井场硫化氢监测技术的研究
浅谈钻井作业中硫化氢的危害及预防中毒措施(2020版)
( 安全技术 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改浅谈钻井作业中硫化氢的危害及预防中毒措施(2020版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that peoplemake mistakes浅谈钻井作业中硫化氢的危害及预防中毒措施(2020版)一、分析H2S的危害谈到H2S的危害，我们必须先了解H2S的特性，因为H2S自身特殊的性质，使得它对钻井工作人员及设备造成很大的危害。
下面着重阐述H2S的特性、H2S对人体的危害及中毒症状以及H2S对设备的腐蚀危害。
(一)H2S的特性H2S是一种可燃性气体，H2S燃点为260℃，燃烧时为蓝色火焰，并生成危及人眼睛和肺部的二氧化硫；H2S也是一种极易爆炸的气体，当H2S在空气中浓度达到4.3～46%时，形成的混合气体，遇火将产生强烈的爆炸；H2S还具有强烈的腐蚀性，人体吸入H2S后，可致人眼、喉、呼吸道发炎；H2S易溶于水和油，H2S及其水溶液对金属有强烈的腐蚀作用，如果溶液中同时含有CO2或O2，其腐蚀作用更快；H2S及其水溶液还能加速橡胶、油浸石墨等非金属材料的老化；最重要的是H2S剧毒性，H2S的毒性比CO大5—6倍，可与氰化物相比，是一种致命的气体。
它对人体的致死浓度为500ppm，在正常条件下，对人的安全临界浓度是不能超过30PPm。
(二)H2S对人体的危害及中毒症状•1、H2S对人体的危害。
H2S是一种神经毒剂，也是窒息性和刺激性气体。
主要作用于中枢神经系统和呼吸系统，亦可造成心脏等多个器官损害，对其作用最敏感的部位是脑和粘膜。
H2S被吸入人体，通过呼吸道，经肺部，由血液运送到人体各个器官。
浅谈钻井作业中硫化氢的危害及预防中毒措施
一、分析 H2S 的危害谈到 H2S 的危害，我们必需先了解 H2S 的特性，由于 H2S 自身特殊的性质，使得它对钻井工作人员及设备造成很大的危害。
下面着重阐述H2S 的特性、H2S 对人体的危害及中毒病症以及 H2S 对设备的腐蚀危害。
(一)H2S 的特性H2S 是一种可燃性气体， H2S 燃点为 260℃，燃烧时为蓝色火焰，并生成危及人眼睛和肺部的二氧化硫；H2S 也是一种极易爆炸的气体，当 H2S在空气中浓度到达 4.3~46%时，形成的混合气体，遇火将产生剧烈的爆炸； H2S 还具有剧烈的腐蚀性，人体吸入 H2S 后，可致人眼、喉、呼吸道发炎； H2S 易溶于水和油， H2S 及其水溶液对金属有剧烈的腐蚀作用，假如溶液中同时含有 CO2 或者 O2，其腐蚀作用更快； H2S 及其水溶液还能加速橡胶、油浸石墨等非金属材料的老化；最重要的是H2S 剧毒性， H2S的毒性比 CO 大 5—6 倍，可与氰化物相比，是一种致命的气体。
它对人体的致死浓度为 500ppm，在正常条件下，对人的安全临界浓度是不能超过30PPm。
(二)H2S 对人体的危害及中毒病症1、H2S 对人体的危害。
H2S 是一种神经毒剂，也是窒息性和刺激性气体。
主要作用于中枢神经系统和呼吸系统，亦可造成心脏等多个器官伤害，对其作用最敏感的部位是脑和粘膜。
H2S 被吸入人体，通过呼吸道，经肺部，由血液运送到人体各个器官。
首先刺激呼吸道，使嗅觉钝化、咳嗽，眼睛被刺痛，严峻时将失明；刺激各个神经系统，导致头晕，丢失平衡，呼吸艰难；心脏加速跳动，严峻时，心脏缺氧死亡。
H2S 进入人体，将与血液中的溶解氧发生化学反响，当H2S 浓度极低时，对人体威逼不大，当浓度较高时，将夺去血液中的氧，使人体器官缺氧中毒，甚至死亡。
2、H2S 中毒时的病症H2S 中毒普通有两种，急性中毒和慢性中毒。
• 第一，急性中毒。
• 吸入高浓度的 H2S 气体味导致气喘，脸色苍白，肌肉痉挛；当H2S 浓度大于 700ppm时，人很快失去知觉，几秒钟后就会窒息，呼吸和心脏停顿工作，假如未准时抢救，会快速死亡。
钻井施工中硫化氢防护措施探讨
钻井施工中硫化氢防护措施探讨关键词：钻井施工硫化氢泄漏预案应急能力2006年3月下旬，重庆开县高桥镇一座矿井发生井漏，泄漏的硫化氢气体从河底及附近山体缝隙冒出。
以事故点和距事故点一公里处的出气点这两个为圆心，一公里为半径范围的1.5万多名居民被紧急疏散。
为了钻井队作业人员能够高效地应对h2s中毒事件，保障员工的生命安全和身体健康。
适用于公司在含硫油气田钻井施工作业的员工遭遇h2s时的应急工作，并视情况启动应急预案。
一、硫化氢的理化特性硫化氢：hydrogensulfide，cas：7783-06-4，分子式h2-s，为无色、有“臭皮蛋”气味的有毒气体，分子量34.08，熔点：-82.9℃，沸点：-61.8℃，相对密度（空气=1）：1.19，饱和蒸气压：2026.5kpa （25.5℃），临界温度：100.4℃，临界压力：9.01mpa，爆炸下限：4.3%，爆炸上限45.5%，引燃温度：260℃，最小点火能：0.077mj，最大爆炸压力：0.490mpa，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、硫化氢防护预案的启动应急工作分为两级：第一级：在临界浓度（20mg/m3）以内，有臭蛋气味，h2s监测仪报警，钻井队应急小组启动应急预案，并按本预案组织实施。
第二级：超过临界浓度（20mg/m3），发生轻度以上h2s中毒时，公司应急指挥中心启动本应急预案，并按本预案组织实施。
三、应急准备1.应急物资准备1.1各作业区域必须有联络的通讯工具，并必须保持畅通。
1.2钻台、振动筛、循环罐处设置观测风向的简单装置。
1.3在含硫油气田作业的钻井队应配备至少10套防毒面具和配套供氧呼吸设备。
1.4钻台、振动筛处设h2s声光报警系统。
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。
石油天然气钻探过程中硫化氢的监测示范文本
文件编号：RHD-QB-K3442 （安全管理范本系列）编辑：XXXXXX查核：XXXXXX时间：XXXXXX石油天然气钻探过程中硫化氢的监测示范文本石油天然气钻探过程中硫化氢的监测示范文本操作指导：该安全管理文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时进行更好的判断与管理。
，其中条款可根据自己现实基础上调整，请仔细浏览后进行编辑与保存。
石油天然气钻探作为一项高技术、高风险的活动，存在着许多影响环境与安全的因素。
硫化氢气体作为这些因素中的最重要的一个，可能导致设备的损害与人员的伤亡，因此石油钻探过程中硫化氢的监测工作很重要。
多年来，经过各方的努力，硫化氢监测取得了很大的成绩，绝大部分硫化氢气体得以消弥，大量可能发生的硫化氢伤害事故得以避免。
但是，现场硫化氢监测工作仍存在一些不足之处。
本文对现场硫化氢监测的一些基本方法加以总结，期望能够对硫化氢监测工作有所帮助。
1硫化氢的性质和对石油钻探的危害要做好石油钻探过程中硫化氢的监测工作，首先应了解其性质与危害。
1.1硫化氢的物理化学性质硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体，其相对密度为1.176，较空气重;燃点250℃，燃烧时呈蓝色火焰，产生有毒的SO2;硫化氢与空气混合，体积分数达4.3~46%时就形成一种爆炸混合物。
1.2石油钻探过程中硫化氢的危害1.2.1硫化氢对人体的危害硫化氢的毒性较一氧化碳大5~6倍，几乎与氰同样剧毒。
硫化氢质量浓度不同，对人的危害也不同，轻则对人体造成刺激，重则会致使人在几分钟内死亡。
1.2.2硫化氢对设备材料的危害(1)硫化氢能加速非金属材料的老化。
在地面设备、井口装置、井下工具中，有橡胶、浸油石墨、石棉等非金属材料制作的密封件。
它们在硫化氢环境中使用一定时间后，橡胶会产生鼓泡胀大，失去弹性;浸油石墨及石棉绳上的油被溶解而导致密封件的失效。
(2)硫化氢对金属材料的腐蚀。
硫化氢气体的检测及其安全防范措施
2009年第19期（总第130期）Chinese hi-tech enterprisesNO.19.2009（CumulativetyNO.130）中国高新技术企业摘要：文章介绍了硫化氢气体的来源和危害以及井场硫化氢气体含量的检测方法，阐述了在石油天然气行业中预防硫化氢中毒的必要性和紧迫性，并提出了在硫化氢环境中的一些人身安全防范措施。
关键词：硫化氢；气体检测；安全防范中图分类号：TE991文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2009）19-0026-03近年来，无论是石油天然气行业，还是非石油天然气行业，国内发生硫化氢气体中毒案例屡见不鲜，如2003年12月23日晚，重庆开县罗家16H 天然气井发生井喷失控，大量含有高浓度硫化氢的天然气喷出地面并扩散到大气中，这起事故造成243人死亡、2142人中毒住院治疗、6.5万名当地居民被紧急疏散，各种经济损失达6432万元的重特大事故，血的教训再次敲响了含硫气藏安全生产的警钟。
20世纪80年代初期，我国探明的含硫化氢天然气占全国气层气储量的1/4。
而目前我国含硫气田（含硫2%～4%）气产量占全国气产量的60%。
四川盆地含硫天然气产量占总产量的80%。
而我国已发现的、开发的气藏主要分布在四川盆地。
硫化氢是仅次于氰化物的剧毒物，是易致人死亡的有毒气体。
硫化氢不仅严重威胁着人们的生命安全，而且还造成严重的环境污染，对金属设备造成严重的腐蚀破坏。
因此，为确保人员的绝对安全，杜绝硫化氢中毒事故的发生，了解硫化氢气体的来源和危害，掌握硫化氢气体的预防与处理知识和硫化氢检测方法非常重要。
一、硫化氢的性质、来源及危害（一）硫化氢的理化性质硫化氢（H 2S ）气体分子是由两个氢原子和一个硫原子组成，为无色、剧毒、酸性气体，有臭鸡蛋味，别名氢硫酸。
分子量为34.08，熔点为-85.5℃，沸点为-60.4℃，相对密度为(空气=1)1.19，比空气稍重，能溶于水，溶解度随水温的增高而降低。
井场硫化氢监测问题的思考与对策
工程师 , 1964年生 , 1985年毕业于广东石油学校石油地质勘探专业, 现从事录井技术与管理工作。 邮编 : 473132。 电话 : ( 0377) 63859977。
阳市河南石油勘探局大庆路。
28
录井工程
2005 年 6 月
装置的破坏 , 甚至发生严重的井喷失控或着火事 故 ; 对橡胶等非金属密封件的破坏则会导致密封 件失效 , 引发各种事故 ; 而硫化氢侵入钻井液量较 大时对水基钻井液有较大的污染 , 它会使钻井液 性能发生很大变化, 如密度下降、 pH 值下降、 粘度 上升, 以至形成流不动的冻胶, 不能使用。所有这 些必将增加钻井成本, 并给施工人员的安全带来 威胁。 1 . 3 不注重钻井施工的监测易引发事故 在硫化氢地区钻井施工中必须严格遵守相关 技术规范、 规程和设计要求 , 否则会引起事故的发 生。如钻井起钻速度过快 , 可能产生抽汲作用 , 起 钻过程中不及时灌注钻井液可能会使液柱压力低 于地层压力 , 引发气侵 , 严重时可引发井喷。 1 . 4 难以保证硫化氢不扩散到地面 不重视钻井液性能的监测 , 钻井液密度低于 地层压力系数时易导致气侵, 会引发井喷使硫化 氢气体大量扩散到空气中; 钻井液不保持较高的 p H 值难以及时中和进入钻井液中的硫化氢气体。
3 3
2 现场硫化氢监测存在问题的对策
2 . 1 从监测地面气体向监测地层流体延伸 硫化氢监测的目的是防止硫化氢对设备特别 是人员的伤害, 因此监测产生硫化氢的因素比监 测地面硫化氢气体更为重要, 事实上 , 国内石油天 然气钻探史上几次特大的硫化氢恶性事故都是与 井下流体监测不利有一定关系。 2 . 1 . 1 掌握区域资料 , 认清地层情况 虽然某些钻井液添加剂经过高温裂解可能产 生硫化氢, 但是石油钻探过程中硫化氢主要来源 于地层本身 , 它存在于碳酸盐岩与蒸发岩地层中, 特别是与碳酸盐地层伴生的硫酸盐地层更容易储 有硫化氢气体。不同区域地层硫化氢含量不同, 同一区域不同地层的硫化氢含量也不相同。所以 要监测硫化氢必须认清所钻井地层情况, 了解区 域地质特点。在实施钻井前, 应掌握邻近地区已 经出现的硫化氢异常情况, 编制好所钻井硫化氢 监测预报方案。 2 . 1 . 2 加强地层对比分析 由于硫化氢主要产生于硫酸盐地层高温还原 作用, 地层中的含硫化合物分解而产生的硫化氢 以及地壳深部硫化氢气体通过裂缝向上部运移聚 集形成硫化氢的储集, 因此地层中硫化氢气体的
井场硫化氢气体检测方法及防护措施
研究与探讨井场硫化氢气体检测方法及防护措施周金堂 * 杨伟彪 赵安军! 周宝义∀( 河南油田地质录井公司;!华北油田勘探部;∀大港油田勘探事业部)摘 要周金堂,杨伟彪.井场硫化氢气体检测方法及防护措施.录井技术,2004,15(2):1~5针对重庆川东北天然气矿钻井作业出现的硫化氢气体中毒故事,该文在介绍硫化氢性质、分布、形成及危害的基础上,具体阐述了井场检测硫化氢气体的几种方法标准碘量法、快速测定管法、醋酸铅试纸法、硫化氢气报警法和综合判断法;探讨了硫化氢地区钻、录井的安全防范与处理措施;介绍了硫化氢中毒途径、预防措施和现场急救方法。
对于指导含硫化氢地区钻井、录井安全作业具有重要作用。
关键词 硫化氢 录井 钻井 安全 检测方法 安全措施0 引言2003年12月23日,重庆川东北天然气矿发生井喷事故,迫使方圆十公里内的20余万人大逃亡,死亡二百四十余人,震惊世界。
类似川东北气矿井喷的事故在我国历史上曾发生过两次。
一是1998年四川温泉4井特大天然气意外窜漏事故,导致死亡11人,中毒13人,烧伤1人。
二是1992年华北石油管理局赵48井井喷事故,造成周围居民死亡6人,中毒24人,血的教训再次敲响了含硫气藏安全生产的警钟。
硫化氢是高压深井碳酸盐岩地层中常见的流体,目前我国已开发的油田中,以四川和华北含硫化氢气体最多,特别是四川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,是易致人死亡的有毒气体。
一旦超标含硫化氢油气井发生井喷失控,将导致类似上面灾难性的悲剧。
硫化氢不仅严重威胁着人们的生命安全,而且还造成严重的环境污染,对金属设备造成严重的腐蚀破坏。
同时,硫化氢是提炼硫磺的重要原料,是国防和化学工业的宝贵资源。
因此,为确保人员的绝对安全,杜绝硫化氢中毒事故的发生,了解硫化氢气体的来源和危害,掌握硫化氢气体的预防与处理知识和硫化氢检测方法非常重要。
1 硫化氢的性质、分布、形成及危害1.1硫化氢物理化学性质硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体。
钻井硫化氢气体的监测与防护对策
钻井硫化氢气体的监测与防护对策作者：武君来源：《中国科技博览》2014年第06期摘要：随着石油与天然气行业对硫化氢防护重视程度的提高，硫化氢防护措施不具体、操作性差等问题经常被提出。
在钻井现场，加强硫化氢气体监测并采取有效的防护措施是确保人员及设备安全的前提。
概述了钻井现场硫化氢气体监测的作用和内容，以及钻井过程中硫化氢的安全防范与处理措施。
对于指导含硫化氢地区钻井、录井安全作业，确保人员及设备安全具有一定的指导意义。
关键词：钻井；硫化氢；监测；防护中图分类号：TQ125.1+2在油田勘探、开发过程中H2S气体的存在对人身安全和设备安全造成很大的危险。
近年来，在含有H2S的地区进行勘探、开发过程中时常发生H2S中毒事件或对设备、工具造成严重的腐蚀破坏。
因此石油钻探过程中硫化氢的监测工作很重要。
现场硫化氢监测工作仍存在一些不足之处。
本文概述了钻井现场硫化氢气体监测的作用和内容，以及钻井过程中硫化氢的安全防范与处理措施。
对于指导含硫化氢地区钻井、录井安全作业，确保人员及设备安全提供一些借鉴。
1 硫化氢气体的危害硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体。
硫化氢易溶于水和醇类、石油溶剂和原油等有机溶剂中。
由于硫化氢比空气重，所以常会积聚于通风条件差的低凹处。
硫化氢不仅会对人的生命造成威胁，而且还会造成严重的环境污染；硫化氢的强酸性一是容易腐蚀钻井机械设备，造成井下管柱断落，导致地面管汇和仪表以及井口装置被破坏，甚至引发严重的井喷或火灾；二是会加速非金属材料的老化，使地面设备、井口装置、井下工具中的非金属材料密封件失效。
1.1 对人体的危害。
不同硫化氢气体体积分数对人体的危害。
（1）100～200体积分数/×10- 6 时2～5 min内抑制嗅觉、咳嗽、眼发炎。
8 h 以内眼痛和呼吸障碍，8 ～48h可导致出血死亡。
2min内虚脱，失去知觉，需立即作人工呼吸；（2）300～400体积分数/×10- 6 15～30min内眼严重发炎，心律失常，30～60min内眼、头痛加剧，四肢发抖，甚至死亡。
钻井施工硫化氢警示器的研制与应用
钻井施工硫化氢警示器的研制与应用无色、易燃、急性剧毒的硫化氢气体是钻井施工过程中潜在的风险因素，给钻井施工作业带来了严重威胁，为减少和规避硫化氢在钻井施工作业过程中风险，除配备移动的和固定的检测、防护设备外，还必须配置标准要求的硫化氢警示器。
本文按照国家标准和行业标准要求，对硫化氢环境钻井作业的警示器进行研究，对钻井施工硫化氢警示器进行了研制。
标签：硫化氢；警示器；研制应用1 研制硫化氢警示器的的背景及意义（1）硫化氢是一种无机化合物，正常情况下是一种无色、易燃的酸性气体，浓度低时带恶臭；浓度高时反而没有气味。
它能溶于水，是一种急性剧毒气体，吸入少量高浓度硫化氢可于短时间内致命，低浓度的硫化氢对眼、呼吸系统及中枢神经都有影响。
我国陆上西南、西北油区及东部胜利油区都含硫化氢。
为了消减硫化氢给钻井施工作业带来潜在的巨大的风险，不管是已知的或是未知的钻井施工作业，2005年5月1日实施的《含硫化氢油气井安全钻井推荐做法》（SY/T5087-2005）石油行业标准规定，对可能有硫化氫的作业井场应有明显、清晰的警示器，来杜绝或降低硫化氢环境作业者的风险。
（2）2017年8月1日实施的《硫化氢环境人身防护规范》（SY/T6277-2017）对2005年5月1日实施的《含硫化氢油气井安全钻井推荐做法》（SY/T5087-2005）石油行业标准做了修订，《硫化氢环境人身防护规范》（SY/T6277-2017）标准规定：（1）空气中硫化氢浓度小于阈限值[15mg/m3（10ppm）]时，白天挂标有硫化氢字样的绿牌、夜晚亮绿灯。
（2）空气中硫化氢浓度超过阈限值[15mg/m3（10ppm）]且小于安全临界浓度[30mg/m3（20ppm）]时，白天挂标有硫化氢字样的黄牌、夜晚亮黄灯。
（3）空气中硫化氢浓度超过临界浓度[30mg/m3（20ppm）]且小于危险临界浓度[150mg/m3（100ppm）]时，白天挂标有硫化氢字样的红牌、夜晚亮红灯。
含硫化氢井的测井技术与测试工艺
含硫化氢井的测井技术与测试工艺20l0年6月总第l77期同外测井技术W0R1DWEIILOGGINGTECIIN()IOGYJun.2010r(1iI77含硫化氢井的测井技术与测试工艺贾裕鲲曹宇欣荆志军(吉林油}H公训试油测试公J吉林138000)摘要:我国已开发的油气不同程度地含有硫化氢气体,它是一种剧毒,容易致人死亡的可燃气体,具有刺激性和窒息性气味,低浓度接触仅有呼吸道及眼的局部刺激作用,高浓度时全身作用较明显,表现为中枢神经系统症状和窒息症状.一旦发生井喷,将导致灾难性的悲剧,不仅严重威胁着人们的生命安全,造成环境的恶性污染,同时对金属设备,工具及用具也将造成严重的腐蚀破坏因此,在含有硫化氢井的施工中,必须采取相应的对策,利用测井技术与测试工艺的有效结合,把对环境的污染和设备,工具的损耗降至最低.关键词:硫化氢;测井技术:地层测试;安全措施l测井技术与地层测试1.1测井与地层测试的含义测井是记录钻入地漫的一口井中岩石或流体混合物不同的物理,化学,电子或其他性质的过程.测井能够测量的性质有:岩石的电于密度;岩石的声波传播时间;井眼不同距离处岩石的电阻率;中子吸收率;岩石或井液界面的自然电位;在岩石中钻的井眼大小;井眼中流体流量与密度;与岩石或井眼环境有关的其它性质.地层测试,又叫钻杆测试,它是指在钻井过程中或完井之后对油气层进行测试,获得在动态条件下地层和流体的各种特性参数,从而及时准确地对产层作什i评价,这种方法速度快,获取的资料多,是最经济的"临时性'的完井方法.在钻井过程中进行的地层测试称为中途测试,在套管完井后进行的测试称为完井测试或套管测试.无论是哪种测试都是用钻杆或油管将地层测试工具下至井内待测位置.经地面操作打开或关闭测试阀,对目的层进行测试,洲得产层的产量,温度,开井流动时间,关井测压时间,取得流动的流体样品和实测井底压力与时间关系曲线卡片,通过分析处理得到动态条件下地层和流体的各种资料,计算多种参数,对储层进行评价.1.2测井与地层测试的目的测井的主要目的是划分储层与非储层,确定储层的岩性和物性以及评价储层中的流体性质.一门井或一个地区储层的岩性,物性,流体性质,层厚及钻井液性质等不尽卡H同.不同的仪器又有它不同的使用条件和适用范,因此一口井或一个地区所选用的测井系列是否合理,关系到后期的测并资料解释结论的精度.而其解释结论的精度高低又严重影响到一个地区的勘探与开发效果及资金投人情况? 地层测试的主要目的是及时验证地层中是否产油气及产油气的能力;探明油气藏边界,油水边界,气水边界及油藏类型;提供计算油气地质储挝所必需的部分参数;了解阎井质越,探测套管损坏及管外窜槽情况.2硫化氢的性质与分布规律2.1性质:无色有臭蛋味的有毒气体,密度1.539g/cm,比空气重,熔点一85.5℃,沸点一60.7,溶于水,乙醇,四氯化碳,二硫化碳,易燃,着火点260,爆炸下限为4-3%(vo1),上限为40.0%(,1),临界温度第一作者简介:贾裕鲲,(1977一),男,1998年毕业于长春科技大学能源系石油地质勘察专业,工程师,长期从事试油测试技术与井下测井技术的研究工作笫177期贾裕鲲,等:含硫化氢井的测井技术与洲试工艺100.4.能与许多金属离子作用生成不溶于水或酸的硫化物沉淀,对许多物质有还原作用,剧毒.2.2分布规律:随地层埋藏深度的增加而增加;多存在于碳酸盐和蒸发岩地层中;平面分布上同一油气田硫化氢差别较大.3油气井中硫化氢的来源3.1热作用于油层时,石油中的有机硫化物分解产生:3.2石油中的烃类和有机质通过储层水中的硫酸盐高温还原作用而产生;3_3修井泥浆高温分解;3.4酸化作用可能产主;3.5含硫的地层流体流人井内可能产主;3.6某些洗井液中的添加剂(如木质硫酸盐)在高温(170c—l90.c)热分解产生;3.7某些含硫原油或含硫水被用于修井液系统产生.4测并技术与测试工艺测井资料与试油结果有密切的相关性,建立测井和测试资料间的关系,对测井和测试解释有很大的益处.对测井所获的地层孑L隙度,泥质含量参数和地层测试所获渗透率参数进行一元和二元回归分析方法,根据统计和渗流原理开发的测井与测试资料相关性分析软件可方便,快捷地根据岩性,地区,层位,层号进行统计分析和测试过程产量及压力预测, 以弥补岩心分析的不足.通过建立测井与测试资料的关系,可以使测试人员在测试前估算地层渗透率, 指导测试施工;也可以通过测试结果来检验测井解释结论的准姗性.地层测试是获得地层流体样品,计算地层参数和确定其产能的一项工艺,可通过地面控制使井下测试阀任意开关,在含硫化氢井测试时一般选择油管传输射孑L与地层测试配合.在测试工艺上,为确保安全施工,尽量减少地层硫化氢对工具设备以及人身的伤害机会,应选择一开一关的测试制度,适当延长一开时问,尽可能在一开时测出硫化氢的含量,关井时根据开井时间,显示情况和能取得各种地层参数来考虑.为弄清地下流体情况,可不用钻井液做液垫,根据硫化氢的腐蚀原理,可考虑采用PH>=10的碱水做液垫,这样既能取得纯净的地层流体,又能防止硫化氢对[具以及管材的腐蚀.在测试管柱上采用断销式反循环,泵压式反循环双套循环阀,RDS阀或RD阀,以确保循环通道畅通.测试中应根据m现的不同情况采取不同的措施: (1)放喷测试,开井后如果井内流体能喷至地表而且适合测试条件.则通过分离器进行油气水分离和计量,将气体点燃,测试完毕后压井;如未流;地而,按规定测试完毕起m管柱见液面,打开循环阀进仃循环压井;(2)测试时地而检测硫化氢含量.如果,J,于国家安全标准则正常测试,如果高则考虑取完重要资料后关井;如果含量过高,不适合测试条件,则取样后关井,打开循环阀压井或不进行关井操作,直接进行正挤压井;(3)如果取得的样晶为钻井液或其他滤液等无代表的地层流体,则需要调整开井流动时间和液面高度等,进行重复测试.测试过程中,注意观察显示头气泡的显示和环空液而的变化情况,做好防喷和抢关井I作.由于温度在95"C以上时,硫化氢对金属的幅蚀作用将大大降低,因此深井测试时可不考虑具在井下的腐蚀影响.但洲试完毕后,应彻底洗井清除硫化氢以避免上提管柱时因温度降低而造成}具管材的腐蚀.5对井下设备及油管的要求随着勘探步伐的加快,硫化氢环境下的测井,测试作业也大幅度增加,必须考虑其对设备带来的安全问题.根据硫化氢对金属的腐蚀作用和加速非金属材料的老化作用,分析了硫化氢对下井仪器外壳, 测井电缆,电缆头中的拉力棒和下井仪器中的非金属材料,测试工具的破坏作用.这些作用可能导敛仪器外壳破裂,电缆被腐蚀而断裂,拉力棒断裂,仪器落井和泥浆进入下井仪器,测试阀被腐蚀的事故.针对这些不安全因素,建议采取提高钻井液的pH值, 使用防硫电缆和对各关键环节及时进行检查等预防措施,以保障测井及测试作业过程中井下设备安全和施工安全.5.1硫化氢对金属的腐蚀机理5.1.1电化学腐蚀:是硫化氢在有水的条件下在金属表而产生的电化学效应,生成物是一种疏松的物质,使钢材产生蚀坑,斑点等,造成管壁变薄,穿孔,强度减轻5.1.2硫化物应力腐蚀(氢脆)在电化学腐蚀的同时,金属表而的水分子中产国外测井技术2010年?第3期生大量氢原子,这些氢原子中的一部分就渗入到金属内部,在有缺陷的地方聚集起来,结合成氢分子, 氢分子所占的空间是原子的20倍,这使金属内部形成过大的内应力.如果金属是软钢,质地就会变硬, 高强度的钢就会变脆现破裂.一般来讲,较硬的钢材容易受硫化物应力腐蚀.5.2防硫措施对许多碳素钢和低合金钢,经过硫化物应力腐蚀实践表明.其破裂的敏感性主要取决于钢材的金相组织,通过对钢的合理热处理,可以得到一种呈均匀球形分布的索氏体金相组织,这种钢材具有较好的抗硫性能.5.3使用防硫油管注意事项5.3.1钢材表面状况对破裂有很大影响,受损伤的表面如腐蚀,机械伤害等,受伤处容易造成应力集中, 集中点往往是断裂的裂源,因此在下管柱过程中不能使用管钳,液压钳等,以防造成机械损伤,只能使用无牙痕液压钳紧扣.5.3.2保护内涂层,限制在管内进行钢丝,电缆作业或其他方法投送工具,如必须进行作业时,要限制速度小于30m/min.5.3.3使用一段时间后必须对油管进行探伤检查. 5.3.4由于防硫油管需要考虑氢脆的危害,所以材质较软,应特别注意黏扣.5.3.5控制使用环境,使用优质压井液或完井液,保持压井液PH值≥10,这样可以中和可能出现的硫化氢,同时加入除硫剂.6对压井液的要求硫化氢气体对钢材设备可以造成极大的腐蚀破坏,影响硫化氢气体对金属的腐蚀因素除温度和金属自身性能外,特别是溶液的酸碱性环境更是其主要因素.在测试时,为了控制井筒环境减轻氢脆腐蚀,采用化学除硫,优化压井液的方法.加入缓蚀剂和碱性物质后应保持压井液原有的黏度和密度等性能,并且应具有良好的配伍和湿润分散剂,能均匀分散到压井液中.6.1缓蚀剂硫化氢的腐蚀主要是氢脆和硫化物的应力腐蚀,吸附在钢材表面上的硫化氢能阻止原子氢结合成分子氢,促使氢原子聚集在钢材表面,加速了氢渗入钢材内部的速度,因此阻止氢原子聚集在钢材表面是抵制氢脆破坏的有效方法,而实现这一方法的是使用缓蚀剂,可分为吸附型,钝化型,沉淀型j种. 作用原理:借助于缓蚀剂在钢材表面形成薄膜,隔绝与外部介质的接触,减缓抑制钢材的电化学腐蚀作用,延长管柱的使用寿命.6.2碱性物质加入碱性物质将压井液侵入的硫化氢中和,同时钻井液中添加碱性碳酸锌与硫化氢反应生成硫化锌沉淀,达到除硫化氢的目的.7现场施工安全措施7.1对施工人员进行防硫化氢的人身保护措施培训工作,使现场人员具有防硫化氢的知识.能使用各种防毒面具,检测仪器等,必须具有培训合格证书;7.2开工前应从当地气象部门了解施工季节盛行的风向,地面设备应摆放在上游方向;7.3井场周围安装风向标,要害部位安装性能良好的硫化氢报警监测仪;7.4连接气体出口管线,距井口距离大于50米;7.5测试过程中需要放喷时,分离出的硫化氢气体应点燃烧掉,不允许逸散到大气中;7.6井场预备2倍井筒容积的钻井液备用,密度符合设计要求,PH>:10,钻井液中应加人一定量的缓蚀剂,及时监洲入井钻井液PH值和密度,并保持缓蚀剂的规定用量;7.7井口装置,地面流程和管柱应具有抗硫化氢功能,井口升高短节,地面流程的各接头用防硫管材加工后,螺纹部分必须进行热处理;7.8起下油管严禁使用液压钳上扣,以防损伤油管;7.9对各部位进行安全,技术检查,合格后才能施】:8结论含硫化氢井的测井与测试生产施工中,不仅含有严重威胁着人们的生命安全的因素.而且容易造成环境的恶性污染,对金属设备,1二具及用具也会造成严重的腐蚀破坏的因素,其造成的损失是巨大的. 因此,在生产施工前,必须事先制定防硫化氢紧急预案,并采取相应的防范措施,利用测井技术与测试工艺的有效结合,集中专业技术人员,制定可行性报告,经过反复认真讨论后方可实施,把对环境的污染和设备,工具的损耗降至最低.。
《含硫化氢油气井安全钻井推荐作法》SY5087
含硫化氢油气井安全钻井推荐作法SY/T 5087-2005目次前言1 范围2 规范性引用文件3 术语和定义4 人员防护5 井场及钻井设备的布置6 井用材料及设备7 地质及钻井工程设计的特殊要求8 应急管理9 井场安全10 钻井作业中的特殊要求11 特殊作业12 海上作业附录A（资料性附录）硫化氢的物理特性和对生理的影响附录B（资料性附录）二氧化碳的物理特性和对生理的影响附录C（资料性附录）硫化氢扩散的筛选方法附录D（资料性附录）酸性环境的定义前言本标准参考API RP 49:2001《含硫化氢油气井钻井、修井作业推荐作法》（英文版）进行修订。
本标准代替SY/T 5087-2003《含硫油气井安全钻井推荐作法》。
本次修订的主要内容有：——范围：——井场和钻机设备布置（对应API RP 49:2001第8章部分章条）；——地质及钻井工程设计的特殊要求。
新增加内容有：——人员及设备防护（对应API RP 49:2001第5章、第6章）；——应急预案（对应API RP 49:2001第7章部分章节）；——井场安全（对应API RP 49:2001第10章及API RP 55第9章部分章节）；——井用材料及设备（含井控装置的材质和安装）（对应API RP 49:2001第9章部分章节）；——特殊作业（对应API RP 49:2001第11章部分章节）；——海上作业（对应API RP 55第11章）；——附录A（对应API RP 49:2001附录A，API RP 55表Ａ.１和表Ａ.2）；——附录B（对应API RP 55附录B、表B.1和表B.2）；——附录C（对应API RP 49附录C）；——附录D（对应API RP 55附录D）；本标准的附录A、附录B、附录C和附录D均为资料性附录。
本标准由石油工业安全专业标准化技术委员会提出并归口。
本标准起草单位：中国海洋石油总公司健康安全环保部、四川石油管理局钻采工艺研究院。
煤矿井下煤层硫化氢含量测定方法的研究进展
煤矿井下煤层硫化氢含量测定方法的研究进展摘要：硫化氢是煤矿井下有毒有害气体之一，不仅具有爆炸性，腐蚀煤矿井下机械设备，还会危害人员的身体健康，严重时可使接触者失去知觉或死亡，时刻威胁着煤矿的正常生产。
本文将对硫化氢的治理以及通风安全相关内容进行分析，以供参考。
关键词：煤矿井下；硫化氢；通风；措施1.前言近年来，随着我国经济水平的不断提升，煤矿行业受到了国家和人们的广泛关注，相应的安全问题也逐渐凸显出来，为了更好地为国家经济发展服务，煤矿企业就要进一步提升矿井作业安全性。
2.煤矿井下通风管理及通风设施应用的重要性2.1应用适当的煤矿通风设施开展煤矿井下开采作业，首先要确保煤矿通风设施应用能符合相应的施工标准，结合施工区域的实际情况，根据煤矿开采作业的整体需求，选用具有专业性能的煤矿通风设施，并在相应的施工环节安置施工设备并加以使用。
同时，还要充分的发挥出风桥的排风效果，提升矿区内的空气流通质量，使空气流通的方向与预期设计的方向相一致。
为了能够更好的发挥出施工设备的应用作用，要衡量煤矿施工区域的生产现状，按照生产需求来安放相应的通风设备，让通风设施能够在最大程度上发挥出自身的价值，保障煤矿内部的空气流通，降低空气中有害气体的含量值，为井下工作者提供相对良好的施工环境。
2.2煤矿井下通风安全管理的重要性由于煤矿资源质量的不同，煤矿开采区域也不尽相同，存在于地层表面的煤矿资源由于地理位置原因，整体煤矿质量相对来说比不上地表深层煤矿资源，因此在进行煤矿生产作业时，要根据煤矿资源所处的地层深度情况来选择相应的煤矿开采形式，若是要进行地表浅层的煤矿生产，可以选用露天的开采方式，但是要是进行地表深度的煤矿开采作业则不同，露天开采无法达到相应的地表深度，需要改为地下开采形式，地表深度的空间位置导致了地下开采作业的空气新鲜度无法满足施工标准，低温潮湿的空气环境也不利于井下工人施工，这会严重影响到施工的整体进程。
因此，在开展煤矿开采作业时，要重视井下通风管理工作的安全性，配备相应的通风设备，改善地下空气流通情况，让施工环境能够便于工人进行施工作业。
综合录井对硫化氢的监测方法
综合录井对硫化氢的监测方法摘要：在钻井施工中综合录井如何预测、发现、预报硫化氢浸入以及在出现硫化氢时如何与井场人员采取科学、合理的应对措施。
重点词：硫化氢综合录井气测钻井液硫化氢(H2S)是一种无色、剧毒、强酸性气体。
低浓度的硫化氢气体具有臭蛋味。
对空气的相对密度1.176，比空气重。
燃点为250℃燃烧时呈蓝色火焰，产生有毒的二氧化硫。
硫化氢与空气混合，浓度达到 4.3%～46%时就形成一种爆炸混合物。
较低浓度的硫化氢即可使人头昏、头痛、恶心、呕吐甚至死亡，并可能产生严重的神经性后遗症。
1 硫化氢的监控及预防1.1 硫化氢监控的要求。
按要求配备固定式和携带式硫化氢监测仪，当空气中硫化氢含量超过安全临界浓度时，监测仪能自动报警，其喇叭应使井场工作人员皆能听到。
1.2 利用综合录井进行硫化氢监测。
作好硫化氢的预测必须知道硫化氢的来源、存在形式及浸入井筒机理。
1.2.1 油气井中硫化氢主要来源：1）有些天然气中含硫化氢。
2）地层中硫酸盐的高温还原作用所产生的硫化氢。
3）石油中的含硫化合物分解产生硫化氢。
4）地壳深部或幔源硫化氢通过裂缝向上部运移聚集。
5）某些钻井液处理剂（硫化物、磺化物）在井下高温高压分解产生硫化氢。
1.2.2油气井中硫化氢浸入井筒机理：1) 破碎岩屑释放出的硫化氢。
2）地层压力低于液柱压力，地层中硫化氢浸入井筒。
3）钻井液处理剂在高温热分解作用下产生硫化氢。
2硫化氢预测方法了解硫化氢的来源、存在形式及浸入井筒机理是预测的前提，收集区域沉积环境、岩性分布、地层压力分布、油气水分布和邻井资料是预测硫化氢的关键。
上井前尽量收集：1）所钻区域有无硫酸盐、碳酸盐地层分布，沉积环境是否是还原环境2）已钻邻井有无硫化氢侵入记录。
3）试油、采油井油/水样的含硫化氢情况。
4）地层压力分布情况。
5）所钻井预计油气水分布。
6）那些钻井液处理剂在高温热分解作用下能产生硫化氢。
在统计分析以上资料的基础上，录井前对所录井硫化氢的浸入可能性进行评估，预测可能出现硫化氢的层位。
煤矿井下煤层硫化氢含量测定方法的研究进展
煤矿井下煤层硫化氢含量测定方法的研究进展邓鹏;程波;杨森;彭明辉【摘要】煤矿井下煤层硫化氢含量是矿井实施有害气体治理的基础,特别是在煤层瓦斯抽采的过程中,硫化氢含量与瓦斯抽采的过程存在着高度的依赖性.不同时空尺度条件下的硫化氢浓度场认知的缺乏常导致人们对硫化氢灾害威胁程度评价的片面性,因而煤矿井下煤层硫化氢含量的测定对厘清有害气体分布规律有着极为重要的理论和实际意义.系统评述了煤矿井下煤层硫化氢含量测定方法,指出了其适用的条件及其优缺点,表明研究适宜于煤矿井下的硫化氢气体传感检测技术、装备以及煤吸附硫化氢-瓦斯多组分气体的特征,厘清硫化氢-瓦斯多组分气体在不同含水条件下的流动规律,研究煤矿井下原位取样方法,构建不同时空尺度条件下的硫化氢浓度场将成为未来的研究热点.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2019(050)005【总页数】4页(P172-175)【关键词】硫化氢;吸附性能;测定方法;发展方向;瓦斯抽采【作者】邓鹏;程波;杨森;彭明辉【作者单位】瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆 400037;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037;瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆 400037;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037;瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆 400037;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400037;瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆 400037;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037【正文语种】中文【中图分类】TD713近年来，我国新能源及非常规能源快速发展，但煤炭仍然是现阶段的主体能源。
根据预测，到2030年煤炭在一次能源中的比重还将占50%。
从新能源和可再生能源看，在我国已探明的能源资源储量中，油气资源储量仅占3%左右；2016年，我国原油、天然气对外依存度分别达到65.4%和34%；全国能源消费总量43.6 亿t 标准煤，其中非化石能源消费比重为13.3%；清洁能源供应总量依然较低、短期内大幅增长的难度大等问题突出。
井下作业硫化氢气体检测规程
1 目的为规范井下作业硫化氢气体检测程序，制定本规程。
2 范围井下作业地质设计提示的含硫区块、含硫作业井、酸洗作业井和其它可能含有硫化氢需要进行检测的场所。
3 职责3.1 分公司、项目部职责3.1.1负责对相关人员进行与含硫作业环境有关的法规、标准、作业规程、中毒症状、职业禁忌症、防护措施、急救、仪器、呼吸防护用品的使用、检查和维护等进行培训，并且培训合格。
3.1.2根据地质设计提示的含硫作业场所信息，在HSE作业计划书和设计中明确硫化氢风险及防范措施，并对防范措施的执行进行现场监督。
3.2 跟班干部职责3.2.1负责组织进入含硫作业场所前检测仪器和防硫化氢设备设施使用培训、现场交底和风险提示，组织防硫化氢应急演练并合格。
3.2.2负责每日对检测仪器、正压式呼吸器和全面罩硫化氢滤毒罐完好性进行检查。
3.2.3负责对进入场所前呼吸防护用品和仪器佩戴是否正确进行检查。
3.3 HSE监理公司对含硫作业场所防硫化氢设备设施、呼吸防护用品的配备、防范措施实施情况和应急演练情况进行现场监护。
3.4班长负责检测前的作业分工，应安排班组中其他持有硫化氢培训上岗证的员工进行检测和开、关闸门。
负责每班检查仪器和呼吸装备完好性。
3.5其他岗位员工负责按照分工实施检测，并做好个人防护。
4 检测仪器及呼吸防护用品检查和现场使用规程4.1 硫化氢检测仪器检查内容4.1.1检查、确认仪器的标定检验时间是否在有效期内。
如已超过检定周期或未经检验标定，禁止使用。
4.1.2仪器外观应清洁，标识清楚、部件无缺损、外壳无损伤，传感器部位防尘、防水过滤膜干净，无油、泥物堵塞。
4.1.3仪器如存在故障，及时与主管部门联系更换，禁止在现场使用存在问题的检测仪。
4.2 硫化氢检测仪器现场使用规程4.2.1按操作程序开机，仪器进入自检程序，并按顺序激活数显、警报和振动报警器，显示一级报警阈值（H2S：10ppm)、二级报警阈值（H2S：20ppm).4.2.2仪器自检程序完成后，进入待机检测状态，查看仪器功能显示、电池电量等状态是否正常。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
井场硫化氢检测技术的研究摘要：设计了一款以AT89S52单片机为控制核心的井场硫化氢检测系统，介绍了该系统的工作原理和设计思路。
本系统以电化学硫化氢气体传感器ME4-H2S来检测硫化氢气体，当井场出现硫化氢气体时，传感器就会迅速检测到并进行氧化还原反应，从而输出微弱的电流信号，再经调理电路转换为电压信号，由A/D转换器将电压信号转换为数字信号并传送给单片机，经过单片机处理后，与设定标准浓度进行比较，继而判断是否发出报警，如果达到了设定的浓度，则触发单片机警报模块，蜂鸣器发出警报声警示现场工作人员，从而可以及时的排除危险，保障人们的生命安全。
关键词：AT89S52单片机；电化学硫化氢气体传感器；硫化氢浓度检测Research on well hydrogen sulfide monitoring technologyAbstract:Design of a A T89S52MCU as the control core of the wellsite H2S monitor system, introduces the work principle of the system and design. In this system, when hydrogen sulfide reaches a certain concentration, ME4-H2S electrochemical hydrogen sulfide gas sensors to detect hydrogen gas, then the signal was put into A/D converter to converts the voltage signals into digital signals and transmitted to the microcontroller to be processed, and compared with the standard concentrations to determine whether alarm. If the detecting concentration reached the set one, the alarm module would be trigger by the MCU, and the buzzer alarm to warn working staff, which can timely eliminate risk and protect people's life.Keywords:A T89S52 single chip microcomputer; Electro-chemical gas sensor; Hydrogen sulfide concentration monitoring1 引言在石油工业特别是石油化学工业的生产过程中，会产生大量有毒有害气体，这些有毒有害气体既污染环境又对生产者的身体健康造成极大影响。
目前对有毒有害气体的监测仍采用传统的、较为复杂的监测方法，费时费力且不适合于全天候、连续、多点的监测工作。
其中硫化氢就是油气钻井过程中的无形杀手之一。
硫化氢(分子式H2S) 无色有毒气体,具有明显的臭鸡蛋气味,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℃。
硫化氢是高压深井碳酸盐岩地层中常见的流体,硫化氢是提炼硫磺的重要原料,是国防和化学工业的宝贵资源，其来源很广泛，可以由热作用于油层时，石油中的有机硫化物分解产生，也可由石油中的烃类和有机质通过储层水中的硫酸盐高温还原作用而产生，也可由修井泥浆高温分解产生，也可由某些洗井液中的添加剂（如木质硫酸盐）在高温（170℃-190℃）热分解产生，还可由某些含硫原油或含硫水被用于修井液系统产生。
目前我国已开发的油田中,以四川和华北含硫化氢气体最多,特别是四川石油管理局含硫化氢气田约占已开发气田的78. 6%，其中卧龙河气田硫化氢含量高达10%（体积比）。
硫化氢是仅次于氰化物的剧毒物,是可致人死亡的有毒气体。
一旦超标含硫化氢油气井发生井喷失控,将导致灾难性的悲剧。
硫化氢的急性毒作用靶器官和中毒机制可因其不同的浓度和接触时间而异。
浓度越高则中枢神经抑制作用越明显，浓度相对较低时粘膜刺激作用明显。
硫化氢浓度为70～150mg/m3时，出现呼吸道及眼刺激症状，人体吸入2～5分钟后嗅觉疲劳,不再闻到臭气。
硫化氢浓度为300～600mg/m3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。
硫化氢浓度为760mg/m3时，发生肺水肿、支气管炎及肺炎,头痛、头昏、步态不稳、恶心、呕吐。
硫化氢浓度为1000mg/m3时，人体吸入数秒则很快出现急性中毒,甚至造成中枢神经麻痹、死亡[1]。
硫化氢不仅严重威胁着人们的生命安全,而且还造成了严重的环境污染,对金属设备有严重的腐蚀破坏性。
硫化氢是一种无色、剧毒、弱酸性、具有明显臭鸡蛋味的气体,当浓度超过一定程度时,在很短的时间内即可致人伤残或死亡,是油气钻井过程中的无形杀手。
因此，为确保人员的绝对安全,杜绝硫化氢中毒事故的发生,设计一款硫化氢监测系统，成为生产过程中的必需。
本文针对目前陕北地区油气钻井硫化氢监测的现状，探索设计了一款井场硫化氢监测系统，能够及时的监测到硫化氢气体浓度的变化，并发出警报提醒工作人员予以处理，可以保证工作人员的生命安全，使得石油工业作业现场更加安全。
2方案的设计与论证随着科学技术的发展，人们在硫化氢的监测上已经取得了可观的成果，硫化氢的检测方法[2]主要有以下几种：标准碘量法在现场检测钻井液中的硫化氢体积分数常用的方法是标准碘量法。
原理是硫化物在酸性条件下，与过量的碘反应，剩余的碘用硫代硫酸钠溶液滴定。
由硫代硫酸钠溶液所消耗的量，间接求出硫化物的含量。
先用酸把钻井液预处理,目的是把钻井液中以硫化钠(Na2S)形式存在的硫化氢转化出来,然后硫化氢与醋酸锌(ZnAC2)反应生成白色沉淀硫化锌(ZnS) ,将之溶解于硫酸内,再与标准碘液作用,然后用硫代硫酸钠(Na2S2O3)滴定过量的碘液,计算硫化氢的体积分数。
此方法较准确,误差在5%以内。
快速测定管法快速测定管法是现场检测大气中硫化氢含量的常用方法。
原理是将吸附醋酸铅(PbA C2)和氯化钡(BaCl2)的硅胶装入细玻璃管内，抽100ml含硫化氢的气体,在60s内注入，形成褐色硫化铅(PbS) 。
根据硅胶柱变色的长度测定出硫化氢的体积分数。
现场录井是在钻井液出口槽面上，用注射器抽取100ml气样，通过测定管，硅胶柱变色长度与标准尺比较，求得硫化氢的体积分数。
此法具有简单、方便快捷、便于携带和灵敏度高的优点。
醋酸铅试纸法醋酸铅试纸与硫化氢反应生成褐色硫化铅,与标准比色板对比求得硫化氢的体积分数。
此法适用于钻井液和大气硫化氢测量，是一种定性和半定量方法。
硫化氢报警法利用硫化氢的氧化还原反应这一原理,为了准确测定硫化氢体积分数变化,把发生化学反应的电极与电路组合在一起,硫化氢的体积分数变化由仪器检测下来并自动报警。
它可以连续检测大气中硫化氢体积分数，当指针达到预定调节位置时，仪器就发出警报声。
这种仪器已成为碳酸盐岩地层录井井场常用的必须配备的仪器，这种仪器我们通常称之为硫化氢传感器[3]。
基于硫化氢报警法的可监测浓度变化，可行性强，易于携带，本设计采用此测量原理进行硫化氢的监测。
本系统以电化学硫化氢气体传感器作为信号采集模块，以单片机AT89S52为核心控制系统，可以实时监测硫化氢浓度并分级报警，其总体系统框图如图1所示。
图1 系统框图本设计主要分为5个模块组成，传感器信号的采集模块，I/U转换与电压放大模块，A/D转化模块，单片机处理模块和报警及显示模块。
先通过ME4-H2S传感器检测硫化氢，将输出的电流信号转换为电压信号，送入调理电路进行信号的放大，再经过A/D转换器进行模数转换后送入到单片机中，通过单片机处理，根据预设的报警级别进行分级报警，并显示当前的硫化氢浓度。
3 硬件设计及核心器件的选型3．1 硫化氢浓度监测部分本系统硫化氢浓度监测部分采用的是电化学硫化氢气体传感器ME4-H2S,它具有低功耗、高精度、高灵敏度、线性范围宽、抗干扰能力等特点。
其工作原理是根据电解池原理，对空气中的硫化氢气体通过氧化还原反应，将浓度转换为电信号，通过检测电信号的大小确定硫化氢的浓度和报警级别。
利用硫化氢气体在电解池中的氧化还原反应，通过电子线路将电解池的工作电极和参比电极恒定在一个适当的电位，在该电位下可以发生硫化氢气体的电化学氧化，由于氧在氧化和还原反应时所产生的法拉第电流很小，可以忽略不计，于是待测气体电化学反应所产生的电流与其浓度成正比并遵循法拉第定律。
这样，通过测定电流的大小就可以确定硫化氢气体的浓度。
ME4-H2S由浸没在液体电解液中的三个电极构成，三个电极分别为：（1）工作电极（sensing）：硫化氢发生氧化反应，该电路输出为正。
（2）参比电极（reference）：不发生任何反应，因此能保持恒定的电压，所以要确保没有电流流过该电极。
（3）对电极（cuonter）：氧气在发生还原反应，该电路输出为负。
图2 电化学硫化氢气体传感器（ME4-H2S）的外形图电化学硫化氢气体传感器ME4-H2S的外形如图2所示，其相关的技术参数如下：检测范围: 0-100ppm 最大测量限: 500ppm预期寿命：2年灵敏度：0.7±0.15uA/ppm分辨率：0.1ppm 使用温度范围：﹣20℃～+50℃使用压力范围：标准大气压±10﹪响应时间（T90）：≤30S湿度范围：15﹪—90﹪RH无凝结零点漂移（﹣20℃～+40℃）：≤0.2ppm稳定性（／月）：＜2﹪负载电阻（推荐）：10Ω重复性：＜2﹪输出值输出线性度：线性3.2 传感器及信号调理电路设计图3是本系统的传感器及信号调理电路图。
其中R6、R7、R8、C4与IC1构成了一个定电位反馈控制电路（即恒电位仪），传感器工作时，在工作电极和参比电极之间并不需要电压，恒电位仪是为了把电压恒定在零伏，因此不需要电压输入。
从图3可以看出，由于没有外部电压输入，IC1本身就可以作为阻抗匹配单元，使参比电极上的电流只由IC1的输入阻抗和输入偏流决定，近似为零电流。
反应过程中，工作电极和参比电极之间的电压发生变化，该恒电位仪电路可以起自动调节的作用。
传感器提供的是电流信号，用运算放大器IC2组成了电流到电压的转换电路[4]。
由于H2S 在工作电极上被氧化了，所以工作电极上有电流流动，该电路输出为正。
图3 传感器及信号调理电路图放大器IC1的作用是使参比电极上有没有电流，所以需要极低输入失调电压、极低输入失调电流和高输入阻抗的运算放大器。