硫化氢防护专项培训课件

硫化氢防护

基础知识硫化氢防护

基础知识前言硫化氢是一种剧毒性气体，含硫化氢的油气井一旦发生井喷失控事故，将导致灾难性的悲剧。如：华北油田的赵48井井喷失控；四川的垫25井井喷失控；喷出大量硫化氢气体，造成7人死亡、464人中毒、22万余人迁移；前言硫化氢是一种剧毒性气体，含硫化氢的油气井一旦发生井喷华北油田赵48井井喷事故经过

1993年9月28日下午，华北油田井下作业公司物理站射孔一队对该油井进行射孔，10分钟后引爆射孔弹。在开始上提电缆时，井口发生外溢，外溢量逐渐增大，溢出的水中有气泡。当电缆全部从井提出后，作业队副队长李某立即带领当班的5名工人抢装事先备好的总闸门。在准备关闭套管闸门时，因有硫化氢气体随同压井液、轻质油及天然气一同喷出，使现场一名工人中毒昏迷。其他人员迅速将这名工人抬离现场，当其他人再想返回时，终因喷出的硫化气浓度加大，工人们不得不从井口撤离。撤出井场后，李某及时向上级汇报并通知村民转移。从28日夜至29日上午，抢险指挥部组织专家深入空地考察，制定抢险方案，筹备抢险设备、机具。29日上午，由石油天然气总公司钻并局16人抢险小分队配带防毒面具接近井口，在当地驻军防化兵和井烃煤矿抢险队的支援下，华北油田5名抢险队员关闭了井口左右两翼套管闸门。9点20分，抢险队完全控制了井喷，从井喷到控制井喷历时18个小时。据调查，造成事故的原因主要是：试油作业时对该井含有硫化氢没有预见；作业队执行制度不严；没有严格按照设计要求组织施工。华北油田赵48井井喷事故经过四川的垫25井井喷失控，硫化氢气体迫使方圆数公里范围内的百姓弃家出走；(出现井漏不返现象,在未探测井内静液面的情况下取出全部钻具后发生强烈失控井喷)罗家16H井井喷失控，高含硫天然气造成243人死亡、2000余人中毒、井场周边5公里范围内6万余人紧急大转移。

四川的垫25井井喷失控，硫化氢气体迫使方圆数公里范围内的百姓硫化氢气体不仅严重威胁人们的生命安全、污染环境，同时对钻井作业设备、工具和井下管材也将造成严重的腐蚀破坏。硫化氢气体不仅严重威胁人们的生命安全、污染环境，同时对钻现场作业人员、现场监督及管理人员经硫化氢防护培训后均应达到以下要求：1．了解硫化氢的危害——硫化氢对人体的危害；——硫化氢对金属材料的腐蚀；——硫化氢加速非金属材料的老化；——硫化氢对钻井液的污染。现场作业人员、现场监督及管理人员经硫化氢防护培训后均应达到以2．了解井场地形、钻机设备布局与本地季节方向之间关系、硫化氢监测仪器放置情况、报警器音响特点和风向指示器位置，以及安全撤退路线等。3．熟悉钻入含硫化氢地层作业时的安全规定和作业程序。2．了解井场地形、钻机设备布局与本地季节方向之间关系、硫化氢4．掌握硫化氢监测仪器和防护器具的结构、性能，及正确使用和维护方法；具备救护硫化氢中毒人员的知识和基本技能。5．熟悉工作场所的应急预案。4．掌握硫化氢监测仪器和防护器具的结构、性能，及正确使用和维第一章硫化氢的来源及浓度概念第一节硫化氢的来源硫化氢气的地方石油工业能产生修井炼厂钻井生产采油第一章硫化氢的来源及浓度概念第一节硫化氢的来源硫化氢硫化氢主要来源：钻井热作用于油层时，油气分解，产生出硫化氢石油中的烃类和有机质通过硫酸盐的高温还原作用而产生通过地层裂缝等通道，下部地层的硫化氢上窜而来钻井液的某些处理剂在高温作用下热分解以及钻井液中细菌的作用产生硫化氢。硫化氢主要来源：钻热作用于油层时，油气分解，产生出硫化氢石油第二节硫化氢浓度概念

一、硫化氢浓度单位1．体积比浓度指硫化氢在某种流体中的体积比，又分为百分比浓度（%）和百万分比浓度两种。百万分比浓度常用ppm表示，即1ppm=1/1000000，现场所用硫化氢监测仪器通常采用该单位。2．重量比浓度指硫化氢在一立方米流体中的重量，常用mg/m3或g/m3表示，该单位为我国的国家标准。3．硫化氢分压指在相同温度下，一定体积天然气中所含硫化氢单独占有该体积时所具有的压力。第二节硫化氢浓度概念

一、硫化氢浓度单位1．体积比浓度2二、单位之间的换算关系1%=14414mg/m31ppm=1.4414mg/m3硫化氢分压≈硫化氢百分比浓度（%）×总压力二、单位之间的换算关系三、几个重要的硫化氢浓度概念1．含硫化氢天然气指天然气的总压等于或大于0.4MPa（60Psia），而且该天然气中硫化氢分压等于或大于0.0003MPa；或硫化氢含量大于75mg/m3（50ppm）的天然气。三、几个重要的硫化氢浓度概念1．含硫化氢天然气

2．酸性天然气—油系统含硫化氢天然气—油系统是否属于酸性天然气—油系统按以下条件划分：（1）当天然气与油之比大于1000m3/t时，按含硫化氢天然气条件划分；

2．酸性天然气—油系统（2）当天然气与油之比小于1000m3/t时：a．若系统的总压力大于1.8MPa，则按含硫化氢天然气的条件划分；b．若系统的总压力等于或小于1.8MPa，天然气中硫化氢分压大于0.07MPa或硫化氢体积百分比浓度大于15%时，则为酸性天然气—油系统。（2）当天然气与油之比小于1000m3/t时：3．阈限值几乎所有工作人员长期暴露都不会产生不利影响的某种有毒物质在空气中的最大浓度。硫化氢的阈限值为15mg/m3（10ppm），二氧化硫的阈限值为5.4mg/m3（2ppm）。此浓度为硫化氢检测的一级报警值。3．阈限值4．安全临界浓度工作人员在露天安全工作8h可接受的硫化氢最高浓度［硫化氢的安全临界浓度为30mg/m3（20ppm）］，此浓度为硫化氢检测的二级报警值。4．安全临界浓度5．危险临界浓度达到此浓度时，对生命和健康会产生不可逆转的或延迟性的影响［硫化氢的危险临界浓度为150mg/m3（100ppm）］，此浓度为硫化氢检测的三级报警值。5．危险临界浓度第二章硫化氢的理化性质

及对人体的危害第二章硫化氢的理化性质

及对人体的危害第一节硫化氢的物理化学性质颜色：无色、剧毒、酸性气体。密度；(相对空气)1.189，比空气重，因此，极容易聚集在低凹处。气味：H2S有一种令人讨厌的臭鸡蛋味。爆炸极限：当H2S浓度在4.3%—46%时，在空气中形成的混合气体遇火将产生强烈的爆炸。可燃性：燃烧时产生兰色火焰，并生成危害人眼睛和肺部的SO2。可溶性：H2S易溶于水和油，H2S的溶解度随温度升高溶解度下降。沸点：液态H2S的沸点很低，因次我们通常看到的是气态的H2S。硫化氢气体的特性第一节硫化氢的物理化学性质颜色：无色、剧毒、酸性气体。密第二节硫化氢对人体的危害一、危害的生理过程硫化氢只有进入人体并与人体的新陈代谢发生作用后，才会对人体造成伤害。第二节硫化氢对人体的危害一、危害的生理过程

硫化氢侵入人体的途径有三条：——通过呼吸道吸入——通过皮肤吸收——通过消化道吸收硫化氢侵入人体的途径有三条：硫化氢中毒发病机理：1.血中高浓度硫化氢可直接刺激颈动脉窦和主动脉区的化学感受器，导致反射性呼吸抑制。2．硫化氢可直接作用于脑，低浓度起兴奋作用；高浓度起抑制作用，引起昏迷、呼吸中枢和血管运动中枢麻痹。3．继发性缺氧是由于硫化氢引起呼吸暂停或肺水肿等因素所致血氧含量降低，可使病情加重，神经系统症状持久及发生多器官功能衰竭。硫化氢中毒发病机理：1.血中高浓度硫化氢可直接刺激颈动脉4．硫化氢遇到眼睛和呼吸道粘膜表面的水份后分解，对粘膜有强刺激和腐蚀作用，引起不同程度的化学性炎症反应。对组织损伤最重，易引起肺水肿。5．心肌损害，急性中毒出现心肌梗死样表现，可使冠状血管痉挛、心肌缺血、水肿、炎性浸润及心肌细胞内氧化。4．硫化氢遇到眼睛和呼吸道粘膜表面的水份后分解，二、中毒症状1．慢性中毒人体暴露在低浓度硫化氢环境(如50～100ppm)下，将会慢性中毒。2．急性中毒吸入高浓度的硫化氢气体会导致气喘，脸色苍白，肌肉痉挛；当硫化氢浓度大于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。二、中毒症状1．慢性中毒当硫化氢浓度大于2000ppm时，人体只需吸一口气，就很难抢救而立即死亡。当硫化氢浓度大于2000ppm时，人体只需吸一口气，就很难抢三、人体对不同浓度硫化氢的反应ppmmg/m3人体中毒情况11.5可闻到一种明显的臭鸡蛋味，随着浓度的增加，嗅觉就会疲劳，气体不再能通过气味来辨别1015可在露天安全工作8h2030露天工作的最高极限1001502min—3min丧失闻觉，咽喉肿痛、头痛、恶心200300很短时间内就抑制闻觉，能刺痛眼和喉道500750人发晕；几分钟内停止呼吸，须做人工呼吸7001050很快就不省人事，若不立即抢救将会导致死亡10001500立即不省人事，几分钟内死亡三、人体对不同浓度硫化氢的反应ppmmg/m3人体中毒情况硫化氢浓度与危害程度表硫化氢防护专项培训课件第三章硫化氢腐蚀硫化氢极易溶解在水中形成弱酸（在76mm汞柱即10.13kPa30℃时其溶解度约为3000mg/L，此时溶液pH值约为4），对金属的腐蚀形式有电化学失重腐蚀、氢脆（包括氢鼓泡HB和氢致开裂HIC）和硫化物应力腐蚀开裂（SSCC），以后两者为主一般统称为氢脆破坏。第三章硫化氢腐蚀硫化氢极易溶解在水中第一节金属的电化学失重腐蚀金属的电化学失重腐蚀指金属与介质发生电化学反应而引起的变质和损坏的现象。第一节金属的电化学失重腐蚀金属的电化学失重腐蚀指金属与介金属与电解质溶液接触时，由于金属表面的不均匀性，阳极区和阴极区通过金属本身互相闭合而形成许多腐蚀微电池和宏观电池。电化学失重腐蚀就是通过这些阳极区和阴极区反应过程进行的，是局部腐蚀。金属与电解质溶液接触时，由于金属表面的不均匀性，阳极区和阴极

宏观腐蚀电池：——异金属接触电池——浓差电池－（盐浓差电池和氧浓差电池）——温差电池宏观腐蚀电池：

微观腐蚀电池：——金属化学成分的不均匀性——组织结构的不均匀性——金属表面膜的不完整性——金属表面物理状态的不均匀性微观腐蚀电池：金属的电化学失重腐蚀是集中在金属局部区域——阳极区，阴极区没有金属腐蚀，因此电化学失重腐蚀实质上是局部腐蚀。局部腐蚀是设备腐蚀破坏的一种重要形式，工程中的重大突发腐蚀事故多是由于局部腐蚀造成的。金属的电化学失重腐蚀是集中在金属局部区域——阳极区，阴极区没第二节金属的氢脆和硫化物应力腐蚀开裂硫化氢对金属材料的腐蚀破坏，其主要危险还不在于电化学失重腐蚀，而是由于其加剧了金属的渗氢作用，导致金属材料的氢脆破坏和硫化物应力腐蚀开裂。氢脆破坏往往造成井下管柱的突然断脱、地面管汇和仪表的爆破、井口装置的破坏。第二节金属的氢脆和硫化物应力腐蚀开裂硫化氢对金属材料的腐氢脆：化学腐蚀产生的氢原子，在结合成氢分子时体积增大，致使低强度钢和软钢发生氢鼓泡、高强度钢产生裂纹，使钢材变脆硫化物应力腐蚀开裂钢材在足够大的外拉力或残余张力下，与氢脆裂纹同时作用发生的破裂氢脆：硫化物应力腐蚀开裂金属材料的硬度和应力负荷越大，则对硫化物应力腐蚀开裂的敏感性越大。金属材料的硬度和应力负荷越大，则对硫化物应力腐蚀开裂的敏感性硫化物应力腐蚀开裂的五个特征：断口平整，象陶瓷断口，不存在塑性变形；主要发生在受拉应力时，断口主裂纹与拉力方向垂直；多发生在设备使用不久，属于低应力下破裂；这种破裂往往是突然性断裂，没有任何先兆；裂源多发生在应力集中点。硫化物应力腐蚀开裂的五个特征：断口平整，象陶瓷断口，不存在塑第三节影响硫化氢腐蚀的主要因素一、硫化氢浓度（或分压）硫化氢浓度对金属的腐蚀影响是很复杂的，对金属的电化学失重腐蚀影响和硫化物应力腐蚀开裂影响是不同的。第三节影响硫化氢腐蚀的主要因素一、硫化氢浓度（或分压）在涉及硫化氢浓度对金属氢脆和硫化物应力腐蚀开裂的影响时，往往以含硫化物气体的总压力和硫化氢分压作为衡量指标。总压力↑→硫化氢分压↑→硫化氢浓度↑→[H+]↑→pH值↓→氢去极化腐蚀加剧→腐蚀加速在涉及硫化氢浓度对金属氢脆和硫化物应力腐蚀开裂的二、细菌腐蚀危害最大的是硫酸盐还原菌和硫菌，80%生产井的设备腐蚀都与硫酸盐还原菌有关。二、细菌腐蚀三、温度温度对硫化物应力腐蚀开裂的影响较大，在一定温度范围内，温度升高，硫化物应力腐蚀开裂倾向减小。在25℃左右，金属被破坏所用的时间最短，硫化物应力腐蚀最为活跃；当温度升高到一定值（93℃）以上，氢的扩散速度极大，反而从钢材中逸出，不会发生应力腐蚀。三、温度因此，当井下温度高于93℃时，油气井中的套管和钻铤可以不考虑其抗硫性能。对电化学失重腐蚀而言，温度升高则腐蚀速度加快。研究表明，温度每升高10℃，腐蚀速度增加2~4倍。因此，当井下温度高于93℃时，油气井中的套管和钻铤可以不考虑四、pH值pH值对电化学失重腐蚀和硫化物应力腐蚀开裂的影响都大。随pH值的降低，电化学失重腐蚀加剧；当pH＜6时，硫化物应力腐蚀开裂严重，pH＞9时，就很少发生硫化物应力腐蚀开裂。故而在钻开含硫地层后，钻井液的pH值应始终控制在9.5以上。四、pH值第四节对非金属材料和钻井液的影响一、硫化氢能加速非金属材料的老化在油气田勘探开发中，地面设备、钻井和完井井口装置以及井下工具中大量采用橡胶、浸油石墨、石棉等非金属材料制作的密封件。它们在硫化氢环境中使用一定时间后，橡胶会产生鼓泡胀大、失去弹性；浸油石墨及石棉绳上的油被溶解而导致密封件的失效。第四节对非金属材料和钻井液的影响一、硫化氢能加速非金属材二、硫化氢对钻井液的污染硫化氢主要是对水基钻井液有较大的污染。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，以致形成流不动的冻胶；颜色变为瓦灰色、墨色或墨绿色。二、硫化氢对钻井液的污染硫化氢主要是对水基钻井液有较大的污染第四章钻井工程防硫化氢腐蚀措施第一节材料的选用一、金属材料美国国家腐蚀工程师学会（NACE）标准MR－01－75(1980年修订)中规定：含硫油气田使用的金属材料，其屈服极限不大于655MPa、硬度不大于HRC22。若需使用屈服极限和硬度比上述要求高的钢材，必须经适当的热处理（如调质、固溶处理等）并在含硫化氢介质环境中试验，证实其具有抗硫化氢应力腐蚀开裂性能后，方可采用。第四章钻井工程防硫化氢腐蚀措施第一节材料的选用二、非金属材料根据美国SPE—AIME及有关资料推荐，可用于硫化氢环境的非金属密封件材料有氟塑料（聚四氟乙烯、F—46）、聚苯硫醚塑料和氟橡胶（F—46、F—246）、丁氰橡胶、氯丁橡胶等。二、非金属材料第二节涂层保护金属材料表面涂层保护是使金属与硫化氢等腐蚀性介质隔绝，不让腐蚀性介质与金属直接接触，免受硫化氢的电化学腐蚀破坏。涂层必须具有与钢材良好的粘结能力和化学稳定性、抗硫化氢等腐蚀性气体的渗透性和耐温性第二节涂层保护金属材料表面涂层保护是使金属与硫化氢等腐蚀第三节提高钻井液防腐性能在钻井液中加入防腐剂来减缓硫化氢对金属材料的腐蚀速率，可延长井下管材和地面设备的使用寿命。第三节提高钻井液防腐性能在钻井液中加入防腐剂来减缓硫化氢一、钻井液中有害组分的腐蚀与防治腐蚀物质来源降低疲劳强度腐蚀破坏形式预防和解决措施氧气大气65%坑点腐蚀、电化学腐蚀维持钻井液pH值≥10硫化氢细菌作用、钻井液组分热降解、地层中侵入20～50%电化学腐蚀、硫化物应力腐蚀开裂维持钻井液pH值≥10二氧化碳细菌作用、地层中侵入40%坑点腐蚀、轮癣状腐蚀、台面状腐蚀、电化学腐蚀维持钻井液pH值≥10硫化氢和二氧化碳细菌作用、钻井液组分热降解、地层中侵入60%坑点腐蚀、电化学腐蚀、硫化物应力腐蚀开裂硫化氢浓度低时与处理二氧化碳相同，硫化氢浓度高时，应按含硫油气井钻采要求采取各种防腐措施盐类钻井液配制、地层中侵入

坑点腐蚀、电化学腐蚀使用饱和盐水钻井液，添加缓蚀剂一、钻井液中有害组分的腐蚀与防治腐蚀来源降低疲腐蚀破坏形式预二、提高钻井液pH值高pH值的钻井液可抑制硫化氢、二氧化碳、氧等有害气体对金属材料的腐蚀和提高腐蚀疲劳寿命。因此，钻井液应保持呈碱性，其pH值不低于9.5。若采用铝制钻具，pH值升高会使腐蚀加剧，此时，pH值应控制在9.5至10.5之间。二、提高钻井液pH值高pH值的钻井液可抑制硫化氢、二氧化碳、三、钻井液中常用的防腐添加剂钻井液中的防腐剂通常有缓蚀剂、除硫剂、除氧剂、灭菌剂等。根据钻井地层的特点及钻井液的腐蚀性，合理地选择各种防腐添加剂，并配合使用，达到更好防腐效果以延长钻具的使用寿命。三、钻井液中常用的防腐添加剂钻井液中的防腐剂通常有缓蚀剂、除第五章含硫油气井钻井作业的安全措施钻井施工中对硫化氢防护方面采取的主要措施，归纳在石油天然气行业标准SY/T5087《含硫化氢油气井安全钻井推荐作法》和中国石油天然气集团公司企业标准Q/CNPC115《含硫油气井钻井操作规程》中。

第五章含硫油气井钻井作业的安全措施钻井施工中对硫化氢防护要保证在含硫油气田进行安全钻井作业，首先是搞好平衡钻井和井控工作，严格执行井控有关规章制度，尤其是上述标准和SY/T6426《钻井井控技术规程》、SY/T5964《钻井井控装置组合配套、安装调试与维护》等行业标准。要保证在含硫油气田进行安全钻井作业，首先是搞好平衡钻井和井控第一节井场及钻井设备的布置

1、井场选址2．井场周围应空旷，风能在井场前后或左右方向畅通流动；井场上应有两个以上出入口，便于应急时采取抢救和疏散人员。第一节井场及钻井设备的布置

1、井场选址3．钻井设备的安放位置应考虑当地的主要风向和钻开含硫油气层时的季节风风向。井场值班室、工程室、钻井液室、气防器材室等应设置在井场主要风向的上风方向。3．钻井设备的安放位置应考虑当地的主要风向和钻开含硫油气层时4．井场发电房、锅炉房和储油罐的摆放，以及电器设备、照明器具及输电线路的安装应按SY5225《石油与天然气钻井、开发、储运防火防爆安全规定》中的相应规定执行。5．井场周围应设置两到三处临时安全区，一个位于当地季节风的上风方向处（一般为生活区方向），其余与之成90°～120°分布。4．井场发电房、锅炉房和储油罐的摆放，以及电器设备、照明器具6．在临时安全区、道路入口处、井架上、值班房等点上安装风向指示器。7．进入含硫油气层前应将机泵房、循环系统及二层台等处设置的防风护套和其它类似围布拆除。寒冷地区在冬季施工时，对保温设施可采取相应的通风措施，保证工作场所空气流通。6．在临时安全区、道路入口处、井架上、值班房等点上安装风向指第二节地质及工程设计的要求1．对井场周围一定范围内的居民住宅、学校、厂矿（包括开采地下资源的矿业单位）、国防设施、高压电线和水资源情况以及风向变化等进行实地勘察和调查，在钻井地质设计中标注说明，并作出地质灾害危险性及环境、安全评估；在煤矿、金属矿等非油气矿藏开采区钻井，还应标明地下矿井坑道的分布、深度和走向及地面井位与矿井、坑道的关系。第二节地质及工程设计的要求1．对井场周围一定范围内的居民2．在地下矿产采掘区钻井，井筒与采掘坑道、矿井通道之间的距离不少于100m，套管下深应封住开采层并超过开采层底部深度100m以上。3．在含硫地区的钻井地质设计中，应注明含硫地层及其深度和预计含量。当预计储层中天然气的总压等于或大于0.4MPa（60Psia）,而且该气体中硫化氢分压等于或高于0.0003MPa；或硫化氢含量大于75mg/m3（50ppm）时，应使用抗硫井控设备、工具和井用管材。2．在地下矿产采掘区钻井，井筒与采掘坑道、矿井通道之间的距离4．高压含硫地区可采用厚壁钻杆；在井下温度高于93℃以深的井段，套管可不考虑其抗硫性能。（注意：在压裂酸化、大排量洗井时，井下温度可能降低。）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范围内（油井0.05g/cm3～0.10g/cm3、气井0.07g/cm3～0.15g/cm3）宜取上限值；或附加井底压力在规定的范围内（油井1.5MPa～3.5MPa、气井3MPa～5MPa）宜取上限值。4．高压含硫地区可采用厚壁钻杆；在井下温度高于93℃以深的井6．井队应储备井筒容积1～2倍的大于在用钻井液密度的高密度钻井液。7．储备满足需要的钻井液加重材料。8．储备足量的缓蚀剂和除硫剂。9．不允许在含硫油气地层进行欠平衡钻井。6．井队应储备井筒容积1～2倍的大于在用钻井液密度的高密度钻第三节井用管材材质及井控设备安装1．用于含硫油气井的套管、油管和钻杆，其材质应符合相关标准的规定。（1）钢材：钢的屈服极限不大于655MPa，硬度最大为HRC22。若需使用屈服极限和硬度比上述要求高的钢材，必须经适当的热处理（如调质、固溶处理等）并在含硫化氢介质环境中试验（采用API5CT），证实其具有抗硫化氢应力腐蚀开裂性能后，方可采用。第三节井用管材材质及井控设备安装1．用于含硫油气井的套管（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使用而不失效的性能。（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2．用于硫化氢环境的井口设备（1）钻井设计中有关井控设备的设计、安装、固定和试压应符合SY/T5964《钻井井控装置组合配套、安装调试与维护》的规定。（2）在高含硫、高压地层和区域探井的钻井作业中，在防喷器上应安装剪切闸板；剪切闸板防喷器的压力等级、通径应与其配套的井口设备的压力等级和通径一致。2．用于硫化氢环境的井口设备（1）钻井设计中有关井控设备的设3．钻井液回收管线、防喷管线和放喷管线应使用经探伤合格的管材。防喷管线应采用螺纹与标准法兰连接。钻井井口和套管的连接及防喷管线、放喷管线在现场不允许焊接。4．放喷管线至少应接两条，布局要考虑当地季节风向、居民区、道路、油罐区、电力线及各种设施等情况，其夹角为90º～180º，保证当风向改变时至少有一条能安全使用；管线转弯处的弯头夹角不小于120º；管线出口应接至距井口100m以远的安全地带。3．钻井液回收管线、防喷管线和放喷管线应使用经探伤合格的管材5．放喷管线出口不能正对井场附近的居民住宅、距各种设施不小于100m、具备放喷点火的条件。6．压井管线至少有一条在季节风的上风方向，以便必要时连接其它设备（如压裂车、水泥车等）作压井用。7．液气分离器及除气器的排气管线通径满足要求，其出口接至距井口50m以远有点火条件的安全地带。5．放喷管线出口不能正对井场附近的居民住宅、距各种设施不小于8．井口、放喷管线出口、液气分离器及除气器的排气管线出口应位于可能的火源（如发电房、锅炉房等）和人员相对集中的区域（如值班房、生活区等）的下风位置。9．井控设备、井下管材和工具及其配件在储放时应注明钢级，严格分类保管并带有产品合格证和说明书；运输过程中需采取措施避免损伤。10．井控设备的大修工作应严格控制缺陷补焊，若进行了焊接、补焊、堆焊等工艺，则应在其后做大于620ºC的高温回火处理，对设备修理前后作出正确的技术评定。8．井口、放喷管线出口、液气分离器及除气器的排气管线出口应位第四节硫化氢的监测及人身安全防护1．硫化氢易聚集的区域，如井口、循环池等处应设立毒气警告标志。2．作业区应配备空气呼吸器、充气泵、可燃气体监测报警仪、便携式硫化氢监测报警仪和固定式硫化氢监测报警仪。第四节硫化氢的监测及人身安全防护1．硫化氢易聚集的区域，3．值班干部、当班司钻、副司钻和“座岗”人员应佩戴便携式硫化氢监测报警仪；固定式硫化氢监测仪应在司钻或操作员位置、方井、振动筛、井场工作室等地方设置探头，并能同时发出声光报警。4．硫化氢防护器具应存放在清洁卫生和便于快速取用的地方，并对其采取防损坏、污染、灰尘和高温的保护措施。3．值班干部、当班司钻、副司钻和“座岗”人员应佩戴便携式硫化5．钻井队应按产品说明书检查和保养硫化氢监测仪器、防护器具，保证其在进入油气层后处于良好的备用状态；建立使用台帐，按时送往具有资质的检验单位检验。5．钻井队应按产品说明书检查和保养硫化氢监测仪器、防护器具，6．硫化氢监测报警仪设置：（1）第一级报警值应设置在阈限值［硫化氢含量15mg/m3（10ppm）］，达到此浓度时启动报警，提示现场作业人员硫化氢的浓度超过阈限值；（2）第二级报警值应设置在安全临界浓度［硫化氢含量30mg/m3（20ppm）］，达到此浓度时，现场作业人员应佩戴正压式空气呼吸器；（3）第三级报警值应设置在危险临界浓度［硫化氢含量150mg/m3（100ppm）］，报警信号应与二级报警信号有明显区别，警示立即组织现场人员撤离。6．硫化氢监测报警仪设置：7．作业班除进行常规防喷演习外，还应佩带硫化氢防护器具进行防喷演习；防护器具每次使用后对其所有部件的完好性和安全性进行检查；在硫化氢环境中使用过的防护器具还应进行全面的清洁和消毒。7．作业班除进行常规防喷演习外，还应佩带硫化氢防护器具进行防8．进入含硫油气层后，每天白班开始工作前应检查下述项目：（1）指定的临时安全区是否在风向指示器指示的上风方向；（2）硫化氢监测报警仪的功能是否正常；（3）硫化氢防护器具的存放位置、数量和相关参数是否符合规定；（4）消防设备的布置；（5）急救药箱和氧气瓶。8．进入含硫油气层后，每天白班开始工作前应检查下述项目：9．若遇硫化氢溢出地面（嗅到较浓的臭蛋气味）身边又无防护器具时，可用湿毛巾或湿衣物等捂住口鼻，迅速离开危险区域。10．钻开含硫油气层前和在含硫油气层中钻进，应及时向当地政府通报井上的井控安全状况。9．若遇硫化氢溢出地面（嗅到较浓的臭蛋气味）身边又无防护器具11．根据井场安全状态按SY/T5087《含硫化氢油气井安全钻井推荐作法》中的要求分别挂出绿、黄、红牌；当空气中硫化氢浓度超过安全临界浓度［硫化氢含量30mg/m3（20ppm）］时，关闭井场入口处的大门，并派人巡逻，同时挂出写有“危险：硫化氢—H2S”字样的危险标牌。11．根据井场安全状态按SY/T5087《含硫化氢油气井安全12．硫化氢与空气混合后浓度达到4.3％～46％、天然气与空气混合后浓度达到5％～15％时都将形成一种遇火产生爆炸的混合物，应采取如下防范措施：（1）柴油机排气管无破漏和积炭，并有冷却防火装置，出口与井口相距15m以上，不朝向油罐；12．硫化氢与空气混合后浓度达到4.3％～46％、天然气与空（2）在钻台上下、振动筛等硫化氢易聚积的地方应安装防爆通风设备，以驱散工作场所弥漫的硫化氢；（3）严格控制井场内动火，若需动火，应按SY5858《石油企业工业动火安全规程》中的相应规定执行；（4）进入井场的车辆应距井口25m以远，排气管加装防火罩。（2）在钻台上下、振动筛等硫化氢易聚积的地方应安装防爆通风设13．钻井队在实施井控作业中放喷时，通过放喷管线放出的含硫油气应点火烧掉。14．放喷点火可用固定点火装置或移动点火器具点火；若使用移动点火器具点火，点火人员应佩带防护器具，并在上风方向距离火口10m外点火。13．钻井队在实施井控作业中放喷时，通过放喷管线放出的含硫油第五节硫化氢防护演习1．当硫化氢报警器发出警报时，应采取下列步骤：（1）作业人员戴上空气呼吸器，然后按应急预案采取必要的措施；（2）通风设备工况良好，并且所有明火都应熄灭；（3）保证至少两人在一起工作，防止任何人单独出入硫化氢污染区；（4）如果有不必要的人员在井场，应迅速离开现场，等待指示；（5）封锁井场大门，并派人巡逻。在大门口插上红旗，警告钻机附近极度危险。第五节硫化氢防护演习1．当硫化氢报警器发出警报时，应采取硫化氢探测报警系统1）当空气中硫化氢含量超过阈限值时含量[15mg/m3(10ppm)]，达到此浓度时启动报警，提示现场作业人员硫化氢的浓度超过阈限值，并在作业现场挂绿旗。2）第二级报警值应设置在安全临界浓度[硫化氢含量30mg/m3(20ppm)]，达到此浓度时，现场作业人员应佩戴正压式空气呼吸器，控制硫化氢泄漏。并在作业现场挂黄旗。3）第三级报警值应设置在危险临界浓度[硫化氢含量150mg/m3(100ppm)]，报警信号应与二级报警信号有明显区别，警示立即组织现场人员撤离，并在作业现场挂红旗。硫化氢探测报警系统1）当空气中硫化氢含量超过阈限值时含量[1H2S防护演习应每天进行一次，令人满意后每星期演习一次。当H2S报警器响起时，应采取下列步骤：(1)所有必要人员都应戴上呼吸器,派特定人员检查呼吸器供气阀,钻井工人应按紧急计划所指示的那样采取必要的措施。H2S防护演习应每天进行一次，令人满意后每星期演习一(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。(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(4)如果有不必要的人员在井场,他们必须应戴上呼吸器并离开现场,等待更进一步的指示。(4)如果有不必要的人员在井场,他们必须应戴上呼吸器并离开现2．发出硫化氢情况解除信号后，参加演习的人员应做下列检查：（1）检查空气呼吸器软管、面罩等，并判断可能出现的故障，进行必要的整改；（2）给空气瓶充足气，以供下次使用；（3）将空气呼吸器放回原处；（4）检查硫化氢监测仪，发现故障及时整改；（5）汇报各种硫化氢监测设备、防护器具等有无破损情况。2．发出硫化氢情况解除信号后，参加演习的人员应做下列检查：3．作好硫化氢防护演习记录，记录内容应包括：（1）日期；（2）参加演习的作业班及人数；（3）演习内容的简单描述；（4）天气情况；（5）讲评情况；（6）注明队员的不规范操作和设备的故障。4．演习结束后，对通知当地政府和警告井场附近居民撤离现场的硫化氢应急预案进行讨论。3．作好硫化氢防护演习记录，记录内容应包括：队（班）硫化氢防护演习记录

作业地点：

日期：

年

月

日作业工况：班次：天气情况：司钻：值班干部：其他人员：本次演习内容：完成情况及自评存在问题及整改意见：队（班）硫化氢防护演习记录

作业地点：日期第六节钻井安全作业1．钻开含硫油气层前的准备工作（1）向全队职工及协作单位人员进行地质、工程、钻井液、井控装备、井控措施和安全等方面的技术交底，对含硫油气层及时做出地质预报，建立预警预报制度。（2）钻井液密度及其它性能符合设计要求，并按设计要求储备压井液、加重剂、堵漏材料和其它处理剂。第六节钻井安全作业1．钻开含硫油气层前的准备工作（3）检查各种钻井设备、仪器仪表、防护设备、消防器材及专用工具等配备是否齐全；所有井控装置、电路和气路的安装是否符合规定，功能是否正常，发现问题应及时整改。（4）钻开油气层前对全套井控装备进行一次试压（包括井口附近套管）。（5）在进入油气层前50m～100m，按照下步钻井的设计最高钻井液密度值，对裸眼地层进行承压能力检验。（3）检查各种钻井设备、仪器仪表、防护设备、消防器材及专用工（6）在进入油气层前50m，将钻井液的pH值调整到9.5～11之间直至完井；若采用铝合金钻具时，pH值控制在9.5～10.5之间。（7）落实溢流监测岗位、关井操作岗位和钻井队干部24小时值班制度。（8）进行班组防喷、防火、防硫化氢演习，并达到规定要求。（6）在进入油气层前50m，将钻井液的pH值调整到9.5～12．钻开含硫油气层前的检查验收钻开含硫油气层前的检查验收中，应对井场的硫化氢防护措施（含应急预案及演练等）进行安全评估，未达到要求不准钻开含硫油气层。2．钻开含硫油气层前的检查验收3．管材和工具使用（1）方钻杆旋塞阀、钻具止回阀和旁通阀的安装按SY/T6616《含硫油气井钻井井控装置配套、安装和使用规范》中的相应规定执行。（2）钢材，尤其是钻杆，其使用拉应力需控制在钢材屈服强度的60％以下。3．管材和工具使用4．钻井液（1）施工中当发现设计钻井液密度值与实际情况不相符合时，应按审批程序及时申报，经批准后才能修改。但不包括下列情况：——发现地层压力异常时；——发现溢流、井涌、井漏时。若出现上述异常情况，应采取相应措施，同时向有关部门汇报。4．钻井液（2）发生卡钻需泡油、混油或因其它原因需适当调整钻井液密度时，井筒液柱压力不应小于裸眼段中的最高地层压力。（3）发现气侵应及时排除，气侵钻井液未经排气不得重新注入井内。（4）若需对气侵钻井液加重，应在停止钻进的情况下进行，严禁边钻进边加重。（2）发生卡钻需泡油、混油或因其它原因需适当调整钻井液密度时5．含硫油气处理（1）油气层钻进中随岩屑返出地面的含硫油气应及时处理并按指定地点排放，不允许将未经处理的含硫油气乱排乱放而造成环境污染。（2）若钻井液中所含硫化氢散发到空气中的浓度超过安全临界浓度［30mg/m3（20ppm）］或钻井液中硫化氢的含量超过50mg/m3（33.3ppm），应停止钻进，并在钻井液中添加除硫剂；若非井下溢流引起，则循环钻井液利用液气分离器或除气器进行脱气。5．含硫油气处理6．钻进操作（1）含硫油气层钻进中，若因检修设备需短时间（小于30min）停止作业时，井口和循环系统观察溢流的岗位不能离人；若因检修设备需较长时间（大于30min）停止作业时，应座好钻具，关闭半封闸板防喷器，井口和循环系统仍需座岗观察，同时采取可行措施防止卡钻（或事先将钻具起至安全井段或套管鞋内，或在原位置定期活动钻具）。6．钻进操作（1）含硫油气层钻进中，若因检修设备需短时间（小（2）停止钻井液循环进行其他作业期间，以及其后重新循环钻井液过程中，钻台和循环系统上的作业人员要注意防范因油气侵而进入钻井液中的硫化氢。（2）停止钻井液循环进行其他作业期间，以及其后重新循环钻井液7．起下钻操作1）含硫油气层钻开后，每次起钻前都应进行短程起下钻，短程起下钻后的循环钻井液观察时间应达到一周半以上，进出口钻井液密度差不得超过0.02g/cm3；若后效严重不具备起钻条件，则应调整钻井液密度，使之具备起钻条件。7．起下钻操作1）含硫油气层钻开后，每次起钻前都应进行短程起（2）含硫油气层的水平井段钻进中，每次起钻前循环钻井液的时间不得少于二周。（3）钻头在油气层中和油气层顶部以上300m长左右的井段内起钻速度不得超过0.5m/s；起钻中每起出三柱钻杆或一柱钻铤应及时向井内灌满钻井液，并作好记录、校核地面钻井液总量，发现异常情况及时报告司钻。（2）含硫油气层的水平井段钻进中，每次起钻前循环钻井液的时间（4）起完钻要及时下钻，检修设备时应保持井内有一定数量的钻具，并观察出口管钻井液返出情况。（5）含硫油气层钻开后的每次下钻到底循环钻井液过程中，钻台及循环系统上的工作人员注意监测空气中硫化氢浓度，直到井底钻井液完全返出。（4）起完钻要及时下钻，检修设备时应保持井内有一定数量的钻具8．取心（1）在含硫化氢地层中取心，当岩心筒到达地面以前至少10个立柱时，应戴上正压式空气呼吸器。（2）当岩心筒已经打开或当岩心已移走后，应使用便携式硫化氢监测仪检查岩心筒。在确定大气中硫化氢浓度低于安全临界浓度之前，人员应继续使用正压式空气呼吸器。8．取心（1）在含硫化氢地层中取心，当岩心筒到达地面以前至少9．电测电测前井内情况应正常、稳定；若电测时间长，应考虑中途通井循环再电测。9．电测电测前井内情况应正常、稳定；若电测时间长，应考虑中途10．中途测试（1）中途测试和先期完成井，在进行作业以前观察一个作业期时间；起、下钻杆或油管应在井口装置符合安装、试压要求的前提下进行。10．中途测试（1）中途测试和先期完成井，在进行作业以前观察（2）在含硫地层中一般情况下不宜使用常规式中途测试工具进行地层测试工作；若需进行时，应减少钻柱在硫化氢环境中的浸泡时间，并采取相应的严格措施。（3）地面测试流程应全部采用抗硫材料，测试管线严禁现场焊接；至少安装一条应急放喷管线。（2）在含硫地层中一般情况下不宜使用常规式中途测试工具进行地——风向变化危及放喷测试时；——放喷出口处出现长明火熄灭，而又不能及时重新点燃时；——放喷测试管线出现险情危及施工安全时。（4）一旦发生下列紧急情况应立即终止放喷测试：——风向变化危及放喷测试时；（4）一旦（5）应在保证人员安全的条件下，排放和（或）燃烧所有产生的气体。对来自储存的测试液中的气体，也应安全地排放。（6）处理和运输含硫化氢的样品时，应采取预防措施。样品容器应使用抗硫化氢的材料制成，并附上标签。（5）应在保证人员安全的条件下，排放和（或）燃烧所有产生的气11．固井（1）下套管前，应换装与套管尺寸相同的防喷器闸板；固井全过程（起钻、下套管、固井）应保证井内压力平衡，尤其防止注水泥候凝期间因水泥失重造成井内压力平衡的破坏，甚至井喷。11．固井（1）下套管前，应换装与套管尺寸相同的防喷器闸板；（2）含硫化氢、二氧化碳等有害气体的油层套管和有害气体含量较高的复杂井的技术套管，其固井水泥应返到地面。（2）含硫化氢、二氧化碳等有害气体的油层套管和有害气体含量较12．溢流处理（1）起下钻中发生溢流，应尽快抢接钻具止回阀或旋塞。只要条件允许，控制溢流量在允许范围内，尽可能多下一些钻具，然后关井。（2）电测时发生溢流应尽快起出井内电缆。若溢流量将超过规定值，则立即砍断电缆按空井溢流处理，不允许用关闭环形防喷器的方法继续起电缆。12．溢流处理（1）起下钻中发生溢流，应尽快抢接钻具止回阀或（3）任何情况下关井，其最大允许关井套压不得超过井口装置额定工作压力、套管抗内压强度的80%和薄弱地层破裂压力所允许关井套压三者中的最小值。在允许关井套压内严禁放喷。（3）任何情况下关井，其最大允许关井套压不得超过井口装置额定（4）若关井中井口套压将高于最大允许关井套压时，应及时向上级主管部门请示处理措施；钻井队在实施井控作业中放喷时，须做如下工作：

——停止动力机工作，停止向井场供电；——组织非当班人员在各路口设立警戒；——卡牢方钻杆死卡，并用7/8″钢丝绳绷紧；——接好消防水管线并正对井口，接好通向井口四通的注水管线（注意带单向阀）。（4）若关井中井口套压将高于最大允许关井套压时，应及时向上级（5）发生溢流后应尽快组织压井；在处理溢流的循环压井过程中，注意防范钻井液中所含硫化氢，宜经液气分离器循环钻井液。（5）发生溢流后应尽快组织压井；在处理溢流的循环压井过程中，第七节应急预案的制定及实施1．制定应急预案的必要性——制定预案是国家法律、法规的要求；——制定预案是减少事故中人员伤亡和财产损失的需要；——制定预案是事故预防和救援的需要；——制定预案是实现本质安全行管理的需要；——通过预案的编制，可以发现预防系统的缺陷，更好的促进事故预防工作。

第七节应急预案的制定及实施1．制定应急预案的必要性2．各油气田应将硫化氢防护纳入井喷事故应急预案中，并成立应急机构，应急机构由勘探、开发、钻井、技术监督、安全环保、物资装备、公安、消防、医疗等部门组成，并明确相应的职责。3．钻井公司、钻井队、井控车间及定向井、欠平衡钻井、固井、综合录井、钻井液、取心、测试等专业服务公司都应成立井喷事故应急机构，并明确相应的职责。2．各油气田应将硫化氢防护纳入井喷事故应急预案中，并成立应急4．与钻井相关各级单位根据在应急中的职责，并结合硫化氢防护的特点制定应急预案，应急预案主要包括但不限于下述内容：（1）应急组织机构和职责；（2）参与应急工作人员的岗位和职责；（3）环境调查；（4）应急资源（人力、物资、设备、器材）准备（含外部资源）；4．与钻井相关各级单位根据在应急中的职责，并结合硫化氢防护的（5）应急演练、评估与应急预案修订；（6）紧急情况报告程序；（7）信息搜集与发布；（8）应急响应、实施和终止（包括人员撤离程序和点火程序）；（9）事故调查与处理。（5）应急演练、评估与应急预案修订；5．钻井队的应急预案还应增加下述内容：（1）应急设备及设施布置图；（2）井场警戒点的设置及职责；（3）人员救护措施；（4）井场及营区逃生路线图和简易交通图；（5）周边情况的信息搜集及联系电话。5．钻井队的应急预案还应增加下述内容：谢谢大家谢谢大家硫化氢防护

基础知识硫化氢防护

基础知识前言硫化氢是一种剧毒性气体，含硫化氢的油气井一旦发生井喷失控事故，将导致灾难性的悲剧。如：华北油田的赵48井井喷失控；四川的垫25井井喷失控；喷出大量硫化氢气体，造成7人死亡、464人中毒、22万余人迁移；前言硫化氢是一种剧毒性气体，含硫化氢的油气井一旦发生井喷华北油田赵48井井喷事故经过

1993年9月28日下午，华北油田井下作业公司物理站射孔一队对该油井进行射孔，10分钟后引爆射孔弹。在开始上提电缆时，井口发生外溢，外溢量逐渐增大，溢出的水中有气泡。当电缆全部从井提出后，作业队副队长李某立即带领当班的5名工人抢装事先备好的总闸门。在准备关闭套管闸门时，因有硫化氢气体随同压井液、轻质油及天然气一同喷出，使现场一名工人中毒昏迷。其他人员迅速将这名工人抬离现场，当其他人再想返回时，终因喷出的硫化气浓度加大，工人们不得不从井口撤离。撤出井场后，李某及时向上级汇报并通知村民转移。从28日夜至29日上午，抢险指挥部组织专家深入空地考察，制定抢险方案，筹备抢险设备、机具。29日上午，由石油天然气总公司钻并局16人抢险小分队配带防毒面具接近井口，在当地驻军防化兵和井烃煤矿抢险队的支援下，华北油田5名抢险队员关闭了井口左右两翼套管闸门。9点20分，抢险队完全控制了井喷，从井喷到控制井喷历时18个小时。据调查，造成事故的原因主要是：试油作业时对该井含有硫化氢没有预见；作业队执行制度不严；没有严格按照设计要求组织施工。华北油田赵48井井喷事故经过四川的垫25井井喷失控，硫化氢气体迫使方圆数公里范围内的百姓弃家出走；(出现井漏不返现象,在未探测井内静液面的情况下取出全部钻具后发生强烈失控井喷)罗家16H井井喷失控，高含硫天然气造成243人死亡、2000余人中毒、井场周边5公里范围内6万余人紧急大转移。

四川的垫25井井喷失控，硫化氢气体迫使方圆数公里范围内的百姓硫化氢气体不仅严重威胁人们的生命安全、污染环境，同时对钻井作业设备、工具和井下管材也将造成严重的腐蚀破坏。硫化氢气体不仅严重威胁人们的生命安全、污染环境，同时对钻现场作业人员、现场监督及管理人员经硫化氢防护培训后均应达到以下要求：1．了解硫化氢的危害——硫化氢对人体的危害；——硫化氢对金属材料的腐蚀；——硫化氢加速非金属材料的老化；——硫化氢对钻井液的污染。现场作业人员、现场监督及管理人员经硫化氢防护培训后均应达到以2．了解井场地形、钻机设备布局与本地季节方向之间关系、硫化氢监测仪器放置情况、报警器音响特点和风向指示器位置，以及安全撤退路线等。3．熟悉钻入含硫化氢地层作业时的安全规定和作业程序。2．了解井场地形、钻机设备布局与本地季节方向之间关系、硫化氢4．掌握硫化氢监测仪器和防护器具的结构、性能，及正确使用和维护方法；具备救护硫化氢中毒人员的知识和基本技能。5．熟悉工作场所的应急预案。4．掌握硫化氢监测仪器和防护器具的结构、性能，及正确使用和维第一章硫化氢的来源及浓度概念第一节硫化氢的来源硫化氢气的地方石油工业能产生修井炼厂钻井生产采油第一章硫化氢的来源及浓度概念第一节硫化氢的来源硫化氢硫化氢主要来源：钻井热作用于油层时，油气分解，产生出硫化氢石油中的烃类和有机质通过硫酸盐的高温还原作用而产生通过地层裂缝等通道，下部地层的硫化氢上窜而来钻井液的某些处理剂在高温作用下热分解以及钻井液中细菌的作用产生硫化氢。硫化氢主要来源：钻热作用于油层时，油气分解，产生出硫化氢石油第二节硫化氢浓度概念

一、硫化氢浓度单位1．体积比浓度指硫化氢在某种流体中的体积比，又分为百分比浓度（%）和百万分比浓度两种。百万分比浓度常用ppm表示，即1ppm=1/1000000，现场所用硫化氢监测仪器通常采用该单位。2．重量比浓度指硫化氢在一立方米流体中的重量，常用mg/m3或g/m3表示，该单位为我国的国家标准。3．硫化氢分压指在相同温度下，一定体积天然气中所含硫化氢单独占有该体积时所具有的压力。第二节硫化氢浓度概念

一、硫化氢浓度单位1．体积比浓度2二、单位之间的换算关系1%=14414mg/m31ppm=1.4414mg/m3硫化氢分压≈硫化氢百分比浓度（%）×总压力二、单位之间的换算关系三、几个重要的硫化氢浓度概念1．含硫化氢天然气指天然气的总压等于或大于0.4MPa（60Psia），而且该天然气中硫化氢分压等于或大于0.0003MPa；或硫化氢含量大于75mg/m3（50ppm）的天然气。三、几个重要的硫化氢浓度概念1．含硫化氢天然气

2．酸性天然气—油系统含硫化氢天然气—油系统是否属于酸性天然气—油系统按以下条件划分：（1）当天然气与油之比大于1000m3/t时，按含硫化氢天然气条件划分；

2．酸性天然气—油系统（2）当天然气与油之比小于1000m3/t时：a．若系统的总压力大于1.8MPa，则按含硫化氢天然气的条件划分；b．若系统的总压力等于或小于1.8MPa，天然气中硫化氢分压大于0.07MPa或硫化氢体积百分比浓度大于15%时，则为酸性天然气—油系统。（2）当天然气与油之比小于1000m3/t时：3．阈限值几乎所有工作人员长期暴露都不会产生不利影响的某种有毒物质在空气中的最大浓度。硫化氢的阈限值为15mg/m3（10ppm），二氧化硫的阈限值为5.4mg/m3（2ppm）。此浓度为硫化氢检测的一级报警值。3．阈限值4．安全临界浓度工作人员在露天安全工作8h可接受的硫化氢最高浓度［硫化氢的安全临界浓度为30mg/m3（20ppm）］，此浓度为硫化氢检测的二级报警值。4．安全临界浓度5．危险临界浓度达到此浓度时，对生命和健康会产生不可逆转的或延迟性的影响［硫化氢的危险临界浓度为150mg/m3（100ppm）］，此浓度为硫化氢检测的三级报警值。5．危险临界浓度第二章硫化氢的理化性质

及对人体的危害第二章硫化氢的理化性质

及对人体的危害第一节硫化氢的物理化学性质颜色：无色、剧毒、酸性气体。密度；(相对空气)1.189，比空气重，因此，极容易聚集在低凹处。气味：H2S有一种令人讨厌的臭鸡蛋味。爆炸极限：当H2S浓度在4.3%—46%时，在空气中形成的混合气体遇火将产生强烈的爆炸。可燃性：燃烧时产生兰色火焰，并生成危害人眼睛和肺部的SO2。可溶性：H2S易溶于水和油，H2S的溶解度随温度升高溶解度下降。沸点：液态H2S的沸点很低，因次我们通常看到的是气态的H2S。硫化氢气体的特性第一节硫化氢的物理化学性质颜色：无色、剧毒、酸性气体。密第二节硫化氢对人体的危害一、危害的生理过程硫化氢只有进入人体并与人体的新陈代谢发生作用后，才会对人体造成伤害。第二节硫化氢对人体的危害一、危害的生理过程

硫化氢侵入人体的途径有三条：——通过呼吸道吸入——通过皮肤吸收——通过消化道吸收硫化氢侵入人体的途径有三条：硫化氢中毒发病机理：1.血中高浓度硫化氢可直接刺激颈动脉窦和主动脉区的化学感受器，导致反射性呼吸抑制。2．硫化氢可直接作用于脑，低浓度起兴奋作用；高浓度起抑制作用，引起昏迷、呼吸中枢和血管运动中枢麻痹。3．继发性缺氧是由于硫化氢引起呼吸暂停或肺水肿等因素所致血氧含量降低，可使病情加重，神经系统症状持久及发生多器官功能衰竭。硫化氢中毒发病机理：1.血中高浓度硫化氢可直接刺激颈动脉4．硫化氢遇到眼睛和呼吸道粘膜表面的水份后分解，对粘膜有强刺激和腐蚀作用，引起不同程度的化学性炎症反应。对组织损伤最重，易引起肺水肿。5．心肌损害，急性中毒出现心肌梗死样表现，可使冠状血管痉挛、心肌缺血、水肿、炎性浸润及心肌细胞内氧化。4．硫化氢遇到眼睛和呼吸道粘膜表面的水份后分解，二、中毒症状1．慢性中毒人体暴露在低浓度硫化氢环境(如50～100ppm)下，将会慢性中毒。2．急性中毒吸入高浓度的硫化氢气体会导致气喘，脸色苍白，肌肉痉挛；当硫化氢浓度大于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。二、中毒症状1．慢性中毒当硫化氢浓度大于2000ppm时，人体只需吸一口气，就很难抢救而立即死亡。当硫化氢浓度大于2000ppm时，人体只需吸一口气，就很难抢三、人体对不同浓度硫化氢的反应ppmmg/m3人体中毒情况11.5可闻到一种明显的臭鸡蛋味，随着浓度的增加，嗅觉就会疲劳，气体不再能通过气味来辨别1015可在露天安全工作8h2030露天工作的最高极限1001502min—3min丧失闻觉，咽喉肿痛、头痛、恶心200300很短时间内就抑制闻觉，能刺痛眼和喉道500750人发晕；几分钟内停止呼吸，须做人工呼吸7001050很快就不省人事，若不立即抢救将会导致死亡10001500立即不省人事，几分钟内死亡三、人体对不同浓度硫化氢的反应ppmmg/m3人体中毒情况硫化氢浓度与危害程度表硫化氢防护专项培训课件第三章硫化氢腐蚀硫化氢极易溶解在水中形成弱酸（在76mm汞柱即10.13kPa30℃时其溶解度约为3000mg/L，此时溶液pH值约为4），对金属的腐蚀形式有电化学失重腐蚀、氢脆（包括氢鼓泡HB和氢致开裂HIC）和硫化物应力腐蚀开裂（SSCC），以后两者为主一般统称为氢脆破坏。第三章硫化氢腐蚀硫化氢极易溶解在水中第一节金属的电化学失重腐蚀金属的电化学失重腐蚀指金属与介质发生电化学反应而引起的变质和损坏的现象。第一节金属的电化学失重腐蚀金属的电化学失重腐蚀指金属与介金属与电解质溶液接触时，由于金属表面的不均匀性，阳极区和阴极区通过金属本身互相闭合而形成许多腐蚀微电池和宏观电池。电化学失重腐蚀就是通过这些阳极区和阴极区反应过程进行的，是局部腐蚀。金属与电解质溶液接触时，由于金属表面的不均匀性，阳极区和阴极

宏观腐蚀电池：——异金属接触电池——浓差电池－（盐浓差电池和氧浓差电池）——温差电池宏观腐蚀电池：

微观腐蚀电池：——金属化学成分的不均匀性——组织结构的不均匀性——金属表面膜的不完整性——金属表面物理状态的不均匀性微观腐蚀电池：金属的电化学失重腐蚀是集中在金属局部区域——阳极区，阴极区没有金属腐蚀，因此电化学失重腐蚀实质上是局部腐蚀。局部腐蚀是设备腐蚀破坏的一种重要形式，工程中的重大突发腐蚀事故多是由于局部腐蚀造成的。金属的电化学失重腐蚀是集中在金属局部区域——阳极区，阴极区没第二节金属的氢脆和硫化物应力腐蚀开裂硫化氢对金属材料的腐蚀破坏，其主要危险还不在于电化学失重腐蚀，而是由于其加剧了金属的渗氢作用，导致金属材料的氢脆破坏和硫化物应力腐蚀开裂。氢脆破坏往往造成井下管柱的突然断脱、地面管汇和仪表的爆破、井口装置的破坏。第二节金属的氢脆和硫化物应力腐蚀开裂硫化氢对金属材料的腐氢脆：化学腐蚀产生的氢原子，在结合成氢分子时体积增大，致使低强度钢和软钢发生氢鼓泡、高强度钢产生裂纹，使钢材变脆硫化物应力腐蚀开裂钢材在足够大的外拉力或残余张力下，与氢脆裂纹同时作用发生的破裂氢脆：硫化物应力腐蚀开裂金属材料的硬度和应力负荷越大，则对硫化物应力腐蚀开裂的敏感性越大。金属材料的硬度和应力负荷越大，则对硫化物应力腐蚀开裂的敏感性硫化物应力腐蚀开裂的五个特征：断口平整，象陶瓷断口，不存在塑性变形；主要发生在受拉应力时，断口主裂纹与拉力方向垂直；多发生在设备使用不久，属于低应力下破裂；这种破裂往往是突然性断裂，没有任何先兆；裂源多发生在应力集中点。硫化物应力腐蚀开裂的五个特征：断口平整，象陶瓷断口，不存在塑第三节影响硫化氢腐蚀的主要因素一、硫化氢浓度（或分压）硫化氢浓度对金属的腐蚀影响是很复杂的，对金属的电化学失重腐蚀影响和硫化物应力腐蚀开裂影响是不同的。第三节影响硫化氢腐蚀的主要因素一、硫化氢浓度（或分压）在涉及硫化氢浓度对金属氢脆和硫化物应力腐蚀开裂的影响时，往往以含硫化物气体的总压力和硫化氢分压作为衡量指标。总压力↑→硫化氢分压↑→硫化氢浓度↑→[H+]↑→pH值↓→氢去极化腐蚀加剧→腐蚀加速在涉及硫化氢浓度对金属氢脆和硫化物应力腐蚀开裂的二、细菌腐蚀危害最大的是硫酸盐还原菌和硫菌，80%生产井的设备腐蚀都与硫酸盐还原菌有关。二、细菌腐蚀三、温度温度对硫化物应力腐蚀开裂的影响较大，在一定温度范围内，温度升高，硫化物应力腐蚀开裂倾向减小。在25℃左右，金属被破坏所用的时间最短，硫化物应力腐蚀最为活跃；当温度升高到一定值（93℃）以上，氢的扩散速度极大，反而从钢材中逸出，不会发生应力腐蚀。三、温度因此，当井下温度高于93℃时，油气井中的套管和钻铤可以不考虑其抗硫性能。对电化学失重腐蚀而言，温度升高则腐蚀速度加快。研究表明，温度每升高10℃，腐蚀速度增加2~4倍。因此，当井下温度高于93℃时，油气井中的套管和钻铤可以不考虑四、pH值pH值对电化学失重腐蚀和硫化物应力腐蚀开裂的影响都大。随pH值的降低，电化学失重腐蚀加剧；当pH＜6时，硫化物应力腐蚀开裂严重，pH＞9时，就很少发生硫化物应力腐蚀开裂。故而在钻开含硫地层后，钻井液的pH值应始终控制在9.5以上。四、pH值第四节对非金属材料和钻井液的影响一、硫化氢能加速非金属材料的老化在油气田勘探开发中，地面设备、钻井和完井井口装置以及井下工具中大量采用橡胶、浸油石墨、石棉等非金属材料制作的密封件。它们在硫化氢环境中使用一定时间后，橡胶会产生鼓泡胀大、失去弹性；浸油石墨及石棉绳上的油被溶解而导致密封件的失效。第四节对非金属材料和钻井液的影响一、硫化氢能加速非金属材二、硫化氢对钻井液的污染硫化氢主要是对水基钻井液有较大的污染。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，以致形成流不动的冻胶；颜色变为瓦灰色、墨色或墨绿色。二、硫化氢对钻井液的污染硫化氢主要是对水基钻井液有较大的污染第四章钻井工程防硫化氢腐蚀措施第一节材料的选用一、金属材料美国国家腐蚀工程师学会（NACE）标准MR－01－75(1980年修订)中规定：含硫油气田使用的金属材料，其屈服极限不大于655MPa、硬度不大于HRC22。若需使用屈服极限和硬度比上述要求高的钢材，必须经适当的热处理（如调质、固溶处理等）并在含硫化氢介质环境中试验，证实其具有抗硫化氢应力腐蚀开裂性能后，方可采用。第四章钻井工程防硫化氢腐蚀措施第一节材料的选用二、非金属材料根据美国SPE—AIME及有关资料推荐，可用于硫化氢环境的非金属密封件材料有氟塑料（聚四氟乙烯、F—46）、聚苯硫醚塑料和氟橡胶（F—46、F—246）、丁氰橡胶、氯丁橡胶等。二、非金属材料第二节涂层保护金属材料表面涂层保护是使金属与硫化氢等腐蚀性介质隔绝，不让腐蚀性介质与金属直接接触，免受硫化氢的电化学腐蚀破坏。涂层必须具有与钢材良好的粘结能力和化学稳定性、抗硫化氢等腐蚀性气体的渗透性和耐温性第二节涂层保护金属材料表面涂层保护是使金属与硫化氢等腐蚀第三节提高钻井液防腐性能在钻井液中加入防腐剂来减缓硫化氢对金属材料的腐蚀速率，可延长井下管材和地面设备的使用寿命。第三节提高钻井液防腐性能在钻井液中加入防腐剂来减缓硫化氢一、钻井液中有害组分的腐蚀与防治腐蚀物质来源降低疲劳强度腐蚀破坏形式预防和解决措施氧气大气65%坑点腐蚀、电化学腐蚀维持钻井液pH值≥10硫化氢细菌作用、钻井液组分热降解、地层中侵入20～50%电化学腐蚀、硫化物应力腐蚀开裂维持钻井液pH值≥10二氧化碳细菌作用、地层中侵入40%坑点腐蚀、轮癣状腐蚀、台面状腐蚀、电化学腐蚀维持钻井液pH值≥10硫化氢和二氧化碳细菌作用、钻井液组分热降解、地层中侵入60%坑点腐蚀、电化学腐蚀、硫化物应力腐蚀开裂硫化氢浓度低时与处理二氧化碳相同，硫化氢浓度高时，应按含硫油气井钻采要求采取各种防腐措施盐类钻井液配制、地层中侵入

坑点腐蚀、电化学腐蚀使用饱和盐水钻井液，添加缓蚀剂一、钻井液中有害组分的腐蚀与防治腐蚀来源降低疲腐蚀破坏形式预二、提高钻井液pH值高pH值的钻井液可抑制硫化氢、二氧化碳、氧等有害气体对金属材料的腐蚀和提高腐蚀疲劳寿命。因此，钻井液应保持呈碱性，其pH值不低于9.5。若采用铝制钻具，pH值升高会使腐蚀加剧，此时，pH值应控制在9.5至10.5之间。二、提高钻井液pH值高pH值的钻井液可抑制硫化氢、二氧化碳、三、钻井液中常用的防腐添加剂钻井液中的防腐剂通常有缓蚀剂、除硫剂、除氧剂、灭菌剂等。根据钻井地层的特点及钻井液的腐蚀性，合理地选择各种防腐添加剂，并配合使用，达到更好防腐效果以延长钻具的使用寿命。三、钻井液中常用的防腐添加剂钻井液中的防腐剂通常有缓蚀剂、除第五章含硫油气井钻井作业的安全措施钻井施工中对硫化氢防护方面采取的主要措施，归纳在石油天然气行业标准SY/T5087《含硫化氢油气井安全钻井推荐作法》和中国石油天然气集团公司企业标准Q/CNPC115《含硫油气井钻井操作规程》中。

第五章含硫油气井钻井作业的安全措施钻井施工中对硫化氢防护要保证在含硫油气田进行安全钻井作业，首先是搞好平衡钻井和井控工作，严格执行井控有关规章制度，尤其是上述标准和SY/T6426《钻井井控技术规程》、SY/T5964《钻井井控装置组合配套、安装调试与维护》等行业标准。要保证在含硫油气田进行安全钻井作业，首先是搞好平衡钻井和井控第一节井场及钻井设备的布置

1、井场选址2．井场周围应空旷，风能在井场前后或左右方向畅通流动；井场上应有两个以上出入口，便于应急时采取抢救和疏散人员。第一节井场及钻井设备的布置

1、井场选址3．钻井设备的安放位置应考虑当地的主要风向和钻开含硫油气层时的季节风风向。井场值班室、工程室、钻井液室、气防器材室等应设置在井场主要风向的上风方向。3．钻井设备的安放位置应考虑当地的主要风向和钻开含硫油气层时4．井场发电房、锅炉房和储油罐的摆放，以及电器设备、照明器具及输电线路的安装应按SY5225《石油与天然气钻井、开发、储运防火防爆安全规定》中的相应规定执行。5．井场周围应设置两到三处临时安全区，一个位于当地季节风的上风方向处（一般为生活区方向），其余与之成90°～120°分布。4．井场发电房、锅炉房和储油罐的摆放，以及电器设备、照明器具6．在临时安全区、道路入口处、井架上、值班房等点上安装风向指示器。7．进入含硫油气层前应将机泵房、循环系统及二层台等处设置的防风护套和其它类似围布拆除。寒冷地区在冬季施工时，对保温设施可采取相应的通风措施，保证工作场所空气流通。6．在临时安全区、道路入口处、井架上、值班房等点上安装风向指第二节地质及工程设计的要求1．对井场周围一定范围内的居民住宅、学校、厂矿（包括开采地下资源的矿业单位）、国防设施、高压电线和水资源情况以及风向变化等进行实地勘察和调查，在钻井地质设计中标注说明，并作出地质灾害危险性及环境、安全评估；在煤矿、金属矿等非油气矿藏开采区钻井，还应标明地下矿井坑道的分布、深度和走向及地面井位与矿井、坑道的关系。第二节地质及工程设计的要求1．对井场周围一定范围内的居民2．在地下矿产采掘区钻井，井筒与采掘坑道、矿井通道之间的距离不少于100m，套管下深应封住开采层并超过开采层底部深度100m以上。3．在含硫地区的钻井地质设计中，应注明含硫地层及其深度和预计含量。当预计储层中天然气的总压等于或大于0.4MPa（60Psia）,而且该气体中硫化氢分压等于或高于0.0003MPa；或硫化氢含量大于75mg/m3（50ppm）时，应使用抗硫井控设备、工具和井用管材。2．在地下矿产采掘区钻井，井筒与采掘坑道、矿井通道之间的距离4．高压含硫地区可采用厚壁钻杆；在井下温度高于93℃以深的井段，套管可不考虑其抗硫性能。（注意：在压裂酸化、大排量洗井时，井下温度可能降低。）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范围内（油井0.05g/cm3～0.10g/cm3、气井0.07g/cm3～0.15g/cm3）宜取上限值；或附加井底压力在规定的范围内（油井1.5MPa～3.5MPa、气井3MPa～5MPa）宜取上限值。4．高压含硫地区可采用厚壁钻杆；在井下温度高于93℃以深的井6．井队应储备井筒容积1～2倍的大于在用钻井液密度的高密度钻井液。7．储备满足需要的钻井液加重材料。8．储备足量的缓蚀剂和除硫剂。9．不允许在含硫油气地层进行欠平衡钻井。6．井队应储备井筒容积1～2倍的大于在用钻井液密度的高密度钻第三节井用管材材质及井控设备安装1．用于含硫油气井的套管、油管和钻杆，其材质应符合相关标准的规定。（1）钢材：钢的屈服极限不大于655MPa，硬度最大为HRC22。若需使用屈服极限和硬度比上述要求高的钢材，必须经适当的热处理（如调质、固溶处理等）并在含硫化氢介质环境中试验（采用API5CT），证实其具有抗硫化氢应力腐蚀开裂性能后，方可采用。第三节井用管材材质及井控设备安装1．用于含硫油气井的套