硫化氢的防护与处理

硫化氢的防护与处理H2S唐秀琴1

HydrogenSulfideGasis

THEINVISIBLEKILLER硫化氢是一个无形的杀手2我国各类事故现状每年每月每周每天事故起数1000,000死亡人数140,000380因工伤残700,00019003-9人重大事故7.210以上特大事故2.530人以上特重1.2经济损失2千亿3“事前控制”零思维模式改变习惯以人为本45重庆开县井喷事故6重庆开县井喷事故7受伤儿童8死在野外912.23事故的损失死亡243人，遇难家庭190户，10175人入院观察治疗，约6万人星夜紧急疏散赔偿金额共计3300万元直接经济损失2亿6千万元10产生溢流到井喷的直接原因（1）有关人员对罗家16H井这一天然气水平井的特高出气量预测不足；（2）目前高含硫高产天然气水平井的钻井工艺不成熟；（3）起钻与钻井液循环时间严重不够；（4）起钻过程中存在违章操作，钻井液灌注不符合规定；（5）未能及时发现溢流征兆。

11罗家16H井现场办公会文件12

警示第一如果付司钻不脱岗，就不会发生漏灌钻井液。第二如果录井员不脱岗，就会早期发现井涌预兆。第三如果不是应付安全检查，就会利用压缩空气呼吸器在发生井涌、井喷无失控时采取压井措施。(12.21本队的压缩空气呼吸器被H11井钻井队为应付四川石油管理局原局长陈应泉的检查而借走)第四如果早有应急预案并经过预练，就不会发生井喷后忙乱中不采取措施而只知道井队人员撤退。13第五如果早有HSE管理中的变更管理程序，就不会发生王建东、宋涛和钻井监督违章拆掉回压凡尔，直接造成井喷失控，243人死亡，马富才引咎辞职。第六如果我们的标准中有点火的批准程序，就不会发生川钻12队钻井队队长吴斌和钻井二公司经理李旭阳在发生井喷失控2小时后的点火方案被川东副总经理吴华一口否定。第七如果吴华不一意孤行，就不会延误点火时间，起码243人死亡人数可以减少若干人。第八如果四川石油管理局川东钻井公司不在三年前为压缩编制撤销钻井队专职安全员，就不会发生因过滤式呼吸器失效而造成钻井监督和井队生活员2人的死亡。1412.23事故的影响与警示影响给工业安全生产敲响了警钟引咎辞职制度从口号变为现实一把手的安全责任真正得到了体现行业标准的修改完善思想重视程度达到了前所未有的程度15硫化氢的防护与处理1、硫化氢气体的性质和危害2、硫化氢的腐蚀特征及影响因素3、防硫化氢安全设备的基本位置4、空气呼吸装备及硫化氢检测系统5、钻井、试油、修井过程中硫化氢的防护6、含硫天然气集气站的管理要求7、含硫油气井安全管理生产要求8、含硫天然气管道输送安全管理要求9、含硫化氢气体地区作业应急预案10、公共区的撤离11、硫化氢中毒机理及现场急救16一单元硫化氢气体的危害目前，我国已开发的油田不同程度地含有硫化氢气体，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），华北油田晋县赵兰庄硫化氢气田，硫化氢含量高达92％。17和水相似，成等腰三角形S—H键长134pm,键角为92度极性分子，极性比水弱分子之间氢键结合的倾向很小18硫化氢物理化学性质颜色气味密度爆炸极限可燃性可溶性沸点19硫化氢的特点：致命性-----剧毒无色-----不能用眼睛识别比空气重----通常聚积于低洼地带容易被风或气流驱散燃烧时为蓝色火焰，生成的二氧化硫也是一种有毒气体低含量时有一股臭蛋味，但不能靠嗅觉检测对一些金属有腐蚀作用；比一氧化碳更致命小结20

硫、二氧化硫1、硫（1）物理性质

黄色易碎固体；密度为1.8克/厘米3；熔点119℃；沸点444℃；不溶于水；原子量32．06；分子式：S，蒸气中有S2，S4，S6和S8等分子式21

硫、二氧化硫（2）化学性质空气中燃烧生成S02

；可氧化与分解；可与除金与铂外的所有金属化合。22硫、二氧化硫（3）硫的用途硫首先用于制造肥料，它可用于制造二氧化硫，也可制造硫酸。23

硫、二氧化硫2、二氧化硫（1）物理性质无色气体；比重2．264(空气为1)；辛辣刺激气味；毒性比硫化氢(H2S)弱；易溶于水，生成亚硫酸；分子量64．1；熔点-72.7℃；沸点-10℃。24

硫、二氧化硫2、二氧化硫（2）化学性质溶于水生成亚硫酸；不助燃

25硫化氢气体的来源

硫化氢不仅仅存在于石油工业的各个环节中，如钻井、试油、采油（气）作业、油气集输、炼油等等。而且许多工作场所，都能发现硫化氢，包括一些人们意想不到的地方（如船舱、矿坑、制浆厂、沼泽地、下水道、阴沟、粪池、清理垃圾、橡胶合成、煤气制取等地方。）目前有70多种职业涉及硫化氢。硫化氢是有机物腐败后的自然产物。石油工业中有许多作业环节可能接触到硫化氢气体，能产生硫化氢气体的地方主要有钻井、修井、采油和炼油等。

26硫化氢气体的来源H2S钻井修井采油炼油注水酸洗27热作用于油层时，石油中的有机硫化物分解，产生出硫化氢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硫化氢钻井通过裂缝等通道，下部地层中硫酸盐层的硫化氢上窜而来某些钻井液处理剂在高温热分解作用下，产生硫化氢28修井、试油循环罐和油罐是硫化氢在修井时的主要来源途径,这是由于修井时循环，自喷或抽吸井内的液体进入罐中造成的。29采油１、水、油或乳化剂的储藏罐２、用来分离油和水，乳化剂和水的分离器３、空气干燥器４、输送装置，集油罐及其管道系统５、用来燃烧酸性气体的放空池和放空管汇６、提高石油回收率也可能会产生硫化氢30装载场所。油罐车一连数小时的装油，装卸管线时管理不严，司机没有经过专门培训，而引起硫化氢气体泄露计量站调整或维修仪表气体输入管线系统之前，用来提高空气压力的空气压缩机另有3处来源途径与设备所在地有关：31炼厂里释放硫化氢的途径归为七种：密封件、连接件、法兰、处理装置（包插冷凝装置）、排泄系统、取样凡尔、以及其它破裂部位.炼厂32注水石油不一定一开始就是酸性，从注入液体中的硫酸盐分解细菌带来的对地层的污染，能在地层中产生硫化氢气体并在整个生产过程中增加硫化氢含量。33酸洗输油输气管道酸洗时也可产生硫化氢气体。酸洗一个高100英尺直径6英尺的容器时，一磅硫化铁可使容器内硫化氢气体浓度达到1500ppm

。34职业性安全暴露极限和毒气的强度等级一、职业性安全暴露极限１、15mg/m3限时加权平均值是日工作8小时的暴露安全极限(10PPM)２、22mg/m3为短期暴露限值(15PPM)３、30mg/m3是最大暴露限值(20PPM)35二、毒气的强度等级1mg/m3有明显难闻的气味（0.6PPM）15mg/m3暴露工作8小时尚安全(10PPM)30mg/m3暴露工作的最高限度(20PPM)150mg/m3

2～5分钟内丧失嗅觉，咽喉肿痛、头痛、恶心(100PPM)300mg/m3眼痛发炎、很快失去知觉(200PPM)36750mg/m3失去理智和平衡能力，2～15分钟，呼吸困难，必须做人工呼吸(500PPM)1050mg/m3立刻神志不清，大、小便失控，如不立即抢救就会导致死亡(700PPM)1500mg/m3知觉立刻丧失，如不立即抢救就会导致死亡或造成大脑的永久性损伤(1000PPM)37中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6277—2005（含硫油气田硫化氢监测与人身安全防护规程）SY/T6137—2005（含硫化氢的油气生产和天然气处理装置作业的推荐作法）SY/T5087—2005（含硫化氢油气井安全钻井推荐作法）SY/T6610—2005（含硫化氢油气井井下作业推荐作法）38标准中的相关规定阈限值：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。H2S的阈限值为15mg/m3（10ppm），SO2的阈限值为5.4mg/m3（2ppm）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）危险临界浓度：到达此浓度时，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）39硫化氢对人体的危害１、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。２、硫化氢被吸入人体,首先剌激呼吸道,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。40吸入低浓度硫化氢会导致以下症状：疲劳、眼痛、头痛、头晕、兴奋、恶心和肠胃反应、咳嗽、昏睡。吸入高浓度的硫化氢会导致以下症状：气喘、脸色苍白、肌肉痉挛、瘫痪。41硫化氢对金属材料的腐蚀硫化氢溶于水形成弱酸，对金属的腐蚀形式有:电化学失重腐蚀氢脆和硫化物应力腐蚀开裂

硫化氢对金属材料的腐蚀，最严重的是氢脆，这种损伤与以下4个因素有关：1、硬度。硬度越大的钢，对硫化物应力腐蚀开裂越敏感。淬火与冷锻后，材料的这些限度还可以稍微加大。422、腐蚀环境。在造成金属断裂的过程中腐蚀反应起了相当重要的作用，这些腐蚀有：酸、细菌作用和低PH值流体环境。3、负荷。拉应力负荷越大硫化氢应力腐蚀开裂的敏感性越大。4、几乎所有金属与硫化氢反应都生成金属硫化物。重金属更容易与硫化氢发生反应。43硫化氢加速非金属材料老化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44硫化氢污染钻井液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、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。45硫化氢腐蚀原理与防护技术第二单元46

在油气田开发和石油加工过程中，硫化氢的存在对这些行业的生产装备有很大的腐蚀破坏作用。油气中硫化氢的来源除了来自地层以外，滋长的硫酸盐还原菌转化地层中和化学添加剂中的硫酸盐时，也会释放出硫化氢；而石油加工过程中的硫化氢主要来源于含硫原油中的有机硫化物，如硫醇和硫醚等，这些有机硫化物在原油加工过程进行中受热会转化分解出相应的硫化氢。47一、金属腐蚀基础知识1.腐蚀的定义

金属与周围介质发生化学或电化学作用而导致的变质和破坏

金属材料和环境介质共同作用的体系

48一、金属腐蚀的基础知识2.金属腐蚀的分类2.1按腐蚀机理：

化学腐蚀—金属与周围介质直接发生化学反应而引起的变质和损坏的现象。如钢铁在高温下的氧化脱皮现象。

是一种氧化-还原的纯化学变化过程，即腐蚀介质中的氧化剂直接同金属表面的原子相互作用而形成腐蚀产物，腐蚀过程中，电子的传递是在金属与介质间直接进行的，因而没有腐蚀微电流的产生。49电化学腐蚀

—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。阳极：发生氧化反应的电极。

Zn-2eZn2+阴极：发生还原反应的电极。2H++2e2H阴极去极化剂：O2等腐蚀原电池模型50湿硫化氢环境的定义

干燥的H2S对金属材料无腐蚀破坏作用，H2S只有溶解在水中才具有腐蚀性。

1.国际上湿硫化氢环境的定义

美国腐蚀工程师协会（NACE）的MR0175-97“油田设备抗硫化物应力开裂金属材料”标准⑴酸性气体系统：气体总压≥0.4MPa，并且H2S分压≥0.0003MPa；⑵酸性多相系统：当处理的原油中有两相或三相介质（油、水、气）时，条件可放宽为：气相总压≥1.8MPa且H2S分压≥0.0003MPa；当气相压力≤1.8MPa且H2S分压≥0.07MPa；或气相H2S含量超过15%。2.国内湿硫化氢环境的定义

“在同时存在水和硫化氢的环境中,当硫化氢分压大于或等于0.00035MPa时，或在同时存在水和硫化氢的液化石油气中，当液相的硫化氢含量大于或等于10×10-6时，则称为湿硫化氢环境”。

51硫化氢的电离在湿硫化氢环境中，硫化氢会发生电离，使水具有酸性，硫化氢在水中的离解反应式为：H2S＝H+＋HS－（1）HS－

＝H+

＋S2－

（2）

52二、硫化氢腐蚀机理

硫化氢对钢材的腐蚀从腐蚀机理上来说属于电化学腐蚀的范畴，而主要的表现形式就是应力腐蚀开裂。⑴一定的拉应力。一般情况下，产生应力腐蚀的系统中存在一个临界拉应力值，它低于材料的屈服点，可以是外加应力也可以是内应力。⑵敏感材料。纯金属一般不发生应力腐蚀，合金或含有杂质的金属才易发生SCC，就是说不同的材料对SCC敏感的程度不同，较为敏感的材料有不锈钢、高强钢、Cu、Al、Ti合金等。材料的强度水平越高，越易发生应力腐蚀。⑶特定环境。某种材料只有在特定的腐蚀介质中才会发生SCC。53硫化氢电化学腐蚀过程阳极：Fe－2e→Fe2+阴极：2H+＋2e→Had+Had→2H→H2↑↓[H]→钢中扩散

其中：Had－钢表面吸附的氢原子；[H]－钢中的扩散氢阳极反应产物：Fe2＋＋S2－→FeS↓

注：钢材受到硫化氢腐蚀以后阳极的最终产物就是硫化亚铁，该产物通常是一种有缺陷的结构，它与钢铁表面的粘结力差，易脱落，易氧化，且电位较正，于是作为阴极与钢铁基体构成一个活性的微电池，对钢铁基体继续进行腐蚀。

54三、硫化氢引起氢损伤的腐蚀类型

反应产物氢一般认为有两种去向，一是氢原子之间有较大的亲和力，易相互结合形成氢分子排出；另一个去向就是由于原子半径极小的氢原子获得足够的能量后变成扩散氢[H]而渗入钢的内部并溶入晶格中，固溶于晶格中的氢有很强的游离性，在一定条件下将导致材料的脆化（氢脆）和氢损伤。氢压理论：认为与形成氢致鼓泡原因一样，在夹杂物、晶界等处形成的氢气团可产生一个很大的内应力，在强度较高的材料内部产生微裂纹，并由于氢原子在应力梯度的驱使下，向微裂纹尖端的三向拉应力区集中，使晶体点阵中的位错被氢原子“钉扎”，钢的塑性降低，当内压所致的拉应力和裂纹尖端的氢浓度达到某一临界值时，微裂纹扩展，扩展后的裂纹尖端某处氢再次聚集、裂纹再扩展，这样最终导致破断55湿H2S环境中的开裂类型：氢鼓泡(HB)、

氢致开裂(HIC)、

硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)、

应力导向氢致开裂(SOHIC)酸性环境中氢损伤的几种典型形态

56（1）氢鼓泡(HB)腐蚀过程中析出的氢原子向钢中扩散，在钢材的非金属夹杂物、分层和其他不连续处易聚集形成分子氢，由于氢分子较大难以从钢的组织内部逸出，从而形成巨大内压导致其周围组织屈服，形成表面层下的平面孔穴结构称为氢鼓泡，其分布平行于钢板表面。它的发生无需外加应力，与材料中的夹杂物等缺陷密切相关。

57（2）氢致开裂(HIC)在氢气压力的作用下，不同层面上的相邻氢鼓泡裂纹相互连接,形成阶梯状特征的内部裂纹称为氢致开裂,裂纹有时也可扩展到金属表面。HIC的发生也无需外加应力，一般与钢中高密度的大平面夹杂物或合金元素在钢中偏析产生的不规则微观组织有关。58酸性环境下的氢致开裂机理示意图

59（3）硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)湿H2S环境中腐蚀产生的氢原子渗入钢的内部固溶于晶格中，使钢的脆性增加，在外加拉应力或残余应力作用下形成的开裂，叫做硫化物应力腐蚀开裂。工程上有时也把受拉应力的钢及合金在湿H2S及其它硫化物腐蚀环境中产生的脆性开裂统称为硫化物应力腐蚀开裂。SSCC通常发生在中高强度钢中或焊缝及其热影响区等硬度较高的区域。

60硫化物应力腐蚀开裂机理61硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)的特征：在含H2S酸性油气系统中，SSCC主要出现于高强度钢、高内应力构件及硬焊缝上。SSCC是由H2S腐蚀阴极反应所析出的氢原子，在H2S的催化下进入钢中后，在拉伸应力作用下，通过扩散，在冶金缺陷提供的三向拉伸应力区富集，而导致的开裂，开裂垂直于拉伸应力方向。硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)的本质：普遍认为SSCC的本质属氢脆。SSCC属低应力破裂，发生SSCC的应力值通常远低于钢材的抗拉强度。SSCC具有脆性机制特征的断口形貌。穿晶和沿晶破坏均可观察到，一般高强度钢多为沿晶破裂。SSCC破坏多为突发性，裂纹产生和扩展迅速。对SSC敏感的材料在含H2S酸性油气中，经短暂暴露后，就会出现破裂，以数小时到三个月情况为多。62硫化氢应力腐蚀开裂和硫化氢引起的氢脆断裂的区别硫化氢应力腐蚀开裂是从材料表面的局部阳极溶解、位错露头和蚀坑等处起源的，而氢致开裂裂纹往往起源于材料的皮下或内部，且随外加应力增加，裂源位置向表面靠近。对硫化氢应力腐蚀来说，由于表面局部阳极溶解、位错露头和蚀坑处的应力集中，氢原子易于富集，因而导致脆性增大，当氢浓度达到某一临界值时裂纹萌生。裂纹萌生后，裂纹内的局部酸化使裂纹尖端电位变负，氢的去极化腐蚀加剧。裂纹尖端的腐蚀、增氢和应力集中状态使得裂纹快速扩展，直至断裂。

63（4）应力导向氢致开裂(SOHIC)在应力引导下，夹杂物或缺陷处因氢聚集而形成的小裂纹叠加，沿着垂直于应力的方向(即钢板的壁厚方向)发展导致的开裂称为应力导向氢致开裂,其典型特征是裂纹沿“之”字形扩展。有人认为,它也是SSC的一种特殊形式。SOHIC也常发生在焊缝热影响区及其它高应力集中区，与通常所说的SSCC不同的是它对钢中的夹杂物比较敏感。应力集中常为裂纹状缺陷或应力腐蚀裂纹所引起，据报道，在多个开裂案例中都曾观测到SSCC和SOHIC并存的情况。

64应力导向氢致开裂示意图65应力导向氢致开裂(SOHIC)的特征在含H2S酸性油气田上，氢诱发裂纹（SOHIC）常见于具有抗SSCC性能的、延性较好的低、中强度管线用钢和容器用钢上。SOHIC是一组平行于轧制面，沿着轧制向的裂纹。它可以在没有外加拉伸应力的情况下出现，也不受钢级的影响。SOHIC在钢内可以是单个直裂纹，也可以是阶梯状裂纹。SOHIC极易起源于呈梭形、两端尖锐的MnS夹杂，并沿着碳、锰和磷元素偏析的异常组织扩展，也可产生于带状珠光体，沿带状珠光体和铁素体间的相界扩展。

66(5)应力腐蚀开裂(SCC)的危害应力腐蚀开裂是环境引起的一种常见的失效形式。美国杜邦化学公司曾分析在4年中发生的金属管道和设备的685例破坏事故，有近60％是由于腐蚀引起，而在腐蚀造成的破坏中，应力腐蚀开裂占13.7％。根据各国大量的统计，在不锈钢的湿态腐蚀破坏事故中，应力腐蚀开裂甚至高达60％，居各类腐蚀破坏事故之冠。应力腐蚀开裂的频繁发生及其造成的巨大危害，引起了人们的关注。

67蜡油加氢精制装置某出口管弯头硫化氢应力腐蚀开裂

68使用14年后弯头的壁厚减薄69内壁应力腐蚀开裂裂纹形貌70四、硫化氢应力腐蚀开裂特征

1.断裂应力水平低

硫化氢应力腐蚀和氢致开裂是一种低应力破坏，甚至在很低的拉应力下都可能发生开裂。一般说来，随着钢材强度(硬度)的提高，硫化氢应力腐蚀开裂越容易发生，甚至在百分之几屈服强度时也会发生开裂。

2.断裂时间的延迟性

硫化物应力腐蚀和氢致开裂均属于延迟破坏，开裂可能在钢材接触H2S后很短时间内（几小时、几天）发生，也可能在数周、数月或几年后发生，但无论破坏发生迟早，往往事先无明显预兆。71四、硫化氢应力腐蚀开裂特征

3.脆性断裂的断口特征硫化物应力腐蚀和氢致开裂均属于破坏。应力腐蚀裂纹源及扩展区断口平齐、无宏观塑性变形，颜色较暗，甚至为暗黑色，与最后断裂区有明显界限，而且越靠近裂源区，颜色越深。在断口上有较多的腐蚀产物(FeS)，裂纹源附近腐蚀产物最多。对于强度较高的钢铁材料，硫化物应力腐蚀裂纹往往为沿晶断裂，裂纹有多个分枝，二次裂纹较多。

氢脆断口宏观特征较光亮，刚断开时无腐蚀，微观特征一般在裂纹源区除有沿晶断裂外，也可观察到解理、准解理和韧窝形貌，在晶界面上有撕裂棱或发纹，断口上一般无腐蚀产物、无二次裂纹或二次裂纹很小。

72五、硫化氢腐蚀的影响因素及预防措施

1.材料因素在油气田开发过程中钻柱可能发生的腐蚀类型里面，以硫化氢腐蚀时材料因素的影响作用最为显著，材料因素中影响钢材抗硫化氢应力腐蚀性能的主要有材料的显微组织、强度、硬度、合金元素以及冷处理和冷加工等等。

731.材料因素⑴显微组织

对应力腐蚀开裂敏感性按下述顺序升高

铁素体中球状碳化物组织→完全淬火和回火组织→正火和回火组织→正火后组织→淬火后未回火的马氏体组织。

注：马氏体对硫化氢应力腐蚀开裂和氢致开裂非常敏感，但在其含量较少时，敏感性相对较小，随着含量的增多，敏感性增大。

74硫化氢应力腐蚀断裂临界应力和材料显微组织之间的关系751.材料因素⑵强度和硬度

随屈服强度的升高，临界应力和屈服强度的比值下降，即应力腐蚀敏感性增加。

材料硬度的提高，对硫化物应力腐蚀的敏感性提高。材料的断裂大多出现在硬度大于HRC22（相当于HB200）的情况下，因此，通常HRC22可作为判断钻柱材料是否适合于含硫油气井钻探的标准。

油气开采及加工工业对不昂贵的、可焊性好的钢材的需要，基本上决定了研究的工作方向就是优先研制抗硫化物腐蚀开裂的低合金高强度钢。

76钢材屈服强度与硫化氢应力腐蚀开裂临界应力之间的关系771.材料因素⑶合金元素及热处理有害元素：Ni、Mn、S、P有利元素：Cr、Ti

碳（C）：增加钢中碳的含量，会提高钢在硫化物中的应力腐蚀破裂的敏感性。镍（Ni）：提高低合金钢的镍含量，会降低它在含硫化氢溶液中对应力腐蚀开裂的抵抗力。原因是镍含量的增加，可能形成马氏体相。所以镍在钢中的含量，即使其硬度HRC＜22时，也不应该超过1％。

含镍钢之所以有较大的应力腐蚀开裂倾向，是因为镍对阴极过程的进行有较大的影响。在含镍钢中可以观察到最低的阴极过电位，其结果是钢对氢的吸留作用加强，导致金属应力腐蚀开裂的倾向性提高。

781.材料因素⑶合金元素及热处理

铬（Cr）：一般认为在含硫化氢溶液中使用的钢，含铬0.5％～13％是完全可行的，因为它们在热处理后可得到稳定的组织。不论铬含量如何，被试验钢的稳定性未发现有差异。也有的文献作者认为，含铬量高时是有利的，认为铬的存在使钢容易钝化。但应当指出的是，这种效果只有在铬的含量大于11％时才能出现。

钼（Mo）：钼含量≤3％时，对钢在硫化氢介质中的承载能力的影响不大。

钛（Ti）：钛对低合金钢应力腐蚀开裂敏感性的影响也类似于钼。试验证明，在硫化氢介质中，含碳量低的钢(0.04％)加入钛(0.09％Ti)，对其稳定性有一定的改善作用。791.材料因素⑶合金元素及热处理

锰：研究锰在硫化物腐蚀开裂过程的作用十分重要，锰元素是一种易偏析的元素。当偏析区Mn、C含量一旦达到一定比例时，在钢材生产和设备焊接过程中，产生出马氏体／贝氏体高强度、低韧性的显微组织，表现出很高的硬度，对设备抗SSCC是不利的。对于碳钢一般限制锰含量小于1.6%。少量的Mn能将硫变为硫化物并以硫化物形式排出，同时钢在脱氧时，使用少量的锰后，也会形成良好的脱氧组织而起积极作用。在石油工业中是制造油管和套管大都采用含锰量较高的钢，如我国的36Mn2Si钢。801.材料因素⑶合金元素及热处理

硫（S）：硫对钢的应力腐蚀开裂稳定性是有害的。随着硫含量的增加，钢的稳定性急剧恶化，主要原因是硫化物夹杂是氢的积聚点，使金属形成有缺陷的组织。同时硫也是吸附氢的促进剂。因此，非金属夹杂物，尤其是硫化物含量的降低、分散化以及球化均可以提高钢（特别是高强度钢）在引起金属增氢介质中的稳定性。磷（P）：除了形成可引起钢红脆（热脆）和塑性降低的易熔共晶夹杂物外，还对氢原子重新组合过程（Had+Had→H2↑）起抑制作用，使金属增氢效果增加，从而也就会降低钢在酸性的、含硫化氢介质中的稳定性。811.材料因素⑷冷加工经冷轧制、冷锻、冷弯或其他制造工艺以及机械咬伤等产生的冷变形，不仅使冷变形区的硬度增大，而且还产生一个很大的残余应力，有时可高达钢材的屈服强度，从而导致对SSCC敏感。一般说来钢材随着冷加工量的增加，硬度增大，SSCC的敏感性增强。

822.环境因素的影响⑴硫化氢浓度从对钢材阳极过程产物的形成来看，硫化氢浓度越高，钢材的失重速度也越快。

对应力腐蚀开裂的影响碳钢在硫化氢体积分数小于5×10－2mL/L时破坏时间都较长。NACEMR0175－88标准认为发生硫化氢应力腐蚀的极限分压为0.34×10-3MPa（水溶液中H2S浓度约20mg/L），低于此分压不发生硫化氢应力腐蚀开裂。

高强度钢即使在溶液中硫化氢浓度很低（体积分数为1×10-3mL/L）的情况下仍能引起破坏，硫化氢体积分数为5×10-2～6×10-1

mL/L时，能在很短的时间内引起高强度钢的硫化物应力腐蚀破坏，不过这时硫化氢的浓度对高强度钢的破坏时间已经没有明显的影响了。硫化物应力腐蚀的下限浓度值与使用材料的强度（硬度）有关。83

碳钢在不同浓度硫化氢溶液中的破坏时间

842.环境因素的影响⑵pH值对硫化物应力腐蚀的影响：

随pH的增加，钢材发生硫化物应力腐蚀的敏感性下降pH≤6时，硫化物应力腐蚀很严重；6＜pH≤9时，硫化物应力腐蚀敏感性开始显著下降，但达到断裂所需的时间仍然很短；pH＞9时，就很少发生硫化物应力腐蚀破坏。85含硫化氢溶液中钢的破坏时间与pH值之间的关系

862.环境因素的影响⑶温度

在一定温度范围内，温度升高，硫化物应力腐蚀破裂倾向减小。

在22℃左右硫化物应力腐蚀敏感性最大。温度大于22℃后，温度升高硫化物应力腐蚀敏感性明显降低。

对钻柱来说，由于井底钻井液的温度较高，因此发生电化学失重腐蚀严重，而上部温度较低，加上钻柱上部承受的拉应力最大，故而钻柱上部容易发生硫化物应力腐蚀开裂。87温度对硫化物腐蚀的影响

882.环境因素的影响(4)流速

碳钢和低合金钢在含H2S流体中的腐蚀速率，通常是随着时间的增长而逐渐下降，平衡后的腐蚀速率均很低，这是相对于流体在某特定的流速下而言的。如果流体流速较高或处于湍流状态时，由于钢铁表面上的硫化铁腐蚀产物膜受到流体的冲刷而被破坏或粘附不牢固，钢铁将一直以初始的高速腐蚀，从而使设备、管线、构件很快受到腐蚀破坏。为此，要控制流速的上限，以把冲刷腐蚀降到最小。通常规定阀门的气体流速低于15m/s。相反，如果气体流速太低，可造成管线、设备低部集液，而发生因水线腐蚀、垢下腐蚀等导致的局部腐蚀破坏。因此，通常规定气体的流速应大于3m/s。

892.环境因素的影响(5)氯离子

在酸性油气田水中，带负电荷的氯离子，基于电价平衡，它总是争先吸附到钢铁的表面，因此，氯离子的存在往往会阻碍保护性的硫化铁膜在钢铁表面的形成。氯离子可以通过钢铁表面硫化铁膜的细孔和缺陷渗入其膜内，使膜发生显微开裂，于是形成孔蚀核。由于氯离子的不断移入，在闭塞电池的作用下，加速了孔蚀破坏。

在酸性天然气气井中与矿化水接触的油套管腐蚀严重，穿孔速率快，与氯离子的作用有着十分密切的关系。90六、硫化氢应力腐蚀开裂和氢损伤的预防1.选用抗硫化氢材料

抗硫化氢材料主要是指对硫化氢应力腐蚀开裂和氢损伤有一定抗力或对这种开裂不敏感的材料。同时采用低硬度（强度）和完全淬火＋回火处理工艺对材料抗硫化氢腐蚀是有利的。美国国家腐蚀工程师学会（NACE）标准MR－01－75(1980年修订)中规定：含硫化氢环境中使用的钻杆、钻杆接头、钻铤和其它管材的最大硬度不许高于HRC22；钻杆接头与钻杆的焊接及热影响区应进行淬火＋595℃以上温度的回火处理；对于最小屈服强度大于655MPa的钢材应进行淬火＋回火处理，以获得抗硫化物应力腐蚀开裂的最佳能力。91抗H2S腐蚀钢材的基本要求

⑴成分设计合理：材料的抗H2S应力断裂性能主要与材料的晶界强度有关，因此常常加入Cr、Mo、Nb、Ti、Cu等合金元素细化原始奥氏体晶粒度。超细晶粒原始奥氏体经淬火后，形成超细晶粒铁素体和分布良好的超细碳化物组织，是开发抗硫化物应力腐蚀的高强度钢最有效的途径。⑵采用有害元素(包括氢、氧、氮等气体)含量很低纯净钢；⑶良好的淬透性和均匀细小的回火组织，硬度波动尽可能小；⑷回火稳定性好，回火温度高(＞600℃)；⑸良好的韧性；⑹消除残余拉应力。92油气田常用的抗SSC碳素钢93油气田常用的抗SSC低合金钢94油气田常用的抗SSCC油套管及输送管标准操作温度钢级API规范5CT油管及套管用于所有温度H-40，J-55，L-55C-75（1、2、3型），L-80（1型）用于大于或等于65℃

N80（Q和T级），C-95级（最大屈服强度不大于760MPa的专用Q和T级）用于大于或等于80℃P-105和P-110级（最大屈服强度达到965.5MPa的专用Q和T级）API规范5L管线钢管（无缝管）用于所有温度A、B、X42、X46、X52ASTM标准（无缝管）用于所有温度A-53、A106（A、B、C）GB/T8163-1987用于所有温度10、20、09MnV95六、硫化氢应力腐蚀开裂和氢损伤的预防2.添加缓蚀剂

实践证明合理添加缓蚀剂是防止含H2S酸性油气对碳钢和低合金钢设施腐蚀的一种有效方法。缓蚀剂对应用条件的选择性要求很高，针对性很强。不同介质或材料往往要求的缓蚀剂也不同，甚至同一种介质，当操作条件(如温度、压力、浓度、流速等)改变时，所采用的缓蚀剂可能也需要改变。用于含H2S酸性环境中的缓蚀剂，通常为含氧的有机缓蚀剂(成膜型缓蚀剂)，有胺类、米唑啉、酰胺类和季胺盐，也包括含硫、磷的化合物。如四川石油管理局天然气研究所研制的CT2－l和CT2－4油气井缓蚀剂及CT2—2输送管道缓蚀剂，在四川及其他含硫化氢油气田上应用均取得良好的效果。963.控制溶液pH值提高溶液pH值降低溶液中H+含量可提高钢材对硫化氢的耐蚀能力，维持pH值在9～11之间，这样不仅可有效预防硫化氢腐蚀，又可同时提高钢材疲劳寿命。

六、硫化氢应力腐蚀开裂和氢损伤的预防97第三单元防硫化氢安全设备

的基本位置

981、一号急救站应位于上风位置距井口大约90米的井场主入口处，主要设施包括：（1）总容积大约8立方米的气瓶组或空气呼吸器（2）两个备用的便携式空气呼吸装置

（3）硫化氢和二氧化硫比色管气体检测器一套

（4）爆炸量表（5）带备用架盒的点火枪（6）救生索(150米)和安全皮带

（7）拖车的正面书写“急救站NO

”(应能在黑暗中发光)991、一号急救站（8）张贴：“医疗急救程序”和“紧急呼叫电话号码”（9）插在拖车上有旋转托架杆的风向袋（10）黑板、粉笔或白板、水笔（11）便携式输氧袋和一个备用氧气瓶（12）带固定索的担架，带子和毯子（13）带蒸馏水瓶的紧急眼睛冲洗台

（14）蛇咬紧急处理工具箱

（15）骨折固定夹板箱

（16）二氧化碳灭火器

1001、一号急救站（17）带电池的扩音器（18）各种维修设备和备用低压软管，调节器等（19）在拖车上安装声音和灯光报警器

（20）能为气瓶充气的空气压缩机

1012、二号急救站设置于与一号急救站成90度角的出口路口处（1）总容积大约8立方米的气瓶组或空气呼吸器（2）两个备用的便携式空气呼吸装置

（3）黑暗中发光的第二号急救站标志（4）插在拖车上有旋转托架杆的风向袋

（5）如有必要在第二条逃生路口插上“只许出去”的标志

1023、固定式硫化氢检测仪

检测仪主机应安装在录井拖车和总监或平台经理办公室

探头应位于：（1）1号探头：钻台台板上，大约齐膝盖高的位置；（2）2号探头：钻台下靠近喇叭口处，但要便于取出和检查以及校正；（3）3号探头：靠近振动筛；（4）4号探头：靠近泥浆混和装置注意：探头不要置放于能被化学或高湿度如蒸汽污染的地方或者置放于振动筛上方有烟雾；的地方探头线应保证畅通。1034、警报低级警报应为视觉警报，视觉与听觉警报一起出现时成为高级报警。

硫化氢的警报位置应可见和可听到： 司钻操作台（声响、灯光）

动力间（声响、灯光）

泥浆房（声响）

生活区（每一层的声响）

每个建筑层的中心区（声响、灯光）

控制间注：高音量贯穿井场，区别于其它声光源。

1045、便携式呼吸器

应放置于紧急救助和逃生用得着的地方。

1个放置于钻井液座岗房内；

4个放置于值班经理房和监督房内；

2个放置于录井拖车内；

1个放置于泥浆工程师的办公房内；

2个放置于1号急救站；

2个放置于2号急救站；

1个放置于发电机房；

3个放置于钻工值班房内；

1个放置于井架二层平台上；

2个放置于动力机房内。1056、工作呼吸面罩

应放置于工作人员可以在工作区域进行有效工作的地方。设置情况为：

6个在钻井台上；

3个在1号急救站；

3个在2号急救站；

2个在靠近振动器的栏杆上；

2个在靠近泥浆混和区的托架上；

1个在井架(为井架工准备)。1066、工作呼吸面罩

在情况出现变化时，放置位置可以改变，这些放置地点包括：

1)燃烧管线的点火器处；

2)远距离蓄电池处等等。注：每套呼吸器应保持清洁卫生，在室内条件下应挂起来，如果可能，钻井工的工作呼吸器应装置一个对讲装置。

1077、风向袋和风向指示器

每个井场应至少有3个装在插竿上的风向袋，它们的位置为：（1）每个急救站（2）井架顶（3）钻工值班房的房顶；

风向指示器应在这些地方指示方向

1)高于钻台，钻台以外的位置

2)与第一个指示器成直角的位置

3)微风情况下即可引起人们的注意1088、警告标示

（1）大门入口处，至少有一个1.2米X1.2米大小的入口警告牌。（2）大门入口处，至少有一个1.2米X1.2米的指示牌，内容如：黄色：表示有潜在危险桔红色：表示中等程度危险红色：表示极度危险有些公司使用两种附加颜色：绿色：表示无危险；黑色：表示放弃(弃置)。1098、警告标示

（3）至少一个“非经培训者／未经许可人员请勿进入”警示牌（4）“警告：硫化氢有毒气体”（5）此处严禁烟火（6）两块(黑暗中能发光)“第X号急救站”标牌（7）张贴：“医疗急救程序”和“紧急电话号码”于下述位置：

1)安全拖车(急救站)；

2)钻工值班房；

3)甲方监督、值班经理办公室；（8）如有必要“只准出去”标志设置于第二条逃生道路的入口1109、通风与排气

排气扇在下述区域有作用：（1）地下室和通向坑洼区的地方。（2）振动筛。（3）钻台。（4）修井或试油中的集液罐。11110、钻井架通讯联络

通讯装置应安装在下述地点：

（1）司钻操作台（2）井架二层台（3）钻井液工程师室和座岗房（4）录井房（5）现场监督住处（6）储存罐控制室（7）经理值班房和生活区11211、辅助照明

辅助灯光应考虑设置于下述位置：（1）入口警告标志（2）风向袋（3）临时指挥站(急救站)

（4）生活居住区应装备一旦停电或因为油井问题断电时，可自动启动的电池供电紧急照明系统。11312、应急发电机

在钻遇（试油、修井）可能硫化氢超标井时，就有必要考虑有一套独立的30至50千瓦发电机，装在可移动的滑轮上，离钻井（试油、修井）架至少60米—90米的地方，提供动力给：（1）生活居住区；（2）硫化氢防护设备处；（3）排气扇；（4）便携式照明；（5）指挥站外的应急灯光；（6）急救站。114第四单元呼吸装备和硫化氢检测系统风向标安全拖车

空气软管空气分配器面罩

调节器

背带

撤离气瓶

115一、便携式正压空气呼吸器正压空气呼吸器的主要结构E.RPP—20B/12型1161、E.RPP-20B/12型空气呼吸器主要结构a.储存压缩空气的气瓶;b.支承气瓶和减压阀背托架;c.安装在背托架上的减压阀;d.面罩;e.

供气阀。

117面罩包括用来罩住脸部的面框组件和用来固定面框的头罩组件，面框组件包括：a.面窗b.面窗密封圈c.口鼻罩d.两个传声器组件e.口鼻罩上有两个吸气阀头罩包括：帽子组件和收紧面罩用的头带和颈带118供气阀a.红色冲泄阀b.用橡胶罩保护的节气开关

119气瓶总成a.气瓶总成是由气瓶和气瓶阀组成，气瓶阀上装有安全膜片，可在气瓶内压力过高时自动卸压b.碳纤维复合气瓶是在铝合金内胆外用碳纤维和玻璃纤维等高强度纤维缠绕制成。

120减压阀减压阀安装在背托架上，包括一个用以连接气瓶总成的手轮、一个连接到肩部的压力表、一个中压安全阀、一个向供气阀供气的中压管和一个报警器。121背托架a.背架b.肩带c.腰带d.固定气瓶的瓶箍带1222、便携式正压空气呼吸器工作原理

打开气瓶阀，充装在气瓶内的高压空气经减压阀减压，输出0.7Mpa的中压气体，经中压管送至供气阀。吸气时供气阀自动开启，供使用者吸气。呼气时，供气阀关闭，呼气阀打开呼出体外。在一个呼吸循环过程中，面罩上的呼气阀和口鼻罩上的单向阀门都为单方向开启，所以整个气流是沿着一个方向，构成一个完整的呼吸循环过程。1233、使用方法及注意事项

（１）使用前缓慢打开气瓶阀，随着系统压力上升，报警器会发出短暂哨音，气瓶阀完全打开后，检查压力表上的读数值，其值应在28--30ＭＰa之间，关闭气瓶阀门，观察压力表的读数。在５分钟内压力下降值不大于0.583ＭＰa，表明高中压系统气密性良好。

1243、使用方法及注意事项

（２）使用时气瓶背在身后，拉紧肩带，固定腰带、系牢胸带。1254、不同劳动强度下消耗空气量

t=10pv/qv劳动强度空气消耗量（L/min）轻15～20低强度20～30中强度30～40高强度35～50极度50～80126二、空气呼吸站

它主要有气瓶组、空气压缩机、减压阀、拖车、软管、分配器、面罩、调节器等组成。

风向标安全拖车

空气软管空气分配器面罩

调节器背带

撤离气瓶

127硫化氢检测仪１、比长式硫化氢测定管检测法结构如图11所示128测定范围0～250mg/m3。测定温度30C～300C。使用方法注意事项129２、便携式硫化氢检测仪工作原理130便携式硫化氢检测仪131便携式硫化氢检测仪132便携式硫化氢检测仪133便携式硫化氢检测器134使用方法开启电源检查电源电压零点校正正常测试135使用注意事项1、硫化氢监测仪为精密仪器,不得随意拆动,一免破坏防暴结构2、使用前应详细阅读使用说明书，严格遵守使用方法3、特别潮湿环境中存放请加防潮袋。4、防止从高出跌落，或受到剧烈震动。5、仪器长时间不用也应定期对仪器进行充电处理（每月一次）6、仪器使用完后应关闭电源开关7、一般仪器校正电位器“S1”出厂时已标定好不得随意136３、固定式硫化氢检测器工作原理137固定式硫化氢检测器1384、移动式硫化氢检测仪139固定式硫化氢检测器140固定式硫化氢检测仪探头141硫化氢检测仪校验台142安装安装探头a.安装位置:一般安装在离可能泄漏硫化氢气体地点处一米范围内b.安装方法∶遵守一个原则∶将传感器防雨罩的圆柱面指向地面143主机的安装

一般将主机安放到有人坚守的值班室内144主机的安装

一般将主机安放到有人坚守的值班室内145零点调节经极化稳定后，在现场没有被检测气体的情况下，将探头顶盖打开，调节调零电位器“Z”，使主机先是为“000”，并测量探头输出信号应为+400±5mv探头校正探头一般每三个月校正一次146使用维护及注意事项硫化氢检测仪属于精密安全仪器，不得随意拆动，以免破坏防爆结构每月校准一次零点保护好防爆部件的隔爆面，不得损伤为保证传感器探头的检测精度用户应根据要求定期进行标定(具体时间按说明书要求)经常或定期清洗探头的防雨罩，用压缩空气吹扫防虫网，防止堵塞在通电情况下严禁拆卸探头在更换保险管时要关闭电源147生产作业过程中的防硫化氢措施一、设计的特殊要求二、井场的布置三、管材的选择四、设备的安装五、工作人员的准备六、防硫化氢演习七、硫化氢超标后的防护措施148急救应急程序离开此地打开报警器戴上正压式呼吸器抢救受害者使中毒者苏醒争取医疗救援149当硫化氢浓度达到30mg/m3（20ppm）的安全临界浓度时，应执行以下程序1、戴上空气呼吸器；2、向上级（第一责任人及授权人）报告；3、指派专人至少在主要下风口距井口100m、500m和1000m处进行硫化氢监测，需要时监测点可适当加密；4实施控制程序，控制硫化氢泄露源；5撤离现场的非应急人员；6、清点现场人员；7、切断作业现场可能的着火源；8、通知救援机构。150第五单元钻井、试油、修井过程中硫化氢的防护

151一、设计的特殊要求

１、在设计中应注明含硫化氢地层及其深度和估计含量。不能在硫化氢含量超过20mg/m3地层进行欠平衡钻井。

2、若预计硫化氢分压大于0.21Kpa时，必须使用抗硫套管、钻杆、油管等其它管材，井下温度高于930的井段，可不考虑套管的抗硫性能。硫化氢分压是指在相同温度下，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1523、裸眼地层能承受较大的井底压力。4、含硫地层测试管柱设计的抗拉安全系数应大于2.0，抗外挤安全系数应大于1.25，抗内压安全系数应大于1.25。油管应采用气密性好的特殊丝扣油管，管柱下部应接高温高压伸缩补偿器、开关式循环阀和封隔器。压井液中应有缓蚀剂。5、钻井液密度应有较大的安全附加压力当量值6、必须有足量的重钻井液和加重材料储备1537、严格限制设计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，必须控制管柱在硫化氢中的浸泡时间。8、设计时必须对井场周围一定距离（2KM）以内的居民住宅、学校、厂矿等进行勘测，并在设计上标明位置。1549、在煤矿、金属矿等非油气矿藏开采区钻井，应标明地下矿井、矿道的分布、深度和走向及地面井位与矿井、矿道的关系。10、在钻井设计中还要有弃井设计。对于无工业开采价值而含硫化氢的井应采取永久性弃井。155防护室二、井场的布置156１、在井场选址时应尽量远离民房、学校、工厂、医院等公共区域，井口距以上位置至少要在500米以上，距井队生活区要在300米以上。在江、河、干渠附近布井应符合水利部门有关安全、环保要求。2、井场入口处要有防护设计和急救站，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。3、井场所有设备的安放必须留有空间。1574、气测车、酸化压裂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呼吸装置、急救箱、担架、氧气袋和供气设备。供气呼吸设备在空气中含硫化氢任何浓度下，能给作业工人以保护，当气压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。海洋上，钻井船的首尾部都要设立防护室。158

5、在无风和微风的时候，应当用大的鼓风机或排风扇对一定方向吹风。

6、发电机必须与井眼保持一段有效距离

7、确保通讯２４小时畅通

8、在防溢管、钻井液罐、振动筛附近、钻台和试油、修井集液罐等常有人员的地方，应安装数台硫化氢监测仪及音响报警器。9、开钻、试油、修井前应绘制一张包括距井口一定距离（２公里）范围内所有建筑物的地图。159１、井控装置的配备

（１）以液压防喷器为主体的钻井井口装置（包括四通、套管头、过渡法兰等）和控制装置。高温高压的含硫井应使用双四通。（２）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）。（３）管柱内防喷工具（包括钻具回压阀、方钻杆上、下旋塞阀等、冲砂管柱旋塞阀等）。三、井控装置的配备及安装要求160

（４）以监测和预报地层压力为主的井控仪器、仪表。（５）钻井液净化、钻井液加重、起下钻灌钻井液设备。起钻灌钻井液计量罐是必不可少的（试油可不配备此类设备）。（６）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）。

161２、井控装置的安装要求

（1）井口和套管的连接，每条防喷管线的高压区都不允许现场焊接。（３）放喷管线至少应装两条，高压井应装四条，其夹角为９０0，并接出井场１００米以外。（４）压井管线至少有一条在盛行风的上风方向。（５）井控装置和管材在使用前应进行无损探伤。（6）双闸板组合应为上全封、下半封，双闸板与单闸板组合中为一半封、一全封、一半封。同时对井口装置要进行等压气密检验。对于含硫井应装有钻具剪切闸板。162１、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６５５Mpa，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。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。四、管材的选择163

４、由于厚壁钻杆或油管可以降低内应力，延长其使用寿命，因而，在高压含硫地区可采用厚壁钻杆或油管。5、几乎所有金属与硫化氢反应都生成金属硫化物。暴露于硫化氢之中的金属的这些部分，首先不断地潮解。硫化氢腐蚀对于铁、钢、铅、镍、锌、铬、钻、钯和钽的腐蚀程度比银、铜、镉、汞、铅要小。164

五、防硫化氢呼吸器及监测仪的配备1、陆地钻井钻井过程中，宜使用供气系统，作业人员使用带快速接头的正压式空气呼吸器；配备正压式空气呼吸器及与空气呼吸器气瓶压力相应的空气压缩机，呼吸器和压缩机应有专人管理。钻井队至少应配备15套正压式空气呼吸器。井场应配备空气钢瓶(40L)和充气机,以作快速充气用。钻井现场在井口、钻井液出口及其它硫化氢容易逸出部位应设置固定式多点硫化氢监测仪和4台便携式硫化氢监测仪。1652、海洋钻井在钻井船或钻井平台上，一般应配备15—20套空气呼吸器。同时也应为守护船提供适量的空气呼吸器。在钻井船或钻井平台应配备空气钢瓶(40L)和充气机,以作快速充气用。固定式探头至少应安装在喇叭口附近、钻台上、钻井液池附近（钻井液舱）、生活区、发电及配电房的抽风口处也应安装。空气呼吸器的存放位置为：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5—6套；钻井液池附近（钻井液舱）2套；气测房2—3套。医务室应配有处理硫化氢中毒的医疗用品、复苏器和氧气瓶。1663、试油和修井过程的配备可按钻井过程中的标准配备。4、集输站集输站应配备正压式空气呼吸器及与空气呼吸器气瓶压力相应的空气压缩机，正压式空气呼吸器配备数量应与当班人数相等。作业人员进入油气进站区、低凹区、污水区及其硫化氢易于积聚的区域时，应佩戴正压式空气呼吸器。集输站应在硫化氢易于积聚的区域设置固定式多点硫化氢监测仪和报警设备。1675、天然气净化厂作业人员进入天然气净化厂的脱硫、再生、硫回收、排污防空区域时，应配戴正压式空气呼吸器。天然气净化厂应配备正压式空气呼吸器及与空气呼吸器气瓶压力相应的空气压缩机，正压式空气呼吸器配备数量应与当班人数相等。天然气净化厂应在硫化氢易于积聚的区域设置固定式多点硫化氢监测仪和报警设备。

168六、工作人员的准备

１、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。明确硫化氢存在的地区应采取的安全措施和急救程序。２、对井队、试油、修井工作人员进行现有防护设备的使用训练和防硫化氢演习。使每个人做到非常熟练的使用防护设备，达到在没有灯光的条件下正确佩戴呼吸器。３、在进入怀疑有硫化氢存在的地区前，应先进行检测，以确定其是否存在及其浓度。监测时要佩戴正压式空气呼吸器，除此之外任何呼吸装置都是不安全的。169４、当你准备在一个被告有硫化氢存在的环境中工作时，你必须对危险情况有全面的思想准备。你可以提前准备一个对付紧急情况，帮你及时逃生的方案。５、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。同时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。170

６、所有工作人员应明确自身应急程序：如果发生硫化氢泄露，必须：——离开此地——打开警报器——戴上防毒呼吸器——抢救受害者——使中毒者苏醒——争取医疗救援171

７、没有戴上合适的防毒器具的人，切记不要进入硫化氢可能积聚的封闭地区。。8、耳鼓膜穿孔的人不能带上防毒器具在含硫化氢气体的环境里工作。10、在钻井液录井过程中若发现硫化氢显示时，应及时向钻井监督报告。11、在硫化氢地层取心时，当取心筒起出地面之前10—20个立柱时，以及从岩心筒取出岩心时，操作人员要戴好空气呼吸器。12、钻井队在钻遇含硫化氢地层后，起钻要使用钻杆刮泥器，必要时工作人员要佩带空气呼吸器。试油和修井起管柱时，要使用刮油器，必要时工作人员要佩带空气呼吸器。172七、H2S防护演习步骤1、启动警报2、所有必要人员都要戴上呼吸器，按紧急程序所指示的那样采取必要的措施。3、开动鼓风机，熄灭明火。4、按监督的指示进行工作。5、如果有不必要的人员在井场，他们必须戴上呼吸器并离开现场6、关掉井场入口处的大门173发出“全部清除”信号，实施下列步骤１、检查供气系统。２、给自持式呼吸器充气。３、检查软管线的出口装置是否损坏。４、检查H2S传感器和检测设备。５、检查有无H2S聚集。６、检查发现的问题都必须上报。174八、硫化氢的处理1、合理的钻具结构2、压差法

3、油基钻井液

4、清除钻井液或修井液中硫化氢的方法（1）维持一定的ＰＨ值，加成膜防腐蚀剂Ｈ2Ｓ+NaOH

ＮaHS+Na0HNa2S+H2O

NaHS+H2O175（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+6H2S=３FeS2+4H2O+2H2（3）碱式碳酸锌碱式碳酸锌与硫化氢反应生成的硫化锌不可溶解性和不影响钻井液性能而成为一种好的清硫剂

（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。

176（5）碱式碳酸铜用碱式碳酸铜来沉淀硫化物，生成硫化铜。硫化铜具有隋性且不溶解的硫化物。但是铜的硫化物易引起电流激励腐蚀。（6）氢氧化铵或过氧化氢为了人员安全，氢氧化铵或过氧化氢作为一种应急的，处理硫化氢的方法是在出口管处加３５％的氢氧化铵或过氧化氢，溶解的硫化物被氧化。1775、硫化氢超标地层的钻进井控工作（1）钻开含硫地层前应对井控设备和压井业的储备情况进行一次全面的检查和试运行。同时对所有工作人员进行一次全面的井控演习，检查其对付突发情况的能力。（2）打开含硫地层最多1米，停止钻进15—20分钟检查井口溢流情况。如果无溢流，再钻进3米停钻10—20分钟检查井口溢流情况，若无溢流，则继续小心钻进。如果有溢流出现应立即关井，并记录下立压、套压及钻井液池增量，准备实施压井。178

（3）打开含硫地层或在含硫油气井修井需要起钻时，必须进行短期下作业，起钻时要灌满钻井液，记录灌入量。以检查井底压力的平衡情况。在进行短期下循环时，至少循环一周。井上的其他特殊作业要服从井控安全的需要。（4）打开含硫地层后对井控设备的可靠性和日常检查是必不可少的。要由专人负责，钻井监督有义务检查井队对井控设备的检查记录，发现问题应令其停钻整改。179（5）钻井液中脱出的硫化氢气体尽可能集中排放。井队或修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，需用点火枪或电子点火装置远程点火。在井口失控的条件下，应按应急预案中的授权进行评估点火。180

6、试油（气）

含硫化氢井试油时应掌握的原则

试含硫化氢的油层而不试硫化氢气层

测试工艺能有效地控制硫化氢

对低含量的硫化氢井可进行试油

对高含量的硫化氢井必须采取有效措施后才能进行试油

181天然气净化厂正压式空气呼吸器配备数量应与当班人数相等与空气呼吸器气瓶压力相应的空气压缩机固定式硫化氢监测仪一套182第六单元含硫天然气集气站的管理要求183一、集气站的设计安装要求二、有关集气站试运及验收的相关内容三、生产管理的有关要求四、检修要求184第七单元含硫油气井安全管理生产要求185一、含硫气井安全管理生产要求1、含硫化氢天然气井设计准则（1）采气井口装置选择(2)阀门的选择(3)压力容器材质选择(4)集气管线材质选择(5)仪表及其他零件金属材料选择1862、安装准则(1)焊接(2)放空管线的安装(3)安全阀的安装(4)缓蚀剂注入装置的安装(5)零部件的更换1873、生产操作技术要求(1)采气井口装置阀门配置及编号（2）采气井口装置的操作（3）井口缓蚀剂和加注井口缓蚀剂操作要求（4）采气井口装置、地面管线、设备的内外防腐188二、含硫化氢油井（单井）安全管理生产要求1、含硫化氢油井（单井）井场选址要求2、含硫化氢油井（单井）井场的布置3、含硫化氢油井（单井）井场的防护设施4、含硫化氢油井（单井）井场操作人员培训5、含硫化氢单井井场的安全管理制度189第八单元含硫天然气管道输送安全管理要求一、设计要求二、建造要求三、投产试运管理四、生产管理五、系统检验190一、设计1、含硫天然气工艺管道的设计应由专业技术资质的单位按照标准规定组织。2、含硫天然气输气管道的设计应充分考虑到硫化氢的腐蚀因素，并按照有关标准组织专业人员实施。3、管道附件的设计也应充分考虑到硫化氢的腐蚀因素。4、严格划分干、湿含硫天然气的界限，在设计时应分别提出相应的技术要求、措施、配套设置和操作要点。1915、含硫天然气宜经脱水后输送，其水露点应比输送条件下的最低环境温度低5摄氏度。6、输气管道安全系统宜包括如下内容：a．硫化氢、可燃气体监测系统；b．管道防腐保护措施。7、管道及管道附件的设计既要符合工艺技术标准规定，又要符合防硫化氢腐蚀的标准规定。192二、建造1、管道的加工与建造要求具有专业资质的厂家进行。2、管道焊接前，其焊缝应作抗硫评定试验；如设计有特殊要求，还应按设计文件规定执行。3、管道验收前，建造单位应向使用单位提供以下竣工资料：a)焊缝的抗硫评定试验报告；b)焊缝的热处理报告和焊缝硬度检查报告。4、管道建造过程中，应执行国家工程监理制度并由国家主管部门认可的质量监督单位进行第三方质量监督。193三、投产试运1、投产前的准备工作1）制定并完善各项安全生产的规章制度。2）对操作人员进行安全技术培训(包括硫化氢防护措施)，考核合格者方可持证上岗。3）气源、气量应落实，并定时对气质进行分析，以保证天然气的质量达到管输要求。4）针对硫化氢中毒和腐蚀破坏，应制定切实可行的事故应急预案，并组织好抢修队伍，配备好抢修用的设备和各种安全设施(包括防护用品和药品)。1942、投产试运的安全措施1）对职工及沿线群众应进行安全宣传和教育。2）管道投产前，宜对管道进行干燥。3）天然气置换的主要要求：a)天然气置换过程中操作应平稳，天然气进气速度或清管球的运行速度不应超过5m／s；b)站内管线置换时，压力宜控制在0.1Mpa；c)置换放空时，应控制放空气量，不应站内放空；d)在放空口附近应设取样点，定时化验，直至天然气中含氧量小于2％时，方能结束置换。4）在通球、置换及试压的升压过程中，无关人员不得进入管道两侧50m以内。3、管道试运投产应组织专家组进行综合评审，合格后方可运行投产。195四、生产管理1、管道安全技术管理工作主要包括：a)硫化氢防护技术培训内容的规定；b)硫化氢防护技术培训和考核报告的技术档案；c)编制安全防护用品计划及制定管理、使用制度。2、管道使用单位，在管道投入使用前应向企业的主管部门申报和办理使用登记手续，同时将管道走向图上报地方政府规划部门备案。1963、安全操作要求：a)应有硫化氢监测和报警系统；b)应进行防硫化氢安全教育，并制定一套完整的防硫化氢救援计划；c)当装置报警后，对操作人员需进入的场所应进行硫化氢浓度检测；只有在安全浓度以下时，操作人员方可进入；d)当在硫化氢含量超过安全临界浓度的污染区进行必要的作业时，应配带防护器具；且至少应有两人在一起工作，以便相互救援；e)应制定事故应急预案。1974、生产管理中应制定相应的规章制度和安全操作规程。5、含硫天然气管道的保护应按《石油天然气管道保护条例》执行。6、采气井口装置、地面管线、设备的内外防腐1）外防腐采气井口装置、地面管线、设备应定期涂漆防腐。各阀门(包括井场的高低压切断阀)应定期加注黄油、密封脂。2）内防腐采气井口装置、地面管线、设备除上述缓蚀剂保护外，集气管线、输卤水管线的内壁可采用AC-1防硫涂料进行内壁涂层保护。198

7、零部件的更换采气井口装置总成各零部件损坏时，不得采用焊接方式来修补，应更换新的零部件。新购设备或零部件的材料，牌号、机械性能及抗硫性能应与原装置或零部件的性能一致，且应有质量保证书。199五、检验1、硫化氢监测和报警系统检验应每年进行一次。2、焊缝硬度和焊缝裂纹抽验应每五年进行一次。3、有下列情况之一的管道，全面检验的周期宜缩短：a)多次发生事故；b)腐蚀损坏较严重；c)检修、修复和改造后；d)受自然灾害破坏；e)投用于含硫天然气超过15年，湿含硫天然气超过8年。并应按照有关标准的规定定期检验。200第九单元作业应急预案201一、制定应急预案的必要性1、制定预案是国家法律、法规的要求。2、制定预案是减少事故中人员伤亡和财产损失的需要。3、制定预案是事故预防和救援的需要。4、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。202二、制定应急预案的原则▲遵循预防为主的原则

▲必须坚持统一领导、统一指挥的原则

▲坚持单位自救和社会救援相结合的原则▲制定预案前进行调查203二、制定应急预案的