油气田开发中硫化氢产生机理和防治研究_于九政

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石油开采中产生的硫化氢危害及防护分析

石油开采中产生的硫化氢危害及防护分析

石油开采中产生的硫化氢危害及防护分析(2.长庆油田分公司第五采油厂陕西西安)摘要:硫化氢是一种剧毒危险气体。

空气中极少量的硫化氢会危及人员的生命安全,在油气田建设中不可避免地会发生硫化氢的逸出和泄漏。

在油气田开发生产过程中,必须高度重视硫化氢的防治工作,加强防护材料和设备的配备和监控,定期进行硫化氢培训和应急演练,确保硫化氢泄漏危险不再发生。

生产中需要采用硫化氢脱硫处理工艺,加强硫化氢的检测、培训和保护,确保安全生产和环境保护。

关键词:石油开采,硫化氢,危害,腐蚀,防护前言硫化氢是一种无色气体,在低浓度下有臭鸡蛋味。

比空气重,容易在低洼处积聚。

硫化氢是一种窒息性和刺激性气体。

同时,它也是一种强烈的神经毒性物质,对he膜有明显的刺激作用。

高浓度可直接抑制呼吸中枢,导致窒息和死亡。

接触硫化氢的主要方式是通过呼吸道吸入。

硫化氢很容易粘附在衣服上,并在空气中停留很长时间。

硫化氢危害具有以下显著特点:硫化氢的主要危险是在短时间内意外接触高浓度硫化氢会导致触电死亡。

高浓度的硫化氢会导致嗅觉迅速麻痹。

臭鸡蛋的气味不能用来判断危险场所硫化氢浓度的高低。

近一半的硫化氢致命病例死于救援不合时宜,救援人员在救援过程中没有使用个人防护装备。

1 石油开采中产生的硫化氢危害1.1生产方面的危害金属和非金属材料的腐蚀。

硫化氢溶于水形成弱酸。

金属的腐蚀形式包括电化学失重腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀开裂。

后两种主要是氢脆失效,通常被称为氢脆失效。

氢脆常导致井下管柱突然断裂、地面管汇和仪表爆破、井口装置损坏,甚至发生严重的井喷失控或火灾事故。

氢脆是硫化氢对金属材料最严重的腐蚀。

这种损伤与以下四个因素密切相关:硬度。

钢越硬,对硫化氢腐蚀应力开裂越敏感。

淬火和冷锻后,材料的这些极限可以稍微提高。

腐蚀性环境。

在导致金属断裂的过程中,腐蚀反应是一个非常重要的部分。

这些腐蚀包括酸性细菌和低pH液体环境的作用。

载荷和拉应力越大,硫化氢腐蚀应力开裂的敏感性越大。

油气田开发中硫化氢产生机理和防治研究

油气田开发中硫化氢产生机理和防治研究

◆生物体 内普遍含硫 生物体的代谢产物和降解 产物 中 ,有脂 肪族含硫 化合物 ( 醇) 如硫 、芳香族含 硫
化合 物 ( 酸) 磺 、含硫 的氨 基酸 ( 蛋氨 酸 、胱氨 酸 、半
于九政 ,西安石 油大 学油气 田开 发工程 专业硕 士研究 生 ,主要研 究方 向为特 种油 ( )藏渗 流流体 力学理 论及 提高油 ( )采收 率技术 。通 讯地址 气 气
污染 ,必 须加 强对硫化 氢产 生机理 的研究 ,掌握硫 化 氢气体 的防范 与治理 措施 。因此 ,加强对 HS等有 毒 有害 气体 的预 防和 治理成为 当务之 急 。
1 硫 化氢产生机理
随着油气 田开发 技术 的进 步 ,国内对于硫 化氢 问
题给 予 了高度 重视 并进行 了相关研 究 。目前 国内外 普 遍认 为 油气 田开 发过 程 中硫 化 氢 的产 生 机理 主 要 为
F S i +H2 — F S03 e +SO2 0— — e i +H2 1 S、 4 e 2 H2 — 2 eO3 S+6 S1 F S +6 0— — F 2 +2 H2 、 FS e +H2 — — F 0+H2 0— — ÷ e S1 、 S +3 O2 H2 S +H, 2 O-H2 H2 I S1 - 、 H, S1 、

4・28 2 6 0 年l月 0
油 气 田 环境保 护
综 述
油气 田开发中 硫化氢产生机理和防治研究
于九政 刘 易非
( 西安石油大学油气 田开发 工程研究所)
摘 要 文章概括,结了油气田开发生产 中硫化氢的产生机理, 论述 了防治硫化氢的化学法、 生物法和物 理法, 出了油气田开发 中硫化氢防治工作 目 指 前所存在的问题及今后的发展坊 向。 出加强现有各种方法的综 提

硫化氢腐蚀机理和防护的研究现状及进展

硫化氢腐蚀机理和防护的研究现状及进展

硫化氢腐蚀机理和防护的研究现状及进展陈明;崔琦【摘要】在石油、天然气、煤化工及其他一些工业中广泛存在硫化氢腐蚀问题,硫化氢的存在不仅会造成全面腐蚀和局部腐蚀,而且还会导致硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)和氢致开裂(HIC)等脆性断裂事故,一旦发生这种事故,往往会造成重大经济损失和灾难性后果,因此研究硫化氢的腐蚀机理、影响因素及防腐措施,无论对防止事故发生,还是对提高经济效益都有十分重要的意义.文章阐述了硫化氢的腐蚀机理,探讨了硫化氢腐蚀的影响因素,提出了防止硫化氢腐蚀的技术和工艺措施.【期刊名称】《石油工程建设》【年(卷),期】2010(036)005【总页数】5页(P1-5)【关键词】硫化氢腐蚀;腐蚀机理;影响因素;防腐技术【作者】陈明;崔琦【作者单位】西南石油大学,四川成都,610500;西南石油大学,四川成都,610500【正文语种】中文【中图分类】TE988.2在石油、天然气、煤化工及其他一些工业中广泛存在硫化氢腐蚀问题。

一般都认为金属材料在含硫化氢环境中可能出现三类腐蚀:硫化物应力开裂(SSCC)、氢致开裂(HIC)和电化学腐蚀,其中SSCC危害最大,可在一个月、几天、甚至更短的时间内引起金属材料在较低的工作应力下发生断裂。

且各种腐蚀形式相互促进,最终导致材料开裂并引发大量恶性事故。

弄清硫化氢的腐蚀机理、影响因素及防腐措施,无论对于抑制硫化氢腐蚀,防止事故发生,还是提高经济效益都有着十分重要的意义。

目前主要防腐蚀措施有以下5种:添加缓蚀剂、合理选择材质、使用涂镀层管材、阴极保护、防腐措施和设计,其中采用加注缓蚀剂的方法来抑制腐蚀是最经济也是最简便的方法。

H2S是弱酸,在水溶液中会电离出H+、HS-和S2-,它们对金属的腐蚀是氢去极化过程。

在溶液中H2S首先吸附在铁表面,铁经过一系列阴离子的吸附和脱附、阳极氧化反应、水解等过程生成铁离子或者硫化铁[1]:在弱酸溶液中,铁的阳极电化学反应产生的FeH也可能脱附H+直接转变为FeS[2]。

海上油田开发中硫化氢的治理及防护

海上油田开发中硫化氢的治理及防护

海上油田开发中硫化氢的治理及防护发布时间:2022-05-26T07:01:02.305Z 来源:《福光技术》2022年11期作者:徐铖刘玉良[导读] 鉴于此,本文将对海上油田开发中硫化氢的治理及防护进行探讨。

中海油(天津)油田化学有限公司天津 300308摘要:在油田的生产过程中,硫化氢会对生产设备造成严重的损坏,甚至可能会危害到工作人员的生命安全,给整个生产工作造成因重大影响。

鉴于此,本文将对海上油田开发中硫化氢的治理及防护进行探讨。

关键词:海上;油田;开发;硫化氢;治理;防护1硫化氢硫化氢,是一种无机化合物,化学式为H2S,分子量为34.076,标准状况下是一种易燃的酸性气体,无色,低浓度时有臭鸡蛋气味,浓度极低时便有硫磺味,有剧毒。

水溶液为氢硫酸,酸性较弱,比碳酸弱,但比硼酸强。

能溶于水,易溶于醇类、石油溶剂和原油。

2硫化氢所带来的危害2.1硫化氢对人的危害研究人员发现硫化氢气体对人的身体有非常大的危害,在实际的情况中如果工作人员吸入了大量的硫化氢气体,硫化氢气体会通过人体的呼吸系统进入体内,在进入人的体内以后,硫化氢气体会对人的中枢神经系统产生破坏。

具体的来说硫化氢气体会和人体内的血液发生反应消耗体内的氧气含量,让人体缺氧,最后让人处于昏迷窒息的状态。

2.2硫化氢气体会对生产中的金属设备造成严重的影响海上的油田生产过程中,空气中的水分子含量是非常大的,所以说在开发过程中所产生的硫化氢气体会水分子发生反应,发生反应以后会产生大量电离,电离以后液体呈酸性,这样的液体回和金属发生反应,腐蚀金属让金属发生损坏。

在海上油田的开发过程中有很多的金属性设备,这些设备是工作人员进行石油开发工作的基础和保障,所以说要想油田的开发工作能够顺利的进行,那么就必须保障相关的金属设备在开发的过程中质量要过关。

基于硫化氢在和水分子发生反应以后,会对金属设备造成非常严重的影响,所以说要对这方面的问题进行研究,在实际的情况中对腐蚀的现象进行探索,然后找到科学合理的解决方式。

油田硫化氢气体对生产者有哪些危害及防治措施

油田硫化氢气体对生产者有哪些危害及防治措施

油田硫化氢气体对生产者有哪些危害及防治措施一、H2S的产生机理研究成果表明:自然界中存在的H2S气体,主要由硫酸盐经微生物的厌氧活动还原产生。

石油的有机成因说表明,石油的原料是生物的尸体。

生物遗体沉降于海底或湖底并被淤泥覆盖之后,在高温高压和无氧的情况下,形成碳氢化合物。

与此同时,动植物尸体在微生物作用下产生硫酸盐。

根据我油田对原油进行取样分析数据显示在原油伴生气中未检测到H2S的存在,数据表明单井和联合站检测到的H2S气体,不是来源于原油。

那么,单井和联合站检测到的H2S气体究竟从哪里来的呢?经各井取样油田水分析,油田地层水中含有可溶性的硫酸盐,SO42-的存在表明了地层水中溶解了硫酸盐。

在生油层中,产生的原油以分散的油滴形式存在,硫酸盐溶入地层水中。

在漫长的地质运移过程中,原油和可溶性的硫酸盐都运移到油藏圈闭中。

有研究成果表明:H2S气体主要由硫酸盐经微生物的厌氧活动还原产生。

硫的气体化合物,在酸性环境下,主要以H2S的形式存在,而在碱性环境下,【H2S=H++HS-】则以HS-的形式存在。

在PH9时,99%的H2S 以HS-的形式存在,毒性小;当PH5时,99%均以H2S的形式存在,毒性大。

在油井井下,是没有氧气的,微生物的厌氧活动相当活跃,硫酸盐被还原,产生H2S气体。

而地层水分析数据表明,地层水的PH=6,显酸性,因而在井口和联合站均检测到有H2S气体的存在。

二、H2S对人体的危害方式一、硫化氢的性质。

H2S是无色气体,具有臭蛋气味,式量34.08,是一种大气污染物。

密度1.539克/升,熔点-85.5℃,沸点-60.7℃。

易溶于水,亦溶于醇类、石油溶剂和原油中。

可燃上限为45.5%,下限为4.3%。

燃点292℃。

H2S可用来分离和鉴定金属离子、精制盐酸和硫酸(除去重金属离子),以及制备元素硫等。

它是一种好的还原剂。

溶于水形成弱酸性,对金属会产生氢脆破坏。

氢脆破坏往往会造成井下管束的突然断落、地面管汇和仪表的爆破、使得井口装置破坏,甚至发生严重的井喷失控或者着火事故。

油井硫化氢产生机理及防治措施

油井硫化氢产生机理及防治措施

油井硫化氢产生机理及防治措施摘要:油田是石油资源的重要开采地,然而在油田开采过程中,常常伴随着硫化氢的产生。

硫化氢是一种无色、有刺激性气味的有毒气体,其对人体和环境的危害极大。

因此,在油田开采过程中,必须重视硫化氢的防护工作,保障工作人员的生命安全和环境的健康。

本文分析硫化氢承认产生机理和危害,并提出一些硫化氢的防治措施,希望有所帮助。

关键词:硫化氢;产生机理;危害;防治措施1油田硫化氢产生机理硫化氢(H2S)是一种无色、有毒、有刺激性气体,常见于油田、天然气田等地下油气层中。

油田中的硫化氢主要是由有机硫化合物在高温、高压条件下分解产生的。

油田中的有机硫化合物主要来源于岩石中硫化物和原油中的硫化物。

在地下油气层中,这些有机硫化合物会在高温、高压的条件下发生热解反应,产生硫化氢。

热解反应的具体机理如下:首先,有机硫化合物在高温下发生裂解,生成硫化物离子(S2-)和碳氢化合物。

例如,硫化物离子的生成反应可以表示为:R-SH→R-S-+H+。

其中,R代表有机基团。

随后,硫化物离子进一步裂解,生成硫化氢和碳氢化合物。

这个反应可以表示为:R-S-→H2S+R•其中,R•代表自由基。

此外,油田中的硫化氢还可以通过其他反应途径产生。

例如,油气层中的嗜热硫酸盐还原菌可以利用有机物质作为电子供体,将硫酸盐还原为硫化物离子,再进一步产生硫化氢。

此外,一些硫酸盐还原菌还可以利用氢气和二氧化碳产生硫化氢。

2硫化氢对油田生产的危害2.1硫化氢对人体健康有害高浓度的硫化氢会对人体呼吸系统、中枢神经系统和循环系统产生严重影响。

吸入高浓度的硫化氢会导致呼吸困难、头痛、眩晕、恶心、呕吐等症状。

长期暴露于硫化氢环境中,可能引发气管炎、肺炎、肺纤维化等严重疾病,甚至危及生命。

因此,在油田生产中,必须严格控制硫化氢的浓度,采取有效的防护措施,确保工作人员的安全。

2.2硫化氢对设备和管道的腐蚀性很强油田硫化氢腐蚀机理主要包括物理吸附、化学吸附和电化学腐蚀三个方面。

含硫油气井中的硫化氢气体检测和防护应急程序探讨

含硫油气井中的硫化氢气体检测和防护应急程序探讨

含硫油气井中的硫化氢气体检测和防护应急程序探讨发布时间:2021-06-10T11:04:37.700Z 来源:《中国科技信息》2021年7月作者:金敏[导读] 硫化氢是油气井勘探开发时从石油中的有机硫化物中分解而成,具有无色剧毒的特点,对人体伤害巨大,高浓度硫化氢可致人死亡。

本文探讨了硫化氢气体检测及防护应急程序。

胜利石油工程公司培训中心(党校)石油工程技术培训部金敏摘要:硫化氢是油气井勘探开发时从石油中的有机硫化物中分解而成,具有无色剧毒的特点,对人体伤害巨大,高浓度硫化氢可致人死亡。

本文探讨了硫化氢气体检测及防护应急程序。

关键词:硫化氢成因来源;硫化氢检测;应急管理程序石油天然气井的勘探开发过程中,尤其是钻探高压深井时,极有可能钻遇含有硫化氢的地层,我国已开发的油田中不同程度的含有硫化氢气体,有些地区含量极高,如华北油田晋县赵兰庄气田含硫化氢体积比高达92%,四川I石油管理局含硫化氢气田约占已开发气田的78.6%。

硫化氢是仅次于氰化物的剧毒物,是极易致人死亡的有毒气体。

一旦硫化氢含量超标的油气井发生井喷失控,将会导致灾难性的悲剧。

一、含硫油气井发生硫化氢泄漏时的主要检测方式1.现场取样化验室测定法现场取样化验室测定法:这种测定法测定的硫化氢浓度精度高,但是测定的程序复杂繁琐,得到的数据不及时。

2.现场直接测定法现场直接测定法:这种测定法检测硫化氢迅速,是目前含硫油气井发生泄漏时现场使用的主要检测方法。

用到的仪器设备有:①便携式硫化氢检测仪:现场作业人员随身携带。

②固定式硫化氢检测仪:安装在现场硫化氢易泄漏的地点。

含硫油气井勘探开发现场必需24h连续监测硫化氢的浓度,因此需要安装固定式硫化氢检测仪。

③正压式空气呼吸器:在含硫油气井现场作业时,一旦发现有硫化氢泄漏,必须穿戴正压式空气呼吸器,只有这样才能保证作业人员的生命安全。

二、含硫油气井发生硫化氢气体泄漏时的应急管理程序进入含硫地区进行石油钻探作业前,必须制定一个切实可行和行之有效的应急管理预案,它不仅能够保证石油钻探作业的顺利进行,一旦硫化氢气体泄漏,还能够控制事故的扩大,降低事故后果的严重程度,避免财产损失,保证作业人员和周边公众的生命安全。

钻井试气中硫化氢的腐蚀及防治

钻井试气中硫化氢的腐蚀及防治

钻井试气中硫化氢的腐蚀及防治张照鸿(陕西延长石油集团油气勘探公司天然气勘探开发部,陕西延安 716000)【摘要】针对气田钻井试气中钢材在湿硫化氢环境中的腐蚀现象,通过对硫化氢腐蚀机理的探讨,分析了气田钢材在制造、使用中腐蚀的影响因素,提出了气田钢材腐蚀防治的一些措施,确保气田钢材的安全正常使用。

关键词:硫化氢腐蚀防治1 引言近年,在鄂尔多斯盆地油气勘探中,在某些层位或多或少的有硫化氢显示,硫化氢是一种无色、臭鸡蛋气味的有毒气体,在钻井作业时循环的钻井液中一旦发生H2S气侵,就会对钻井液组成产生严重污染,导致钻井液的流变性能变差,如影响携带岩屑、井壁稳定、造成起下钻压力激动等,增加钻井成本[1]。

而硫化氢对钻具的副作用,则引起氢脆和金属变质的危害更是不可忽视。

由腐蚀造成的经济损失很大,据统计,全国钻杆的平均耗量为4kg/m以上,即每钻进1m,损耗钻杆4kg以上[2]。

2 钻井过程中硫化氢来源2.1 油气井中H2S的来源石油中的有机硫化物热作用分解产生H2S气体,H2S含量将随地层埋深增加而增加,在井深2600米,H2S含量在0.1-0.5%之间,而超过2600米时含量超过2-23%,当地温超过200-250℃时,热化学作用将加剧而产生大量H2S。

石油中的烃类和有机质通过储集层水中的硫酸盐的高温还原作用而产生H2S,下部地层中硫酸盐层通过裂缝等通道,使H2S上窜而来,含硫的地层流体(油、气、水)流入井内。

而在非热采区,因底水运移,将含H2S地层水推入生产井而产生H2S。

还有某些深井泥浆处理剂高温热分解和厌氧菌作用于有机硫或无机硫产生H2S。

2.2 钻井泥浆高温分解磺化酚醛树脂100℃分解,三磺(丹煤、褐煤、环氧树脂)150℃分解,磺化褐煤130℃分解,本质素硫酸铁铬盐180℃分解,丝扣油高温与游离硫反应,某些含硫原油或含硫水被用于泥浆系统。

3 硫化氢的腐蚀机理、危害及影响因素3.1 硫化氢腐蚀机理硫化氢的水溶液是弱酸,其作为弱酸离解为离子:H2S=HS-+ H+,HS-=S2-+2H+。

油气田硫化氢形成机理与安全防治研究

油气田硫化氢形成机理与安全防治研究
李 芒 ,刘建川 ,邓利 民
6 1 0 0 4 5 )
( 四川 省安 全科 学技 术研 究院 ,四川 成都
摘 要 :油气田开采过程中常伴生硫化氢剧毒气体 , 其对人和设备都具有高危害性。硫化氢的有效防治对于油气田的安全
开采至关重要 。本文对油气 田中硫化氢的形成机理进 行了探讨 ,对 硫化氢在开采 过程的危害进 行 了分析 ,并 提出 了相应 的安全 防 治措施 。为进一步加强油气 田安全开采提供参考。
4 C 0 2 T+C a ( O H) 2+ c a ( s H) 2
握硫化氢气体 的安全防治措施。研究如何安全 有效地 防止硫化 氢对人体 与设备 的伤害 ,成为油气安全勘 探开发 的一 个重要课 氢 。其反应式为 : C a S O 4 + 4 H 2 一 C a ( O H) 2 +H 2 S T十2 H 2 O 题与方 向 。 黄铁矿在遇 到盐 酸 的酸液 时 也会产 生 的硫 化氢 。其 反 1 油 气 田硫 化 氢 形成 机 理 应式为 :
Ab s t r a c t :Th e p r o c e s s o te f n a s s o c i a t e d wi t h e x p l o i t a t i o n o f o i l a n d g a s ie f l ds hi g h l y t o x i c h y d r o g e n s u l id f e g a s,wh i c h
第4 1 卷第 1 4期
2 0 1Vo 1 . 4 1 No . 1 4
G u a n g z h o u C h e mi c a l I n d u s t r y
J u l y . 2 0 1 3
防 治 研 究 油 气 田硫化 氢 形成 机 理 与 安全

油气田开发中硫化氢产生机理及防治措施

油气田开发中硫化氢产生机理及防治措施

油气田开发中硫化氢产生机理及防治措施油气田开采过程中常伴生硫化氢剧毒气体,其对人和设备都具有高危害性。

硫化氢的有效防治对于油气田的安全开采至关重要。

为确保人身安全、杜绝硫化氢中毒事件的发生,降低硫化氢对生产设备的危害,减少硫化氢对环境的污染,必须加强对硫化氢产生机理的研究,掌握硫化氢气体的防范与治理措施。

硫化氢( 化学式H2S)是一种无色、有毒、密度大于空气、有臭鸡蛋气味、可燃的酸性气体。

其毒性较一氧化碳大5~6倍,是大气污染物之一,吸入较高浓度( 一般1000 mg/m3以上)时,中毒者会快速死亡。

H2S溶于水形成弱酸,对金属腐蚀形成氢脆破坏,会造成井下管柱的突然断落,地面管汇和仪表的爆破,井口装置的破坏等,严重时甚至引发井喷失控或着火事故。

随着石油和天然气工业的发展及油气输送、加工、利用以及探井和生产井工作量加大,潜藏的硫化氢极大地增加了油气生产的生态危险。

一、油气田开发过程中硫化氢的产生机理主要为以下几个方面:1、硫酸盐还原菌(SRB)还原作用在油气藏地层深处通常含有大量的硫酸盐还原菌,一方面地层的温度为其提供了滋生的条件,另一方面地层中含有大量的铵根离子及硝酸根离子,为硫细菌的生长提供了营养物质,通过对含有硫化氢的油水混合物进行破乳后取水样注射到细菌瓶中培养,发现含有铁钉的细菌瓶培养液颜色变黑,将细菌瓶打开后有恶臭气体溢出,从而得知硫酸盐还原菌的代谢产物含有大量的硫化氢,产生的硫化氢溶于水腐蚀了瓶中的铁钉。

SRB在生长和繁殖中, 可将SO42-还原成H2S,SRB 可加速碳钢的厌氧腐蚀。

在SRB 诱导碳钢厌氧腐蚀机理中,H2S对腐蚀反应即有阴极去极化作用, 又具有阳极去极化作用。

在有氧的溶液中, 碳钢的腐蚀反应为:Fe- 2e—→Fe2+ ( 阳极反应)O2+ 2H2O+ 4e→4OH- ( 阴极反应)缺氧情况下, 阴极反应为2H+ + 2e→H2。

据电化学腐蚀原理和实验事实, SRB 诱导碳钢腐蚀机理是:Fe- 2e→Fe2+ ( 阳极反应)2H+ + 2e→H2( 阴极反应)SO42-+8H+→S2-+H2O (SRB阴极去极化)S 2- + 2H+ →H2S ( 阴极去极化)Fe2+ + S2- →FeS ( 阳极去极化)Fe2+ + H2S→FeS+ 2H+此外,在油气田开的开发过程中经常通过注水井向油层注水以保持油层压力,部分未经过杀菌处理的污水常含有硫酸盐还原菌,地层中硫酸盐及油田水中的硫酸根在厌氧条件下,通过硫酸盐还原细菌的活动,同样会产生硫化氢气体。

油井硫化氢成因分析及防治技术研究

油井硫化氢成因分析及防治技术研究

62油井硫化氢成因分析及防治技术研究渠 强 中石化胜利油田石油开发中心一、油井硫化氢成因分析针对富11稀油区块和坨26稠油区块油井硫化氢含量超出油井安全临界浓度30mg/m 3的问题,对2个区块的8口典型井开展硫化氢的生物成因和热化学成因分析,明确硫化氢的来源,以便于为油井硫化氢的治理提供依据。

1.稀油区块硫化氢成因富11属于稀油区块,井口温度较低,通常低于60℃。

低温下的硫化氢,生物成因通常占相当的比例。

生物成因硫化氢的生成机理为,在厌氧条件下,硫酸盐还原菌SRB利用硫酸根进行生长代谢,生成硫化氢。

SRB + SO 42- → H 2S 生物成因硫化氢通常有三个特点:(1)通常在水体中含有大量的硫酸根和硫酸盐还原菌;(2)环境温度不高,通常10~60℃;(3)硫化氢含量通常不高,一般低于200mg/m 3。

KLF111.KLF111X9.KF11X10.KLF1X1.KLF111X13各井的油藏温度都在90℃以上,在该温度下,SRB不可能存活,其硫化氢非油藏生物成因。

各井的井口温度都低于60℃,从井底至地面井口,存在适于SRB生长的低温环境,另外,各井硫化氢含量也不高,低于400mg/m 3,因此,以上各井均具备井筒生物成因的可能性。

对各井的产出液进行了SRB和硫酸根含量的分析,2.稠油区块硫化氢成因稠油区块主要采用热采方式开发,井口温度一般高于70℃,井底温度通常大于150℃。

当高温蒸汽注入地层,降低原油粘度的同时,原油中含硫化合物的热裂解和地层矿物中硫酸盐的热化学还原反应导致大量的硫化氢伴随着原油的生产而产出。

地层中含硫化合物主要为各种硫醇、硫醚和噻吩,它们在高温条件下,可转化为硫化氢。

其转化机理为:2C 3H 7SH → C 3H 7-S-C 3H 7 + H 2S C 3H 7SH → C 3H 6 + H 2SC 9H 19SC 9H 19→ C 9H 19SH +C 9H 18C 9H 19SAr →C 9H 18 + Ar + H 2S硫酸盐的热化学反应产生硫化氢机理:3CaSO 4 + 4RCH 3 → 4RCOOH + 2Ca(OH)2 + Ca(SH)2 +H 2S 4RCOOH → 4RH + 4CO 2Ca(SH)2 + CO 2 + H 2O → CaCO 3 + 2H 2S除T826P61井口温度不高外,其他2口井的井口温度都很高,在90℃以上,其井底温度更高,一般超过150℃,油层温度通常在200-300℃,原油中的含硫化合物(硫醇、硫醚、噻吩等)会部分转化为硫化氢。

油气田开发与炼化企业硫化氢危害分析与预防

油气田开发与炼化企业硫化氢危害分析与预防

业安全评价 , 曾获得 中国工程咨询协会优 秀工 程 咨询 成 果 一 、 、 等 奖各 1 。 二 三 项
1 安全、 康和环境 6 健
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王秀军 秦泗平
( 国 石 油 天 然 气 华 东 勘 察 设计 研 究 院 安 全 环 保 有 限 公 司 。 中 山东 青 岛 2 6 7 ) 6 0 1
摘 要 分析 了油 田开发 和炼油化 工生产过 程 中 Hs 2 的分布区域、 特点及危 害。通过对 6 起 6
H2 s中毒 的措施 。 关键 词 H2 油 田开发 炼 油化 工 H2 害 s s危
井 下作业 ③除气器 口
1 HS的来源及分布 11 2 的来源 . Hs 在油气 田开发 与炼油化T 生J 程 中 , 过 Hs 主 要来 源于 : a 某些原油和多数天然气中溶解有 HS ) :。 b 在炼油化工过程 中, ) HS一般是 以杂质形 式存在于原料或产品中。 ) 也可能来 自辅助作业 或检维修过程 , Hs 例如用酸清洗含有 FS的容器生成 HS e ;或将酸
高 4 油 田 注 水 ①油气取样 区 ( 处 理 、②排污放空区 水 回注站 ) ③油水罐
HS主要 集 中 z
排 入 含硫 废 液 中 , 生 化学 反应 生 成 HS 发 。
d 水池管道中长期注入含氧水 ( ) 如海水 、 含
盐 水 、 下水 )在 注 入过 程 中 由 于硫 酸 盐 还 原 菌 地 ,
5 含 硫原 油 、
天 然 气 中 或 酸 洗 管 道 产 生 的气体 中

硫化氢在油气田生产中的危害及防护

硫化氢在油气田生产中的危害及防护

硫化氢在油气田生产中的危害及防护摘要:通过对硫化氢的物理化学特性、腐蚀机理的分析研究,针对在油气田勘探、开发过程中硫化氢对人员和生产设备的危害,提出了生产现场硫化氢危害的防护措施。

关键词:油气田硫化氢腐蚀防护在油气田勘探、开发过程中,由于硫化氢气体的存在,对现场作业人员、周边群众和生产设备安全造成极大的危险。

最近几年来,在含硫化氢油气田勘探、开发过程中,时常会发生人员中毒的事件,以及生产设备设施腐蚀爆裂刺漏事故。

因此,通过研究硫化氢的物理化学特性、腐蚀机理来杜绝减少硫化氢在油气田勘探、开发过程中的安全隐患,就显得十分重要。

一、硫化氢的物理化学特性硫化氢,分子式H2S,为无色、有“臭皮蛋”气味的有毒气体,熔点:-82.9℃,沸点:-61.8℃,相对密度(空气=1):1.19,爆炸下限:4.3%,爆炸上限45.5%,与空气混合能形成爆炸性混合物,遇明火、高温能引起燃烧爆炸。

与浓硝酸、发烟硝酸或其它强氧化剂剧烈反应,发生爆炸。

硫化氢比空气重,能在较底处扩散致相当远的地方,遇明火迅速引着回燃。

另外,它易溶于水,易溶于甲醇、乙醇类和石油溶剂以及原油中。

二、硫化氢的危害2.1硫化氢对人员的危害硫化氢是强烈的神经毒物,侵入人体的主要途径是呼吸道、消化道、皮肤。

硫化氢对粘膜有强烈的刺激作用,硫化氢对粘膜的局部刺激作用是由接触湿润黏膜后分解形成的硫化钠以及本身的酸性所引起。

由于人的中枢神经对缺氧最敏感,因而首先受到损害的就是人的中枢神经。

人若吸入硫化氢70~150毫克/立方米/1~2小时,出现呼吸道及眼刺激症状:流泪、眼痛、畏光、视物模糊和流涕、咳嗽、咽喉灼热,吸2~5分钟后嗅觉疲劳,不再闻到臭气,变得麻木;若吸入毫克/立方米/1小时,6~8分钟出现眼急性刺激症状,稍长时间接触引起肺水肿。

吸入760毫克/立方米/15~60分钟,发生肺水肿、支气管炎、肺炎,出现头晕、头痛、恶心、呕吐、晕倒、乏力、意识模糊等症状;若吸入1000毫克/立方米/数秒之内,很快出现急性中毒,突然昏迷,导致呼吸、心跳骤停,发生闪电型死亡。

东胜油区硫化氢生成原因及治理对策

东胜油区硫化氢生成原因及治理对策

通讯作者:周群群,2017年毕业于中国石油大学(华东)石油与天然气工程专业,现在胜利油田东胜精攻石油开发集团股份有限公司从事油田注采工艺技术优化提升、工艺设计等工作。

通信地址:山东省东营市东营区西四路616号,257000。

E mail:zhouqunqun1990@126.com。

DOI:10.3969/j.issn.1005 3158.2024.02.011东胜油区硫化氢生成原因及治理对策周群群(胜利油田东胜精攻石油开发集团股份有限公司)摘 要 硫化氢是油气开发过程中的重大安全隐患,不仅对井下工具、地面设备造成严重损害,而且对现场施工人员的身体健康造成严重威胁。

东胜油区油藏类型多、地质情况复杂,针对油区出现的高浓度硫化氢现象,文章分析了以地层原生热化学还原反应、入井液次生以及生物成因为主的三种成因下的生成机理。

通过跟踪分析生产动态,结合油田应用技术分别从短期的应急治理和长期的彻底治理出发,提出不同情况下的硫化氢监测、采出端脱硫剂筛选、注入端杀菌剂筛选以及加药方式优选治理对策,现场应用取得了较好的效果,有效遏制了硫化氢蔓延,为东胜油区有效排除安全隐患,也为下步硫化氢治理技术提供依据与指导。

关键词 硫化氢;成因;治理对策中图分类号:X701.7;TE991.1 文献标识码:A 文章编号:1005 3158(2024)02 0058 05犆犪狌狊犲狊犪狀犱犚犲犿犲犱犻犪犾犕犲犪狊狌狉犲狊狅犳犎狔犱狉狅犵犲狀犛狌犾犳犻犱犲犌犲狀犲狉犪狋犻狅狀犻狀犇狅狀犵狊犺犲狀犵犗犻犾犳犻犲犾犱犃狉犲犪ZhouQunqun(犇狅狀犵狊犺犲狀犵犑犻狀犵犵狅狀犵犘犲狋狉狅犾犲狌犿犇犲狏犲犾狅狆犿犲狀狋犌狉狅狌狆犆狅.,犔狋犱.狅犳犛犺犲狀犵犾犻犗犻犾犳犻犲犾犱)犃犅犛犜犚犃犆犜 Hydrogensulfideposesasignificantsafetyhazardintheoilandgasdevelopmentprocess,causingseveredamagetodownholetoolsandsurfaceequipmentandposingaseriousthreattothehealthofon siteconstructionworkers.TheDongshengOilfieldareahasdiversereservoirtypesandcomplexgeologicalconditions.Inresponsetotheoccurrenceofhighconcentrationsofhydrogensulfideinthearea,thearticleanalyzesthemechanismsofhydrogensulfidegenerationprimarilybasedonthreefactors:thermalchemicalreductionreactionsinformation,secondaryreactionsinwellborefluids,andbiologicalorigins.Bytrackingproductiondynamicsandcombiningfieldapplicationtechnologies,thearticleproposesshort termemergencyandlong termcomprehensivetreatmentstrategies.Differentiatedmeasuresforhydrogensulfidemonitoring,selectionofdesulfurizingagentsattheproductionend,selectionofbactericidesattheinjectionend,andoptimizationofdosingmethodsareproposedbasedondifferentsituations.Theon siteapplicationhasachievedgoodresults,effectivelycontainingthespreadofhydrogensulfide,therebyeffectivelyeliminatingsafetyhazardsintheDongshengOilfieldarea.Furthermore,itprovidesabasisandguidanceforsubsequenthydrogensulfidemanagementtechnologies.犓犈犢犠犗犚犇犛 hydrogensulfide;cause;countermeasures0 引 言东胜油区位于济阳坳陷境内,包含19个油田66个区块,具有面积小、埋藏深、类型多、分布散的特点,油藏类型以低渗、稠油为主。

硫化氢腐蚀机理综述

硫化氢腐蚀机理综述

(4) 应力导向氢致开裂(SOHIC)
在应力引导下,夹杂物或缺陷处因氢聚集而 形成的小裂纹叠加,沿着垂直于应力的方向(即钢 板的壁厚方向)发展导致的开裂称为应力导向氢致 开裂。其典型特征是裂纹沿“之”字形扩展。有人 认为,它也是应力腐蚀开裂(SCC)的一种特殊形式。 SOHIC也常发生在焊缝热影响区及其它高应 力集中区,与通常所说的SSCC不同的是SOHIC对 钢中的夹杂物比较敏感。应力集中常为裂纹状缺陷 或应力腐蚀裂纹所引起,据报道,在多个开裂案例 中都曾观测到SSCC和SOHIC并存的情况。
硫( S):硫对钢的应力腐蚀开裂稳定性是有害的。 随着硫含量的增加,钢的稳定性急剧恶化,主要原 因是硫化物夹杂是氢的积聚点,使金属形成有缺陷 的组织。同时硫也是吸附氢的促进剂。因此,非金 属夹杂物尤其是硫化物含量的降低、分散化以及球 化均可以提高钢(特别是高强度钢)在引起金属增 氢介质中的稳定性。 磷( P):除了形成可引起钢红脆(热脆)和塑性 降低的易熔共晶夹杂物外,还对氢原子重新组合过 程(Had + Had → H2↑)起抑制作用,使金属增氢 效果增加,从而也就会降低钢在酸性的、含硫化氢 介质中的稳定性。
铬(Cr):一般认为在含硫化氢溶液中使用的钢,含 铬0.5%~13%是完全可行的,因为它们在热处理后 可得到稳定的组织。不论铬含量如何,被试验钢的 稳定性未发现有差异。也有的文献作者认为,含铬 量高时是有利的,认为铬的存在使钢容易钝化。但 应当指出的是,这种效果只有在铬的含量大于 11% 时才能出现。
钼(Mo):钼含量≤3%时,对钢在硫化氢介质中的承 载能力的影响不大。 钛 (Ti):钛对低合金钢应力腐蚀开裂敏感性的影响 也类似于钼。试验证明,在硫化氢介质中,含碳量 低的钢 (0.04% )加入钛 (0.09% Ti),对其稳定性有一 定的改善作用。

长庆油田中硫化氢形成原因和处理方法浅析

长庆油田中硫化氢形成原因和处理方法浅析

210近年来,我国各大油田的油气开采技术取得了长足的进步,低渗油藏尤其是超低渗油藏(占目前我国已探明石油储量的一半左右)已经成为我国各大油田勘探和开发的主要对象,同时我国和美国、俄罗斯等发达国家的原油开采无论是从开采技术还是开采量上差距都在逐年减小。

近年来长庆油田快速发展一跃成为我国最大的气田和重要的原油产区,对所在辖区的油气藏开发也从过去的定向井转变为了水平井,水平井的压裂开采技术被广泛使用在新开发的油气藏中,使得较长的水平井段和油藏的接触面积大幅增加,而压裂产生的许多裂缝为原油的采出提供了更多的渗流途径,从而明显增加了井厂的原油产量。

但是开采过程依旧是以高浪费高成本为主的粗放式生产模式,导致生产成本偏高,而开发开采过程中伴随产出的硫化氢等有毒有害物质仍然是威胁安全生产的主要因素之一。

1 油气田开发生产中硫化氢的危害硫化氢(化学式为 H 2S,分子量为34.076)在标准状况下为无色易燃的酸性气体,及低浓度时有硫磺气味,而较低浓度下呈臭鸡蛋味,有剧毒(LC50=444ppm<500ppm),能溶于水,易溶于醇类、石油溶剂和原油。

燃点为292℃,属于易燃的危险化学品,和空气混合后形成的混合物易发生爆炸,如遇到明火或高热则容易引起燃烧和爆炸。

当空气中硫化氢含量低于﹤20ppm时眼睛有灼热感,呼吸道受到刺激,在该浓度下人体在露天环境中工作8h不会对人体造成严重危害,这也是我国的行业规定的标准值;当硫化氢含量约为20~100ppm时,人在此环境中则会出现头痛、晕眩、恶心、昏睡等慢性中毒症状;而当硫化氢含量超过100ppm时,则会对人体产生不可逆转的损伤或是延迟性影响。

 同时硫化氢可以和许多的金属物质发生各种的化学反应,对金属产生氢脆破坏[包括了氢鼓泡(HB)和氢致开裂(HC)、硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)和电化学失重腐蚀[1],可能会导致井下的套管突发断裂,井口的部分装置失灵以及许多地面仪表的破裂爆炸等,严重时极有可能会引发井喷以及较为重大的着火事故等[1]。

油田硫化氢腐蚀机理及防护的研究现状及进展

油田硫化氢腐蚀机理及防护的研究现状及进展

油田硫化氢腐蚀机理及防护的研究现状及进展【摘要】油田硫化氢的腐蚀不仅对人们的安全造成威胁和损害,而且开发的过程中,亦会对管道、各种油田开采以及地面造成相当程度的破坏,从而导致一些安全事故的发生,因此,有必要加强对油田硫化氢腐蚀机理及防护的研究。

【关键词】油田硫化氢,腐蚀机理,防护,现状,发展一、前言油田硫化氢的腐蚀已经对人们的生活造成了一定程度的破坏,如何对油田进行安全且合理的开采,已成为专业人士所重视的课题。

二、油田硫化氢腐蚀概况油气井开发过程中,从钻杆到套管、油管、井口装置、井下工具、输气管道,都存在不同情况的腐蚀。

研究如何安全高效地防止硫化氢腐蚀成为勘探和开发硫化氢气藏的一个重要课题。

1.对金属的腐蚀在绝大多数油田井腐蚀中,产出液含水量及其组成对腐蚀起着决定性作用。

油田开发初期含水率较低,腐蚀并不严重。

但随着含水率的升高,井下管柱的腐蚀变得日益严重。

2.对水泥环的腐蚀硫化氢能破坏水泥石的所有成分,水泥石所有水化产物都呈碱性,硫化氢与水泥石水化产物反应生成CaS、FeS、Al2S3,硫化氢含量大时生成Ca(HS)2,其中FeS、Al2S3等是没有胶结性的物质。

如果水泥环耐硫化氢腐蚀,则可以阻挡硫化氢对套管的腐蚀。

而溶于潮气中的硫化氢腐蚀性更强。

三、防硫化氢完井工艺现状1.选择耐腐蚀材质井下管柱、井下工具以及井口装置,是油井生产的关键设备,若出现腐蚀破坏会危害油井安全生产,不同腐蚀介质对不同材质的腐蚀程度存在很大差异,为了延长设备的使用寿命,保证生产和作业安全,节约成本,需要合理选择材质。

井口装置、井下工具及完井工具配套设备的材质选用抗硫材质;油套管可选用防硫或既抗硫化氢又抗CO2腐蚀的管材或内衬油管;井下油管柱包括入井工具的连接,丝扣宜采用金属对金属密封扣。

主要还是应根据油井腐蚀环境,确定合适的管材。

但在耐腐蚀的材质选择上还存在一些不足。

井口装置、井下工具及完井工具配套设备的材质选用抗硫材质,如使用35CrMo、13Cr、AISI4140(18-22Cr)等或合金钢;油套管可选用防硫或既抗H2S又抗CO2腐蚀的管材或内衬油管,在管柱结构上,为保证井口安全、减缓套管、油管的腐蚀,一般多采用了封隔器完井。

油水井产生硫化氢的成因分析及治理方法

油水井产生硫化氢的成因分析及治理方法

油水井产生硫化氢的成因分析及治理方法摘要:井下作业修井技术在我国油气田企业生产作业的过程中十分重要,通过开展合理的修井作业可以有效保障油气井的生产效率,同时,还可以延长油气井的使用寿命,进而全面提高我国油气田企业的经济效益。

但是在开展修井作业的过程中,由于井下的情况相对较为复杂,难以对井下的情况进行准确地把控,因此,出现安全风险的问题也相对较高,一旦出现安全风险问题必然会对油田的生产作业产生严重影响,对修井技术进行优化是提高修井作业效率以及保障修井作业安全性的重要措施。

本次研究主要是根据修井作业的现状,提出修井技术新工艺的优化策略,为保障修井作业的顺利进行奠定基础。

关键词:油田;硫化氢;成因;硫酸盐还原菌;治理方法引言油田生产是一个综合性的过程,包含的操作环节比较多,井下作业就是其中重要组成部分。

井下作业与其他作业类型有着较大的区别,不管是操作流程还是操作性质上,而且井下作业操作难度很高,整体风险系数也偏高,任何一个环节没有对接到位,都容易引发安全事故。

井下作业主要包括了设备维护、检泵、解卡、冲洗等流程,各个操作流程都具有一定的风险性,在具体操作过程中,要注重安全防护。

石油企业要制定井下安全标准制度,严格落实各项安全制度,促进井下工作更好地开展,从整体角度出发,做好各个管理方面的内容,结合成本管理和绩效考核等有效提高石油企业整体经济效益。

1井下作业的原则只有保证井下作业遵循相关的原则,才能保障井下作业的安全性,进而使得井下作业的相关技术得到充分的发挥。

在开展井下作业的过程中,需要遵循四大原则:①规范性原则。

在开展井下作业的过程中,需要使用的设备以及工具类型相对较多,且井下的情况相对较为复杂,尽管工作人员已经掌握了部分井下的信息,但是掌握的信息并不全面,所以容易出现安全风险问题,因此,在开展井下作业的过程中,需要遵循相关的标准规范,设备以及工具的使用需要遵循相关规程,提高井下作业的安全意识,保障井下作业顺利开展;②保护性原则。

硫化氢腐蚀机理及H2S对注采输生产系统的危害防治技术研究

硫化氢腐蚀机理及H2S对注采输生产系统的危害防治技术研究

硫化氢腐蚀机理及H2S对注采输生产系统的危害防治技术研究摘要:克拉玛依重油开发公司克浅10井区稠油由于高含H2S,为防止其在环境中扩散,采取全密闭集输。

高含水条件下,原油附着管壁对金属防护作用降低,在H2S作用下产生腐蚀,腐蚀和磨损的交互作用,使得抽油管、杆腐蚀磨损状况愈加恶化,特别是对油田经常而普遍使用的泵阀等在用金属构件的腐蚀更加严重。

关键词:硫化氢、腐蚀、抗腐蚀、涂层1 背景通过连续对克浅井区计量站、转油站、原油处理站以及单井的硫化氢含量的监测,反应该区硫化氢含量高、气量大、分布不均,且波动性较大,个别单井硫化氢超过10000PPm,改密闭后计量站有时超过10000PPm;在集输过程中原油处理站污水罐罐内硫化氢较为集中,浓度高达5760PPm。

硫化氢含量与单井及邻井生产方式密切相关,注汽后随着地层温度升高,硫化氢含量相应增加。

储罐及集输管线中硫化氢含量与集输方式(开式、密闭)密切相关,密闭生产后硫化氢集中在转油站罐口,测量值大幅增加。

2 硫化氢腐蚀研究利用20#碳钢作为测试对象在50℃挂片,向三角瓶中加入400和1000ppm的H2S含量的油田采出水(克浅集输处---污水样)中暴露7天研究H2S的腐蚀机制。

实验结束后通过X-Ray与SEM分析硫化氢腐蚀机理。

2.1腐蚀评价方法由于腐蚀作用,材料的重量会发生相当大的变化,此即重量法测定材料抗腐蚀能的理论基础。

重量法是最基本的定量评定腐蚀的方法,简单而直观,主要分为增重和失重法两种。

增重法用于腐蚀产物牢固附着在试样上的情形,多用于评定全面腐蚀和晶间腐蚀,然而往往需要分析腐蚀产物化学组成来做支撑,由此使用范围受限。

失重法则更为直接,它是通过精确测定金属试样在腐蚀前后的材料重量损失来确定金属在指定环境下的腐蚀速度,适用于腐蚀产物容易或者能够清除的情况,应用更为广泛。

本实验采用静态全浸悬挂法,将挂片悬挂于有腐蚀介质的锥形瓶中,要求挂片上端与液面的距离应大于5cm,挂片间距在2cm以上,每个实验点三个平行。

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◆ 不稳定含硫有机化合物的热化学分解 在钻井过 程中,随着井深和地温的增加,细菌作用退居次要地 位,在生成 H2S 的化学反应中,起主导作用的是温度。 含硫有机化合物在热力作用下,含硫的杂环断裂形成 硫化氢。在这一形成过程中,含硫有机质先转化为含 硫烃类和含硫干酪根,当温度增加到一定程度(大约 80℃),干酪根中的原子逐渐断裂,生成一定量气体, 其中包括硫化氢,但浓度较低。当温度继续升高达到 深层热解作用阶段(130℃)时,开始发生含硫有机化 合物分解,产生大量硫化氢,故这种成因的硫化氢往 往存在于干气之中。例如,硫醇的热分解可能生成 H2S。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
胱胺酸),还有 H2S 和硫。当生物死亡后,生物体内 的硫和含硫有机化合物与沉积物一起被埋入地下,经 过水解、氧化、细菌降解等各种复杂的化学和生化作 用,伴有 H2S 的生成。若这些过程发生在地表或浅层 沉积物中,H2S 难以保存,而能够保存下来的含硫有 机化合物、硫酸盐和硫,则为以后 H2S 的再次形成提 供了物质条件。 ◆ 硫酸盐还原菌还原作用[3,4] 油田开发过程中经常 通过注水井向油层注水以保持油层压力,由于注入水 中常含有硫化氢或硫酸盐还原菌,硫酸盐及油田水中 的 SO42-在厌氧条件下,通过硫酸盐还原细菌的活动, 会产生 H2S 气体。
FeS + SiO 2 + H 2O ⎯⎯→ FeSiO3 + H 2S ↑ 4FeS2 + 6H 2O ⎯⎯→ 2Fe2O3 + 2S + 6H 2S ↑
FeS + H 2O ⎯⎯→ FeO + H 2S ↑ SO 2 + 3H 2 ⎯⎯→ 2H 2O + H 2S ↑
S + H 2 ⎯⎯→ H 2S ↑
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于九政,西安石油大学油气田开发工程专业硕士研究生,主要研究方向为特种油(气)藏渗流流体力学理论及提高油(气)采收率技术。通讯地址: 陕西省西安市电子二路 18 号西安石油大学 212 信箱,710065。
综述
油气田环境保护
第 18 卷·第 4 期 ·47·
一般大于 150℃。 ◆ 岩浆成因 岩浆活动使地壳深处的岩石熔融,产 生含 H2S 的挥发成分。因为地球内部硫元素的丰度远 远高于地壳,因此,火山喷发产物中往往含有大量的 H2S 气体。但是,这种火山气体中,H2S 的浓度是极不 稳定的,可以很高或很低,甚至没有。其含量很大程 度上取决于岩浆的成分及气体运移的条件。岩浆中 H2S 的形成,起主导作用的是如下反应:
为确保人身安全、杜绝硫化氢中毒事件的发生, 降低硫化氢对生产设备的危害,减少硫化氢对环境的 污染,必须加强对硫化氢产生机理的研究,掌握硫化 氢气体的防范与治理措施。因此,加强对 H2S 等有毒 有害气体的预防和治理成为当务之急。
1 硫化氢产生机理
随着油气田开发技术的进步,国内对于硫化氢问 题给予了高度重视并进行了相关研究。目前国内外普 遍认为油气田开发过程中硫化氢的产生机理主要为 以下几个方面: ◆ 生物体内普遍含硫[2] 生物体的代谢产物和降解 产物中,有脂肪族含硫化合物(如硫醇)、芳香族含硫 化合物(磺酸)、含硫的氨基酸(蛋氨酸、胱氨酸、半
RCH 2CH 2SH ⎯⎯→ RCH = CH 2 + H 2S ↑
◆ 酸化 在石油和天然气开发过程中,酸化是油气 井增产、注水井增注的一项十分有效的增产措施。通 过油水井酸化可除去近井地带的堵塞物(如氧化铁、 硫化亚铁、粘土),恢复地层的渗透率;还可溶解地 层的岩石,扩大孔隙结构的喉部,提高地层的渗透 率[7]。但是,在酸化过程中,有些酸会与岩石及堵塞 物反应,生成有毒气体硫化氢。如:盐酸可溶解堵塞 水井的腐蚀产物,生成硫化氢气体;氨基磺酸可解除 腐蚀产物的堵塞,生成硫化氢气体。 ◆ 高能气体压裂[8,9] 该技术适用于中、深油气藏的 油田增产,它是利用炸药在井筒周围先造成对称分布 的裂缝,再由大量的火药燃烧时产生的高能气体去扩 展和伸延裂缝,使其与天然裂缝沟通,从而达到增产 的效果。火药燃烧时释放出大量热量,一般温度高达 600~800℃,在绝热条件下使气体温度达到千度以 上,使油藏中不稳定含硫有机化合物产生热化学分
2 硫化氢防治措施
针对油气田开发过程中硫化氢产生机理的不同, 硫化氢的防治措施可分为化学法、生物法和物理法。
2.1 化学法
化学法防治硫化氢的工作重点围绕硫化氢化学 清除剂、缓蚀剂的研制而开展。
2.1.1 硫化氢清除法
早期国外油气田用氢氧化钠或碱性苏打加入到 钻井液中吸收硫化氢,但是当处理量过大时,会对钻 井液性质有负面影响,尤其是对低硫的钻井液[10]。20 世纪中后期,科研工作者通过大量的室内实验和现场 测试,研制和发明了多种硫化氢化学清除剂,如金属 化合物、亚硝酸盐、丙烯醛、胺-醛凝结物等都能够 有效地把硫化氢转变为毒性小、腐蚀小的含硫物。
·46· 2008 年 12 月
油气田环境保护
综述
油气田开发中 硫化氢产生机理和防治研究
于九政 刘易非
(西安石油大学油气田开发工程研究所)
摘 要 文章概括总结了油气田开发生产中硫化氢的产生机理,论述了防治硫化氢的化学法、生物法和物 理法,指出了油气田开发中硫化氢防治工作目前所存在的问题及今后的发展方向。提出加强现有各种方法的综 合运用、开发新的防治方法,以及硫化氢防治措施的成套化、规范化、安全化是今后硫化氢防治工作的重要发 展方向。
这种还原反应随着油层埋深的增加而降低,实验 证明:温度高于 70℃时,硫酸盐还原菌活性降低。 并且由于 H2S 具有毒性,当其含量小于 1%时就足以 限制硫酸盐还原菌的活动。
石油生产污水[5]中常含有一定浓度的硫酸盐及 含硫有机物,在厌氧条件下,由于细菌的作用,硫酸 盐被还原或含硫有机物被分解产生硫化物,例如 H2S,HS-,S2-等。 ◆ 硫酸盐热化学还原作用[6] 在高温作用下,有机质 和烃类与硫酸盐发生作用,将硫酸岩矿物还原生成硫 化氢和二氧化碳。这种高温作用受埋深、地温的影响, 也可能受岩浆活动的影响,成为含硫酸盐深部地层大 量生成 H2S 的主要原因。硫酸盐热化学还原作用是天 然气中生成高丰度硫化氢的主要原因,其发生的温度
2.2 生物法
硫化氢产生的一个主要原因是硫酸盐还原菌对 硫酸盐的还原作用。国外油田早期注水开发过程中, 通过向注入水中注入放射性硫同位素指示剂,或者精 确对比分析原生水和注入水中微生物来判断注入水 中硫化氢含量的变化[15]。
硫化氢还原菌被认为是硫化氢产生的生物原因, 存在于油田注入水中尤其是油田产出水中。用杀菌剂 可以阻止硫酸盐还原菌的活动,氧化物、丙烯醛、脂 肪胺、二溴氮基丙氨酰及甲硝哒唑等都被作为生物杀
20 世纪 80 年代以来,随着油田注水开发的深入, 油田硫化氢含量有明显升高的趋势,引起了国内科研 工作者的高度重视,并研制了各种除硫剂[11],如海绵 铁、碱式碳酸锌(Zn(OH)2ZnCO3)等,用以去除钻井液 中的硫化氢。
综合国内外的研究成果,去除硫化氢的常用化学 措施主要包括[12]: ◆ 沉淀法 油井中或钻井液中加入金属离子的盐或 氧化物,与硫化氢作用生成难溶化合物除去硫化氢。 如果油井伴生气中含有硫化氢,可使伴生气通过含上 述物质的水溶液,硫化氢气体与盐水溶液作用而沉淀 脱去硫化氢。常用的物质有硫酸铜、碳酸亚铜、碱式 碳酸锌、氧化锌、醋酸锌、锌螯合物、氧化铁、氧化 亚铁、铁螯合剂、碱式碳酸镍等。 ◆ 钾碱法和氨水法 钾碱法是将浓氢氧化钾或氢氧 化钠溶液盛在用通气管连接的数个球形设备中,将含 硫化氢或其他酸性物质的气体通过该钾碱球管,根据 二元弱酸碱离解原理而使其被吸收。氨水法原理类似
菌剂来使用,控制储层中细菌的生长。另外,磺酸类 杀菌剂如芳基亚磺酸、咔唑烷基磺酸等,同时能用作 除硫剂和杀菌剂。传统杀菌剂在地面应用很有效,但 注入到油藏中时,受到油藏温度、压力的影响其局限 性就会体现出来,兼容性也较差,有些杀菌剂较昂贵。
2.3 物理法
◆ 物理吸收法 硫化氢分子是极性分子,分子间具 有取向力、诱导力和色散力,利用这些分子间力的作 用脱除硫化氢。物理吸收法包括加压水洗法、活性炭 法、分子筛法、冷甲醇等、碳酸内烯酯法、环丁酯法、 聚乙二醇二甲酸法等。 ◆ 材料的选择 在常温常压下,干燥的硫化氢对金 属材料无腐蚀破坏作用,但是,硫化氢易溶于水而形 成湿硫化氢环境,钢材在湿硫化氢环境中容易引发腐 蚀破坏,甚至会引发灾难性事故,因此需要研制抗硫 化氢腐蚀的材料。
2.1.2 缓蚀剂
针对硫化氢的腐蚀性能,国内外研究人员研制了 多种防止硫化氢腐蚀的缓蚀剂。例如,1987 年,苏 联气体科学研究设计院研制的缓蚀剂可用于含硫化 氢、二氧化碳和有机酸的油气井设备防腐[13];为防止 钻杆和套管腐蚀,美国采用 IMCO Service 公司研制 的以铬酸锌为基础的缓蚀剂,该缓蚀剂能溶于水,并 能在各种介质(含有少量硫化氢和水)中提高金属的 抗腐蚀性。1995 年,江汉石油学院开展了一系列室 内实验,研制了一种既能减缓酸化过程中盐酸造成的 腐蚀,又能抑制硫化氢给设备带来腐蚀损坏的腐蚀抑 制剂 HSJ-1[14]。四川石油管理局输气公司开发的 GP-1 型酞胺类缓蚀剂在控制输气管道硫化物应力腐蚀方 面的应用取得了很好的效果。2004 年沈阳市铭阳防 腐研究所发明了一种适用于含硫化氢油气田产、集、 输介质中的抗硫化氢腐蚀的缓蚀剂,该发明能够降低 金属的腐蚀速度,具有很好的缓蚀保护效果。
关键词 油气田 硫化氢 机理 防治
0引言
硫化氢(化学式 H2S)是一种无色、有毒、密度大 于空气、有臭鸡蛋气味、可燃的酸性气体。其毒性较 一氧化碳大 5~6 倍,是大气污染物之一,吸入较高 浓度(一般 1000 mg/m3 以上)时,中毒者会快速死亡[1]。 H2S 溶于水形成弱酸,对金属腐蚀形成氢脆破坏,会 造成井下管柱的突然断落,地面管汇和仪表的爆破, 井口装置的破坏等,严重时甚至引发井喷失控或着火 事故。随着石油和天然气工业的发展及油气输送、加 工、利用以及探井和生产井工作量加大,潜藏的硫化 氢极大地增加了油气生产的生态危险。
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