鉆井施工硫化氫警示器的研制與應用

王洪臣 姚成龍 陳凱

摘 要：無色、易燃、急性劇毒的硫化氫氣體是鉆井施工過程中潛在的風險因素，給鉆井施工作業帶來了嚴重威脅，為減少和規避硫化氫在鉆井施工作業過程中風險，除配備移動的和固定的檢測、防護設備外，還必須配置標準要求的硫化氫警示器。本文按照國家標準和行業標準要求，對硫化氫環境鉆井作業的警示器進行研究，對鉆井施工硫化氫警示器進行了研制。

關鍵詞：硫化氫；警示器；研制應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.066

1 研制硫化氫警示器的的背景及意義

（1）硫化氫是一種無機化合物，正常情況下是一種無色、易燃的酸性氣體，濃度低時帶惡臭；濃度高時反而沒有氣味。它能溶于水，是一種急性劇毒氣體，吸入少量高濃度硫化氫可于短時間內致命，低濃度的硫化氫對眼、呼吸系統及中樞神經都有影響。我國陸上西南、西北油區及東部勝利油區都含硫化氫。為了消減硫化氫給鉆井施工作業帶來潛在的巨大的風險，不管是已知的或是未知的鉆井施工作業，2005年5月1日實施的《含硫化氫油氣井安全鉆井推薦做法》（SY/T5087-2005）石油行業標準規定，對可能有硫化氫的作業井場應有明顯、清晰的警示器，來杜絕或降低硫化氫環境作業者的風險。

（2）2017年8月1日實施的《硫化氫環境人身防護規范》（SY/T6277-2017）對2005年5月1日實施的《含硫化氫油氣井安全鉆井推薦做法》（SY/T5087-2005）石油行業標準做了修訂，《硫化氫環境人身防護規范》（SY/T6277-2017）標準規定：（1）空氣中硫化氫濃度小于閾限值[15mg/m3（10ppm）]時，白天掛標有硫化氫字樣的綠牌、夜晚亮綠燈。（2）空氣中硫化氫濃度超過閾限值[15mg/m3（10ppm）]且小于安全臨界濃度[30mg/m3（20ppm）]時，白天掛標有硫化氫字樣的黃牌、夜晚亮黃燈。（3）空氣中硫化氫濃度超過臨界濃度[30mg/m3（20ppm）]且小于危險臨界濃度[150mg/m3（100ppm）]時，白天掛標有硫化氫字樣的紅牌、夜晚亮紅燈。（4）空氣中硫化氫濃度超過臨界濃度[150mg/m3（100ppm）]時，白天掛標有硫化氫字樣的藍牌、夜晚亮藍燈要求的警示器。

（3）按照《圖形符號 安全色和安全器 第一部分：安全器和安全標記的設計原則》（GB/T2893.1-2003）國家標準規定和《硫化氫環境人身防護規范》（SY/T6277-2017）石油行業標準規定硫化氫警示器屬于安全狀況器，勝利工程公司所屬143支在運行的鉆井隊的硫化氫警示器各型各異，有的沿用舊標準三種顏色、長條形式設置，有的使用圓形三種顏色設置，各種硫化氫限值的顯示需要進行張貼，無法準確的顯示鉆井現場實施硫化氫環境限值，既不符合標準規定的形狀要求，也不符合新標準要求。

（4）通過調查發現目前全國各個油田鉆井現場使用的硫化氫警示器也是三種顏色、多種形狀，不符合《圖形符號 安全色和安全器 第一部分：安全器和安全標記的設計原則》（GB/T2893.1-2003）國家標準規定的安全狀況器和《硫化氫環境人身防護規范》（SY/T6277-2017）石油行業標準規定硫化氫警示器。

2 硫化氫警示器的結構設計

硫化氫警示器必須滿足《圖形符號 安全色和安全器 第一部分：安全器和安全標記的設計原則》（GB/T2893.1-2003）國家標準規定和《硫化氫環境人身防護規范》（SY/T6277-2017）石油行業標準規定硫化氫警示器設計要求

（1）符合《圖形符號 安全色和安全器 第一部分：安全器和安全標記的設計原則》（GB/T2893.1-2003）國家標準規定的安全狀況器和《硫化氫環境人身防護規范》（SY/T6277-2017）石油行業標準規定硫化氫警示器，包括：支架、警示牌、警示燈、遙控器四大部分。

（2）能夠清晰、醒目的全天候傳遞硫化氫狀況信息。

（3）防爆、安全、耐用，適應頻繁搬遷的作業環境。

3 硫化氫警示器的結構和工作原理

（1）硫化氫警示器的結構，支架。由于鉆井施工作業流動性較強，頻繁進行搬遷，野外井場放置，以穩固性和耐用性為主，以方便移動和放置后穩固為第一要素。圓鋼單立柱伸縮支架、圓鋼雙立柱伸縮支架雖然重量輕、成本較低，但是需要進行埋設和加裝一定重量的底盤。雖然圓鋼（管）三叉伸縮支架重量上多一些，成本相對來說較高，但是，方便移動和放置后穩固上有較大優勢，不需要埋設和加裝一定重量的底盤，選擇圓鋼（管）三叉伸縮支架。

（2）硫化氫警示器的結構，電源。如果長期使用220V交流電源，按照規定需要進行架設，離地面至少2.5米，這樣就增加了施工的工作量，既浪費人力又浪費物力。220V交流電源不是安全電壓，存在較大的安全隱患，易發生觸電的危險，一旦遇到井噴等緊急情況需要切斷引起燃爆的電源，硫化氫警示器夜間就無法正常顯示。根據我們的資源調查，雖然可充電電源容量較小，但完全能滿足該裝置設計的功率及使用時間要求，且成本較低，根據上述分析，選取可充電電源裝置作為該工具的供電電源。

（3）硫化氫警示器的結構，燈具。通過調查分析，由于白熾燈和日光燈不能通過電路控制色彩，需要在燈罩或燈的外部涂抹色彩層，需要四種燈源，結構復雜，色彩差，亮度差，易損毀。故采用直流驅動的超低功耗器件，抗震、耐沖擊、無熱輻射、安全、穩定、可靠，無需考慮散熱，燈體靈巧，安裝簡便的15CM遙控全彩LED燈盤。它功耗和維護費用較低，壽命長，性能穩定，環境要求不高，10年更換一次的LED燈，既省電又可避免頻繁換燈之苦。

（4）硫化氫警示器的結構，警示牌。為保證器牌的使用強度，并且降低研制成本，采用鋁合金板材，按照《安全器及其使用導則》（GB2894-2008）國家標準，器牌的外層涂抹四色磷光材料或粘貼反光面紙，形狀為長方形，長*寬400mm。采用鋁合金板材既減輕裝置重量，又滿足了器的使用要求。

（5）硫化氫警示器工作原理。

1）將支架移動至鉆井井場大門前面，伸開支架，白天根據鉆井施工硫化氫空氣中的濃度含量選取四色中的一種顏色面板，將面板放置在最外面。a.空氣中硫化氫濃度小于閾限值[15mg/m3（10ppm）]時，白天掛標有硫化氫字樣的綠牌。b.空氣中硫化氫濃度超過閾限值[15mg/m3（10ppm）]且小于安全臨界濃度[30mg/m3（20ppm）]時，白天掛標有硫化氫字樣的黃牌。c.空氣中硫化氫濃度超過臨界濃度[30mg/m3（20ppm）]且小于危險臨界濃度[150mg/m3（100ppm）]時，白天掛標有硫化氫字樣的紅牌。d.空氣中硫化氫濃度超過臨界濃度[150mg/m3（100ppm）]時，白天掛標有硫化氫字樣的藍牌。

2）將支架移動至鉆井井場大門前面，伸開支架，夜晚根據鉆井施工硫化氫空氣中的濃度含量，打開電源開關，操作遙控器，選取四色中的一種顏色按鈕。a.空氣中硫化氫濃度小于閾限值[15mg/m3（10ppm）]時，夜晚亮綠燈。b.空氣中硫化氫濃度超過閾限值[15mg/m3（10ppm）]且小于安全臨界濃度[30mg/m3（20ppm）]時，夜晚亮黃燈。c.空氣中硫化氫濃度超過臨界濃度[30mg/m3（20ppm）]且小于危險臨界濃度[150mg/m3（100ppm）]時，夜晚亮紅燈。d.空氣中硫化氫濃度超過臨界濃度[150mg/m3（100ppm）]時，夜晚亮藍燈。

4 硫化氫警示器的主要參數

支架高度1500～2000mm可調；

支腿最大直徑1400mm；

電源：額定容量5000mAh；

電壓：輸入電壓4.5V；

輸出電壓5V；

光源額定功率：4W；

光源色：LED全彩；

續航時間：大于24h；

充電時間：3h。

5 應用效果

通過鉆井隊現場的應用，達到了預期效果。白天能夠清晰的看到硫化氫環境顯示的安全狀態，四色警示板方便更換。通過遙控器控制四色的變化，夜間通過燈光能夠清晰的看到硫化氫環境顯示的安全狀態。支架穩固牢靠，適宜鉆井現場地面環境，移動方便，拆卸收取方便。符合《硫化氫環境人身防護規范》（SY/T6277-2017）石油行業標準規定的硫化氫警示器規定。

6 結論

經過對硫化氫警示器的實驗與應用，不斷地進行反饋與改進，實現了白天20m清晰顯示四色器，夜間四色燈光顯示。該裝置使用后，作業員工科全天候、清晰的觀察到硫化氫環境狀態，提升了高處作業人員的安全性，提高了硫化氫環境作業現場標準化。具有廣泛的推廣和應用價值。

參考文獻：

[1]GB2894-2008.安全器及其使用導則[S].2008.

[2]GB/T2893.1-2003.圖形符號安全色和安全器 第一部分：安全器和安全標記的設計原則[S].2003.

[3]SY/T6277-2017.硫化氫環境人身防護規范[S].2017.

作者簡介：王洪臣（1963-），男，山東東營人，本科，石油鉆井高級技師，主要從事鉆井現場QHSE管理工作。