石油作业防硫化氢技术

科目：石油作业防硫化氢技术任课教师：高淑华任课班级：硫化氢培训班胜利钻井职工培训中心新疆大庆辽河华北中原胜利目前，我国已开发的油气田不同程度含有硫化氢，其中部分油气田含量较高，因对其特性及危害认识程度不高，管理和防范措施不到位，曾引发了硫化氢中毒事故，对职工的生命安全构成了威胁。吉林长庆玉门江汉青海塔里木吐哈四川河南大港江苏冀东2003年12月23日，重庆开县川东北气矿罗家16H井发生井喷12.23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2亿6千万元中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5087-2005（含硫化氢油气井安全钻井推荐作法）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/T6610-2005（含硫化氢油气井井下作业推荐作法）SY/T6277-2005（含硫油气田硫化氢检测与人身安全防护规程）人员培训：1、涉及潜在硫化氢的油气开采区域的管理人员和现场操作人员2、来访者和其他临时指派人员第一部分硫化氢的来源、性质和危害硫化氢的定义定义：硫化氢（H2S）气体分子是由两个氢原子和一个硫原子组成，它的分子量为34.08。它是一种剧毒、无色(透明)，比空气重的气体。一、硫化氢物理化学性质爆炸极限颜色气味密度可燃性可溶性沸点硫化氢是无色、剧毒、酸性气体，人的肉眼看不见低浓度的硫化氢有一种特殊的令人讨厌的臭鸡蛋味硫化氢是一种比空气重的气体，其相对密度为1.189硫化氢气体与空气或氧气混合，就会爆炸（4.3％～46％）天然气：5%----15%硫化氢易燃，燃烧时发出兰色火焰2H2S+3O2=2SO2+2H2O液态的硫化氢的沸点很低，我们通常接触到的是气态的硫化氢.沸点-60.20C，熔点–82.90C硫化氢能在液体中溶解，在293K时1体积水溶解2.6体积的硫化氢。其溶解度与温度、气压有关。但化学性质不稳定衡量？描述气味？任何情况都比空气重吗？只要有硫化氢就爆炸吗？燃烧就安全了吗？温度、振动、减压？硫、二氧化硫1、硫：是硫化氢、二氧化硫、硫矿的组成成分，又称硫磺，黄色易碎固体，广泛分布于地球上，还是构成生命蛋白质的基本元素，决定着蛋白质的分子的立体结构。（1）物理性质密度为1.8g/厘米3；熔点119℃；沸点444℃；不溶于水；原子量32．06；分子式：S2，S4，S6和S8（2）化学性质空气中燃烧生成S02，S+O2=SO2；可氧化；除金与铂外可与所有金属化合。（3）硫的用途制造肥料，制造SO2，制造硫酸制造硫绝缘泡沫、硫化沥青铺路、硫基薄膜、灰浆等标准中：FeS特性：自然、酸洗二、硫化氢气体的来源硫化氢是动物有机物或植物等由于细菌作用而成，所以硫化氢存在于原油和天然气、生活中以及各种共工业和生物生产过程中产生。目前，有70多种职业有机会接触硫化氢。1、硫化氢的形成生物化学成因热化学成因岩浆成因石油作业中硫化氢气体的来源H2S钻井井下采油采油采气注水管道、酸洗石油中硫化氢的主要来源石油中硫化氢主要来源修井作业、措施井作业过程中可产生硫化氢。井下作业中硫化氢气体的来源井下作业时循环洗井、循环压井、抽吸排液、放喷排液都会释放出硫化氢气体，所以循环罐、油罐和贮液罐周围有可能存在硫化氢气体超标。注意：油罐的顶盖，计量孔盖和封闭油罐的通风管，都是硫化氢向外释放的途径。在井口、压井液、放喷管、循环泵、管线中也可能有硫井下作业时，入井液中的硫酸盐进入地层，被地层中的细菌分解会产生硫化氢。在酸化、酸洗井过程中，地层和井筒中的硫化物会与酸化、酸洗液发生反应产生硫化氢，如FeS＋2HCL＝H2S＋FeCL2石油中硫化氢的主要来源石油中硫化氢主要来源采油、注水过程中可产生硫化氢。在注水过程中，由于注入地层的水中含有硫酸盐，在高温高压环境下地层中的细菌分解硫酸盐会产生硫化氢。石油中硫化氢的主要来源①水、油或乳化剂的储存罐②分离器③干燥器④集油罐及管道⑤放空池和放空管汇⑥原油装卸场所⑦计量站、维修仪表⑧天然气压缩机水套炉油气管道分离器储罐这几类设备中都存硫化氢稠油热采在油田的石油开采中，针对稠油粘度大等特征和各油藏的构造可采取不同的采油工艺。近几年来在一些稠油区块的开采中发现了硫化氢气体，特别是实行蒸汽驱的区块，有的油田较高浓度的硫化氢全部集中在蒸汽驱井内。稠油中的含硫有机化合物，在热裂解可以为硫化氢的形成提供丰富的硫的来源，硫的物质来源主要为稠油中的含硫有机化合物、地层水中的硫酸根离子以及开采过程中注入的外来物质，这些含硫有机化合物的热裂解可以为硫化氢的形成提供丰富的硫的来源。稠油热采中硫化氢的来源（1）地层水中的硫酸根离子稠油区块种常见硫酸根离子，在高温作用下，地层水中的硫酸根离子发生还原反应，为硫化氢的形成提供了硫的来源。开采过程中注入的外部化学剂（如硫酸盐和亚硫酸盐等）由于稠油及其油藏的特殊性，在开采过程中通常要加入各种化学剂，如：洗油剂、除氧剂、除粒剂等。这些表面活性剂大都是含硫化合物，在适宜的环境下，含硫化合物会发生热还原或热分解作用，为硫化氢的形成提供来源。（2）油层矿物及金属离子的催化作用油层中的无机盐矿物成分相当复杂，其中有很多金属化合物，如这些化合物中的Ni、V、Fe、Mo等金属离子。油层矿物对稠油水热裂解油催化作用，稠油中某些金属离子矿物和油层砂对稠油水裂解反映有催化作用。总之含硫化合物的热化学分解，硫酸盐热化学还原，外来物质的加入是形成稠油热采硫化氢的主要来源。结论：稠油区块硫化氢的形成与稠油热采有关。根据各油田的开采情况，稠油热采方式和热采温度是形成硫化氢的主要控制因素。蒸汽驱热采温度高形成硫化氢的含量高，稠油热采的时间对硫化氢的形成有促进作用，稠油热采持续时间长，含硫化氢或硫酸盐受热时间也越长，持续的高温受热，原油中的含硫化合物热分解或地层水的硫酸盐热还原也越充分，由此形成的硫化氢浓度也越高，蒸汽驱热采时间越长、地层温度越高形成的硫化氢浓度就越高。蒸汽吞吐和蒸汽驱是目前广泛应用的稠油热采技术，但当该技术应用于生产时，由于高温蒸汽对油层的加热，可能产生大量的次生硫化氢酸洗酸洗输油输气管道时也可产生硫化氢气体。酸洗一个高30.48m、直径1.83m的容器时，约0.45kg的硫化铁将产生含量大约为2250mg/m3（1500ppm）的硫化氢。在对地层的酸化或酸压时，地层中的某些含硫的矿石如硫化亚铁与酸液接触也会产生硫化氢。注水作业时，注入作业液中的硫酸盐被细菌及微生物分解后，造成对地层的污染，在地层中产生硫化氢气体，使硫化氢的含量增加。1、呼吸区：2、封闭设施3、基本人员4、立即威胁生命和健康的浓度5、不良通风6、就地庇护所7、阈限值8、安全临界浓度9、危险临界浓度10、含硫化氢天然气三、标准中常用的术语和定义定义1、呼吸区：肩部正前方半径为152~229mm的半球型区域。2、封闭设施：一个至少有2/3的投影平面被密闭的三维空间，并留有足够尺寸保证人员进入。建筑屋意味着2/3以上的区域有墙、天花板和地板。3、基本人员：进行正确的、谨慎的安全操作所需的人员以及对硫化氢和二氧化硫状况进行有效控制所需的人员。4、立即威胁生命和健康的浓度：达到此浓度会立即对生命造成威胁，或对健康造成不可逆转的或滞后的不良影响，或将影响人员撤离危险环境的能力。硫化氢为450mg/m3(300ppm)。二氧化硫为100ppm5、不良通风：通风无法有效地防止大量有毒或惰性气体聚聚，从而形成危险。6、就地庇护所：指通过让居民在室内直至紧急疏散人员到来或紧急情况结束，避免暴露于有毒气体或蒸气环境中的公众保护措施。7、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。硫化氢为15mg/m3(10ppm），二氧化硫为5.4mg/m3(2ppm)。定义8、安全临界浓度:工作人员暴露安全工作8小时可接受的最高浓度。硫化氢为30mg/m3(20ppm)。9、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。硫化氢为150mg/m3(100ppm)。10、含硫天然气：指天然气、凝析油或酸性系统中气体总压等于或高于0.4MPa，而且该气体中硫化氢分压等于或高于0.3KPa。定义（1）、硫化氢进入人体的途径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。硫化氢侵入人体的途径主要为呼吸道吸入、皮肤吸收、消化道吸收。四、硫化氢对人体的影响硫化氢作用的主要靶器是中枢神经系统和呼吸系统，也可伴有心脏等多器官的损害。对硫化氢作用最敏感的组织是脑和粘膜接触部位。脑和脊髓。接受、分析、综合体内外环境传来的信息，然后发出指令。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。硫化氢被吸入人体,首先剌激呼吸道使嗅觉钝化、咳嗽，严重时将其灼伤。其次，刺激神径系统，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。（2）、硫化氢对人体造成的主要伤害硫化氢对人体造成的主要损害：中枢神经系统：接触较高浓度的硫化氢后可出现头痛、头晕、乏力、供给失调等症状，可发生轻度意识障碍。接触高浓度的硫化氢后可出现头痛、头晕、易激动、烦躁、意识模糊，可突然发生昏迷。接触极高浓度的硫化氢后可发生电击样死亡。硫化氢对人体造成的主要损害：呼吸系统损害：流涕、咽痒、咽痛、咽干、皮肤粘膜青紫、胸闷、咳嗽剧烈、呼吸困难、有窒息感、支气管炎、肺炎、肺水肿、急性呼吸道综合症等心肌损害：心律失常、心肌炎眼：双眼刺痛、流泪、畏光、充血、灼热、视力模糊、角膜水肿急性硫化氢中毒一般发病迅速，出现以脑和呼吸系统损害为主的临床表现，亦可伴有心脏等器官功能障碍。硫化氢在空气中浓度暴露于硫化氢的典型特性0.13ppm10ppm有令人讨厌的气味，眼睛可能受到刺激，阈限值15ppm美国政府工业卫生专家公会推荐的15分钟短期暴露范围平均值。可以闻到有明显难闻的气味，达到6.9mg/m3(4.6ppm)时就相当显而易见，随浓度的增加，嗅觉就会疲劳，气体不再能通过气味来辨别20ppm在暴露1小时或更长时间后，眼睛有灼烧感，呼吸道受到刺激，暴露安全工作8小时可接受的上限值。50ppm暴露15分钟或15分钟以上的时间后嗅觉就会丧失，如果时间超过1小时,可能导致头痛、头晕和（或）摇晃。超过75mg/m3(50ppm)将会出现肺浮肿，也会对人的眼睛产生严重刺激或伤害。硫化氢在空气中浓度暴露于硫化氢的典型特性100ppm3~15分钟就会出现咳嗽、眼睛受刺激和失去嗅觉。在5~20分钟过后，呼吸就会变样、眼睛就会疼痛并昏昏欲睡，在1小时后就会刺激喉道。如果不撤离危险区就会面临失去生命的危险300ppm明显的结膜炎和呼吸道刺激，立即危害生命和健康。500ppm短期暴露后就会不省人事，如果不迅速处理就会停止呼吸。头晕、失去理智和平衡感。需要迅速进行人工呼吸和（或）心肺复苏。700ppm意识快速丧失，如果不迅速营救，呼吸就会停止并导致死亡。必须立即采取人工呼吸（或）心肺复苏。1000ppm以上知觉立刻丧失，将会产生永久性的脑伤害或脑死亡。必须迅速进行营救，应用心肺复苏。0.13~100ppm失去嗅觉，眩晕，头痛，咳嗽100~300ppm剧烈恶心、头痛，眼睛和呼吸道剧烈灼烧，肺部阻塞不畅，流感症状300ppm以上迅速倒地，失去知觉，瞬间呼吸停止，继而心跳停止，“闪电型死亡”硫化氢环境对人体健康的影响：0.13~100ppm非常短暂的时间闻到臭蛋味，灼烧眼睛，刺激呼吸道，使人呕吐短时间稍长时间硫化氢的特点（小结）剧毒气体----致命性---易燃（生成的二氧化硫损伤人的眼睛和肺）--可爆无色---不能用眼睛识别比空气重----通常聚积于低洼地带低含量时有一股臭蛋味，并且会很快杀伤人的嗅觉---千万不能靠嗅觉检测对一些金属有腐蚀作用容易被风或气流驱散比一氧化碳更致命，毒性几乎与氰化氢气体相同。失去弹性油被溶解非金属材料硫化氢对金属、非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硫化物应力腐蚀开