植物的机体中在高温高压及细菌作用下经分解产生

H2S是由硫和氢结合而成的气体，硫和氢存在于动植物的机体中，在高温、高压及细菌作用下，经分解产生H2S。1、石油开采油气井H2S的来源⑴热作用于油层时，石油中的有机硫化物分解，产生出H2S。⑵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产生H2S。第一章硫化氢的来源和特性第一节硫化氢的来源.⑶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的地层水推入生产井而产生H2S。2、油气井钻井作业过程中，H2S的来源主要有：⑴钻进过程中钻入含H2S地层，大量H2S侵入井中。⑵某些泥浆处理剂在高温热分解作用下产生H2S。⑶泥浆中细菌的作用。.3、其它作业场所H2S的来源主要有：⑴石油天然气加工炼制⑵纸浆厂⑶工业实验室⑷爆炸现场⑸下水道以及沼气池都有可能产生H2S。.1、钻井作业过程中H2S侵入特性H2S的侵入特性主要因地层埋藏越深，地温越高。这样，H2S含量将随地层埋深增加而增加。如井深2600米，H2S含量在0.1—0.5%之间，而井深超过2600米或更深，则H2S含量将超过2—23%。地层温度超过200—250℃，热化学作用将加剧而产生大量硫化氢。第二节钻井作业过程中H2S侵入及分布.2、钻井作业过程中H2S分布一般在钻井过程中，H2S气田在区域分布上，多存在于碳酸盐—蒸发岩地层中，尤其在与碳酸岩伴生的硫酸盐沉积环境中，H2S最为普遍。一般地讲，H2S含量随地层埋深增加而增大。在平面分布上，同一H2S气田，差别也很大。如四川卧龙河气田，在石炭统气藏H2S含量在1500—4500mg/m3之间，而气田南部，H2S含量仅有20mg/m3以下，南北H2S含量相差100—200倍。.根据天然气中H2S组分量，一般可将气藏划分为五类：在我国，华北油田冀中坳陷赵兰庄气田下的第三系，孔店组碳酸岩气藏H2S含量在10—92%；四川油田川东卧龙河气田三迭系嘉陵江灰岩气藏H2S含量9.6—10%，以上两个气田均属高含硫气藏。最高是美国南得克萨斯气田，H2S含量高达98%。.随着人类社会的不断发展与进步，社会对石油与天然气的需求和依赖不断加大，每年钻井可钻探区块及钻井深度在不断扩展和增加，但随着钻井技术水平的提高，要钻探高压深井，井下存在的含硫风险逐渐加大，在这类钻井中就可能钻遇含有硫化氢的地层。第二章硫化氢气体的危害第一节

概述.目前，在我国已开发的油田中，不同程度地都含有硫化氢气体，甚至有的油田含量极高。如四川石油管理局含硫化氢气田，约占已开发气田的78.6%，其中卧龙河气田含硫化氢高达10%（体积比），特别是在华北油田的晋县赵兰庄硫化氢气田，硫化氢含量高达92%。.众所周知，硫化氢是仅次于氯化物的剧毒物，是极易致人死亡的有毒气体。在施工作业环境硫化氢超标以及含硫化氢油气井发生井喷失控，都将导致灾难性的悲剧。如华北油田的赵48井，试油起电缆，诱发井喷失控，硫化氢气体大量喷出，当场6人死亡，数人中毒，造成20余万人的大逃亡。

.四川的垫25井井喷失控，硫化氢气体迫使方圆数公里内的百姓弃家逃难；硫化氢气体不仅严重威胁着人们的生命安全，而且还会造成严重的环境污染。同时，它对金属设备、工具也将造成严重的腐蚀和破坏。.目前，在国内石油天然气开采作业中，天然气中含有硫化氢气体是客观存在的。我们只要掌握了它的特性，有一套完善的硫化氢防护措施和管理制度，不仅可以实现优质安全钻井生产，而且还可以通过一套回收装置，为其它工业提供工业原料。因此，为确保人员的绝对安全，杜绝硫化氢中毒事故的发生，我们必须了解硫化氢气体的来源和危害，掌握硫化氢气体的预防及处理知识。

.在了解硫化氢物理化学性质之前，首先要知道硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体。低浓度硫化氢气体有一股臭鸡蛋味，其相对密度为1.176，较空气重。硫化氢燃点250℃，燃烧时带蓝色火焰，并产生对眼和肺非常有害的二氧化硫气体。二氧化硫的毒性没有硫化氢严重，但也能严重损害人体健康。当硫化氢与空气混合，空气中硫化氢浓度达到43%～46%的范围时，就形成一种爆炸混合物。第二节

硫化氢的物理化学性质.下面为硫化氢与其它毒性气体爆炸危险限量及对人体致命对比情况。各种气体的毒性表1

.通过表1可以看出，在有毒气体中，除了氰化氢之外，硫化氢气体毒性位距第二，在有毒气体中属于毒性较强的一种气体。另外，硫化氢能溶于水，但其溶解度随水温的增高而降低。硫化氢在空间易聚积，不易飘散。因其密度比空气重，所以特容易聚集在如钻台底下的园井和井场附近的低凹处，硫化氢能与许多金属发生化学业反应，对金属造成严重腐蚀。

.第三节

硫化氢对人体危害的生理过程硫化氢被人吸入人体，通过呼吸道，经肺部，由血液运送到人体各个器官。首先刺激呼吸道，使嗅觉钝化、咳嗽，严重时将灼伤；眼睛被刺痛，严重时将失明；刺激神经系统，导致头晕，丧失平衡，呼吸困难；心脏加速跳动，严重时，心脏缺氧而死亡。H2S进入人体，将与血液中的溶解氧发生化学反应。当H2S浓度极低时，它将被氧化，对人体威胁不大。而H2S浓度较高时，将夺去血液中的氧，使人体器官缺氧而中毒，甚至死亡。.硫化氢的毒性，几乎与氰化氢同样剧毒，较一氧化碳的毒性大五至六倍，一个人对硫化氢的敏感性随其与硫化氢接触次数的增加而减弱，第二次接触就比第一次危险，依次类推。硫化氧被吸入人体，首先刺激呼吸道，使嗅觉钝化、咳嗽，严重时将其灼伤。其次，刺激神经系统，导致头晕，丧失平衡，呼吸困难，心跳加速，严重时，心脏缺氧而死亡。硫化氢进入人体，将与血液中的溶解氧产生化学反应。.当硫化氢浓度极低时，它将被氧化，对人体威胁不大，而浓度较高时，将城去血液中的氧，使人体器官缺氧而中毒，甚至死亡。为了防止井场大气含硫化氢浓度过大，避免对现场工作人员的生命造成威胁，中国石油天然气总公司标准（SY5087—85）规定，露天8小时允许浓度的最高限量为20PPM，即体积容量的0.002%。.不同浓度的硫化氢对人体的危害表2.第一节

硫化氢中毒症状1、急性中毒吸入高浓度的H2S气体会导致气喘，脸色苍白，肌肉痉挛；当H2S浓度大于700PPM时，人很快失去知觉，几秒钟后就会窒息，呼吸和心脏停止工作，如果未及时抢救，会迅速死亡。而当H2S浓度大于2000PPM时，人体只需吸一口气，就很难抢救而立即死亡。.2、慢性中毒人体暴露在低浓度H2S环境（如50—100PPM）下，将会慢性中毒，症状是：头痛、晕眩、兴奋、恶心、口干、昏睡、眼睛感到剧痛，连续咳嗽、胸闷或皮肤过敏性。长时间在低浓度H2S条件下工作，也可能造成人员窒息死亡。当人受H2S伤害时，往往反映神智不清、肌肉痉挛、僵硬、随之重重地摔倒、碰伤和摔死。H2S中毒情况，列表说明如下：.H2S浓度与危害程度表（1）.H2S浓度与危害程度表（2）

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第五节硫化氢中毒的早期抢救措施与护理由于硫化氢含量高导致中毒者停止呼吸和心跳时，如果不立即采取措施进行抢救，帮助中毒者恢复呼吸和心跳，中毒者不会自动恢复呼吸和心跳，将会在短时间内死去。因此，必须采取正确方法对中毒者实施抢救。

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一、硫化氢中毒的早期抢救措施1、进入毒气区抢救中毒人员之前，自己应先戴上防毒面具，否则自己也会成为中毒者。立即把中毒者从硫化氢分布的现场抬到空气新鲜的地方。2、如果中毒者已经停止呼吸和心跳，应立即不停地进行人工呼吸和胸外心脏按压，直至呼吸和心跳恢复或者医生到达，有条件的可使用回生器（又叫恢复正常呼吸器）代替人工呼吸。.

3、如果中毒者没有停止呼吸，保持中毒者处于休息状态，有条件的可给予输氧。在叫医生或抬到医生那里进行抢救的过程中应注意保持中毒者的体温。

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二、护理注意事项1、在中毒者心跳停止之前，当其被转移到新鲜空气区能立即恢复正常呼吸者，可以认为中毒者已迅速恢复正常。2、呼吸和心跳安全恢复后，可给中毒者喝些兴奋性饮料，如浓茶或咖啡，而且要有专人护理。3、如果眼睛受到轻度损害，可用干净水彻底清洗，也可进行冷敷。

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4、在轻微中毒的情况下，中毒人员没有完全失去知觉，如果经短暂休息后本人要求回岗位继续工作时，一般不要同意，应休息1至2天。5、医生证明中毒者已恢复健康可返回工作岗位之前，应把中毒者置于医疗监护之下。6、在硫化氢毒气周围或附近的工作人员，都要掌握心肺复苏法（人工呼吸和心脏胸外按压法），并经常实习训练。.

描述硫化氢浓度有两种方式，即体积比浓度和重量比浓度。体积比浓度即指硫化氢在空气中的体积比，常用的是PPm表示，PPm浓度指百万分比浓度，即：1PPm=1/1000000重量比浓度，指硫化氢在一立方空气中的重量，单位为：mg/m3、g/m3

如：东湾一井天然气硫化氢含量为3500mg/m3、3.5g/m3。第六节硫化氢浓度概念.

由于硫化氢具有特殊的毒性，在钻井过程中直接关系到人员和设备的安全，所以井场设备摆放正确与否，对安全钻井的影响非常大。第三章含硫化氢气体井的井场布置及要求.

第一节井场布置基本要求1、井场应选在空气流通的地方。2、井架上和安全保护区都要安装“风飘带”或风向标，工作人员应养成随时转移到上风方向的位置工作的习惯。当空气中硫化氢浓度达到5PPm时，应挂出写有硫化氢（H2S）字样的标牌，并升起红旗。.

3、钻具应堆放在主风向的上风处，钻井液池要处在下风位置。4、井场上一般设置两到三处安全保护区，一个在盛行风向处（一般为生活区方向），另两个成120°角分布。.

第二节对周围边界不受制约的井场布置要求由于油藏储集地层构造带的不同，井场所处的环境位置因地面环境状况沙漠洼地、山前丘陵地带，也有一部分井多在陆地上边界不受制约的空旷地带。.

不管何种情况，但在进行钻前工程前，应全面当地气象资料中了解当地盛行风的方向。井场及钻机设备的安放位置应与盛行风的风向一致。井场周围要空旷，尽量在前后或左右方向能让盛行风通过，并吹过钻机设备。钻机设备及井场布置见图1。.

钻机设备及井场布置图.

这样布局，钻机的相对位置、地形和主风向取得一致，可以得到最大的安全效益。同时，在施工过程中应注意以下几点：1、井场入口处要有防护设计，以便一旦发生硫化氢紧急情况时使用。井场要有一条辅助的安全通道以便遇到风向转变，造成灾祸时通行，井场所有入口处都要安装适当的报警信号和旗帜。.

2、井场所有设备的安放必须有空间。钻台下井口装置周围禁止堆放杂物以便空气流通，避免硫化氢在圆井及其周围积聚。在井架顶端、井场盛行风入口、防护室及井场入口等地应设置风向标。全体人员必须自觉地注意观察风向，要养成在紧急情况下（如硫化氢含量超过20PPM），钻井人员向上风疏散的习惯。.

3、气测车等辅助设备和机动车辆，应尽量远离井口，至少在25米以外。井场值班室、工程室、地质室和钻井液室等，应设置在井场盛行风的上风向。在上风向较远处专门设置活动拖车式防护室。防护室要配备足够的防毒面具、急救箱、担架、氧气袋和供氧呼吸设备。.

供氧呼吸设备在空气中含硫化氢任何浓度都能给钻井工人以保护，当氧气不足时还能发出警告信号。所有防护器具应放在使用方便、清洁卫生的地方，并有专人定期检查以保证这些器具处于良好的备用状态，同时做好记录。.

4、在无风和微风的时候，应当用大的鼓风机或排风扇对一定风向吹风。在钻台上、下、井架周围、振动筛或其它硫化氢容易积聚、需要驱散的地方，都要考虑安装这种鼓风机。5、进入气层前50米应将二层台、钻台周围设置的防风护套和其它类的围布拆除。.

6、发电机必须与井眼保持一段有效距离，这样可以保持正常使用，否则遇到紧急情况，不得不停止运转。所有用电线路、装置和照明应符合有关安全规定的要求。井场夜间必须有足够的探照灯。7、井场周围的要害地方，要设立“不准吸烟”的标志牌。井眼、钻台和钻井液池附近，都不准吸烟。.

8、确保通讯24小时畅通，尤其是与上级调度的联系不能中断。在钻入气层前和医院、消防部门取得联系。9、在井场硫化氢容易积聚的地方，特别是圆井、钻井液池、振动筛附近和钻台等常有井队人员的地方，应安装数台硫化氢监测仪及音响报警器。钻台人员必须配备便携式硫化氢监测器。.

10、开钻前应绘制一张包括距井口2公里范围内所有建筑物的地图，在地图上标明每幢建筑内通常有多少人，并列出他们的姓名。待开钻后，还应与他们联系，说明本地区的危险性，以及出现紧急情况时必须搬家。.

第三节对周围边界受制约的井场的布置要求

井场周围边界受制约，往往是在沼泽地带、海洋、市区或山区。在这种情况下，由于地理条件的限制，对井场布局除了周边不受制约的井场要求外另作如下要求：1、井场入口处必须有防护设计，以应付硫化氢紧急事故的发生。要有辅助的安全通道，以便遇到风向转变造成灾祸时通行。.

2、井场要设立防护室，并与井眼有一定距离，防护室应设在盛行风的上风方向。3、报警信号、报警标志和风向标等，要设在井架上、山顶上、桅杆上、钻井平台上等，要使各个地点的人员都能看到。4、在很多情况下，振动筛、钻井液池和钻井液录井车都是长期安放在井口旁的，这里一定要有警告标志，而且在布局时要有值班人员脱离危险的通道，在这个地方增设鼓风机也能减少危害。.

第四章怀疑有硫化氢时应采取的措施第一节井场钻机设备的布置1、进行钻前工程前，应从气象资料中了解当地季节风的风向。2、井场及钻机设备的安放位置应考虑季节风风向，井场周围要空旷，尽量在前后或左右方向能让季节风畅通,防喷器及井控管汇等设备，要按要求进行安装、固定和试压。.

3、钻井井口和套管的连接，每条防喷管线的高压区都不允许焊接。4、放喷管线应装两条，其夹角为90°；并接出井场100米以外，若风向改变时，至少有一条以能安全使用。5、压井管线至少有一条在季节风的上风方向，以便必要时放置其它设备（如压裂车等）作压井用。.

6、井控设备（和管材）在安装、使用前应进行无损探伤。7、井控设备（和管材）及其配件在储运过程中，需要采取措施避免碰撞和被敲打；应注明钢级、严格分类保管，并带有产品合格证和说明书。.

第二节合理的钻井设计当所钻地层怀疑有硫化氢气体存在时，在进行钻井设计时就应该认真对待。合理的钻井设计是安全、经济钻穿硫化氢气体地层的前提，所以钻井设计时应注意以下几点：.

1、在设计中应注明含硫化氢地层及其深度和估计含量，以提醒施工人员的注意。2、设计井身结构时，除正常钻井应考虑的因素外，还应考虑在较大的过平衡下钻进时，溢流关井和压井施工时，裸眼地层能承受较大的井底压力。.

3、钻开含硫化氢地层，设计的钻井液密度应有较大的安全附加压力当量值，以阻止硫化氢进入井简。4、井队必须有足量的重钻井液（密度超过正常钻井液0.1g/cm3以上）和加重材料储备。重钻井液的储存量一般是井简容积的1—2倍。.

5、在钻进含硫化氢地层后，要求钻井液的PH值始终控制在9.5以上。6、必须对井场周围的居民住宅、学校、厂矿等进行勘测，并在设计上标明位置。在有硫化氢溢出井口的危险情况下，应通知上述单位人中迅速撤离。7、必须制定一个完整的后勤人员对井队进行救援的计划。.

井控装置的配备含硫化氢油气田，井控装置应包括以下六个部分：⑴以液压防喷器为主体的钻井井口装置（包括四通、套管头、过度法兰等）。⑵以节流管汇为主的井控管汇（包括放喷管线，注水管线和灭火管线）。⑶钻具内防喷工具（包括钻具回压阀、方钻杆上、下旋塞阀等）。第三节合理的井控装置.

⑷以监测和预报地层压力为主的井控仪器、仪表。⑸钻井液净化，钻井液加重、起下钻灌钻井液设备。⑹适于特殊作业和井喷失控后处理事故的专用设备和工具（包括自封头、不压井起下钻装置、灭火设备等）。井控装置和管材及其配件必须具有良好的抗硫化氢性能。.

⑴根据地层的压力梯度，按有关标准配备相应等级的防喷器组合及井控管汇等设备，其安装固定、试压等应符合有关规定的要求。⑵钻井井口和套管的连接，每条防喷管线的高压区都不允许焊接，因为焊接时产生的内应力对硫化氢应力腐蚀尤其敏感。2、井控装置的安装要求.

⑶放喷管线应装两条，其夹角为90°，并接出井场100米远，以保证风向改变时，至少有一条能安全使用。⑷压井管线至少有一条在盛行风的上风方向，以便必要时放置其它设备。⑸井控装置和管材在使用前应进行无损探伤，不允许有微小裂纹存在。.

第三节合理选择管材1、钢材。由于钢材的强度越大，对硫化物应力腐蚀开裂越敏感，因而要求钢的屈服极限不得大于655002千帕，硬度最大为HRC22。若钢材经调质处理，其屈服极限和硬度可以比上述规格略高。2、非金属材料。凡密封件选用的非金属材料，应具有在硫化氢环境中能长期使用而不失效的性能。.

3、硫化物应力腐蚀开裂主要是在钢材受拉力时产生，并随拉应力的增大，硫化物应力腐蚀开裂的时间就缩短，因而其使用拉应力应尽量控制在钢材屈服极限的60%以下。4、由于厚壁钻杆可以降低内应力，延长其使用寿命，因而，在高压含硫地区可采用厚壁钻杆。.

第五章含硫油气田钻井作业安全注意事项钻探含有硫化氢存在的地层，不仅涉及人员生命的安全，同时对保护环境，防止污染，减少设备和钻具的腐蚀都有着十分重要的意义。因此在怀疑有硫化氢存在的地层钻探时应采取一定的安全措施做到防患于未然。1、在可能有硫化氢的地区的钻井设计中，应尽可能指明含硫化氢的深度，并估计硫化氢的可能含量。提醒作业人员注意，预先采取必须的措施。.

2、当空气中硫化氢含量达到安全临界浓度时，有关在岗工作人员迅速戴上防毒面具，非工作人员撤离到安全区去。3、使用适合于钻含硫化氢地层的钻井液，PH值应保持在10以上。4、在现场应有适量的净化剂、添加剂、防腐蚀剂储备，尽量清除钻井液中的硫化氢，以保护金属器材。5、在钻井液录井中若发现硫化氢显示，录井人员应及时向钻井监督报告。.

6、钻井中发现硫化氢、浓度达到安全临界浓度，应暂时停止钻井，循环钻井液，准备好有关的措施后方可继续钻井。7、在钻井作业中坚持平衡钻井法，采用低粘度泥浆，保持井底压力略大于地层压力，避免井喷或先漏后喷。起钻速度不能太快，要保持一定的环空间隙避免产生抽吸作用，将地层流体抽入井筒。起钻时应及时按要求罐入钻井液，保持压力平衡，减少地层流体侵入。.

8、及时发现溢流信号，采取正确的作业措施，保证钻井安全。9、钻遇含硫化氢地层后，起钻时应使用钻杆刮泥器，若将湿钻杆堆放在甲板上，必要时工作人员应配戴防毒面具。10、穿含硫化氢地层后，应加强工作区的监测，每个工作人员应经过专门的培训，明确硫化氢的特性及其危害，在硫化氢存在的地区应采取的安全措施，以及推荐的急救程序。.

11、井队工作人员进行现有防护设备的使用训练和防硫化氢演习。12、在进入怀疑有硫化氢存在的地区前，应先进行试验，以确定其是否存在及其浓度。13、不能靠气味不定来确定硫化氢是否存在，因为它很快就会使人的嗅觉麻痹。14、井队工人应相互密切关注。可能的话，应两人结对工作，以便互相照应。.

15、发现硫化氢应及时发出危险信号通知那些未知道的人。16、没有戴上合适的防毒面具的人，切记不要进入硫化氢可能积聚的封闭地区。只要离开安全区超过一臂远的距离，就应戴上有救生绳的安全带。而救生绳的另一端应由安全区的人握在手里，以便发生意外时，将中毒者拉出危险区。.

17、应为在可能存在硫化氢地区内工作的工人身边准备一些防护设施。18、耳鼓膜穿孔的人不能带上防毒面具在含硫化氢气体的环境里工作。因为硫化氢可以从鼓膜穿孔处进入其肺部，故对井队工作人员进行体格检查时应检查其鼓膜是否穿孔。.

第六章含硫气田钻井设计的特殊要求1、在含硫地区的钻井设计中，应注明含硫地层及其深度和预计含量。2、若预计硫化氢分压大于0.21KPa时，必须使用抗硫套管、钻杆等其它管材。3、当井下温度高于93℃时，套管和钻铤可不考虑其抗硫性能。4、高压含硫地区可采用厚壁钻杆。.

5、钻开含硫地层的设计钻井液密度，其安全附加密度在规定的油井标准0.05—0.10g/cm3、气井在0.07—0.15g/cm3上选用上限值。6、井队必须有足量的高密度钻井液（超过钻进用钻井液密度0.1g/cm3以上）和加重材料储备。高密度钻井液的储存量一般是井筒容积的1—2倍。7、在钻开含硫地层后，要求钻井液的PH值始终控制在10以上，并选用相适应的加重材料。若采用铝制钻具的PH值不得超过10.5。.

8、严格限制在含硫地层使用常规式中途测试工具进行地层测试工作，若必须进行时，应减少钻柱在硫化氢中的浸泡时间。9、必须对井场周围2km以内的居民住宅、学校、厂矿等进行勘测，并在设计书上标明位置。在有硫化氢溢出井口的危险情况下，应通知上述单位人员迅速撤离。.

2、含硫气田钻井安全操作⑴必须制定一个完整的对井队进行救援的计划。在进入气层前应和医院、消防部门取得联系。⑵在即将钻入含硫地层时，应对钻井队进行一次防硫化氢安全培训，并向当班的各岗位人员发出警告信号。⑶在高含硫地区即将钻入油气层中钻进时，以及发生井涌、井喷后，应有医生、救护车、安全技术人员在井场值班。.

⑷严格按设计钻井液密度配制钻井液。未征得上级部门的同意，不得修改设计钻井液密度。经随钻压力监测发现地层压力异常时，应及时调整钻井液密度以保持井内压力平衡。⑸做到及时发现溢流显示，迅速控制井口，并尽快调整钻井液密度压井。⑹利用钻井液除气器和除硫剂，将钻井液中硫化氢的含量控制在75mg/cm3以下，并随时对钻井液的PH值进行监测。.

⑺在油气层和油气层以上起钻时，前十根立柱起钻速度应控制在0.5m/s以内。⑻在油气层和钻过油气层进行起下钻作业时，必须进行短程起下钻。⑼在含硫地层取芯起钻，当取芯工具离地面还有五柱时，钻台作业人员应戴上防毒面具，直到取出岩心筒。⑽钢材，尤其是钻杆，其使用拉应力需控制在屈服极限的60%以下。.

⒀井队在现有条件下不能实施井控作业而决定放喷点火时，点火人员应配带防护器具，并在上风方向，离火口距离不得少于10米，用点火枪远程射击。⒁控制住井喷后，应对井场各个岗位和可能积聚硫化氢的地方进行浓度检测。只有在安全临界浓度以下时，人员方能进入。.

⑾在油气层钻进时，若在井场动用电、气焊，必须采取绝对安全的防火措施，并报上级安全部门批准。⑿当在硫化氢含量超过安全监界浓度的污染区进行必要的作业时，必须配带防护器具，且至少有两人同在一起工作，以便相互救护。.

3、H2S防护演习为了训练所有队员在井场能高效地完成指定给他们的紧急任务，因此应每天进行一次H2S防护练习。一旦所有队员的练习令人满意，那么防护练习可每星期进行一次。当H2S报警声响起时，应采取下列步骤：⑴有必要人员都要戴上呼吸器，派特定人员检查管道空气系统上的呼吸空气供应阀，钻井工人应按应急计划所指示的那样采取必要的措施。.

⑵驱虫式鼓风机应具有可操作性，并且所有明火都应熄灭。⑶利用互助系统，并按监督的指示进行工作。⑷如果有不必要人员在井场，他们必须戴上呼吸器并离开现场，等待更进一步的指示。⑸关掉井场入口处的大门，并派人巡逻。要把红旗悬挂在大门上，它标志着钻机附近极度危险。.

⑹一旦发出“全部清除”的信号，则开始实施下列步骤：①负责人将检查呼吸压缩机，串联器，空气管道，以判断可能出现的任何故障，并进行必要的整改。②给自持式呼吸器充气以供下次使用，并检查损坏或故障处。每个自持式呼吸器要合适地存放起来。③检查软管线的出口装置是否损坏，故障部分要整改。.

④

H2S负责人要检查出H2S传感和检测设备可能带来的任何问题。⑤应用手提式检查仪器检查在低凹区、空气不通区，以及钻机周围地区有无H2S聚集。⑥汇报H2S设备的任何破损情况。⑺H2S防护练习将被记录在值班日志上，记录内容应包括以下8个方面内容：.

①日期②培训③钻井深度④完钻所需时间⑤天气情况⑥参加练习的队员名单⑦在钻台或安全汇报点活动的简单描述⑧在练习过程中应指明队员的不规范操作或设备的故障。在日常钻井报告上也应注明每次H2S的防护练习。⑻练习后，对通知当地政府和警告井场附近的居民撤离现场的H2S应急计划进行讨论。.

4、疏散一旦听到H2S报警器的声音，责任监督将对情况作出评价，并决定将采取的行动。⑴一旦收到责任监督的疏散通知，所有不必要的人员应迅速离开井场。⑵只要认为井场没有别的事可做，那么所有必要人员应转移到安全区域并疏散。.

⑶责任监督必须通知紧急情况管理部门，必要时，应协助危险区域的居民疏散。⑷为保证井场安全，业主代表仅应允许必要人员重新进入井场。.

第二节含硫油气田钻井作业中的安全问题

1、生活区应配备各种装置：硫化氢检测仪、急救装置、氧气瓶、灭火器材、无线电通讯设备等。医务室应配备有防治硫化氢中毒的医疗药品、复苏器和氧气瓶。2、井场上每个工作人员均应配备和都会使用防毒面具，并放置于每个人都易取得到的地方。.

防毒面具存放的位置和数量：平台经理室4—5套钻井队长室1—2套钻井监督室1—2套钻台（包括钻台上任一工作区）5—6套钻井液循环罐2套气测房2—3套.

3、在井场两侧均装有气体引燃管线，并设有遥控点火装置。在特殊情况下不能点火时，应划定安全区，区内禁止烟火和交通。4、在泥浆筛处配备35%浓度的双氧水，防止硫化氢泄漏伤人。5、在有硫化氢的地层取芯时，当取芯筒起出至井口还有20根立柱时，工作人员应戴上防毒面具，直到搬出岩芯后才能脱掉防毒面具。.

6、在钻入含硫化氢地层时，一般每次下钻后井底钻井液循环到地面15分钟以前，在井口的工作人员应戴上防毒面具，直到硫化氢含量少于允许值才能脱掉防毒面具。7、对硫化氢中毒者急救时，必须采取恰当的措施。8、井口装置及防喷器均要具有抗硫化氢性能。9、保持所有通往井场的运输道路畅通。.

10、建立公共信号系统，发布通知，而且保证每个地方的人都能听得见。11、硫化氢易聚集的区域，如井口、泥浆池、循环槽等处应设立毒气警告标志。12、要害地区应设立禁烟标志。13、所有人员必须经过严格培训，进行紧急情况下的演习，制定应急计划。14、重视标准，按安全标准办事。.

第三节安全钻入含硫化氢油气层的一些措施1、在可能有硫化氢的地区的钻井设计中，应尽可能指明含硫化氢的深度，并估计硫化氢的可能含量。提醒作业人员注意，预先采取必须的措施。2、当空气中硫化氢含量达到安全临界浓度时，有关在岗工作人员迅速戴上防毒面具，非工作人员撤离到安全区去。3、使用适合于钻含硫化氢地层的钻井液，PH值应保持在10以上。.

4、在现场应有适量的净化剂、添加剂、防腐蚀剂储备，尽量清除钻井液中的硫化氢，以保护金属器材。5、在钻井液录井中若发现硫化氢显示，录井人员应及时向钻井监督报告。6、钻井中发现硫化氢、浓度达到安全临浓度，应暂时停止钻井，循环钻井液，准备好有关的措施，通告应急救护小组在上风方向待命，方可继续钻井。.

7、在钻井作业中坚持平衡钻井法，采用低粘度泥浆，保持井底压力略大于地层压力，避免井喷或先漏后喷。起钻速度不能太快，要保持一定的环空间隙避免产生抽吸作用，将地层流体抽入井筒。起钻时应及时按要求罐入钻井液，保持压力平衡，减少地层流体侵入。8、及时发现溢流信号，采取正确的作业措施，保证钻井安全。.

9、钻遇含硫化氢地层后，起钻必须使用钻杆刮泥器，必要时工作人员应配戴防毒面具。10、钻穿含硫化氢地层后，应加强工作区的监测。每个工作人员应经过专门的培训，明确硫化氢的特性及其危害，在硫化氢存在的地区应采取的安全措施，以及推荐的急救程序。

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11、井队工作人员进行现有防护设备的使用训练和防硫化氢演习。12、在进入怀疑有硫化氢存在的地区前，应先进行试验，以确定其是否存在及其浓度。13、不能靠气味不定来确定硫化氢是否存在，因为它很快就会使人的嗅觉麻痹。14、井队工人应相互密切关注。可能的话，应两人结对工作，以互相照应。.

15、发现硫化氢应及时发出危险信号并通知井场所有工作的人员，必要是应通知井场周边人群做好疏散准备。16、没有戴上合适的防毒面具的人，切记不要进入硫化氢可能积聚的封闭地区。而且，只要离开安全区超过一米远的距离，就应戴上有救生绳的安全带。而救生绳的另一端由安全区的人抓着，以便发生意外时，将他拉出危险区。.

17、应为在可能存在硫化氢地区内工作的工人身边准备一些防护设施。18、耳鼓膜穿孔的人不能带上防毒面具在含硫化氢气体的环境里工作，因为硫化氢可以从鼓膜穿孔处进入其肺部，故对井队工作人员进行体格检查时，应检查其鼓膜是否穿孔。.

①在含硫地区的钻井设计中，应注明含硫地层及其深度和预计含量。②若预计硫化氢分压大于0.21KPa时，必须使用抗硫套管、钻杆等其它管材。③当井下温度高于93℃时，套管和钻铤可不考虑其抗硫性能。第六章含硫气田钻井设计的特殊要求第一节.

④高压含硫地区可采用厚壁钻杆。钻开含硫地层的设计钻井液密度，其安全附加密度在规定的油井标准0.05—0.10g/cm3、气井在0.07—0.15g/cm3上选用上限值。在钻开含硫地层后，要求钻井液的PH值始终控制在10以上，并选用相适应的加重材料。若采用铝制钻具的PH值不得超过10.5。.

严格限制在含硫地层使用常规式中途测试工具进行地层测试工作，若必须进行时，应减少钻柱在硫化氢中的浸泡时间。必须对井场周围2km以内的居民住宅、学校、厂矿等进行勘测，并在设计书上标明位置。在有硫化氢溢出井口的危险情况下，应通知上述单位人员迅速撤离。.

2、含硫气田钻井安全操作（1）必须制定一个完整的对井队进行救援的计划。在进入气层前应和医院、消防部门取得联系。（2）在即将钻入含硫地层时，应对钻井队进行一次防硫化氢安全培训，并向当班的各岗位人员发出警告信号。（3）在高含硫地区即将钻入油气层中钻进时，以及发生井涌、井喷后，应有医生、救护车、技安人员在井场值班。.

（4）严格按设计钻井液密度配制钻井液。未征得上级部门的同意，不得修改设计钻井液密度。经随钻压力监测发现地层压力异常时，应及时调整钻井液密度以保持井内压力平衡。（5）做到及时发现溢流显示，迅速控制井口，并尽快调整钻井液密度压井。（6）利用钻井液除气器和除硫剂，将钻井液中硫化氢的含量控制在75mg/cm3以下，并随时对钻井液的PH值进行监测。.

（7）在油气层和油气层以上起钻时，前10根立柱起钻速度应控制在0.5m/s以内。（8）在油气层和钻过油气层进行起下钻作业时，必须进行短程起下钻。（9）在含硫地层取芯起钻，当取芯工具离地面还有五柱时，钻台作业人员应戴上防毒面具，直到取出岩心筒。（10）钢材，尤其是钻杆，其使用拉应力需控制在屈服极限的60%以下。.

（11）在油气层钻进时，若在井场动用电、气焊，必须采取绝对安全的防火措施，并报上级安全部门批准。（12）当在硫化氢含量超过安全监界浓度的污染区进行必要的作业时，必须配带防护器具，且至少有两人同在一起工作，以便相互救护。.

（13）井队在现有条件下不能实施井控作业而决定放喷点火时，点火人员应配带防护器具，并在上风方向，离火口距离不得少于10米，用点火枪远程射击。（14）控制住井喷后，应对井场各个岗位和可能积聚硫化氢的地方进行浓度检测。只有在安全临界浓度以下时，人员方能进入。.

3、H2S防护演习为了训练所有队员在井场能高效地完成指定给他们的紧急任务，因此应每天进行一次H2S防护练习。一旦所有队员的练习令人满意，那么防护练习可每星期进行一次。当H2S报警声响起时，应采取下列步骤：.

（1）有必要人员都要戴上呼吸器，派特定人员检查管道空气系统上的呼吸空气供应阀，钻井工人应按应急计划所指示的那样采取必要的措施。（2）驱虫式鼓风机应具有可操作性，并且所有明火都应熄灭。（3）利用互助系统，并按监督的指示进行工作。.

（4）如果有不必要人员在井场，他们必须戴上呼吸器并离开现场，等待更进一步的指示。（5）关掉井场入口处的大门，并派人巡逻。要把红旗悬挂在大门上，它标志着钻机附近极度危险。（6）一旦发出“全部清除”的信号，则开始实施下列步骤：.

①

负责人将检查呼吸压缩机，串联器，空气管道，以判断可能出现的任何毛病，并进行必要的整改。②给自持式呼吸器充气以供下次使用，并检查损坏或故障处。每个自持式呼吸器要合适地存放起来。③检查软管线的出口装置是否损坏，故障部分要整改。.

④H2S负责人要检查出H2S传感和检测设备可能带来的任何问题。⑤应用手提式检查仪器检查在低凹区、空气不通区，以及钻机周围地区有无H2S聚集。⑥汇报H2S设备的任何破损情况。.

(7）H2S防护练习将被记录在值班日志上，记录内容应包括以下8个方面内容：①日期②培训③钻井深度④完钻所需时间⑤天气情况⑥参加练习的队员名单⑦在钻台或安全汇报点活动的简单描述⑧在练习过程中应指明队员的不规范操作或设备的故障。在日常钻井报告上也应注明每次H2S的防护练习。.

(8）练习后，对通知当地政府和警告井场附近的居民撤离现场的H2S应急计划进行讨论。2、

疏散一旦听到H2S报警器的声音，责任监督将对情况作出评价，并决定将采取的行动。(1）一旦收到责任监督的疏散通知，所有不必要的人员应迅速离开井场。.

(2）只要认为井场没有别的事可做，那么所有必要人员应转移到安全区域并疏散。(3）责任监督必须通知紧急情况管理部门，必要时，应协助危险区域的居民疏散。(4）为保证蟛场安全，业主代表仅应允许必要人员重新进入井场。.

1、生活区和守护船上应配备各种装置：硫化氢检测仪、急救装置、氧气瓶、灭火器材、无线电通讯设备等。医务室应配备有硫化氢中毒医疗药品、复苏器和氧气瓶。2、井场上每个工作人员均应配备和都会使用防毒面具，并放置于每个人都易取得到的地方。防毒面具存放的位置和数量：

第二节含硫油气田钻井作业中的安全问题.

平台经理室4—5套钻井队长室1—2套钻井监督室1—2套钻台（包括钻台上任一工作区）5—6套钻井液舱附近2套气测房2—3套.

3、在井场两侧均装有气体引燃管线，并设有遥控点火装置。在特殊情况下不能点火时，应划定安全区，区内禁止烟火和交通。4、在泥浆筛处配备35%浓度的双氧水，防止硫化氢出来伤人。5、在有硫化氢的地层取芯时，当取芯筒起出至井口还有20根立柱时，工作人员应戴上防毒面具，直到搬出岩芯后才能脱掉防毒面具。.

6、在钻入含硫化氢地层时，一般每次下钻后井底钻井液循环到地面15分钟以前，在井口的工作人员应戴上防毒面具，直到硫化氢含量少于允许值才能脱掉防毒面具。7、对硫化氢中毒者急救时，必须采取恰当的措施。8、井口装置及防喷器均要具有抗硫化氢性能。9、保持海上及空中运输畅通。.

10、建立公共信号系统，发布通知，而且保证每个地方的人都能听得见。11、硫化氢易聚集的区域，如井口、泥浆池、循环槽等处应设立毒气警告标志。12、要害地区应设立禁烟标志。13、所有人员必须经过严格培训，进行紧急情况下的演习，制定应急计划。14、重视标准，按安全标准办事。.

第三节安全钻入含硫化氢油气层的一些措施1、在可能有硫化氢的地区的钻井设计中，应尽可能指明含硫化氢的深度，并估计硫化氢的可能含量。提醒作业人员注意，预先采取必须的措施。2、当空气中硫化氢含量达到安全临界浓度时，有关在岗工作人员迅速戴上防毒面具，非工作人员撤离到安全区去。

3、使用适合于钻含硫化氢地层的钻井液，PH值应保持在10以上。

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4、在现场应有适量的净化剂、添加剂、防腐蚀剂储备，尽量清除钻井液中的硫化氢，以保护金属器材。5、在钻井液录井中若发现硫化氢显示，录井人员应及时向钻井监督报告。6、钻井中发现硫化氢、浓度达到安全临浓度，应暂时停止钻井，循环钻井液，准备好有关的措施，通告守护船停靠在上风方向待命，方可继续钻井。.

7、在钻井作业中坚持平衡钻井法，采用低粘度泥浆，保持井底压力略大于地层压力，避免井喷或先漏后喷。起钻速度不能太快，要保持一定的环空间隙避免产生抽吸作用，将地层流体抽入井筒。起钻时应及时按要求罐入钻井液，保持压力平衡，减少地层流体侵入。.

8、及时发现溢流信号，采取正确的作业措施，保证钻井安全。9、钻遇含硫化氢地层后，起钻时应使用钻杆刮泥器，若将湿钻杆堆放在甲板上，必要时工作人员应配戴防毒面具。10、钻穿含硫化氢地层后，应加强工作区的监测。.

现场把钻遇酸性气层的几个主要显示概括为钻井液密度下降，粘度升高，气泡多；钻进时发生蹩跳，钻速快或放空，泵压下降，钻井液池液面升高，有间隙井涌，有硫化氢气味，起钻时钻井液是满，下钻时钻井液不断外流。在钻井过程中对硫化氢污染的处理有以下几种方法：第四单元钻井过程中硫化氢气体的处理.

钻井过程中是赋予硫化氢气体的最好措施是有足够的静压头以防止硫化氢气体进入井内，这样处理最安全、最经济。对于含硫产层，安全余量可增大到0.15g/cm3，以较大的井底压差阻止硫化氢气体进入井内。在高含硫地区即将钻入油气层和在油气层中钻进时，要严格执行高压油气层井控技术措施和有关规定。一、压差法

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做到及时发现溢流早期显示，迅速控制井口。尽快调整钻井液密度充分发挥钻井液除气器和除硫剂的功能，及时将随岩屑进入井内的硫化氢从钻井液中除去。保持钻井液中硫化氢含量在50mg/m3以下。在含硫化氢气层或经过含硫化氢气层进行起下钻作业时，必须搞短起下钻。以监测井底压力。.

增大井底压差虽然可以防止地层中的硫化氢气体侵入井内，但是不能阻止随破碎岩石的钻屑、气体产生重力置换和通过井壁泥饼向井内扩散的硫化氢气体进入井内。硫经氢气体与水混合时，腐蚀性极大，易在金属表面产生点蚀及硫化氢应力腐蚀破裂和氢脆。二、使用油基钻井液

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在250℃以下，干燥的硫化氢几乎无腐蚀，所以碰到这些气体旨，一般使用油基钻井液。在硫化氢气体进入井筒时，油基钻井液将大量吸收这类气体。因为在井底进入井内的气体，不致于大到在井底压力条件下达到饱和程度，所以这些气体将进入到油基钻井液的液相溶液中，而不是形成自由气泡。.

硫化氢气体在井筒中上升至相当高度时，仍然溶解于洗井液中，直到压力减小到相当低时，它们才从油基钻井液中分离出来。这样可以降低硫化氢对钻杆、套管及下井工具的应力腐蚀和氢脆破坏。.

硫化氢主要是对水基钻井液具有较大的污染，它会使钻井液性能发生很大变化，如密度下降，PH值下降，粘度上升，以至形成不动的冻胶，颜色变为瓦灰色，墨色和墨绿色。三、防硫化氢腐蚀的水基钻井液处理方法.

1、维持一定的PH值，加成膜防腐蚀剂当钻井液受硫化氢气体污染时，维持PH值大于9才能得到保护。这是因为硫化氢与钻井液中的苛性钠起作用而形成碱性盐即硫化钠与水：H2S+NaOHNaHS+H2ONaHS+NaOHNa2S+H2O随着PH值的增加，以硫化氢表示的含硫百分数即降低到一个很低的水平，当PH值为9时，可降至0.6%。值得注意的是这种反应是可逆的。.

也就是当硫化氢用苛性钠处理后，一部分硫化氢变成硫化钠而溶于钻井液的水里是无害的。加进去的苛性钠越多即有更多的硫化氢变成硫化钠。然而，如果苛性钠是不连续地添加或者遇到了更多的硫化氢，硫化钠就会从溶液里脱出成为危险的硫化氢气体。如果PH值降低，越来越多的硫化氢将从溶液里脱出。当遇到了硫化氢，就得强制性地保持钻井液的高PH值。.

成膜防腐蚀剂（例如扣特415）不能阻止硫化氢造成氢脆，但可延缓钻杆损坏的时间。控制PH值和使用成膜防腐蚀剂两种措施，即可单独使用，也可联合使用，尽管不是万无一失，但都可有效的防止硫化氢的严重腐蚀。这两种措施最好与硫化物清除剂结合使用。.

2、海绵铁海绵铁是一种人造的多孔的铁的氧化物，与硫化氢的反应为：Fe3O4+6H2S3FeS2+4H2O+2H2海绵铁一般用做预处理措施，以便减轻含大量硫化氢的钻具和人员健康的威胁。海绵铁无显著磁性，不会吸附在钻杆或套管上。.

3、氧化锌和碳酸锌这两种物质都可以从溶液中沉淀硫化物。加锌盐处理钻井液时要先做实验，以免对钻井液性能产生意外影响。4、铬酸盐为了消除淡水或咸水中硫化物污染，可用铬酸钠或铬酸钾处理。铬酸盐确实能通过有效地消除硫化物污染，但低度的铬酸根离子可造成点蚀，应该避免。铬酸盐也能影响钻井液的流动性，只有在清液中用它除硫化物才是比较安全的。.

5、用碱式碳酸铜来沉淀硫化物，生成硫化铜。硫化铜具有隋性且是不溶解的硫化物，因此用碱式碳酸铜从钻井液中除去硫化氢是最经济，最有效的一种方法。6、一种庆急的为人员安全，处理硫化氢的方法是在出口管处加35%的过氧化氢，溶解的硫化物被氧化。H2S+H2O22H2O+S.

四、放喷点火井队在现有条件下不能实施井控作业，放喷点火必须指派专人慎重进行，当硫化氢浓度超过安全临界浓度时，点火人员应佩带防护器具，点火人员应在上风方向，离火口距离不得少于10米，需用点火枪远程射击。.

五、控制钻柱浸泡时间严格限制在含硫地层用常规中途测试工具进行地层测试工作，若必须进行时，应减少钻柱在硫化氢中的浸泡时间，当天然气产量低于2.8万米3/日，硫化氢含量低于8mg/l时，浸泡时间最长为15分钟。.

第五单元硫化氢的腐蚀特征和影响因素硫化氢不仅对人的生命易造成威胁，对钻井设备、工具包括各类管材都会造成很大的破坏。如川局在双龙构造上所钻的双11井，双9井，天然气含硫化氢浓度分别是4.89g/m3和5.41g/m3，且产层水含硫化氢为356—487mg/l，两井均在发生井喷的处理中，钻具氢脆断裂，无法压井，而被迫完钻。因此掌握硫化氢的腐蚀特征及影响因素是非常必要的。.

一、硫化氢的腐蚀特征硫化氢的腐蚀类型，主要有电化学失重腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀破裂。1、电化学失重腐蚀电化学失重腐蚀是指金属和硫化氢水溶液接触发生电化学反应，腐蚀过程中，金属与介质之间有电子传输。在250℃以下，干燥的硫化氢几乎无腐蚀。.

但在有水存在的湿硫化氢环境下，硫化氢溶解于水发生离解：H2SH++HS-2H++S2-

在H2S溶液中，含有H+、HS-、S2-和H2S分子，它们对金属的腐蚀是氢去极化作用过程：阳极反应：Fe—2eFe2+

阴极反应：2H++2eH2

Fe2+进一步与H2S反应：XF2++YH2SFexSy+2YH+.

FexSy为各种结构硫化铁的通式。这种腐蚀性的产物硫化铁，不能阻止铁离子通过。实际上疏松的硫化铁与钢铁接触形成了宏观电池，硫化铁是阴极，钢铁是阳极，因而加速了电化学腐蚀，这种腐蚀往往呈现出很深的局部溃疡状腐蚀。使金属表面形成蚀坑、斑点和大面积腐蚀，导致管材或设备壁厚减薄、穿孔、甚至造成破裂。一般来说这种腐蚀时间要长一些。.

2、氢脆和硫化物应力腐蚀破裂氢脆是金属在硫化氢作用下，由电化学反应过程产生的氢，渗入金属内部，使材料变脆，但不一定引起破裂。如果脱离腐蚀介质，氢即可从金属内部逸出，金属的韧性会逐渐恢复，这一过程是可逆的。.

硫化氢应力腐蚀破裂是指硫化氢在离解时，所产生的HS-吸附在金属表面上，不但促使阴极放氢加速，而且同硫化氢分子一起阻止原子氢结合成氢分子，使氢原子积聚在金属表面并加速氢原子向金属内部渗透。.

当氢原子遇到裂缝、空隙、晶格层间错断，夹杂或其他缺陷时，就会在这些缺陷处结合成为氢分子，体积急剧扩大（氢分子所占空间比氢原子所占空间大20多倍），造成极大压力，在拉应力的共同作用下，就会使钢材破裂。硫化氢应力腐蚀破裂是金属在含硫化氢的环境中各固定应力两者同时作用下产生的破裂，是一个不可逆的过程，在实际中氢脆和硫化氢应力腐蚀破裂是很难明确区分。.

氢脆和硫化物应力腐蚀破裂是呈脆性破坏，在形式上的特点是产生裂纹，且裂纹的纵深比宽度大几个数量级，裂纹有穿晶裂纹和晶间裂纹。这种破坏有如下特点：1、破裂断口平整无塑性变形。2、在拉应力时才产生，且主裂纹的方向一般总是和拉应力方向垂直。.

3、这种破坏，多发生在设备、工具使用不久后，发生低应力下破裂。4、应力腐蚀破裂的破口多发生在导致应力集中的部位，如伤痕、焊件的焊缝等。5、应力腐蚀属于低应力下的破坏，这种断裂多为突然断裂，无任何先兆。.

第四章含硫油（气）田设备的腐蚀与防腐硫化氢不仅对人体有致命的危害，对油田的管材、设备也可以造成很大的破坏。例如：四川双龙构造11号气井，钻至井深4100米时发生井喷，当时使用的是31/2″X—95钢级的钻杆，天然气中含硫化氢4.73—4.89克/米3，气井中产水含硫化氢356—487毫克/升。钻具因氢脆断裂无法压井，被迫完钻。.

第四章含硫油（气）田设备的腐蚀与防腐硫化氢不仅对人体有致命的危害，对油田的管材、设备也可以造成很大的破坏。例如：四川双龙构造十一号气井，钻至井深4100米时发生井喷，当时使用的是31/2″X—95钢级的钻杆，天然气中含硫化氢4.73—4.89克/米3，气井中产水含硫化氢356—487毫克/升。钻具因氢脆断裂无法压井，被迫完钻。.

第一节硫化氢腐蚀的两种类型硫化氢对铁金属的腐蚀主要是两种：失重腐蚀（也称电化学腐蚀）和硫化物应力腐蚀（破裂）。1、失重腐蚀失重体育馆实际上是硫化氢在有水的条件下在金属表面产生的电化学反应。.

其中FexSy有几种形式，如FeS2、Fe9S8。这个反应要在有水的条件下才能成立，干燥无水的情况下，硫化氢不产生腐蚀，因为只有在水的情况下，才有硫离子存在。.

生成物FexSy是一种疏松的物质，因此这种腐蚀对钢材产生破坏作用。失重腐蚀使钢材产生蚀坑、斑点和大面积脱落，造成设备变薄、穿孔、强度减弱等现象，甚至造成破裂。.

2、硫化物应力腐蚀（1）硫化物应力腐蚀破坏的机理硫化氢在金属表面有水的条件下，先对金属产生失重腐蚀，使金属表面产生斑点、蚀坑，同时，也使金属表面的水中存在大量氢原子，这些氢原子在一般条件下绝大部分会结合成氢分子，但在水中硫化氢和HS-的浓度较大的情况下，就大大阻止了氢原子结合成分子的速度，使金属表面存在一定浓度的氢原子。.

这些氢原子中的一部分就渗入到金属的内部，在有缺陷的地方就聚集起来，结合成氢分子。氢分子所占的空间比氢原子所占的空间要大20多倍，这使金属内部开成巨大内压，即在金属内部形成很大的内应力。如果金属是软钢（20号以下的低碳钢），质地会变硬，表面会出现氢泡。如果是高硬度的钢就会变脆，延展性下降，出现破裂。.

关于硫化物应力腐蚀的机理，有人曾做过实验，将网塞和钢套合上，之间留有极微小的间隙，并将间隙接上压力表，封死间隙，将整个装置浸入硫化氢溶液中，相当长时间后，在压力表上有压力显示，这说明硫化氢溶液使金属的间隙中产生了压力（应力）。.

随着溶液PH值降低（酸性增大），腐蚀增加，当PH<6时，硫化物应力腐蚀严重，当PH>6时，产生一般腐蚀。此外，如果溶液中含有氧或CO2，或两者都有时，硫化氢对钢材的腐蚀速度会大大增加。3、钢材性能与硫化物应力腐蚀的关系在分析硫化物应力破裂的机理时已知，氢原子渗透到金属内部，特别是在有缺陷、组织不匀或应力集中处，结合成氢分子，在金属内形成很大的内应力。.

这使原来比较软的金属变硬，而本来较硬的金属变脆，更易于破裂，一般地说，较硬的钢材容易受硫化物应力腐蚀。许多碳素钢和低合金钢硫化物应力腐蚀破裂表明，其破裂的敏感性，主要取决于钢材的金相组织，通过对钢材合理的处理，可以得到抗硫性能良好的金相组织，硬度相同的钢材，经高温调质处理，得到一种呈均匀球形分布的索氏体金相组织，抗硫化氢性能最好。.

这里要特别提到，焊接件的焊口对硫化氢的硫化物应力腐蚀极为敏感，这是因为焊口处的金属组织呈马氏体态，缺陷很多，容易聚集氢原子，造成严重的氢脆。例如，四川局的威远23井，下入177.8mm（7″）N—80的生产套管，对丝扣连接不放心，在连接处电焊加固。而这口气井恰好含硫化氢，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分钟后烧倒井架，烧了44天，损失1亿元。.

钢材的表面情况对硫化物应力腐蚀也有很大影响。完好的表面可以均匀地分布载荷，避免出现应力集中。受损伤的表面，如腐蚀坑、机械伤痕等，受伤处就容易成为应力集中点，往往是设备断裂的根源。因此，在硫化氢环境中的钢材设备要尽量避免损伤表面，或对设备进行冷加工，尽量减少残余应力。.

第三节含硫油（气）田油、套管及钻杆的防腐蚀措施

1、对油管、套管的防腐主要措施是：防硫管材的选择和使用缓蚀剂。一般地讲，低屈服强度（52.78Kg/mm2以下）的油、套管比中、高屈服强度（大于56.3Kg/mm2）油、套管更适宜于硫化氢井使用，高屈服强度的油、套管对H2S极为敏感，不宜H2S井的使用。.

为适宜油气井，特别是含H2S井的工艺要求，日本NKK公司研制了一种较高屈服值的管材，仍可在高含硫地区使用。他们在严格控制温度和环境条件下，对AC—90钢材的管子内外表面同时进行淬火处理，并控制硬度，生产的NKAC—95管材和NKK95S钻杆，屈服值均超过66Kg/mm2，但抗H2S应力腐蚀和破裂性能，低温下具有很高的耐冲击韧性均有显著效果，是很好的抗硫管材。.

另一措施是，井内反循环加入缓蚀剂。它是借助于缓蚀剂分子在金属表面形成保护膜，隔绝H2S与钢材的接触，使之能减缓、抑制钢材的电化学腐蚀作用，达到延长管材设备寿命的目的。常用的缓蚀剂有：康多尔、PA23等。.

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2、钻杆防腐由于井内的钻杆受到拉、挤、压、扭、冲的复杂动载，且工作环境十分恶劣，因此，对钻杆的防腐就显得更为突出。钻杆防腐的主要措施是：（1）合理选材：对浅井、中深井尽量使用无机械伤痕、未冷加工的低硬度钻杆；对焊及热影响区应先淬火，再回火调质处理，使之硬度小于HRC22；.

（2）控制钻杆的使用环境①钻井液应为碱性，控制PH>10，这样可中和硫化氢达到防腐作用。方法是在钻井液中，加入碱性物质，如NaOH、Ca(OH)2、Na2CO3等。中和原理是：.

②使用除硫剂除硫如加入碱式碳酸锌[3Zn（OH）2]ZnCO3生成硫化锌沉淀析出③在条件允许下，尽量使用油基泥浆，杜绝清水钻进。.

(3)使用内涂层钻杆(4)使用除氧剂(5)随时对钻杆进行探伤检查(6)采用近平衡压力钻井，防止H2S出现。.

第五章硫化氢的检测与防护第一节硫化氢的检测

发觉硫化氢气体的方法有几种。鼻子可以嗅到空气中含量百百万分之一的硫化氢气体的存在。但当硫化氢浓度达4.6PPm，会使人的嗅觉钝化。如果硫化氢在空气中的含量达到100PPm以上，嗅觉会迅速钝化，而得出空气中不含硫化氢的不可靠的嗅觉。因此，根据嗅觉器官来测定硫化氢的存在是极不可靠，十分危险的，应该采用化学试剂或测量仪器来确定硫化氢的存在及含量。.

一、用化学方法测定硫化氢的存在和含量1、醋酸铅试纸法将醋酸铅试液涂在白色的试纸（或涂片）上，试纸（或涂片）仍为白色，当与硫化氢气体接触时会变成棕色或黑色。让试纸（或涂片）与被测定区空气接触3-5分钟，根据色谱带对照试纸（涂片）改变颜色的浓度可判断硫化氢的浓度（在使用时注意将试纸沾上水）。.

试液配方：10克醋酸铅+100毫升醋酸（或蒸馏水）测量原理：Pb(CH3COO)2+H2S=PbS（棕色或黑色）+2CH2COOH这种测量方法的优点是价格低，简单易行，但存在着不少缺点。在测定时间（3-5分钟）内，检测员与含硫化氢空气接触易出危险，浓度指标准确度低（试纸在低浓度空气中时间长同样可变得很黑），是一种定性（判断有无硫化氢存在）半定量（大致估计硫化氢浓度）的测定方法。.

2、安培瓶法安培瓶内装有Pb(CH3COO)2白色固体颗粒，瓶口由海棉塞住，硫化氢气可通过海棉侵入瓶内与Pb(CH3COO)2反应，使醋酸铅白色颗粒变黑，与试纸法一样，是一种定性、半定量测量方法。.

3、抽样检测管法用醋酸铅试纸法和安培瓶法只能判断的无硫化氢存在。为了测得精确浓度，应戴上防毒面具再进行气体抽样检查或用电子探测器测定，抽样检查装置由检测管和风箱（或真空泵）组成。.

（1）检测管检测管内装有浸过的固体颗粒。检测管出厂时两端是封口的，有效保存期两年，使用前将两端封口切掉。短管用来测量低浓度硫化氢空气，长管用来测量高浓度硫化氢空气，管上有刻度。（2）真空泵真空泵结构如图5-1所示。真空泵可以拉伸或压缩，体积变化量为V，上下各装有一个单向阀门，排出或吸入空气。检测管装在吸气阀门处。.

（3）测量操作方法将检测管两端玻璃封口切掉，装在已经排掉空气的真空泵（或风箱）的进气口上，拉伸真空泵（风箱），使含硫化氢的空气通过检测管进入泵（或风箱）内，空气中所含的硫化氢体积一定量，空气中硫化氢的含量越高，检测管变黑的长度就越长，可以从检测管刻度上读取数据，计算出硫化氢的浓度。.

测量时应注意