硫化氫氣體現場檢測安全裝置的設計與應用

范新忠 張斌 張作佳（新疆油田公司準東采油廠）

硫化氫是一種無色、劇毒、強酸性氣體。低濃度硫化氫氣體具有臭雞蛋氣味，其相對密度為1.19 kg/m3，較空氣重，溶于水，溶解度隨溫度升高而降低。燃燒時帶藍色火焰，并產生對眼和肺非常有害的二氧化硫氣體。硫化氫的爆炸極限范圍是4.3%～46%[1]。在油井生產現場發覺硫化氫的氣體時，操作人員可以嗅到空氣中含量百萬分之一的硫化氫氣體的存在。但當硫化氫濃度達到4.6 ppm，會使人的嗅覺鈍化。當硫化氫在空氣中的含量達到100 ppm以上，嗅覺會迅速鈍化，而得出空氣中不含硫化氫的不可靠的判斷。因此，根據嗅覺器官測定硫化氫的存在極不可靠，十分危險。現在各生產單位工作現場都采用便攜式硫化氫檢測儀來確定油氣中硫化氫的存在及含量。便攜式氣體監測儀利用化學傳感器來感應硫化氫，其測定結果表示在某一瞬時流經化學傳感器的硫化氫體積，它具有體積小、重量輕、反應快、靈敏度高，還有非常清晰的大液晶顯示屏，聲光報警提示，可以檢測危險氣體并及時提示操作人員預防等特點[2]。但是，在使用硫化氫氣體檢測儀時檢測時，現場操作人員的技術水平與檢測現場的氣候環境影響造成檢測數值誤差較大。

1 檢測操作時存在的問題

現有的檢測操作程序，在檢測全過程中將開啟狀態下的硫化氫檢測儀分別固定在井口下風方向或作業人員腰部以下，距井口、液罐、導流管和其它硫化氫可能聚集的地方50 cm內下風向口范圍內連續檢測20 min取穩定值。如硫化氫檢測儀器報警，立刻啟動應急程序。但存在的問題如下：

在測量井口排出液及集輸管線內液體是否有有毒有害氣體時，要將井口或集輸管線的放空閥打開，釋放出少量的油氣，再用檢測儀對釋放出的油氣進行檢測，檢測探棒距離釋放點太遠，排放的氣體會被氣流吹散，造成檢測結果不準確。如果將檢測儀的檢測探棒直接插入井口釋放點檢測，油氣壓力過大造成檢測儀傳感器及設備損壞[3]。

在有限空間內（室內）檢測壓力容器內的硫化氫含量時，需佩戴正壓式呼吸器，個別員工為圖省事，違章操作，不佩戴防護用品，打開釋放點直接將油氣排放在有限空間內檢測，加大了操作員工中毒的風險，這種檢測方法人為因素對測量結果影響較大。同時在排放氣液時，排出的液體不但污染檢測設備，飄散在空氣中的油氣和散落在地面的油污，增加了治理環境污染的工作量[4]。

2 檢測過程

制作一個收集氣液用的收集筒，為便攜式檢測儀提供了一個半密閉的檢測空間，該收集筒能有效防止被檢測氣體受周圍環境氣候影響，保持原有的濃度。檢測時能隔離有害氣體與操作員工的接觸，檢測過程中排放的氣液不會散落在地面造成環境污染。這種檢測方法能連續監測，同時提高檢測的準確度，降低操作時的風險，減小環境污染。

2.1 檢測原理

制作一個圓形桶狀容器（鋼制），用來收集油井氣液，該容器由氣液收集桶體、氣液進口、氣體檢測口、氣液排放口、過濾隔板主要部件組成。在檢測時，將被檢測的氣液由氣液進口排放到氣液收集桶內，氣體充滿容器后，少部分氣體經過濾隔板進入氣體檢測口，由硫化氫檢測儀對吸入的氣體進行檢測，確定硫化氫的存在及含量，其余氣體由氣液排放口排出，檢測時如有液體排出可流入桶底，檢測完畢后回收處理，清洗桶體，再次使用。整個檢測過程不受環境氣候的影響，能夠持續檢測。檢測數值較為平穩、準確，整個檢測過程操作員工與被檢測氣體零接觸（圖1）。

圖1 內部結構圖

2.2 檢測程序

1）準備用具。需要便攜式四合一硫化氫檢測儀、鋼制直徑為150 mm氣液收集桶，耐油耐酸直徑0.8 mm氣液收集管，透明樹脂橡膠管直徑0.8 mm，普通膠管氣液排放管直徑25 mm，安全距離2～3 m，硫化氫檢測儀見圖2。

圖2 硫化氫檢測配件示意圖

2）操作方法。打開硫化器檢測儀進行自檢程序，正常啟動后檢測環境氣體是否正常，有限空間內要先通風后檢測；安裝氣液收集管和氣體吸入管；安裝氣體排放管，室內檢測需將排放管延長至室外，室外檢測將排放管出口方向置于安全距離的下風口，防止操作員工發生中毒現象；將氣液收集桶牢固掛靠在被檢測設備上，防止掉落，密封連接氣液收集管；將已啟動的硫化氫檢測儀與氣體吸入管密封連接；緩慢打開被檢設備的放空閥，聽到出氣聲后關閉閥門，觀察硫化氫檢測儀的數值變化，如無變化再次打開閥門，延長排放時間，觀察硫化氫數值變化，如發生報警應立即關閉閥門，記錄最高數值。可重復檢測2～3次，求得精確數值（圖3）。

圖3 檢測操作

3）使用效果。通過對12#、17#、22#計量站集油管線和聯合站脫硫塔出口、伴生氣外輸、干氣外輸、彩31外輸管線的硫化氫含量用兩種方法多次檢測后取得平均值，對比檢測數值（圖4）。

圖4 外輸管線硫化氫含量檢測平均值對比

通過對比數據發現，使用輔助裝置后測得的數據均高于開放檢測的數據，由此說明使用輔助裝置后測出的硫化氫含量是真實、有效的，硫化氫檢測輔助可以作為生產現場硫化氫檢測的重要工具。

由于采用半密閉放空檢測，檢測出的硫化氫數值比散播在空氣中檢測數值更精確，精確的硫化氫數據給生產管理者制定更安全的防范措施提供了真實可靠的依據，在檢測過程中沒有發生安全事件及排放出的液體落地現象。被檢查的設備連接安裝時，只需更換與釋放點相同管徑的膠管連接即可。

2.3 檢測裝置的優點

1）該裝置體積較小、便于攜帶，適用油氣水井、壓力容器、集輸管線內的硫化氫含量檢測，操作簡單，安裝方便。

2）檢測過程不受環境氣候的影響，能夠持續檢測，檢測數值平穩、準確、時間短、效率高。檢測時，杜絕操作員工與被檢測氣體的直接接觸，無須佩戴防護裝置，使用安全可靠。

3 結論

就近幾年硫化氫中毒事故時有發生的現狀，各個油氣生產單位現場都使用便攜式檢測儀檢測硫化氫的存在及含量，對井口、壓力容器、集輸管線內的硫化氫定期檢測，已成為日常工作。使用此裝置配合硫化氫檢測儀檢測有毒有害氣體，可以形成統一的操作方法，獲取較為準確的測量值，為現場施工及井下作業風險評估和應急預案提供準確可靠的資料，同時有效保護了操作員工的生命安全，預防人員中毒傷亡事故的發生[5]。