油气田H2S讲义解读

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1、硫化氢防护 主要内容 第一章 概 述 第二章 H2S的来源和特性 第三章 H2S对人体的危害、急救与护理 第四章 H2S的检测与防护 第五章 含硫油（气）田设备的腐蚀与防腐 第六章 含硫油气田井场和生活区的安全问 题 第一章 概 述 1 目的 遏制严重的H2S 中毒事故。 满足甲方的HSE要求。 国内高含硫油气田分布 在我国已经发现的陆上油田中，许多油田不 同程度的含有硫化氢气体，有的含量很高如川 局H2S气田约占已开发气田的78 . 6%，其中 卧龙河气田H2S含量高达10%(体积比)。 华北油田晋县赵兰庄H2S气田, H2S含量高达 92%. 因硫化氢而引发的事故所造成的人员伤亡和 财产损

2、失很多。 H2S中毒案例 重庆开县12.23特大事故 罗家寨16-H井由四川石油 管理局川钻12队承钻，位于重 庆市开县高桥镇小阳村境内。 这是一口天然气开发水平 井，设计井深4322米。2003年 5月23日开钻. 2003年12月23日14时29分,钻 至井深4049.68米。 21时55分,在起钻作业中，突 然发生溢流，后造成井喷失控 。 特大井喷事故发生后，富含硫化氢的天然气体从特大井喷事故发生后，富含硫化氢的天然气体从 井内喷出，高达井内喷出，高达3030余米，在夜空发出恐怖的嚣叫声，余米，在夜空发出恐怖的嚣叫声， 高于正常值高于正常值60006000倍的硫化氢倍的硫化氢“ “毒气毒

3、气” ” 如同一个从地下如同一个从地下 释放的释放的魔鬼魔鬼，迅速向四周扩散，扑向睡梦中的村庄、，迅速向四周扩散，扑向睡梦中的村庄、 集镇。集镇。 6 6万多人被疏散转移，万多人被疏散转移，9.39.3万多人受灾万多人受灾。 截至截至20042004 年年1 1月月4 4日日2222时，中毒死亡人数为时，中毒死亡人数为 243243人人， 40004000多人多人入院治疗。入院治疗。 四川石油管理局赔付当地损失四川石油管理局赔付当地损失1.31.3亿人民币。亿人民币。 罗家寨罗家寨1616H H井和该构造其他井长期未开工，直接影响井和该构造其他井长期未开工，直接影响 川气出川产能建设工程进度。

4、川气出川产能建设工程进度。 (1)井喷事故造成的直接灾害和损失 罗家寨罗家寨1616H H井场井场 马总在现场指挥 武警战士正在户外武警战士正在户外 清理遇难遗体清理遇难遗体 被硫化被硫化氢伤氢伤氢伤氢伤 害的儿童害的儿童 焚烧死禽焚烧死禽 68996899只只 重庆开县井喷悲剧的罪魁祸首是制度性缺失？ 公诉机关指控被告人吴华未依照公司应急工作手 册中所确定的应急决策的基本原则，尽快组织实施 点火。钻探公司印发的应急工作手册，正是吴华 本人签发的。而吴华在法庭上称，应急工作手册没有 经过公司讨论决定，公司没有通过相关会议来研究确 认，只是内部的，以前从来没有使用、宣讲过。由是 观之，这一带有应

5、急预案性质的“制度”真正效力亦要 打上一问号。 制度的缺失令现场作业和指挥人员在处理问题时面 临着艰难地抉择。被告人吴华就遭遇过这样的“两难” ，一边是巨大的国家财产，一边是人民生命财产安全 ，点火与不点火可能都会造成难以估量的损失。四川 石油管理局的一位工程师曾透露，他们在早年接受的 教育就是：为了保护国家财产，有时甚至可以牺牲自 己的生命。因此，万一点火引起爆炸毁掉上亿元的气 井，现场指挥员谁也不敢说能承担这个责任。 川东钻探公司总结的8条原因和教训 1 钻遇高丰度，不均质，裂缝发育异常带，暴露储 层段长414.68m。从发现溢流1.1m3到关井仅 8min，井口便出现强烈喷势。 2 高含

6、硫高产量天然气水平井钻井工艺不成熟。使 用泥浆密度为1.43g/cm3只能适用于直井压稳地 层，不能适用于长段水平井。 3 起钻前循环观察时间不够，未能及时发现气侵溢 流显示。从井底到地面循环需要的迟到时间为71- 77min，钻进到4049.68m到起钻前连续循环时 间只有32min。 4 起钻过程中灌泥浆不及时，灌入量不够。有时起 9柱才灌一次，且由于钻杆内喷泥浆，灌入量没有 及时调整。 5 撤了钻具内回压阀。由于钻具内回压阀影响MWD 无线随钻测斜仪的使用，钻井院工程师要求撤掉。 这是发生事故的直接原因。 6 关井失败。由于喷势迅猛，大方瓦冲出钻盘面， 钻具被上顶2m，无法抢接回压凡尔。

7、又因井口及 钻杆内喷泥浆至二层台，将顶驱冲得无法对准上部 钻杆接头，力图抢接顶驱无效，后因钻具上冲撞击 顶驱而着火，井队被迫采取关全封的办法，但未能 剪断钻具，导致井喷失控。 7 井场地理位置复杂，由于处于四周是山的低洼地 带，且夜间村民已经休息，增大了中毒机会和搜救 逃生的难度。 （1）气层起钻作业中调校顶驱4小时20分钟后，直 接起钻未下钻循环观察后效。 （2）井口失控后在向井内灌注泥浆的过程中，井口 闸门没按照规定保持相应的开关状态。 （3）在人员紧急撤离井场前，未停泥浆泵，发电机 ， 柴油机，反映出处理应急的能力差，紧急情况 下的岗位操作、人员组织处于无序状态。 （4）没及时参加井控换

8、证培训，泥浆出口无人坐岗 观察溢流等。 8 井队基础管理工作薄弱，井控意识不强，队伍管理 有漏洞，井喷失控后的应急处理能力差。如： 四川威远23井，下入7（N-80）的技术 套管，对丝扣连接不放心，在连接处电焊 加固，而这口井含H2S，因井口压力大， 很快就将焊口蹩破，井口被抬起，引起爆 炸着火，火焰高达100米，3分钟后井架倒 塌，烧了44天，损失1亿多元。 案例2 四川垫25井，井喷失控，H2S气体迫使数 公里老百姓弃家而走。 19981998年年3 3月月2424日，四川局温泉日，四川局温泉4 4井，在川东开井，在川东开 江县，钻至江县，钻至17001700米时发生溢流后关井，因表米时发

9、生溢流后关井，因表 层套管下得浅，井内的层套管下得浅，井内的H H 2 2 S S气体窜入煤矿使气体窜入煤矿使1111 人死亡，人死亡，3434人受伤人受伤，2525口煤井停产。口煤井停产。 华北油田赵48井，试油起电缆，诱发井喷 失控，纯H2S气体大量喷出，当场6人死亡 ，数人中毒，20余万人的大逃亡。 1997年，中原油田采油三厂在管道清洗中 产生H2S气体，使工人张敬玺、技术员袁涛 、司机王成3人相继中毒死亡。 1997年11月12日21时30分，新疆局采 油一厂稀油作业区3号站在进行管线酸洗清 水顶替过程中，由于管线破裂而泄露，在 露天情况下，3名现场巡线职工在距破口 15米处中毒死亡

10、，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。 19941994年年8 8月，克拉玛依油田某月，克拉玛依油田某养鸡场在清理养鸡场在清理 下水道过程中发生硫化氢中毒下水道过程中发生硫化氢中毒死死2 2人。人。 偶然性 突发性 -地质情况的复杂和不确定性。 滞后性 -低浓度中毒时，开始人无感觉或感觉不严重，等发觉时 已经中毒到一定程度。 2 硫化氢气体中毒事故的特点 第二章 H2S的来源和特性 第二章 硫化氢的来源和特性 1 油气井中H2S的来源 1）石油中的有机硫化物热作用分解产生 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

11、.5%之间； 超过2600米时含量超过2-23%； 当地温超过200-250时，由于热化学作用将加剧而 产生大量H2S. （2）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生 -通过裂缝等通道，下部地层中硫酸盐层的H2S上窜而来 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。 -某些深井泥浆处理剂高温热分解产生H2S -动、植物尸体腐烂分解而成 -厌氧菌作用于有机硫或无机硫 （3）钻井泥浆高温分解 -磺化酚醛树脂100分解成H2S -三磺（丹煤、褐煤、环氧树脂）150分解产生H2S -磺化褐煤130分解成H2S -本质素硫酸铁铬盐180分解成H2S -丝扣油高温

12、与游离硫反应生成H2S 一般含H2S井禁用红丹丝扣油 （4）酸化作用 （5）含硫的地层流体（油、气、水）流入井内 （6）某些洗井液中的添加剂（如木质磺酸盐） 在高温（170190度以上）时热分解。 （7）石膏泥浆。被无水石膏侵污了的泥浆中的 硫酸盐类的生物分解。 （8）某些含硫原油或含硫水被用于泥浆系统。 2 非油气井中H2S的来源 纸浆厂 橡胶制造业 食品加工厂 化粪池 下水道 沼气池 工业实验室等。 3 H2S分布规律 -随地层埋深的增加而增加； -多存在于碳酸盐-蒸发岩地层 中，尤其存在于与碳酸盐伴生的硫酸 盐沉积环境中； -平面分布上同一气田H2S含量 差别大。 4 气藏分类（按含H2

13、S ） 序号 类别 H2S含量 （1） 无硫气藏 小于0.0014% （2） 低含硫气藏 0.0014- 0.3% （3） 含硫气藏 0.31.0% （4） 中含硫气藏 1.05.0% （5） 高含硫气藏 5.0% 5 H2S的特性 1）毒性-剧毒 HCN致死浓度300ppm，H2S的致死浓度 为500ppm SO2、CO的致死浓度为1000ppm。 2）颜色-无色气体，沸点为-60。 3）密度-相对密度1.176，比空气重，易在低洼处 聚集（密 度为1.593Kg/m3）。 4）气味-在0.13-4.6ppm浓度范围内可闻到臭蛋味 。当超过 4.6ppm时，嗅觉钝化。 5）爆炸性-当浓度在4

14、.346%时，在空气中形成的 混合气 体遇火爆炸（甲烷爆炸浓度为515%）。 6）燃烧性-燃点为260（甲烷为595）， 燃烧时为兰色 火焰,并生成危害人眼睛和肺部的SO2 H2S+O2=S+H2O+SO2 7）感染性-H2S的浓度8-12PPm时有刺激感，100 PPm时只能 呆几分钟，500 PPm时有窒息感，可致人眼、喉和呼吸道 发炎。 8）溶解性-易溶于水和油，20、1个大气压下，一体积水 可溶解2.9体积的H2S。 9）金属腐蚀性-H2S及其水溶液对金属有强烈的腐蚀作用， 尤其是溶液中含有CO2或O2时，腐蚀更快。 6 H2S的作用 通过特殊的制硫装置从H2S中回收硫磺 ，可以用于：

15、 -生产硫酸 -造纸 -合成纤维 -橡胶 -医药 -军事 第三章 H2S对人体的危害、急救与护理 -重量比浓度：H2S在1立方空气中的重 量， mg/L、 g/L、g/m3 - -体积比浓度体积比浓度： H H 2 2 S S在空气中的体积比用在空气中的体积比用ppmppm表示表示 1ppm=1/1000000 1 1 H H 2 2 S S 浓度表示法浓度表示法 口腔 呼吸道 肺部 血液 全身 各器官； 刺激呼吸道，使嗅觉钝化、咳嗽，灼伤； 眼睛被刺痛，严重时失明； 刺激神经系统，导致头晕，丧失平衡，呼吸困难 ； 心脏加速，严重时缺氧而死。 2 对人体危害的生理过程 安全临界浓度（TLV）-

16、 10 PPm。 -Threshold Limitation Value 允许连续暴露 8小时而对人体不产生危害。 -国际标准:10 PPm，行标10mg/m3 （相当 于14 PPm）。 危险临界浓度-100PPm ：允许10分钟暴露 死亡临界浓度-2000 PPm ：指吸一口气立即 死亡。 3 H2S的几个重要浓度值 不同浓度的H2S对人体危害 （美国OSHA职业保护和保健法案） 硫化氢浓氢浓 度 百分比 硫化氢浓氢浓 度 Mg/L 人 体 中 毒 情 况 0.00110 可嗅到一种令人讨厌讨厌 的臭皮蛋气味 0.00110 可在露天工作8小时时 0.010.02100-200 215分钟钟内可抑制嗅觉觉、咳嗽、眼发发炎，8H以内眼痛和呼吸障碍