井站硫化氫氣的監測與防護措施

楊云杰

（中國石油化工股份有限公司江漢油田分公司采氣一廠，重慶 408000）

1 井站硫化氫產生的危害

1）危害人體健康。眾所周知，硫化氫是一種無色氣體，具有一定刺激性與窒息性，低濃度接觸會刺激人們呼吸道與眼睛；而高濃度環境下影響人們整個身體健康，出現中樞神經系統或窒息等癥狀。雖然該氣體有臭雞蛋味，濃度太高的會麻痹人們嗅覺神經卻無法察覺到其氣味，所以含量較高時不容易察覺，最終造成人們出現中毒死亡的事故。另外因硫化氫氣體有一定的危害性，國家職業安全暴露極限提出，日工作8小時其加權平均值保持在15mg/m3，這是暴露安全極限值要求；其中長期與短期暴露限值分別是22mg/m3和30mg/m3。

2）腐蝕井站設備。井站設備中，金屬腐蝕形式包含電化學腐蝕、清脆及硫化物應力開裂，其引起井下管柱突然段落、地面管匯以及儀表爆裂，破壞井口裝置，甚至造成井噴失控或著火事故。此外，硫化氫也會加快金屬材料老化速度；硫化氫環境中使用非金屬密封件與錄井塑料管線如地面設備、井口裝置、井下橡膠、浸油石墨以及石棉繩等，橡膠會出現鼓泡長大，彈性逐漸喪失，密封件失效以及塑料管線出現老化。

3）污染鉆井液。硫化氫會嚴重污染水基站井液，表現在密度減小后PH值降低、黏度增加、顏色變深以及鉆井液流變性減弱，為凍膠形成創造了條件。因而，石油勘探開發中要注意硫化氫可能存在的條件，及時采取有效措施預防，以此降低該氣體對作業人員及設備造成的危害。

2 井站硫化氫氣體監測方法

1）有效應用硫化氫氣體監測儀器。如果油氣井含有硫氣體，那么要依照SY/T6277-2005相關規定進行鉆井。固定與便攜式監測儀是比較常用的硫化氫氣體檢測設備，其中固定監測儀用于監測井場中易泄露硫化氫氣體及積聚場所氣體濃度；而便攜式監測儀器常常用于檢測不固定場所含有的硫化氫氣體濃度。

2）快速化學分析監測法。（1）標準碘量監測法。油氣井開發中，經常使用該監測方法檢測油井現場硫化氫體積分數。原理在于用酸預處理鉆井液，轉化出鉆井液中硫化鈉中硫化氫氣體，其與醋酸鋅(ZnAC2)發生反應形成白色沉淀物硫化鋅(ZnS)，該物質溶解于酸內并在標準碘液作用下，用硫代硫酸鈉(Na2S2O3)滴定過量碘液以此有效計算硫化氫氣體體積分數。該方法準確性高，其誤差控制不超過5%。（2）快速測定管法，現場檢測硫化氫氣體時，該方法使用頻率大。其檢測原理在于先在細玻璃管中裝入硅膠，其吸附了醋酸鉛(PbAC2)與氯化鋇（BaCl2），在規定時間內注入含硫化氫氣體，注入量控制在100ml，反應生成硫化鉛(PbS)褐色氣體。實際檢測中，結合硅膠柱變色長度檢測硫化氫體積分數。油氣井鉆井液現場錄井中，用注射器在鉆井液出口槽面抽取100ml樣本，利用測定管對比硅膠柱變色長度與標準尺，以此計算出硫化氫體積分數。該檢測方法簡單、易操作，且攜帶方便有很高的靈敏度。（3）醋酸鉛試紙法。硫化氫氣體預期反應聲場褐色硫化氫氣體，比較標準比色板中該氣體體積分數。使用該方法對井場與大氣環境中的硫化氫氣體進行監測，屬于定性與半定量相結合的監測技術。（4）硫化氫報警法。醋酸試紙與含硫化氫其發生反應后試紙顏色發生改變，為了準確監測硫化氫氣體體積分數變化情況，加強反應試紙與電路組合，應用監測設備做好體積分數變化的監測，同時發出報警并自動記錄相關數據，調節指針到預定部位后監測儀發出報警信號。碳酸鹽巖地層為主的錄井開采中，該監測儀器使用范圍廣，就是所謂的硫化氫傳感器。日常監測時，井場傳感器安裝不能少于兩個，井口與脫氣器上分別安裝一個，再用專用線路及綜合錄井儀連接以此實現實時監測，為報警裝置正常運行奠定基礎。

3）有效監測地層情況與壓力。鉆探工作中，單純硫化氫氣層比較少，大部分是與天然氣、油層共同存在的。各地區地層有不同的硫化氫含量，而且相同地區不同地層其硫化氫含量與危害性也是所有差異的。所以監測硫化氫氣體時，準去掌握井場地層及區域地質特點是十分必要的。鉆井前，掌握周邊地區硫化氫出現異常，以此有效編制預案監測硫化氫氣體。油井開發中，全面分析錄井現有硫化氫氣體監測數據，還要考慮油氣井地層壓力及項目參數等信息。尤其要注意高壓油氣層，結合壓力分析事先預報高壓層，結合壓力監測結果對鉆井液密度進行調整，確保鉆進液密度與技術規范要求保持一致，以此有效預防因硫化氫大量氣侵而引發井噴事故。

4）監測鉆井液性能變化。鉆井時，硫化氫氣侵過程中會污染鉆井液，水基站井液受到的污染是最為嚴重的，其會導致井液性能出現以下改變：PH值與監堿度降低、黏度增加、液體損失加大以及水基站井液顏色成為暗綠色。因而，鉆井液各項性能監測特別是PH變化，也是監測硫化氫氣體的重要監測方法。

3 井站硫化氫氣體安全防護措施

1）合理選擇礦井位置。石油礦井要在人煙稀少的村鎮選址，嚴格依照石油天然氣開采規定與安全技術流程，遠離永久性建筑與鄉村民房。同時選址時，還要注意區域的通風與空曠性，確保礦井前后環境空氣流暢。石油礦井中，安全進出口不能少于2個，確保緊急情況下能夠及時疏散并搶救人員。另外井場內要根據規定做好相關開采設備擺放、電氣設備與用電輸送管線的布局設置。井場內臨時安全區域不能少于3處，其要設置在通風區域，大多是在季風上風口位置，以此為緊急情況避難提供保障。最后，配置完整的指示標牌，寒冷季節進行施工作業時，做好設備保溫處理，在施工現場安裝通風設備。

2）加強監測現場硫化氫氣體。油氣井場進行開采作業前，要在礦井循環池與井口等硫化氫易聚集區域安裝毒氣警告標志。而在作業區域內，防毒面具、空氣循環泵、可燃性與硫化氫氣體相關監測報警器、便攜及固定式監測報警儀等基礎設施的配置也很必要，其中在井場工作室、操作人員工作部位、方井與設備作業區域中依照規定安裝固定式報警器，而且報警儀以聲光報警器為主。現場作業區中，專業安全管理人員的配置也是非常重要的。另外，鉆井現場要在防污染與防塵的地方放置防護設備，還要及時更新養護防護器具。

3）加大人員培訓力度。如果井場作業環境中含有硫化氫氣體，相關機構要加強作業人員培訓教育，便于人員深入了解該氣體監測技術及生命安全保護措施。機構要注意情報的橫向交流，掌握國內外動向。首先，含硫化氫環境中上崗前作業人員要接受培訓并通過考核獲得上崗證后才能上崗。其次，現場作業人員、監督與管理人員通過培訓后要具備以下能力：掌握硫化氫各類物理、化學特點與人體危害性；了解硫化氫監測儀設備性能、使用與維護方法；了解人身安全防護裝置結構與性能，靈活操作并維護；熟悉安全作業規定及流程；面對硫化氫泄漏及員工急性中毒事故，作業人員能夠采取自救與互救措施保護，還要熟悉井場作業應急預案內容。

4 結束語

綜上所述，近些年，硫化氫中毒事件發生頻繁，特別是石油與化工行業，比如趙48井與羅家16H井發生的井噴事故。所以在“以人為本，健康、安全、環境為先”理念下，準確檢測井場硫化氫毒害氣體濃度，采取有效技術手段做好作業環境監測，合理制定安全作業指導書與應急預案，加強演練，在此基礎上保障生產的安全性，促進人與環境實現和諧發展。