油田酸化作业井硫化氢防治措施探讨

油田酸化作业井硫化氢防治措施探讨

油田酸化作业井硫化氢

防治措施探讨

杨永生张绪平张世荣张志强

长庆油田分公司安全环保监督部第一监督站

一

爱iI摘要l硫化氢是一种无色剧毒气体,属于一级危害物质在安塞油田酸化作业中,部分井产生硫化氢为保证

酸他i时现场作业人?员豹安全,本文介绍了安塞油田酸化作业过程中H:S气体的产生机理,并从化学角度分析H2气体

Ⅲ{…""

防治措施,为降低酸化作业安全风险提供技术保障口

童

一0I关键词l安塞油田;硫化氢t酸化;防治措施

硫化氢是仅次于氰化物的剧毒物,是易致人于

死亡的有毒气体.硫化氢不仅危害人的生命安全,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.因

此,为确保酸化作业人员的绝对安全,杜绝硫化氢中

毒事故发生,了解酸化过程中硫化氢气体的来源和

危害,并掌握有效的防治措施意义重大.

1硫化氢物理化学性质及来源--

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.低体

积分数硫化氢气体具有臭鸡蛋味,其相对密度为

1.19,较空气略重,能溶于水,溶解度随水温度增加

而降低.燃烧时淡蓝色火焰,产生对眼和肺非常有害

的二氧化硫气体.硫化氢在空间易聚集不易飘散,和金属发生化学反应,对金属设备造成严重的腐蚀破坏….

1.2硫化氢的危害

在大气中极限允许浓度是lOmg/in.当Hs浓

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度在l40～15Omg/m时,人呼吸几小时即会中毒,

当浓度超过1O00mg/m会立即中毒;当硫化氢与空气混合后,浓度达到4.3%～46%的范围内时,就形成一

种爆炸混合物.H,S为剧毒(窒息性)气体,主要经

呼吸道进入,吸入高浓度的硫化氢气体,引起反射性呼吸抑制,导致呼吸麻痹,造成"电击型"死亡.

2酸化作业中硫化氢来源ll

根据国内外H,S气体来源及产生机理研究发现,

硫化氢产生机理有以下三种可能:微生物成因机理, 根据地层处于长期缺氧的条件下,硫酸盐还原菌可利用水中的sO发生反应,产生硫化氢气体,如反应(1)～(5);热化学成因机理(TSR),根据硫酸盐与

有机物或烃类发生热化学分解作用,将硫酸盐矿物还原为H,S;火山喷发溶蚀成因机理,岩浆活动可使地壳深部的岩石受热而产生大量含HS的挥发成分沿深大断裂缝进入沉积岩层,储存在某一构造圈闭里,因天然或人为因素使这些构造圈闭与油气井产层沟通,使油气井产生H,S.酸化作业中硫化氢属于氢离子浓度增加,加速氢离子与二价硫离子结合,产生H,S.

4Fe一4Fe.+8e(阳极反应)(I)

8HO一8H+80H一(水的电离)(2)

8H+8e一8H(阴极反应)(3)

so;一+8H—s2_+4H:O(细菌的阴极去极化)(4)

S一+2H一H,S(5)

酸化通过井眼向地层注入一种或几种酸液或酸

性混合液,利用酸与地层中部分矿物的化学反应,溶

加孔隙,裂缝的流动能力,从而使油气井增产或注水

井增注的一种工艺措施.安塞油田常用的酸液主要

有盐酸,土酸,施工的残酸.由于往井筒或地层中

加入酸液,增加H浓度,使得化学反应(5)反应速度

增加,生成硫化氢量增加.硫化氢溶解度随水温度增

加而降低,当酸液与部分矿物的化学反应时,释放大

量的热量,水中硫化氢的溶解量减少,硫化氢气体从

水中分离,相当于油气混合物的油气分离,产生滑脱

现象,气体上升到井口.如杏19—12酸化完后,打

蚀储层中的连通孔隙或天然(水力)裂缝壁面岩石,增开井口时硫化氢浓度为140ppm.

表12006～2008年部分酸化井发现HS气体含量超标

H2S含量序号井号井别区块措施类型检测时间备注

(ppm)

酸化完打开井口1杏19—

12水井杏河酸化增注2006.9.16140发现

2杏75—28油井杏河酸化解堵2008.3.1745放喷过程中发现

3l硫化氢防治措施曩

3.1现场配备硫化氢防治器材

在酸化作业现场,必须配置严格按照现场规范

标准相应的防护设备和检测器材,并在含硫化氢生

产场所设立风向标,悬挂安全警示标志.因为酸化

作业井中,可能存在要求硫化氢浓度超标,如2006

年9月在杏l9一l2酸化增注时,硫化氢浓度高达

l40ppm(见表1),作业人员进入作业区域作业必须

携带硫化氢报警器,在井口检测人员建议佩戴空气

呼吸器.

3.2井筒加化学药品消除硫化氢

因硫化氢和金属发生化学反应,对金属设备造

成严重的腐蚀破坏,因此对于井下的硫化氢应予消除,防止其腐蚀油管柱.

井筒加化学药品处理比较简单,通过水泥车把

Hs消除剂注进去,使之与硫化氢发生反应上一段

时间,生成无毒物体,反应完后开井测量井口H,s浓度.井筒加药时,其加药量与加药浓度,不太好确定,

是暂时性的,当Hs继续产出时,而Hs抑制剂消耗

完以后,井口HS的浓度又会恢复到原位.因此,在

现场应尽量多配备化学药品.

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o].

吸收剂CL一00l常温状态下为淡蓝色液体,有

轻微的刺激性,主要成分是具有一定结构的季铵盐, 因而具有很好的水溶性和酸溶性.与稳定剂同时使

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用时,在不同强度的酸性条件下都能保持很高的稳

定性,热稳定性良好,在l00℃下能稳定存在2h以上(见表2).

吸收剂CL一001与H2S在水溶液中的主要反应为: 表2HS吸收剂CL-001的溶解性和热稳定性

l0%HCL>45.3g

溶解度(g)l5%HCL>38.3g

2O%HCL>32.4g溶解度为20℃时数值