硫化氢的性质和危害讲解

风
险
感
觉 和
严重事故
知
觉
HSE 管理体系
随时间推移，当风险意识减 退时，所建立的法规和安全条 例将被破坏。
当知觉在时间以来衰退的时候规 则和保护在这里设计可能被违犯
计时
事故三角形（冰山模型）
1 50’s 100‘s
1000’s 10,000’s
死亡 误工时事故 财产损失或轻微受伤 无伤害或损失的事故 不安全行为和状态
第一单元
硫化氢的性质和危害
一、什么是硫化氢
硫化氢是一种无色，剧毒，强酸性气体； 其化学分子式是 H₂S ，由两个氢原子和一个 硫原子组成；其分子量为 34.08 。
硫化氢的相对密度为 1.189 ，较空气重， 易积聚在低洼处，不易飘散。燃点为 260 度， 燃烧时带蓝色火焰，并产生对眼和肺非常有害 的二氧化硫气体。
基本原因（病原体）
为防止人员死亡，应从众多的不安全行为和状态分析 预防入手,即防止“万一”
概述
硫化氢是一种广泛存在于自然界中的化学气 体,在石油钻井行业中，高压、深井的钻探就会 经常遇到含有硫化氢的地层。目前，在我国已经 发现的陆上油田中，就有许多油田不同程度的含 有硫化氢气体，主要有四川川东卧龙河地区、华 北油田冀中凹陷、新疆地区、长庆油田等.（美 国得克萨斯州含硫的气田高达 98% ，前苏联 70% 的油气田均含硫）
4 、爆炸极限
当硫化氢气体以适当的比例（ 4.3% — 46% ）与空气或氧气混合就会发生爆炸， 造成令人恐惧的危险。
开县 12.23 事故
• 21:51 起钻至井深 195.31 米，发现溢流，立即 下放钻具至 197.31 m 。
• 21:55 抢接回压凡尔,顶驱未成功，发生强烈井 喷，钻杆内喷高 5 10 m 的，钻具上行 2 m 左 右，大方瓦飞出转盘。
• 21:59 关球型、半封防喷器，钻杆内液气喷达 二层台以上。
• 因 H2S 气体造成的其它伤害：
•
1988 年 3 月 24 日，四川局温泉 4 井， 在川东开江县，钻至 1700 米时发生溢流后 关井，因表层套管下的不够，井内的 H2S 气体窜入煤矿，使煤矿 11 人死亡， 34 人 受伤， 25 口煤井停产。
• 1994 年 8 月，克拉玛依油田某养鸡场在 清理下水道过程中发生 H2S 中毒，死 2 人。
硫化氢 (H2S) 防护与处理
华北石油局职工培训中心 董素玲
开县 12.23 事故
• 2003 年 12 月 23 日夜，重庆市开县高桥镇， 由川东石油钻探公司承钻的中国石油天然气集 团公司西南油气田分公司川东北气矿罗家 16 井 在起钻时，突然发生井喷，造成高浓度的 H₂S 气体喷出，扩散。 富含硫化氢的气体从井口喷 出达30米高程，失控的有毒气体随空气迅速扩 散，导致在短时间内发生大面积灾害。事故造 成243人死亡,4000多人受伤, ，疏散转移6万多 人，9．3万多人受灾，赔偿金额3300万元. 直接经济损失 1 亿 6 千万。
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• 6 被告刑期档案
• 法院认为，上述 6 名被告人的主观疏忽和 违章行为，共同造成了开县井喷的严重后果， 其行为均构成了重大责任事故罪，遂对他们作 出如下判决：
• 吴斌 川东钻探公司钻井 12 队队长，井队 井控工作第一责任人刑期：有期徒刑六年。。
• 王建东 定向井服务中心工程师，开县罗 家 16 H 井现场技术组负责人刑期：有期徒刑五 年。。
——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 10% ；中坝气田硫化氢含量 6.75 — 13.3% ；川东罗家寨气田硫化氢含量 6.7 — 16.6% 。
——华北油田晋县赵兰庄硫化氢气田, 硫化 氢含量高达63%。
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,全世界每年 都有人因硫化氢中毒死亡，已成为职业
• 含硫量在 2500 mg/m3 的区域有 60 平方 公里，其中有近 8 平方公里的区域含硫量 高达 5000 mg/ m3 。
事例：
2001 年，由华北局西部公司 5010 井 队施工的沙 91 井和 2003 年 7003 井队施工 的沙 112 井顺利完井两个井位均位于塔河 8 区，施工区域硫化氢含量高达 2500-5000 mg/m3 ，是塔河油田含硫量最高的区域。 两个井队从开钻直到完井均没有硫化氢外溢。 后在采油时发现硫化氢，当地媒体是这样报 道的 "测得硫化氢浓度足以致人死亡" 。据 此推测，硫化氢浓度应在 1000ppm 以上。。
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6 、有关人员违章卸掉钻柱上的回压阀，是导致井喷失控 的直接原因；
7 、没有及时采取放喷管线点火措施，大量含有高浓度硫 化氢的天然气喷出扩散；
8 、周围群众疏散不及时，导致大量人员中毒伤亡。
给工业安全生产敲响了警钟 • 引咎辞职制度从口号变为现实。 • 一把手的安全责任真正得到体现。 • 行业标准的修改完善。 • 思想重视程度达到前所未有的程度。
• 一、硫化氢的性质
• 1、化学性质
• 实验室中常用硫化亚铁与稀硫酸作用来制 备H₂S气体：FeS+2H+= Fe2++H₂S↑
• 分析化学中用硫代乙酰胺（CH3CSNH₂） 的水解来制备H₂S气体：
• CH3CSNH₂+2H₂O= CH3COO-+NH4+ +H₂S↑
• 在制取和使用H₂S是要注意通风。
—— 1993 年 9 月，华北油田赵 48 井，在试 油射孔起电缆时发生井喷失控，硫化氢气 体大量喷出，当场死亡 6 人， 500 多人中 毒，造成 20 余万人紧急疏散，直接经济损 失 60 多万元。
——四川高含硫化氢气井垫25井井喷失控， 迫使方圆数公里内的居民弃家逃难。
—— 1997 年 11 月 12 日新疆局采油一厂稀 油作业区 3 号站，在进行管线酸洗过程中， 由于管线破裂而泄露硫化氢，在露天情况 下， 3 名现场巡线工在距破口 15 米处中毒 死亡，其它人员乘车前去察看， 5 人相继 中毒，到次日凌时 30 分， 7 人死亡， 1 人 深度中毒。
硫化氢是动物、有机物或植物等经细
菌作用而生成。所以，它不仅在原油和天 然气、下水道和污水中发现，也可在沼泽 地发现以及在各种工业和生物生产过程中 产生。
当环境中有低含量（ 0.13-4.6ppm ） 硫化氢时，就会有一种类似臭鸡蛋的气味， 含量稍高时就会有令人恶心的气味，高含 量时则无气味，很难被发觉，因为此时人 的嗅觉神经已经很快被麻痹，从而失去嗅 觉。因此绝对不能凭闻气味来检测硫化氢 是否存在。
—— 1997 年，中原油田采油三厂在管道清 洗中产生硫化氢气体，致使工人张敬玺、 技术员袁涛、司机王成三人相继中毒死亡。
塔河油田 8 区油藏 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2S 分布情况
• 该区域长 25 公里，宽 15 公里，方圆近 380 平方公里。
• 在该区域内有 5 处含硫区，最低的含硫量 为 2 mg/m3,最高的含硫量为 5000 mg/m3 ； 其中含硫量在 50 mg/m3 以上的区域达 100 平方公里。
据向公司了解，该井在施工中采取了 抗硫钻具，高比重泥浆，提高泥浆 PH 值, 硫化氢中和添加剂和先进的钻进技术等一 系列防硫措施，使得两个井能够在如此高 的含硫区内不发生任何硫化氢外溢并顺利 完井，应该说是非常了不起的。
这充分说明一个道理：严格的安全管 理和强烈的防硫意识，加之得当的防硫措 施是我们安全生产的绝对保障。
• 事例:
• 2004年7月9日
• 中南石油局塔河油田T301井进行检泵作业 时,因未严格按照设计要求进行反循环压井 施工作业,为测定井口稳定时间等违章原因, 加之管理上的诸多问题引发井喷着火,并造 成1人死亡.
油气钻探开采中硫化氢气体是客观存在 的，我们只要掌握了它的特性，有一套完 善的硫化氢防护措施和管理制度，就完全 可以保证人员的生命安全，杜绝硫化氢中 毒事故的发生，实现优质安全钻井生产因 此，认识和了解硫化氢气体的来源和危害， 掌握一套硫化氢气体的防护及处理知识就 非常重要。
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• 罗家 16 井设计井深 4322 米，垂深 3410 米，水平段长 700 米，打算培育 100 万方 的高产井， H₂S 含量为 151000 mg/m3
• 罗家 16 井正处于高桥镇的一个山坳之中， 在周围 1 平方公里的山坡上，散落着高桥 镇晓阳村和高旺村的 2400 多人，最近的 村民住户距离井口还不到 50 米。
中毒中仅次于一氧化碳中毒死亡的第二 大杀手。据东方网 2003 年 6 月报道， 2001 年 1 月至 2003 年 5 月,仅上海市就 发生职业硫化氢中毒事故 11 起， 42 人 中毒， 13 人死亡,死亡人数占全部职业 中毒事故死亡人数的 61.9% 。在油气钻 探、开采中，一旦高含硫化氢油气井发 生井喷失控，将导致灾难性的悲剧。。
• ⑴、弱酸性：可与强碱、盐等多种物质反应，表 现出弱酸性。
• H₂S+2NaOH=Na₂S+2H₂O • H₂S+CuSO4=CuS↓（黑）+ H₂SO4 • ⑵、还原性：
• 2 H₂S+ SO2=3S↓+2 H₂O
• H₂S+ 2FeCI3=2FeCI2+2HCI+S↓
• H₂S+ CI2= 2HCI+S↓
• 2、物理性质：
• 所有的气体通常都是从以下七个主要方面
描述的：颜色、气味、密度、燃点、沸点、
燃爆极限和溶解度（在水中）。
硫化
氢也不例外，我们可以通过以下七个方面 的学习来全面、准确的了解硫化氢的特性。
1 、颜色
硫化氢是无色、剧毒的强酸性气体， 人肉眼是看不见的。因此，用肉眼无法判 断硫化氢的存在与否。
2 、气味
低浓度的硫化氢有一种令人讨厌的臭鸡 蛋味，当闻到这种气味时，就意味着有硫 化氢溢出。绝对不可以用鼻子来检测这种 气体。
3 、密度
硫化氢是一种比空气重的气体，其相 对密度为 1.189，因此，它常聚集在地势低 洼的地方，不易扩散。如地坑、地下室、 大容器里等等。因此，工作时你应处于地 势较高的上风头。
• 2H₂S+ O2=2 H₂O+2S↓ • 能使酸性高锰酸钾溶解退色，除此之外，硫化氢
还可以于溴水、碘水、硝酸、浓硫酸等多种氧化 剂发生氧化还原反应。
• ⑶、可燃性： • 氧气充足时：2H₂S+ 3O2=2 H₂O+ SO2 • 氧气不足时：2H₂S+ O2=2 H₂O+2S↓ • ⑷、不稳定性：H₂S= H₂+S↓
硫化氢中毒发生的特点： • 突发性：在钻井施工现场，只要感觉到硫化氢的
存在就有可能造成人员伤害，只要达到一定的时 间，就会造成伤亡。 • 偶然性：由于地下复杂的地质条件和气体运移规 律地质设计不可能完全准确地预告出 H2S 储层和 浓度，相同的作业有的产生硫化氢，有的不产生 硫化氢。 • 滞后性：硫化氢气体中毒，特别是低浓度时，开 始无感觉或感觉不严重等发觉时中毒已到一定程 度。。 综上所述：对 H2S 气体的防护，必须坚持科学的态 度，掌握基本方法，采取有效措施，确保安全。
• 宋涛 川东钻探公司钻井 12 队技术员刑期： 有期徒刑五年。
开县 12.23 事故
• 吴华 川东钻探公司副经理、总工程师、安 全和井控总监、应急指挥中心主任刑期：有期 徒刑四年。
• 向一明 川东钻探公司钻井 12 队副司钻刑 期：有期徒刑三年。
• 肖先素 川东钻探公司地质服务公司地质工 刑期：有期徒刑三年，缓刑四年。
口压力 28 Mpa 。 • 24 日 16:00 点火成功。 • 27 日压井成功。
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经过专家组的分析论证，认定这次事故是一起责任事故。
造成事故的主要原因： 1 、有关人员对罗家１６Ｈ井的特高出气量估计不足； 2 、高含硫高产天然气水平井的钻井工艺不成熟； 3 、在起钻前，钻井液循环时间严重不够； 4 、在起钻过程中，违章操作，钻井液灌注不符合规定； 5 、未能及时发现溢流征兆；
• 22:01 钻杆被井内压力上顶撞击在顶驱上，撞 出的火花引发钻杆内喷出的天然气着火。
• 22:03全关闭，钻杆未被剪断而发生变形，火熄 灭，但井口失控。
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• 22:32 向井内环空注 1.60 g/cm3 的泥浆，全部 熄火。
• 24:00 井队人员全部撤离现场。 • 24 日 13:30 井口停喷，两条放喷管线放喷，井