高含硫天然气井开采作业环境与安全风险评价体系研究

【摘要】：我国高硫化氢气田(藏)主要分布在四川盆地,该盆地的2/3气田含硫化氢,“十五”期间探明的天然气田中有990亿m3为高含硫化氢。由于H2S的腐蚀性及剧毒性,高含硫气田的生产安全问题尤其需要重视。由于高含硫天然气田本身复杂多变,外部环境、气候条件等不可控制因素多,使得高含硫气田开发在技术、管理和外部环境条件等方面有着更高甚至特殊的要求。 川东北地区是中国石油加快天然气发展步伐的重点战略领域,也是四川油气田天然气增储上产的重要区块。其中四川盆地的气田储层主要属碳酸盐岩地层,地层构造复杂,且高含硫,开采风险极大。高含硫气田开发风险的核心问题,就是根据高含H2S的作业条件,进行材料腐蚀机理的研究和搞好相应的防护措施。因此,开展高含硫气井开采作业风险评价研究具有重要的现实意义和应用价值。 研究总结了国内外企业环境与安全风险评价研究现状和目前常用风险评价方法及石油企业HSE管理体系研究现状。对高含硫天然气井开采作业进行风险识别,运用事故树分析法研究确定天然气开采作业工艺过程中的主要风险因素。 模拟现场开采作业条件,进行材料腐蚀实验研究。主要实验研究内容包括:(1)H2S对油管、套管的影响。包括在实验室和现场条件下,油井管材料的抗硫化物应力开裂性能评价和电化学失重腐蚀效果实验。(2)地面管线钢材电化学失重腐蚀实验。(3)高流量对油管、套管的影响。包括冲蚀问题对油管尺寸的要求;现场流速对材料腐蚀的影响实验。通过实验研究总结H2S对材料腐蚀作用效果和作用机理的发展变化规律。以实验研究所得结果为依据确定高含硫钻井作业环境与安全风险评价因子项,划分风险程度评判等级。 研究中针对高含硫天然气开采作业环境与安全风险特点,运用模糊层次分析法,构建高含硫天然气井开采作业风险评价层次结构,建立高含硫气井开采作业风险评价体系。完成了风险评价体系综合风险度分级。开发了风险评价系统计算机软件。运用高含硫气井开采作业环境与安全风险评价体系对罗家寨11井开采现场进行风险识别和风险评价,验证了评价体系的可靠性,并提出风险削减措施。 【关键词】：高含硫气田 开采作业 环境风险 材料腐蚀实验 风险评价体系
【学位授予单位】：中国地质大学（北京）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TE377
【目录】：

• 中文摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 引言12-32
• 1.1 研究背景12-17
• 1.1.1 天然气工业现状及发展前景12-14
• 1.1.2 我国高含硫化氢气田开发面临的问题14-17
• 1.2 研究目的及意义17-19
• 1.2.1 风险评价是石油企业 HSE 管理体系的核心17-18
• 1.2.2 高含硫气井开采作业风险评价的研究意义18-19
• 1.3 国内外研究现状19-29
• 1.3.1 国外企业风险评价研究现状19-21
• 1.3.2 国内企业风险评价研究现状21-23
• 1.3.3 风险评价方法研究现状23-28
• 1.3.4 石油企业HSE 管理体系研究现状28-29
• 1.3.5 目前该领域存在问题29
• 1.4 研究内容与方法29-31
• 1.5 主要创新性研究成果31-32
• 2 高含硫气井开采作业风险因素识别与风险评价方法研究32-42
• 2.1 风险识别内容与方法32-34
• 2.1.1 环境与安全风险识别内容32
• 2.1.2 风险识别方法运用32-33
• 2.1.3 高含硫气井开采作业环境与安全风险因素识别33-34
• 2.2 层次分析法在风险评价中的运用34-42
• 2.2.1 层次分析法基本理论34-36
• 2.2.2 递阶层次结构的建立36-37
• 2.2.3 层次分析法的专家评分标准37-38
• 2.2.4 层次分析法的决策步骤38-42
• 3. H_2S 对作业材料腐蚀作用风险因素研究42-65
• 3.1 H_2S 对材料腐蚀影响规律的实验研究目的42
• 3.2 H_2S 对作业材料腐蚀影响实验研究内容42-65
• 3.2.1 H_2S 对油井管材料的腐蚀类型42-47
• 3.2.2 油管、套管材料腐蚀性能评价试47-52
• 3.2.3 地面管线钢材料电化学腐蚀实验52-55
• 3.2.4 H_2S 对固井水泥的侵蚀影响55-59
• 3.2.5 高流速对油管、套管的影响59-65
• 4 高含硫气井开采作业环境与安全风险评价体系的建立65-79
• 4.1 高含硫气井开采作业环境与安全风险评价因素指标体系65-69
• 4.1.1 技术风险因素指标65-66
• 4.1.2 地层风险因素指标66-67
• 4.1.3 管理风险因素指标67-68
• 4.1.4 经济风险因素指标68-69
• 4.2 各因素指标量化方法69-71
• 4.3 风险评价体系各因素指标权值的确定71-74
• 4.4 风险评价系统模型74-75
• 4.5 风险评价综合风险值分级75
• 4.6风险评价系统软件的开发75-79
• 5 罗家寨气井实例分析与评价79-86
• 5.1气田基本情况79-80
• 5.2 井下油管使用情况及产能80-81
• 5.3罗家寨气井环境与安全风险评价81-84
• 5.4 制定风险削减措施84-86
• 结论86-87
• 致谢87-88
• 参考文献88-94
• 附录94

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