硫化氢及相关安全知识

硫化氢及相关安全知识1、硫化氢的物理化学性质硫化氢是一种无色、剧毒、弱酸性气体。

有臭鸡蛋气味，相对密度1.176，较空气重。

燃点250ºC，燃烧时带蓝色火焰，产生有毒的SO2气体，当硫化氢与空气混合，浓度达4.3%～46%时，形成爆炸混合物。

硫化氢能溶于水，但其溶解度随水温的升高而降低。

2、硫化氢气体的主要来源主要是：1）热作用下，石油中有机硫化物分解；2）石油中烃类和有机质通过储集层水中硫酸盐的高温还原；3）下部地层中硫化氢气体上窜；4）某些钻井液处理剂高温热分解。

3、根据天然气中硫化氢含量，进行的气藏分类主要是：1）无硫气藏，其硫化氢含量小于0.0014%；2）低含硫气藏，其硫化氢含量在0.0014～0.3%；3）含硫气藏，其硫化氢含量在0.3～1.0%；4）中含硫气藏，其硫化氢含量在1.0～5.0%；5）高含硫气藏，其硫化氢含量大于5.0%。

4、硫化氢对人体造成的危害硫化氢的毒性，几乎与氰化氢同样剧毒，较一氧化碳的毒性大五至六倍。

硫化氢进入人体，首先刺激呼吸道使嗅觉钝化、咳嗽，严重时将其灼伤。

其次，刺激神经系统，导致头晕，丧失平衡，呼吸困难，严重时，心脏缺氧死亡。

硫化氢进入人体，与血液中的氧发生反应。

浓度低时，被氧化，对人体威胁不大，而浓度高时，将夺去血液中的氧使人体器官缺氧而中毒，甚至死亡。

其浓度对人体的危害见下表。

5、人员进入含硫地区工作应做的准备主要有：1）每个工作人员应经过专门的培训，明确硫化氢的特性及其危害，在硫化氢存在的地区应采取的安全措施，以及推荐的急救程序；2）对井队工作人员进行现有防护设备的使用训练和防硫化氢演习；3）在进入怀疑有硫化氢存在的地区前，应先进行试验，以确定其是否存在及其浓度；4）不能靠气味来确定硫化氢是否存在，因为它很快就会使人的嗅觉麻痹；5）井队工人应相互密切关注。

可能的话，应俩人结对工作，以相互照应；6）发现硫化氢应急时，发出危险信号通知那些不知道的人；7）没有戴上合适防毒面具的人，切记不要进入硫化氢可能聚集的封闭地区；8）应为在可能存在硫化氢地区内工作的工人身边准备一些防护设施。

6、氢脆化学腐蚀产生的氢原子，在结合成氢分子时体积增大，致使低强度钢或软钢发生氢鼓泡，高强度钢产生裂纹，使钢材变脆。

7、硫化氢对金属材料腐蚀的表现硫化氢溶于水形成弱酸，对金属的腐蚀形式有电化学失重腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀开裂，以后两者为主，一般统称为氢脆破坏。

氢脆破坏往往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，甚至发生严重的井喷失控或着火事故。

8、硫化氢对金属腐蚀破坏的影响因素主要有：1）浓度的影响；2）pH值的影响；3）金属自身的影响；4）温度的影响。

9、硫化氢对非金属材料的无破坏作用在地面设备、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失效。

10、硫化氢对钻井液的污染硫化氢主要是对水基钻井液的污染较大，它会使钻井液的性能发生很大变化，如密度下降，pH值下降，粘度上升，以至形成流不动的冻胶，颜色变为瓦灰色，墨色和墨绿色。

11、含硫油气田对井场及钻机设备布置的要求主要有：1）进行钻前工程前，应从气象资料中了解当地季节风的方向；2）井场及钻机设备的安放位置应考虑季节风风向，井场周围要空旷，尽量在前后或左右方向能让季节风畅通；3）辅助设备和机动车辆，远离井口，至少在25米以外；4）井场值班室、工作室、钻井液室等应设置在井场季节风的上风方向；5）在季节风上风方向较远处，专门设置消防器材室，配备足够的防毒面具和配套供氧呼吸设备；6）在井架上、井场季节风入口处、消防器材室等地应设置风向标。

一旦发生紧急情况，钻井人员可向上风方向疏散；7）在钻台上、下和振动筛等硫化氢易聚积的地方，应安装排风扇，以驱散工作场所弥漫的硫化氢；8）进入气层前50米，将二层台、钻台周围的防风护套拆除；9）确保通讯畅通。

12、正确监测含硫油气井的做法主要是：1）在井场硫化氢容易积聚的地方，特别是方井、循环池、振动筛附近和钻台等常有井队人员的地方，应安装硫化氢监测仪及音响报警系统，且能同时开启使用；2）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，其音响应使井场工作人员皆能听到。

二层台应装设音响报警器；3）含硫地区的井队，井场工作人员必须配备便携式硫化氢监测器；4）硫化氢监测仪器应进行周检和强检；5）钻入气层时应加密对钻井液中硫化氢的测定；6）在新构造上钻第一口探井时，应采取相应的硫化氢监测和预防措施。

13、含硫油气田对井控设备安装的要求主要包括：1）根据地层和压力梯度配备相应压力等级的防喷器组合及井控管汇等设备，并按要求进行安装、固定和试压；2）钻井井口和套管的连接，每条防喷管线的高压区都不允许焊接；3）放喷管线应装两条，其夹角为90º，并接出井场100m以外，若风向改变时，至少有一条能安全使用；4）压井管线至少有一条在季节风的上风方向，以便必要时放置其它设备作压井用；5）井控设备在安装、使用前应进行无损探伤；6）井控设备（和管线）及其配件在储运过程中，需要采取措施避免碰撞和被敲打；应注明钢级、严格分类保管并带有产品合格证的说明书。

14、含硫油气田对井控设备材质的要求主要有：1）钢的屈服极限不大于655MPa ,硬度最大为HRC22。

若需使用屈服极限和硬度比上述要求高的钢材，必须经适当的热处理，并在含硫化氢介质中试验，证实其具有抗硫化氢应力腐蚀开裂性能后，方可采用。

2）非金属材料应具有在硫化氢环境中长期使用而不失效的性能。

15、含硫气田钻井设计的特殊要求主要有：1）注明含硫地层及其深度和预计含量；2）若硫化氢分压大于0.21KPa 时，必须使用抗硫套管、钻杆等其它管材；3）当井下温度高于93ºC时，套管和钻铤可不考虑抗硫性能；4）高压含硫地区可采用厚壁钻杆；5）钻井液安全附加密度在规定的油井标准0.05～0.10g/cm3、气井标准0.07～0.15 g/cm3上选用上限值；6）井队必须有足量的高密度钻井液和加重材料储备，高密度钻井液的储量一般是井筒容积的1～2倍；7）在钻开含硫地层后，钻井液的pH值始终控制在9.5以上，并选用适应的加重材料。

若采用铝制钻具时，pH值不得超过10.5；8）限制在含硫地层用常规中途测试工具进行地层测试工作，若必须进行时，应减少钻柱在硫化氢中浸泡时间；9）必须对井场周围2公里以内的居民住宅、学校、厂矿等进行勘测，并在设计书上标明位置。

在有硫化氢溢出井口的危险情况下，应通知上述单位人员迅速撤离。

16、含硫油气田钻井的安全操作主要有：1）制定一个完整的救援计划，进入气层前和医院、消防部门取得联系；2）在钻入含硫地层前，对钻井队进行一次防硫化氢的安全培训，并向当班的各岗位人员发出警告信号；3）在高含硫地区即将钻进油气层时，以及发生井涌、井喷后，应有医生、救护车、技安人员在井场值班；4）严格按设计钻井液密度配制钻井液。

当地层压力异常时，应及时调整钻井液密度以保持井内压力平衡；5）做到及时发现溢流显示，迅速控制井口，并尽快调整钻井液密度压井；6）利用除气器和除硫剂，将钻井液中硫化氢控制在75mg/m3以下，并随时对钻井液的pH值进行监测；7）在油气层和油气层以上起钻时，前10根立柱起钻速度应控制在0.5m/s以内；8）在油气层和钻过油气层进行起下钻时，必须进行短起下钻；9）在含硫地层取心起钻，当取心工具离地面还有五柱时，钻台作业人员带上防毒面具,直到取出岩心筒；10）钢材，尤其是钻杆，其使用拉应力需控制在屈服极限的60%以下；11）在油气层钻进时，井场动用电、气焊，必须采取绝对安全的防火措施，按规定报批执行；12）在硫化氢含量超过安全临界浓度时，必须佩带防护器具，且至少两人同在一起工作，以便相互救护；13）井队在现有条件下不能实施井控作业而决定放喷点火时，点火人员应佩带防护器具，在上风方向，离火口不得少于10m，用点火枪远程射击；14）控制住井喷后，应对可能聚集硫化氢的地方进行检测。

只有在安全临界浓度以下时，人员方能进入。

17、钻井过程中对硫化氢气体的处理主要是：1）采用正压差钻井；2）使用油基钻井液；3）在使用水基钻井液时，维持一定的pH值，加成膜防腐剂、海绵铁、氧化锌、碳酸锌或碱式碳酸锌、铬酸盐、碱式碳酸铜等均可。

另外可在出口管处加35%的过氧化氢(H2O2)；4）放喷点火。

18、施工现场硫化氢的应急程序主要有：1）一旦硫化氢探测仪或录井仪器发出警报，则首先发现报警的人员立即通知司钻，并赶赴报警点发出警报。

同时上报上一级应急办公室；2）司钻立即停止作业，实施关井，作业人员戴上防毒面具后留在井上，开动鼓风机，吹散聚集在钻台上和振动筛处的气体，其它人员全部撤离到上风集合地点；3）二级应急办公室及时向应急指挥及应急领导小组组长汇报，并迅速组织救护车及医疗救护人员上井救护；4）钻井工程公司应急指挥中心及三级单位应急领导小组收到汇报后，立即赶到现场，组织检查硫化氢含量，向现场甲方代表通报；5）若硫化氢的含量低于10ppm，可进行循环观察，决定是否恢复生产，若高于10ppm，则进行循环压井，直至最终控制住气侵；6）涉及到周围村庄居民要与当地政府部门取得联系，作好外迁准备工作；7）医生对所有现场作业人员进行检查，发现有中毒症状者立即施行急救措施并迅速送往附近医院抢救；8）险情解除后，现场第一安全责任人负责写出险情报告。

19、硫化氢防护演习主要内容包括：1）所有必要人员都要戴上呼吸器，井队的HSE监督检查管道空气系统上的呼吸空气供应阀；2）平台上的鼓风机工况保持良好，并且所有明火熄灭；3）保证至少两人在一起工作，防止任何人单独出入硫化氢污染区；4）不必要人员带上呼吸器离开现场；5）封锁井场大门，并派人巡逻。

在大门口插上红旗，警告钻机附近有极度危险；6）发出解除信号后，井队的HSE监督应做到：用检查仪检测低洼区、空气不通区，以及钻机周围有无硫化氢聚集；检查呼吸器、空气软管等，判断可能出现的故障，进行整改；给自持式呼吸器充气；汇报各种检测设备、防护设备等有无破损情况；7）填写硫化氢防护演习记录，记录内容包括：日期、培训、钻井深度、完钻所需时间、天气情况、参加练习的队员名单、在钻台和安全汇报点活动的简单描述、注明队员的不规范操作或设备的故障；8）演习后，对应急计划进行讨论。

20、发现硫化氢后对人员的疏散主要是：1）接到疏散通知后，现场所有不必要人员迅速向上风方向疏散；2）现场所有暂时无事可做的必要人员转移到安全区域待命；3）HSE监督必须通知有关管理部门，必要时，应协助居民疏散；4）为保持井场安全，无关人员不得进入现场。