Особенности проводки скважин в условиях сероводородной агрессии

Во многих нефтегазовых районах (Прикаспийская впадина, Волго-Уральский регион, Днепрово-Донецкая впадина, Тимано-Печорский регион и др.) в составе нефти и газа содержится серо­водород (Н₂8). Скопления газов, нефтей и вод, содержащих боль­шое количество сероводорода, часто приурочены к залежам с ано­мально высоким пластовым давлением (АВПД), что в значитель­ной мере усложняет процесс бурения. В этих условиях для избежа­ния серьезных осложнений недостаточно реализовать мероприя­тия, указанные в подразд. 6.4.

Сероводород — сильный яд, поражающий нервную систему. Попадая в легкие, сероводород растворяется в крови и соединяет­ся с гемоглобином. При концентрации сероводорода 1 мг/л и бо­лее возможна мгновенная смерть от паралича дыхательного центра. При отравлении быстро возникающие судороги и потеря созна­ния приводят к смертельному исходу из-за остановки дыхания.

Явный запах сероводорода ощущается уже при концентрации 0,0014...0,0024 мг/л, значительный запах — при концентрации 0,004 мг/л, а при концентрации 0,007...0,010 мг/л запах трудно переносится даже теми, кто привык к нему. При более высокой концентрации сероводорода запах менее сильный, поэтому мож­но отравиться, не заметив опасного увеличения концентрации сероводорода. Предельно допустимая концентрация сероводорода в воздухе — 0,01 мг/л, а в смеси с углеводородами — 0,003 мг/л.

Сероводород легко воспламеняется, а в смеси с воздухом взрыва­ется. Температура его самовоспламенения 290 °С. Нижний и верхний пределы взрывоопасной концентрации сероводорода в воздухе со­ставляют соответственно 4,0 и 45,5% (по объему).

Сероводород тяжелее воздуха, относительная плотность его 1,17. Способность сероводорода образовывать скопления приводит к его взрывоопасной концентрации. Вследствие этого при проявлениях сероводорода возможны взрывы и пожары, которые могут распро­страняться на огромной территории и стать причиной многочис­ленных жертв и больших убытков.

Исходя из этого, при бурении скважин, которые могут вскрыть пласты с Н₂3, предъявляются очень жесткие требования к техни­ке безопасности. Этим обусловливаются мероприятия по выбору и размещению оборудования, обучение и тренировка буровой бри­гады. В условиях сероводородной агрессии имеет место ряд специ­фических осложнений: сильное коррозионное воздействие серо­водорода на стали и их сульфидное растрескивание, в результате чего разрушаются бурильные, обсадные и насосно-компрессор-ные трубы, устьевое буровое и нефтепромысловое оборудование, цементный камень; резкое ухудшение свойств буровых растворов —

_{загустевание}, рост показателя фильтрации, интенсивное образо­вание высокопроницаемой фильтрационной корки и др. Особенно сложно бороться с этими осложнениями при бурении глубоких скважин (более 4000 м) на месторождениях нефти и газа с содер­жанием сероводорода до 25... 30%, углекислого газа до 25% и на­личием зон АВПД. К таким месторождениям, прежде всего, сле­дует отнести очень крупное Тенгизское нефтяное месторождение, расположенное в Прикаспийской впадине.

Согласно правилам техники безопасности в-нефтегазодобыва­ющей промышленности при вскрытии пластов, содержащих серо­водород, должны быть организованы постоянные наблюдения за концентрацией сероводорода, выделяющегося из бурового раство­ра, для принятия мер по предупреждению отравления людей.

Наиболее простым способом контроля за содержанием серо­водорода в воздухе или газе является определение его с помощью индикаторной бумаги. Индикаторную бумагу, выдержанную в ис­следуемой среде в течение 30 с, сопоставляют по цвету с эта­лонными образцами и определяют концентрацию сероводорода. При отсутствии эталонных образцов содержание сероводорода оце­нивают не количественно, а только качественно. Для количествен­ного его определения используют колориметрический метод, ос­нованный на принципе прямого отсчета концентрации серово­дорода по длине индикаторной трубки газоанализатора после про­качивания через нее исследуемого воздуха. В нефтяной промыш­ленности с этой целью используют газоанализаторы типов УГ-2 и ГХ-4.

В настоящее время разработана автоматизированная система сбора и обработки геологической, геофизической и технологи­ческой информации в процессе бурения (АССБ-1). Лаборатор­ная станция предназначена для определения показателей физи­ческих свойств бурового шлама и раствора, а также содержания в них газа.

Одним из видов разрушения бурильного инструмента и бурово­го оборудования является коррозионное растрескивание, которое значительно более опасно, чем общая коррозия. Коррозионное растрескивание происходит, как правило, внезапно при относи­тельно неповрежденных стальных металлических частях оборудо­вания. Вследствие этого, очень сложно заранее предугадать воз­можность и место разрушения такого вида и принять соответству­ющие меры по его предотвращению.Часто встречающимся видом коррозионного растрескивания нефтепромыслового оборудования является сероводородное рас­трескивание, происходящее под действием сероводорода в при­сутствии воды. Механизм разрушения этого вида связан с проник­новением в сталь водорода, образующегося при электрохимичес­кой сероводородной коррозии.

Зарубежная и отечественная практика бурения скважин в усло­виях сероводородной агрессии показала, что наиболее целесооб­разно использовать бурильные, обсадные и насосно-компрессор-ные трубы, устьевое буровое и нефтепромысловое оборудование, изготовленные из специальных сталей, стойких к наличию в спеле Н₂8 и С0₂.

Для цементирования скважин в условиях сероводородной аг­рессии используют стойкие к Н₂5 тампонажные материалы или химически ингибированные тампонажные цементы. При этом в тампонажную смесь включают компоненты, способные к вза­имодействию с присутствующим сероводородом. Образующиеся в результате упомянутого взаимодействия продукты должны пред­ставлять собой нерастворимые соединения, способные препят­ствовать проникновению агрессивного агента в цементный ка­мень.

Главное, что надо всегда иметь в виду при проводке скважин в условиях сероводородной агрессии, это то, что все работы по строительству скважин в этих условиях должны быть подчинены следующим основным задачам: охране труда, технике безопаснос­ти и охране окружающей среды.