川東北地區地質構造復雜多變，巖石致密堅硬，巖性變化大,機械鉆速很低；高陡構造地層傾角大，井身質量不易控制，嚴重地制約了鉆井速度和質量，進而延緩了該地區天然氣田的勘探進度和開發速度。為了解決這一難題，鉆井施工單位根據國內外的經驗，并與國內石油院校及國際專業公司合作，積極采用了空氣鉆井工藝。實踐證明，空氣鉆井技術具有提高機械鉆速、解決惡性井漏、解決壓差卡鉆等諸多優點，對加快油氣藏的勘探、開發具有重要作用。但空氣鉆井對井眼的要求比較嚴格，不僅要求地層壓力剖面、巖性剖面清楚，井身結構合理，裸眼井段井壁穩定，而且地層流體不能含硫化氫，不能含油氣水層。但是在實際工作中，我們不能非常準確地掌握地層的預告，由于一些不可預見的因素，隨時有可能鉆開高壓油氣水層或含硫化氫氣層。一旦用空氣鉆井鉆開了高壓油氣水層或含硫化氫氣層，油氣迅速上升，關井井口壓力非常大，如果處理措施不當，就會造成特大的災難性事故，給人民生命財產和國家財產帶來巨大的損失，因此空氣鉆井較常規鉆井有更高的施工風險，且目前在我國沒有一套成熟的空氣鉆井安全技術規范。為了加快川東北特大氣田的開發，我們編制了企業標準《空氣鉆井安全技術規范》，其目的就是規范空氣鉆井安全技術，降低空氣鉆井的作業風險，確保安全生產，促進我國空氣鉆井技術的發展。二、標準編制的過程根據集團公司領導的指示，中石化集團公司科技開發部和安全環保部牽頭，于2006年5月底在北京召開了會議，決定組織人員編制有關川東北特大氣田勘探開發的26項標準，并確定了標準名稱、標準主要內容及主要起草人，《空氣鉆井安全技術規范》就是26個標準之一。為了適應川東北開發形勢的需要，加快標準編制的速度，6月底在成都會議上又決定將標準起草人集中在烏魯木齊，由科技開發部、勘探開發研究院派專人指導標準的編寫。8月12號至13號在北京組織了專家評審。在集團公司領導直接指揮下，整個標準的編寫過程是緊張而有序地進行，發揮了最高的效能。標準編制時間雖短，但程序是完善的。兩個多月，通過資料收集、現場調研、咨詢專家，結合川東北地區的實際情況，參考有關行業標準的內容，反復征求各方意見，完成了本標準的編制。在這過程中，標準經過三次審查，三易其稿，經過近20次修改，特別是安全環保局彭國生副局長仔細審閱了標準，提出了20多處修改意見。8月12號至13號，在北京由彭國生局長主持，李俊榮秘書長和呂連海主任參加，邀請了鉆井、安全方面的專家對標準進行了審議，提出了98條（處）修改意見，集團公司何生厚副總經理親自審閱了標準并提出了重要的修改意見，油田部李占英處長、安全環保局郝志強處長參與了修改，呂連海主任親自把關。標準由中石化西部管理中心組織起草，由程廣存、彭小平、吳南平執筆。標準在起草和修改過程中，得到了侯樹剛、王希民、王德良、葉海超、楊永欽和宋宏喜等同志的大力支持和幫助。企業標準《空氣鉆井安全技術規范》是以行業標準SY/T6426-2005《鉆井井控技術規程》和SY/T5087-2005《含硫化氫油氣井安全鉆井推薦做法》為主要編制依據，提出對空氣鉆井的特殊要求。因此在宣貫和落實《空氣鉆井安全技術規范》時，就要同時學習和落實《鉆井井控技術規程》和《含硫化氫油氣井安全鉆井推薦做法》。《空氣鉆井安全技術規范》的內容除前言和目次外，共9章。1范圍2規范性引用文件3術語和定義4適用條件5設計要求6施工前的準備7施工安全技術措施8防燃爆安全措施9井下異常情況的應急措施三、標準條款的解釋和說明范圍本標準規定了空氣鉆井作業的特殊安全操作規程、安全技術措施，以及井下異常情況下的特殊應急措施。本標準適用于中國石油化工集團公司陸上石油與天然氣井空氣鉆井作業。氮氣鉆井和天然氣鉆井可參照執行。【說明】本標準是特指在空氣鉆井情況下的安全操作規程、安全技術措施，以及井下異常情況下的特殊應急措施。而常規鉆井的安全要求及硫化氫氣井鉆井的安全要求雖沒有在標準中提及，但由于引用了相關的標準，所以同樣在實際施工中應予遵照執行。本標準的編制雖然是從川東北的空氣鉆井而起，但在專家審議中認為該標準是我國第一部關于空氣鉆井安全技術的標準，應該適用于中石化集團公司陸上石油與天然氣井空氣鉆井作業。同時，在氮氣和天然氣鉆井的有關標準制定以前，可以部分參照本標準執行。規范性引用文件下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內容）或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據本標準達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。SY/T6203-1996油氣井井噴著火搶險作法SY/T6551-2003欠平衡鉆井安全技術規程SY/T5858-2004石油工業動火作業安全規程SY/T5087-2005含硫化氫油氣井安全鉆井推薦做法SY/T5225-2005石油與天然氣鉆井、開發、儲運防火防爆安全生產技術規程SY/T6227-2005含硫油氣田硫化氫監測與人身安全防護規定SY/T6426-2005鉆井井控技術規程Q/SH-2006川東北地區天然氣鉆井與井下作業安全技術規范【說明】上述規范性引用文件中的Q/SH-2006《川東北地區天然氣鉆井與井下作業安全技術規范》是和本標準一起發布實施的。術語和定義下列術語和定義適用于本標準空氣鉆井airdrilling以空氣作為鉆井流體所進行的鉆井。【說明】空氣鉆井與氣體鉆井是有區別的。氣體鉆井包括空氣鉆井、霧化鉆井、泡沫鉆井、氮氣鉆井、天然氣鉆井、尾氣鉆井等。空氣鉆井只是氣體鉆井中的一種鉆井方式。空氣鉆井因其氣體的特性限制，最早只是一種適用于不含H2的低壓產層或非產層，現在用來提高高陡構造及致密地層鉆進速度燃爆burningandexplode天然氣外泄后，因受外界因素的影響或達到自燃爆炸的濃度而發生的燃燒或爆炸。【說明】受外界因素的影響主要是指2個方面：⑴天然氣爆炸極限濃度為4～15%，H2S爆炸濃度為4.3～46%，且燃爆只在井下具備點火條件時才會發生。目前認為井下失火、爆炸原因有三個：一是由于鉆柱上的微小裂縫或洞，高速氣流通過時產生高的摩擦溫度而失火；二是由于井內碎屑與金屬鉆柱碰撞時的瞬間高溫而失火；三是由于井下溫度、壓力達到了混合氣體的自燃點而爆燃，這多發于在有泥餅圈存在的井段內。⑵天然氣雖然沒有達到自燃爆炸的濃度，但由于地面使用非防爆電氣設備或線路產生的電火花、金屬撞擊產生的火花、違規動火及違規吸煙等人為的因素而造成天然氣的燃燒和爆炸。泥環earthcircle因為少量而足夠的水將巖屑粘結在一起，在鉆桿表面形成的泥餅環。【說明】泥環不僅形成在鉆鋌和鉆桿連接處，只要是鉆桿外徑有變化而使環空氣流變化的地方，都可能形成泥環，如加重鉆桿護箍處。有時也指在井壁上形成的泥環。嚴重的泥環會堵死井眼，使鉆具卡鉆，或使泥環以下因天然氣聚集而引起井下燃爆。排砂管線expelsandpipeline空氣鉆井中，從旋轉防噴器出口接出的排除鉆屑的管線。【說明】排砂管線有的資料也稱排屑管線。有時在霧化鉆井或泡沫鉆井情況下稱排放管線。泄壓管線releasepressurepipeline空氣鉆井中，從主氣管線接出的用于停止供氣后排出鉆柱內氣體的管線。【說明】停鉆接單根前，要使用泄壓管線排出立管、水龍頭、方鉆鋌和鉆桿到浮閥頂部之間的氣體，釋放壓力。燃燒管線burningpipeline空氣鉆井中，從液氣分離器接出的排出鉆井液中氣體的管線。適用條件地層壓力剖面、巖性剖面清楚。【說明】這是由空氣鉆井的局限性所決定的，有高壓油氣層、高含水層，含硫化氫，都不能進行空氣鉆井作業，否則就會造成事故或特大事故。為了確保空氣鉆井的安全，必須對進行空氣鉆井的地層了解相當清楚才行。井身結構合理，裸眼井段井壁穩定，地層出水量小于8m3/h，返出氣體中全烴含量小于3％。【說明】空氣鉆井的實質是在不含硫的低壓產層或非產層中的欠平衡鉆井，其氣柱壓力遠遠小于清水或鉆井液的液柱壓力，如果裸眼井段的井壁不穩定，則很容易發生井壁坍塌的情況，造成卡鉆；地層出水，會形成泥環，造成卡鉆或井下燃爆；地層出天然氣會造成井下或井場燃爆。對于地層出水量的定量，在川東北的空氣鉆井設計中，普遍定為5m3/h,但美國威德福（Weatherford小于和等于0.477m0.477m3/h～7.953m大于7.953m3而小出水量就會形成泥環。專家們經反復討論，認為在現場地層出水量不好測量，主要看井下情況是否正常。如果在這里提法含糊，現場不好操作。所以取了一個地層大出水量的下限作為依據，因為地層大出水量肯定會造成井下情況的復雜，無法繼續空氣鉆井，這一點將在下面詳細說明。對于氣體中全烴含量，一般來說，5％～15%的濃度是燃爆的范圍，所以標準中氣體中全烴含量定為小于3%，以保證空氣鉆井的順利進行。地層流體不含硫化氫。【說明】因為空氣鉆井時從井內返出的氣體，全部排入大氣中，如果地層流體中含有硫化氫，就會隨著返出氣體進入井場大氣中，給現場施工人員或周圍居民帶來危害，這是絕對不能允許的。當然，川東北地區有時打探井則點著一個長明火，以便隨時燒掉不可預測的井內出來的硫化氫和其他有毒有害氣體。設計要求空氣鉆井設計應納入鉆井總體設計。【說明】空氣鉆井設計既是一個獨立的設計，又是鉆井總體設計中的一部分。它既要考慮到空氣鉆井的特點，又要服從鉆井總體設計的需要，不能因空氣鉆井而違背鉆井的總體目標，只能是保證鉆井總體目標的實現。地質設計要提供空氣鉆井井段準確的地層出水量、含油氣量、含硫化氫等以及安全提示。【說明】正因為空氣鉆井的局限性，因此要求地質設計部門對將實施空氣鉆井的井段內，要提供準確的地層出水量、含油氣量、含硫化氫的數據，以便工程上以此決定空氣鉆井的可行性。地質設計還要對該井段空氣鉆井可能出現的問題提出安全提示。當萬一發生事故時，這一條款的內容一是提醒現場操作人員啟動應急預案，二是為事故責任劃分提供一條重要依據，所以地質和工程對此都不能掉于輕心。工程設計除滿足常規鉆井要求外，還應包括預計實施空氣鉆井的井段及可能出現的復雜情況的分析、施工前的準備和安全防護設施、施工安全技術措施、井場防燃爆安全措施、復雜情況的處置及應急措施等安全方面的內容。【說明】這里主要是強調了空氣鉆井工程設計中的安全條款必須要包括以下內容：預計實施空氣鉆井的井段及可能出現的復雜情況的分析；施工前的準備和安全防護設施、施工安全技術措施、井場防燃爆安全措施、復雜情況的處置及應急措施等。這也是啟動應急預案和區分事故責任的重要依據之一。應由具有甲級鉆井設計資質的單位負責空氣鉆井設計，按審批程序審批。【說明】甲級鉆井設計資質的單位是指經中石化集團公司審查認可的鉆井設計單位。審批程序和常規鉆井設計的審批程序相同。實際工作中確實存在不按照程序進行審批的情況，把空氣鉆井技術看的非常簡單，要堅決糾正。施工前的準備井場布置燃燒池處于井場的下風口處，距井口100m；燃燒池總容積為200m3以上，用耐火磚砌成高3m、正面厚1.5m、兩側厚0.5m燃燒管線方向應為井場下風方向，燃燒管線、放噴管線出口應距各種固定設施、高壓線等50m以上。【說明】因為燃燒管線、放噴管線出口處都可能點火燒掉井內返出的天然氣，所以要處于井場的下風方向，并距離各種固定設施、高壓線等50m以上。應在季風入口處、井架上、振動篩、座崗房、防噴器液控房等處設立風向標；并按不同上風方向設立兩處安全集合點；撤離路線有明顯標志和照明。【說明】設立風向標是為了發生緊急情況時，井場的工作人員都能立即確定上風方向，安全撤離；設立不同上風方向的兩處安全集合點是為了在風向變化時，至少有一處安全集合點是安全的；撤離路線上要有明顯的標志，使所有人一眼就能看到，夜間保證照明，撤離路線上任何時候都不準有任何障礙物，保證撤離路線的暢通。空氣鉆井設備安置的場地應堅實平整，能承受單臺設備15噸的重量。在供氣設備、高壓管匯和泄壓管線區域設置安全警戒線，嚴禁非操作人員入內。排砂管線出口應處于井場的沉砂池處，距空氣鉆井設備、油罐和發電房等關鍵設備30m【說明】30m的距離是專家們審議時反復討論后確定的。排砂管線用支架固定牢靠，其直徑應滿足井眼排氣的需要。【說明】根據美國空氣鉆井手冊，排砂管線的直徑計算推薦以下計算公式：dbl≥﹝1.1﹙dc2-dp2﹚﹞1/2式中dbl－排砂管線內徑（mm）dc－井口部位井眼直徑（mm）dp－所用鉆桿外徑(mm)泄壓管線排出口應接到空曠處。【說明】一般情況下，泄壓管線的出口在震動篩和循環罐后面，通到沉沙池。泄壓管線也要加以固定，并設安全警示牌。地面設備安裝井架底座凈空高度足以安裝正常鉆井井口裝置和旋轉防噴器組合,環型防噴器上端面至轉盤大梁下端的距離應不小于1.8m。井控裝置的安裝應符合SY/T6426-2005中4.1.1和4.1.2的規定。二開應安裝雙四通、全封和剪切閘板、7MPa以上的旋轉防噴器。【說明】這兩條是根據高壓高產天然氣井非產層空氣鉆井所需而要求的。高產氣井井口一般安裝雙四通，以便安裝四根放噴管線；全封和剪切閘板是在緊急情況下關閉井口的最后手段；旋轉防噴器是空氣鉆井的需要，空氣鉆井正常循環壓力為2～3MPa,所以7MPa的工作壓力完全能滿足需要。各單位應制定剪切閘板防噴器及其控制裝置的使用管理規定。使用剪切閘板的決策人是鉆井隊所屬單位的井控第一責任人。在來不及請示的特殊情況下，鉆井隊隊長和甲方鉆井監督協商后可決定并組織實施剪斷鉆桿關井。在《含硫油氣井鉆井井控裝置配套安裝和使用規范》中規定了剪切閘板剪斷井內鉆桿控制井口的操作程序：a）在確保鉆具被防噴器剪切的鉆桿接頭不在剪切閘板位置后，鎖定鉆機絞車剎車裝置；b）關閉剪切閘板防噴器以上的環形防噴器和半封單閘板防噴器；c）打開主放噴管線泄壓；d）在鉆桿上（轉盤面以上）適當位置安裝上相應的鉆桿死卡（安裝剪切閘板防噴器的井隊應配備φ127mm和φ88.9mm的鉆桿死卡各一只），用鋼絲繩與鉆機連接固定牢固；e）打開剪切閘板防噴器以下的半封閘板防噴器；f）打開遠控臺儲能器旁通閥，關剪切閘板防噴器，直到剪斷鉆桿或油管；g）關全封閘板防噴器，并手動鎖緊全封和剪切閘板防噴器；h）關儲能器旁通閥，將遠控臺管匯壓力調整到規定值。空氣鉆井空壓機組應集中擺放，距井口的距離應大于30m。空壓機之間距離不少于1.8m；油罐與空壓機之間距離不少于30m【說明】這幾個距離都是專家們審議時反復討論后確定的。所有空氣鉆井設備的管線、防噴管線、燃燒管線、泄壓管線、壓井管線均應固定牢靠。空氣鉆井設備的地面管匯應分段逐級試壓合格，試壓標準按表1執行。【說明】分段逐級試壓的意思是：每一級高壓管線試壓時，先按低壓標準（如表1中的1.5MPa）穩壓10min，合格后再按高壓標準（如表1中的12MPa）穩壓10min。這樣就可以在低壓試壓時發現問題，整改后再進行高壓試壓，避免高壓試壓時發生高壓氣流泄漏刺傷人和管線蹩壞打傷人等事故。高壓試壓壓力是根據增壓機的額定工作壓力來確定的。正式空氣鉆進前，應試鉆合格。【說明】在試鉆時應檢查空氣鉆井設備運轉是否正常；各條供氣管線有無刺漏；排砂管線排出口返出的氣流和巖屑是否正常；返出氣體中有無水霧；井下是否正常；各崗位人員是否堅守崗位及是否掌握必要的操作要領等。發現問題必須立即整改，達到正常后才為合格。表1空氣鉆井設備的地面管匯試壓標準名稱試壓要求試壓介質試壓值（MPa）穩壓時間(min)允許壓降（MPa）低壓管線空氣2.5≥10≤0.7一級高壓管線（低壓）空氣1.5≥10≤0.7一級高壓管線（高壓）空氣12≥10≤0.7二級高壓管線（低壓）空氣1.5≥10≤0.7二級高壓管線（高壓）空氣12≥10≤0.7霧化泵至主氣路旋閥的管線清水15≥10≤0.7注：低壓管線為壓縮機出口至增壓器進口的管線，一級高壓管線為增壓器出口至主氣路旋閥的管線，二級高壓管線為主氣路旋閥至立管的管線。施工前的交底和培訓由空氣鉆井技術服務隊工程師、地質工程師、井隊工程師對全體施工的作業人員進行地質和工程技術交底和培訓，主要內容是：空氣鉆井井段的地質情況、空氣鉆井的工藝流程和安全技術規范、可能出現的復雜情況及應急處理措施。【說明】未經技術交底和培訓的，一律不準開鉆；員工未接受培訓（或培訓不合格）的一律不準上崗。培訓內容中工程技術部分，除空氣鉆井工程設計書外，空氣鉆井工藝流程可選用《空氣鉆井技術規范》作為教材，空氣鉆井安全技術規范可選用本標準作為教材。鉆井液及處理材料、加重材料的儲備開鉆前鉆井隊應按設計儲備2倍井筒容積的常規鉆井鉆井液；儲備1.5倍加重鉆井液；儲備加重劑不少于200噸，應儲備一次用量以上的堵漏材料；儲備鉆井液應按規定循環和維護。【說明】各種儲備量均參照了《川東北地區天然氣鉆井與井下作業安全技術規范》的要求，常規鉆井液的儲備是為鉆井方式的轉換作準備的，加重鉆井液的儲備是為突然鉆遇高壓氣層壓井作準備的。由于是空氣鉆井，井眼是空的，所以儲備量要求比較大。當鉆遇高壓氣層壓井時，加重鉆井液如果不夠，可用常規鉆井液加重后作補充。消防、安全防護器材及監測儀器的配備井場應按照SY/T6426-2005的規定配備干粉、二氧化碳滅火器。設置防護室，儲備急救箱、擔架等用具。【說明】SY/T6426-2005中8.1.5規定：“消防器材的配備執行SY/T5876中的規定”。SY/T5876規定：井場應配備100L泡沫滅火器2個、8kg干粉滅火器10個、5kg二氧化碳滅火器2個、消防斧2把、防火鍬6把、消防桶8個、防火沙4m3、75m長消防水龍帶1根、φ19mm直流水槍2支，機房配備“1211”滅火機3支，發電房配備“1211”滅火機2支。消防器材有專人掛牌管理，不得挪作它用。鉆臺上配備ABC型70kgMT滅火器2臺；ABC型8kgMF滅火器4臺。空氣鉆井設備區配備ABC型35kgMT滅火器2臺；ABC型8kgMF滅火器4臺。在空氣壓縮機機房內應配備氣溶膠（七氟丙烷）滅火器材。【說明】七氟丙烷滅火器材是裝在外殼中的七氟丙烷液化氣，安放在設備下方。當發生火災時，因溫度升高，外殼爆裂，七氟丙烷氣體向上方漫延，籠罩了設備，隔斷了火焰與空氣的接觸，從而起到了滅火的效果。當然，有時鉆井隊也請消防隊駐井值班，日夜進行監控，也是一種辦法。在燃燒管線、防噴管線、排砂管線的出口處，應配置自動點火裝置、手動點火裝置和防回火裝置，設置長明火。取樣口和排砂口應設置固定式可燃氣體、硫化氫監測探頭，并與井場監測儀聯網。【說明】井場多功能監測儀按SY/T5087-2005《含硫化氫油氣井安全鉆井推薦做法》和SY/T6426-2005《鉆井井控技術規程》中安裝監測。并按SY/T5087-2005《含硫化氫油氣井安全鉆井推薦做法》的要求，鉆井隊應配備足夠數量的正壓式空氣呼吸器和便攜式硫化氫監測儀（上崗人員每人一套）、專用硫化氫報警器和二氧化硫監測儀。其他各單位要按規定配備正壓式空氣呼吸器。在這眾多的儀器儀表中，要特別提到的是在鉆臺上要安裝一臺高壓報警器，以檢測注入的氣體壓力有任何的異常增加，因為壓力的異常增加往往是井下異常情況的直接信號。組織措施成立空氣鉆井施工安全領導小組。組長由鉆井隊平臺經理擔任，副組長由空氣鉆井技術服務隊隊長、鉆井工程師、鉆井監督擔任；成員包括：鉆井隊平臺副經理、鉆井液工程師、安全員、空氣鉆井技術服務隊工程師、錄井隊隊長及其他協作單位現場負責人。負責整個空氣鉆井作業期間的安全措施、應急措施的制訂、演練和實施。應急預案空氣鉆井的應急預案的重點應是強化防火、防爆、防井噴和防硫化氫，其它應符合SY/T6551-2003和Q/SH-2006川東北地區天然氣鉆井與井下作業安全技術規范第6章的規定。【說明】本條款強調了空氣鉆井應急預案重點是防火、防爆、防井噴和防硫化氫的應急預案，并不是說其他常規的應急預案不需要，常規鉆井時必須編制的應急預案同樣適用于空氣鉆井，如井下復雜情況（卡鉆、燃爆等）的應急預案、自然災害的應急預案、人身事故急救的應急預案、設備事故的應急預案等等。施工前的檢查驗收施工前投資方主管部門應組織有關人員進行開工驗收，合格后發放開工通知單。【說明】本標準中的投資方即是甲方，有時也叫生產經營單位。鉆井隊的上級有關部門可以參加檢查驗收，但組織檢查驗收的必須是甲方的技術部門和安全部門，檢查合格后發放的開工通知單必須有甲方有關負責人的簽字。檢查驗收的表格和開工通知單的式樣由甲方設計。檢查驗收的內容不限于但至少要包括下一條款中所列的內容。檢查驗收的內容。安全設施和防護設施的配備及安裝。【說明】主要檢查安全設施和防護設施是否按有關的標準和本標準所規定的數量、型號配備，安裝位置及存放保管方法是否準確，性能是否可靠。井控裝備及地面配套設備的安裝。【說明】主要檢查井控裝備的安裝質量、防噴器的工作壓力是否符合設計要求、是否配備了剪切閘板和全封閘板、各防噴器及閘閥的試壓記錄、閘板防噴器手動緊鎖桿的安裝、防噴器組的固定、遠控房儲能罐的儲能壓力、液控管線的連接等。空氣鉆井設備、旋轉防噴器控制系統的安裝。【說明】主要檢查空氣鉆井設備的位置是否符合本標準的要求、供氣管線的試壓記錄、供氣管線的固定等。空氣鉆井設備各個管線（低壓管線、高壓管線、泄壓管線、燃燒管線、排砂管線等）、節流管匯、壓井管線、放噴管線的連接和固定；節流管匯各閥的開關狀態；點火裝置及防回火裝置的安裝。【說明】要注意檢查各管線固定是否牢靠；節流管匯各閥的開關狀態是否正確，是否和所掛牌表明的狀態相符；點火裝置是否完好好用，安裝位置是否正確；放噴管線、燃燒管線和排砂管線的長度和走向是否符合要求。多功能氣體監測儀和空氣鉆井數據采集系統的安裝和調試。【說明】檢查調試記錄。壓井管匯與壓井泵。【說明】檢查壓井管線和壓井泵是否連接好并經過試壓合格，處于壓井工作狀態。空氣鉆井設備、配套管線、節流管匯以及壓井管匯上的各個閘閥、壓力表、傳感器。監測設備的配備及探頭的安裝。【說明】檢查監測設備配備是否齊全，探頭安裝位置是否正確。常規鉆井鉆井液、高密度鉆井液、加重材料、堵漏材料和鉆井液處理劑的儲備。【說明】主要檢查所有的儲備量是否符合本標準的要求、儲備鉆井液的維護循環記錄和材料的保管情況。入井工具的質量及鉆臺上的方鉆桿旋塞、防噴鉆桿單根等鉆具內防噴工具的準備。【說明】主要檢查是否按井控有關標準和本標準的要求進行配備，規格是否和防噴器相當，有無檢查記錄。電路和氣路的安裝。【說明】檢查電路和氣路安裝是否正規，電路、電器及電氣開關是否防爆，有無防漏電裝置。技術交底和培訓【說明】檢查交底和培訓記錄，并對現場工作人員進行抽查考試，檢查培訓效果。檢查應該持證上崗人員的持證情況。施工安全技術措施人員防護【說明】本條中下列兩款僅僅是針對空氣鉆井的特殊要求，常規鉆井時對人員安全防護的要求同樣適用于空氣鉆井。空氣鉆井地面注氣管匯、泄壓管線及設備應以警戒線、警示牌標識，非操作人員嚴禁擅自進入。井場所有人員上崗應佩戴護目鏡和耳塞。【說明】這是因為空氣鉆井噪音大，卸方鉆桿時或管線泄漏時氣流會帶起砂石和渣子，傷人耳目。安全操作要求【說明】本條款僅僅是針對空氣鉆井的特殊要求，常規鉆井時有關的安全操作要求同樣適用于空氣鉆井。空氣鉆井設備、地面管線試壓時，附近嚴禁站人；管線充氣憋壓后，嚴禁砸擊管線。起鉆或接單根時，應先停止供氣，并打開泄壓閥泄掉鉆具內空氣壓力，當立壓降至0時，方可卸方鉆桿，嚴禁帶壓卸扣。【說明】這是因為鉆頭上帶有鉆頭浮閥，停止供氣后鉆具內仍憋有壓力，帶壓卸扣會造成重大惡性事故。卸開方鉆桿并上提鉆具時，井口操作人員應退后，并注視井口。【說明】打開泄壓閥泄掉鉆具內的空氣壓力后，鉆具內仍可能殘留余氣，上提方鉆桿時，余氣會將絲扣處的絲扣油渣或鉆具內的鐵屑渣刺出，所以人員應退后，并注視井口，以便躲避。停／供空氣操作應有專人負責，鉆臺上下聯絡方式可靠。【說明】鉆臺上和空氣鉆井設備區都應有專人負責聯絡，聯絡方式可以是示意牌，也可以舉旗。聯絡信號要固定，聯絡人的位置也要固定。開關閘閥停／供氣操作應首先確認，確認無誤后方可動作。定期檢查井口裝置狀態和工作情況，每次起完鉆后，應接上噴射接頭，將井口防噴器內吹凈。【說明】鉆井隊應定期檢查井口裝置的工作狀態是否正常，防噴器閘板的開關是否正常，固定是否完好。由于空氣鉆井是空氣將井內巖屑帶到地面，因此很可能將巖屑帶進防噴器閘板縫內，使閘板活動困難，影響關井，所以每次起完鉆后要將井口防噴器內吹凈。空氣鉆進時，所有人員應堅守崗位，隨時準備處理突發事件、轉換鉆井方式或啟動應急預案。鉆具使用與管理應按設計要求配備和安裝鉆柱浮閥，鉆頭浮閥的承壓能力要與防噴器組的壓力配套，入井前鉆井隊工程師應再次檢查，做好記錄。【說明】在標準編制過程中，關于鉆頭浮閥的安裝，大家意見比較一致。但對每200～300m加一個入井下旋塞和鉆桿浮閥，大家意見分歧很大，經過多方征求意見，特別是現場工作人員的意見，認為空氣鉆井可以不加鉆桿浮閥和入井下旋塞，因為空氣本身沒有危害，可以放入大氣中，同時鉆具中途不安鉆桿浮閥，有利于鉆進中途的測斜作業。因此標準中對鉆桿浮閥和入井下旋塞未作要求。如果以后有什么更好的意見大家可以提出來在進行修改。轉盤鉆進時，選用六方方鉆桿，其長度要滿足旋轉防噴器驅動補心能進入旋轉防噴器的旋轉總成。【說明】選用六方方鉆桿的目的是為了旋轉防噴器的膠芯可以更好的密封；方鉆桿的長度應該大于旋轉防噴器驅動補心進入旋轉防噴器的旋轉總成時的方入加上最長的鉆桿單根的長度。相應大鼠洞和水龍帶的長度要與之適應。空氣鉆井應對鉆鋌、接頭、內防噴工具進行嚴格檢查。應使用18°斜坡接頭鉆桿。鉆桿本體腐蝕凹坑深度不大于0.3mm，鉆桿接頭不能有深壓痕和毛刺。鉆桿內徑必須暢通，內涂層不得有掉塊，鉆鋌本體無毛刺、棱角。【說明】因為空氣鉆井中氣流對鉆鋌、接頭、內防噴工具和鉆桿的內壁沖蝕比較厲害，鉆鋌、接頭、內防噴工具和鉆桿的損壞比常規鉆井多，所以必須加強檢查，并定期對鉆鋌進行探傷。鉆鋌本體無毛刺、棱角的要求是為了保護旋轉防噴器的膠芯防止過快磨損。保護鉆桿絲扣和臺肩，鉆具上下鉆臺應戴好護絲；下鉆和接單根時，應涂好絲扣油。【說明】因為空氣鉆進時對鉆桿絲扣和臺肩的氣密性要求比常規鉆井液鉆進時對絲扣和臺肩的密封要求高得多，所以標準特別強調了對鉆桿絲扣和臺肩的保護。起鉆時要嚴格檢查鉆具本體、絲扣、臺肩和接頭的磨損情況，如果鉆具達不到API規定的一級鉆桿的標準或有微裂紋等情況，應單獨擺放，做好標記，嚴禁入井。施工中應使用減震器，最大限度降低鉆具的震動。【說明】除了使用減震器以外，有的鉆井隊使用了空氣錘，可在1秒鐘之內沖擊井底巖石120次，可以大大緩沖鉆柱的震動，減少對鉆柱的疲勞損壞，效果比較理想。鉆井方式的轉換7.4鉆井方式的轉換7.4.1遇到下列情況之一，應立即停止空氣鉆井，轉換為常規鉆井液鉆井：a）地層出水影響正常鉆進。【說明】根據國內外多處資料介紹：地層出水是空氣鉆井最大的障礙之一。由于空氣不能攜帶井眼穩定添加劑，所以不能直接用空氣鉆穿不穩定地層。當鉆遇飽和水層，粉塵會變為段塞。由于液體在環空的出現，會潤濕水敏性頁巖，這會導致井塌卡鉆。而且濕巖屑會粘附在一起在鉆桿外壁上形成泥餅環，不能被空氣從環空中帶上來。當填充環空時，阻止了空氣流動并產生卡鉆。而且隨著這些間歇的空氣大段塞沿著井眼向上運移，它們會堵塞地面設備并且對井壁產生不穩定性效應。因此，地層出水必定會導致出現井下復雜情況。b）返出氣體中全烴含量連續超過3％或連續兩次發生井下燃爆。【說明】由于空氣中含有著火來源的氧氣，容易造成井下著火。只要壓縮空氣中的氧同烴液或天然氣混合，達到一定比例，就極易燃燒或爆炸。有資料介紹在地面大氣壓的情況下，空氣中的全烴含量達到4％～15％，就會發生爆炸。而在2.1MPa的壓力下，發生爆炸的壓縮空氣中的全烴含量范圍為4％～30％。所以我們將返出氣體中的全烴含量上限定為3％。連續兩次發生井下燃爆是指發生井下燃爆后，停氣滅火，半小時后繼續空氣鉆進，又發生井下燃爆，即為連續兩次發生。爆炸后，對于鉆柱是否被炸壞的資料目前沒有檢索到，但是引起井壁坍塌、卡鉆、輸入空氣壓力升高的資料有報道很多。老君1井的鉆鋌被炸黑是指導的。c）返出氣體中硫化氫含量連續超過7.5mg/m3(5ppm)。【說明】返出氣體中監測到硫化氫，說明井下地層已經出硫化氫，因此必須立即停止空氣鉆井，轉換鉆井方式。d）扭矩、摩阻突然增大、起下鉆困難，影響鉆井安全。【說明】由于空氣鉆井是以空氣作為循環流體，無法攜帶常規鉆井用的鉆井液處理劑，也就無法處理井下復雜情況，所以井下出現了復雜情況，就需轉換鉆井方式。e）井斜大于設計要求，而且糾斜效果差。【說明】因為井斜大，糾斜效果差，就不宜繼續使用空氣鉆井，需要改變鉆具結構和鉆井參數，采用新的井下工具，例如垂直鉆井系統等。空氣鉆井的鉆壓為5噸左右，一般都很小，如果井再斜說明底層傾角太大，需要其他辦法解決。7.4.1.1井下有坍塌時，在鉆井液中加入抑制劑，抑制泥頁巖水化膨脹。7.4.1.2在建立循環后，控制一個適當的鉆井液密度，提高井內液柱的側壓力。7.4.1.3盡量減輕鉆具對井壁的碰撞，減輕壓力激動和抽吸，減輕鉆井液對井壁的沖刷。【說明】以上三個條款是處理鉆井方式轉換時出現的井壁坍塌。7.4.1.4發生漏失時，采用小排量（10～15l/s）循環，降低環空壓耗。7.4.1.5當漏失嚴重時，在泵入的鉆井液中加入堵漏劑，實施堵漏。【說明】當空氣鉆井轉換為鉆井方式時，鉆井液進入井眼，就產生了液柱壓力，本來不漏的地層就有可能發生漏失，采用堵漏措施堵漏即可。7.5防垮塌、卡鉆7.5.1空氣鉆井參數應按設計執行，如排砂管出口出現異常，扭矩變化較大時，應調整鉆井參數；地層出水影響空氣鉆井時，應該及時轉化為霧化鉆井或常規鉆井液鉆井。【說明】排砂管出口出現異常主要是指返出的鉆屑量減少、鉆屑變大，甚至鉆屑停止返出。7.5.2鉆進和接單根時應落實洗井和劃眼措施；每鉆進300m【說明】這一條款的目的就是保持井眼暢通。7.5.3在建立循環的情況下，鉆具在井內的靜止時間不得超過10min，鉆具活動范圍3～5m7.5.4鉆進過程中，若立管壓力突然上升或下降，應立即停止鉆進，上下活動鉆具（必要時可將鉆頭提至套管內），循環觀察排砂管口巖屑返出情況，正常后方可繼續鉆進。【說明】立管壓力突然上升說明井下環空堵塞，可能地層出水引起井壁坍塌或形成泥環；立管壓力突然下降，證明鉆具刺漏或斷裂。均應停止鉆進。7.5.5起鉆發生阻卡，應反復上下活動鉆具，直到暢通無阻后方可繼續起鉆。如果不能做到暢通無阻，則下鉆時應在遇阻井段進行劃眼。7.6井控7.6.1鉆臺下和井口裝置周圍應禁止堆放雜物，并設置防爆通風設備（鼓風機或風扇），防止有害或可燃氣體聚集。7.6.2制定空氣鉆井條件下的關井程序，明確崗位職責，防噴演習要達到熟練程度。7.6.2.1當地質綜合錄井監測全烴含量達到3％，錄井人員應立即報告井隊司鉆和平臺經理，增大氣體注入量，循環觀察，如全烴含量降低，則可繼續空氣鉆進；如全烴含量繼續上升，應立即發出井控警報，停止鉆進作業，上提方鉆桿直到接頭出轉盤面。空氣鉆井管匯操作人員迅速打開空氣管線旁通閥，關閉通向鉆臺立管氣路，繼續空轉壓縮機(僅需運轉距出口管線最遠的一臺即可)，直至得到現場監督通知或防噴器關住后，方可停止。7.6.2.2節流管匯的手動閥應處于常開狀態，進液氣分離器的手動閥應處于常關狀態。7.6.2.3關井程序司鉆應先打開節流管匯的液動閥；關環形防噴器，關半封；司鉆調節節流管匯的液動節流閥，控制套壓放噴。套壓控制的原則是：表層（技術）套管鞋處地層破裂壓力、表層（技術）套管抗內壓強度和防噴器額定工作壓力三者之間最小值的80％；鉆井隊派專人負責點火。7.6.2.4應按應急預案的要求進行壓井作業。7.6.2.5鉆井液返出地面后，應打開液氣分離器的閥門，用液氣分離器除氣。7.6.2.6如果泵入鉆井液量超過環空容積的20％而不返出，則可視為井漏，應降低泵速并迅速配堵漏鉆井液進行堵漏。7.6.2.7壓井成功后轉換為常規鉆井液鉆井。【說明】空氣鉆井的井控管理基本上和常規鉆井的井控管理相同，不同之處有以下幾點：常規鉆井井控規定發現溢流達2m3,應立即按關井操作規定程序迅速關井。而空氣鉆井井控規定監測全烴含量達到3％，增大氣體注入量，循環觀察，如全烴含量繼續上升，應立即發出井控警報，停止鉆進作業，停氣關井。這是因為兩種鉆井方式的流體不同，發現井噴預兆也就不同。并且，常規鉆井關井后應及時求得關井立管壓力、關井套壓和溢流量。空氣鉆井關井后立即壓井。這是因為空氣鉆井已經確認地層流體是天然氣，由于井筒內的氣柱壓力遠遠小于鉆井液的液柱壓力，地層內的天然氣上竄速度也就遠遠大于常規鉆井，在高壓油氣區塊，不迅速壓井就可能使井口難于控制，轉化成重大惡性事故。關井套壓代表的意義不同。常規鉆井時關井套壓等于井底油氣層壓力和井筒鉆井液液柱壓力之差。而空氣鉆井的關井套壓基本上就等于井底油氣層壓力。最大套壓和控制套壓的確定原則不同。常規鉆井規定最大允許關井套壓為薄弱地層破裂壓力所允許關井套壓、套管抗內壓強度的80％和井口裝置額定工作壓力三者之間最小值；而本標準規定的是控制套壓放噴，套壓控制的原則為表層（技術）套管鞋處地層破裂壓力、表層（技術）套管抗內壓強度和防噴器額定工作壓力三者之間最小值的80％。這二者是有區別的，控制套壓放噴時的套壓并不是最大允許關井套壓的，為了安全，控制套壓放噴時的套壓是小于最大允許關井套壓的。所以二者確定的原則就不同。常規鉆井規定在允許關井套壓內嚴禁放噴，這是為了保持井筒內的鉆井液量，減少地層流體進入井眼的的數量，為壓井創造條件。而空氣鉆井則不存在這個問題，所以可以在小于最大允許關井套壓的控制套壓下放噴。7.7硫化氫防護在含硫化氫區域進行空氣鉆井作業，應符合SY/T5087-2005、SY/T6227-2005和Q/SH-2006川東北地區天然氣鉆井與井下作業安全技術規范的規定。防燃爆安全措施燃爆監測系統安裝燃爆監測系統的氣體取樣裝置需按圖1所示安裝在排砂管線上。見標準示意圖。按圖2所示位置,采用焊接的方法，在排砂管線上預裝氣體取樣裝置接口備用。見標準示意圖。在線監測與分析在井場，依靠返出氣體燃爆監測系統和氣測錄井車，由地質錄井人員全程對井場的燃爆安全進行監控，根據情況調整鉆井方案。返出氣體監測包括：返出氣體的甲烷濃度、硫化氫濃度、氧氣濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、返出氣體的溫度等參數的連續監測和記錄。氣測錄井全程監測全烴含量。一旦發現有微量可燃氣體，應特別注意在排砂管線上的甲烷在線監測。同時注意控制鉆速，必要時停鉆循環觀察。連續的氣測錄井監測空氣鉆井過程中，在排砂管線處全程開展在線甲烷監測和井下燃爆監測。一旦井下燃爆，多功能監測儀上表現為：氧氣濃度和甲烷濃度下降，二氧化碳濃度和一氧化碳濃度上升，此時應立即停止注氣，使井下的燃燒因缺氧而自動熄滅。停氣半小時，待井下溫度下降后，繼續使用空氣鉆進。當再次發生井下燃爆后，應停氣滅火，轉換為常規鉆井液鉆井。【說明】本章的前三條是井下防燃爆的安全措施，通過安裝在排砂管口的燃爆監測系統，發現井下的燃爆情況，及時進行鉆井方式的轉換。排砂管口的燃爆監測系統按第一條的要求安裝。排砂管上的儀器設施較多，例如點火裝置、防回火裝置、沉降水管、氣體取樣裝置、巖屑取樣裝置和吹砂管（有的資料稱其為第一噴嘴）等。因此燃爆監測系統的氣體取樣裝置安裝應該是位置正確、焊接牢靠。第二條規定了防燃爆監測的負責人、監測的內容和方法。負責防燃爆監測的是地質錄井人員，監測的方法是全程連續監測和記錄，監測的內容為返出氣體的甲烷濃度、硫化氫濃度、氧氣濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、返出氣體的溫度等參數。還特別規定“一旦發現有微量可燃氣體，應特別注意在排砂管線上的甲烷在線監測。同時注意控制鉆速，必要時停鉆循環觀察”。這是防止過多地打開氣層，和常規鉆井中“鉆遇快鉆時要停鉆循環觀察”是一個道理。第三條規定了井下燃爆的監測、發現異常和處理方式。地面防燃爆安全措施應符合SY/T5225-2005的規定，并采取以下措施：鉆進時，機泵房、排砂管出口、增壓機等處，應有專人值班觀察。【說明】安排專人值班觀察的目的，一是為了設備安全運轉；二是為了及時發現異常情況；三是出現異常情況可及時處理。鉆進時，錄井隊監測人員發現返出氣體的甲烷、硫化氫等參數異常變化時應立即報告井隊司鉆和平臺經理。突遇六級以上狂風時，應停止空氣鉆進，將鉆具提離井底。【說明】這是因為風力在六級以上時，風速已達到13.8m/s以上進入井場的所有人員嚴禁吸煙，嚴禁攜帶火種；進入井場的車輛必須帶防火罩；井場內需進行動火作業時，應執行SY/T5858—2004中的動火作業安全規定。【說明】SY/T5858－2004中規定，“動火前由施工單位填寫動火報告，制定動火措施；動火單位主管領導審查后，由二級單位安全技術部門審查批準”。動火申請報告批準后，有關人員要到現場檢查動火準備工作及動火措施的落實情況，并監督實施，確保施工安全。施工安全得不到保證時，安全部門有權制止施工，動火現場應按動火措施的要求，配備足夠的消防設施和器材。非動火人員不得隨意進入動火現場。動火完工后，監督人員對現場進行檢查，確認無火種存在方可離開。井場內應禁止使用非防爆通訊工具。井下異常情況的應急措施防燃爆應急措施鉆進過程中，錄井人員發現返出氣體中含有天然氣，立刻報告井隊司鉆和平臺經理。如果地質綜合錄井氣測全烴含量低于3%，增大氣體注入量，繼續空氣鉆進。排砂管出口處點火。【說明】返出氣體中含有天然氣證明鉆遇氣層，但天然氣含量低于3%，還在安全范圍內，可以繼續空氣鉆進。增大氣體注入量是為了減小返出氣體中天然氣的含量，使井下安全。當錄井人員監測到返出氣體中全烴含量達到3％，立刻報告井隊司鉆和平臺經理。增大氣體注入量。如全烴含量降低，可繼續空氣鉆進；如全烴含量繼續上升，則響起井控警報，井隊停止空氣鉆進，空氣鉆井技術服務隊應停止供氣；按本標準7.6.2的規定程序控制井口、放噴，放噴管線出口處點火，實施壓井作業，轉換為常規鉆井液鉆井。【說明】當返出氣體中天然氣含量達到3%，增大氣體注入量后天然氣含量下降，說明地層出天然氣的量沒有繼續增加，井下處于安全范圍內，所以可以繼續空氣鉆進。如天然氣含量繼續上升，則說明地層出天然氣的量在繼續增加，很快就會達到燃爆濃度，因此必須停止空氣鉆進，進行壓井。空氣鉆井的壓井和常規鉆井的壓井有所不同，常規鉆井時，如果地層出氣，鉆井液密度有所下降，可以通過除氣加重來平衡井底壓力，阻止地層繼續出氣，不必關井。而空氣鉆井一旦發現地層出氣，就無法阻止地層繼續出氣，只有關井壓井，轉換鉆井方式。如果空氣鉆井過程中發現地層中出油（干式過濾器可見），應立刻報告井隊司鉆和平臺經理，停止空氣鉆進，轉換成常規鉆井液鉆井。若井噴失控，應立即啟動井噴失控應急預案。地層出硫化氫氣體的應急措施當錄井人員監測到返出氣體中硫化氫含量連續兩個監測點超過7.5mg/m3(5ppm)時，應立即報告井隊司鉆和平臺經理，停止空氣鉆井，轉換為常規鉆井液鉆井。同時派專人監測井場硫化氫含量。【說明】關于“硫化氫含量連續兩個監測點超過7.5mg/m3(5ppm)”，在標準編制時，我們征求過錄井部門的意見。因為空氣鉆井的適用條件之一就是地層不含硫化氫，現在連續有兩個監測點硫化氫含超過7.5mg/m3(5ppm)，足以證明地層已經在出硫化氫，必須停止空氣鉆井，轉換鉆井方式。硫化氫警報當井場硫化氫含量達到7.5mg/m3(5ppm)時，掛綠牌。當井場硫化氫含量達到15mg/m3（10ppm）時，掛黃牌，低音警報響起，藍色報警燈閃爍。當井場硫化氫含量達到30mg/m3（20ppm）時，掛紅牌，高音警報響起，紅色報警燈閃爍【說明】在SY/T5087-2005《含硫化氫油氣井安全鉆井推薦做法》中規定的警報分級標準是：a）井處于受控狀態，但存在對生命健康的潛在或可能的危險[硫化氫濃度小于15mg/m3(10ppm)]，應掛綠牌；b）對生命健康有影響硫化氫濃度[15mg/m3(10ppm)～30mg/m3(20ppm)]，應掛黃牌；c）對生命健康有威脅[硫化氫濃度大于或可能大于30mg/m3(20ppm)]，應掛紅牌。本標準將掛綠牌和黃牌的硫化氫濃度修訂為7.5mg/m3