硫化氫氣體檢測方法及安全防范對策探討

武君

摘 要：20世紀80年代初期，探明的含硫化氫天然氣占全國氣層氣儲量的1/4。而目前我國含硫氣田（含硫2%～4%）氣產量占全國氣產量的60%。硫化氫不僅嚴重威脅著人們的生命安全，而且還造成嚴重的環境污染，對金屬設備造成嚴重的腐蝕破壞。因此，為確保人員的絕對安全，杜絕硫化氫中毒事故的發生，了解硫化氫氣體的來源和危害，掌握硫化氫氣體的預防與處理知識和硫化氫檢測方法非常重要。

關鍵詞：硫化氫；金屬設備；硫化氫中毒；人身安全防范措施

文章介紹了硫化氫氣體的來源和危害以及井場硫化氫氣體含量的檢測方法，闡述了在石油天然氣行業中預防硫化氫中毒的必要性和緊迫性，并提出了在硫化氫環境中的一些人身安全防范措施。

一、硫化氫的性質、來源及危害

（一）硫化氫的理化性質

硫化氫（H2S）氣體分子是由兩個氫原子和一個硫原子組成，為無色、劇毒、酸性氣體，有臭雞蛋味，別名氫硫酸。分子量為34.08，熔點為- 85.5℃，沸點為- 60.4 ℃，相對密度為（空氣=1）1.19，比空氣稍重，能溶于水，溶解度隨水溫的增高而降低。在空氣中易燃，燃燒時發出蘭色火焰，并產生對眼和肺非常有害的二氧化硫氣體。通常情況下以氣態存在，當硫化氫與空氣或氧氣混合到一定比例（4.3%～46%）時就形成一種爆炸混合物，遇火爆炸。

（二）硫化氫的來源

硫化氫（H2S）是硫和氫結合而成的氣體。硫和氫都存在于動植物的機體中，在高溫、高壓及細菌作用下，經分解可產生硫化氫。在天然氣生產、高含硫原油生產中經常能遇到硫化氫。油氣井中的硫化氫主要來源于以下四個方面：

1.熱作用于油氣層時，油氣中的有機硫化物分解，產生出硫化氫。

2.石油中的涇類、有機質與儲集層水中的硫酸鹽經高溫還原作用而產生硫化氫。

3.通過地層裂縫等管道，下部地層中硫酸鹽層的硫化氫

4.油氣井作業中，鉆井液的某些處理劑在高溫作用下發生熱分解以及鉆井液中細菌的作用都可能產生硫化氫。含硫化氫油氣田在區域分布上，多存在于碳酸鹽巖-蒸發巖地層中，其含量隨地層埋深增加而增大。

（三）硫化氫的危害

在鉆井過程中，硫化氫的危害可以歸結為四個方面：

1.硫化氫對人體的危害。硫化氫是具有刺激性和窒息性的無色氣體。低濃度接觸僅有呼吸道及眼的局部刺激作用，高濃度時全身作用較明顯，表現為中樞神經系統癥狀和窒息癥狀。硫化氫具有“臭蛋樣”氣味，但極高濃度很快引起嗅覺神經麻痹而不覺其味，所以高含量時難發覺，此時人很容易中毒而導致死亡。

2.硫化氫對設備材料的危害。（1）硫化氫對金屬材料的腐蝕。硫化氫溶于水形成弱酸，對金屬的腐蝕形式有電化學失重腐蝕、氫脆和硫化物應力腐蝕開裂，以后兩者為主，一般統稱為氫脆破壞。氫脆破壞往往造成井下管柱的突然斷落、地面管匯和儀表的爆破、井口裝置的破壞，甚至發生嚴重的井噴失控或著火事故。（2）硫化氫能加速非金屬材料的老化。在地面設備、井口裝置、井下工具中，有橡膠、浸油石墨、石棉等非金屬材料制作的密封件。它們在硫化氫環境中使用一定時間后，橡膠會產生鼓泡脹大，失去彈性；浸油石墨及石棉繩上的油被溶解而導致密封件的失效。

二、硫化氫氣體的檢測

利用專用儀器和方法，隨鉆檢測硫化氫在鉆井液、巖屑和大氣中體積分數的方法稱為井場硫化氫檢測方法。硫化氫是酸性氣體，在堿性鉆井液中溶解度大，在酸性鉆井液中溶解度小，表2是華北油田所做的硫化氫在不同pH值堿性鉆井液中的溶解飽和度。目前鉆井常用的鉆井液呈堿性，pH值9～12。在正常鉆進時，浸入鉆井液中的硫化氫少，不超過溶解飽和度，因此在鉆井液出口槽面檢測不出硫化氫。如果大量氣侵，以致發生井涌或井噴，這時硫化氫侵入量將大大超過鉆井液的溶解飽和度，過量的硫化氫將以氣體形式裹在鉆井液中迅速竄至地面，這樣硫化氫就會嚴重污染鉆臺及井場周圍的大氣，造成嚴重中毒事故。

（一）快速測定管法

快速測定管法也是現場檢測大氣中硫化氫含量常用的方法。原理是將吸附醋酸鉛（PbAc）和氯化鋇（BaCl）的硅膠裝入細玻璃管內，抽100ml含硫化氫的氣體，在60s內注入，形成褐色硫化鉛（PbS）。根據硅膠柱變色的長度測定出硫化氫的體積分數。現場錄井是在鉆井液出口槽面上，用注射器抽取100ml氣樣，通過測定管，硅膠柱變色長度與標準尺比較，求得硫化氫的體積分數。此法具有簡便、快捷、便于攜帶和靈敏度高的優點。

（二）醋酸鉛試紙法

醋酸鉛試紙與硫化氫反應生成褐色硫化鉛，與標準比色板對比求得硫化氫的體積分數。此法適用于鉆井液和大氣硫化氫測量，是一種定性和半定量方法。

（三）激光法

在當前環境下，高職體育教學的整體內容比較局限在學校體育方面，大部分都是田徑類項目，相較于社區體育而言，缺少體育項目的實用性。根據統計出來的數據，不同年齡段的人群最喜愛的6個體育項目從多到少分別為：跑步、游泳、羽毛球、健美操、散步和籃球。為此，學校體育需要結合人們愛好，不斷的對教學計劃進行調整，在課堂教學中合理科學的選擇題材，鍛煉學生終身體育的意識，為學生體育能力服務，方便在步入就業崗位后，快樂的生活和工作，更好的為單位服務，同時在社區體育發展中貢獻自己的力量。

激光法原理是將光學檢測探頭直接安裝在氣體檢測管兩側，半導體激光器射出的調制激光束穿過檢測管中的被測氣體，落到接收單元中的光電傳感器上。激光束能量被所測氣體分子吸收而發生衰減，接收單元探測到的光強度所發生的衰減與發射器和接收器之間的被測氣體含量成正比。通過分析激光強度衰減可以獲得所測氣體的濃度。該技術具有現場測量、快速響應（<5s）、適用范圍大、精度高、可靠性高和維護量小等優點。

三、含硫化氫環境中的安全防護措施

（一）井場及鉆井設備的布置

1.井場選址應遠離人口稠密的村鎮，油氣井井口距高壓線及其他永久性設施不小于75m；距民宅不小于100m；距鐵路、高速公路不小于200m；距學校、醫院和大型油庫等人口密集性、高危性場所不小于500m。

2.井場周圍應空曠，風能在井場前后或左右方向暢通流動；井場上應有兩個以上出入口，便于應急時采取搶救措施和疏散人員。

3.鉆井設備的安放位置應考慮當地的主要風向和鉆開含硫油氣層時的季節風風向。井場值班室、工程室、鉆井液室、氣防器材室等應設置在井場主要風向的上風方向。

（二）硫化氫的監測及人身安全防護

1. 硫化氫易聚集的區域，如井口、循環池等處應設立毒氣警告標志。

2. 作業區應配備空氣呼吸器、充氣泵、可燃氣體監測報警儀、便攜式硫化氫監測報警儀和固定式硫化氫監測報警儀。

3. 值班干部、當班司鉆、副司鉆和“坐崗”人員應佩戴便攜式硫化氫監測報警儀；固定式硫化氫監測報警儀應在司鉆或操作員位置、方井、振動篩、井場工作室等地方設置探頭，并能同時發出生光報警。

4. 硫化氫防護器具應存放在清潔衛生和便于快速取用的地方，并對其采取預防損壞、防污染、防灰塵和防高溫的保護措施。