淺談含硫化氫井噴事故處置中的風(fēng)險(xiǎn)防范

周亮

摘要：含硫油氣藏特別高含硫化氫氣藏毒性很大，一旦發(fā)生井噴，極易造成大量人員傷亡事故，對(duì)社會(huì)造成很大的影響。文章通過(guò)對(duì)硫化氫及含硫化氫井噴事故的研究，分析了含硫化氫井噴事故處置中存在的風(fēng)險(xiǎn)及其防范措施。

關(guān)鍵詞：硫化氫；含硫油氣藏；井噴事故；事故處置；風(fēng)險(xiǎn)防范 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TE626 文章編號(hào)：1009-2374（2016）30-0150-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.073

1 概述

含硫油氣藏特別高含硫化氫氣藏毒性很大，一旦發(fā)生井噴，失去控制危害性極大，如果沒(méi)有準(zhǔn)確果斷的處置，極易造成大量人員傷亡事故，造成很大的社會(huì)影響。本文通過(guò)對(duì)硫化氫及含硫化氫井噴事故的研究，分析了含硫化氫井噴事故處置中存在的風(fēng)險(xiǎn)及其防范措施，從而為消防隊(duì)處置含硫化氫井噴事故提供可靠依據(jù)。

2 油井產(chǎn)生硫化氫的原因

2.1 化學(xué)形成機(jī)理

油氣田硫化氫化學(xué)形成機(jī)理可分為無(wú)機(jī)化學(xué)形成機(jī)理和有機(jī)化學(xué)形成機(jī)理。硫化氫無(wú)機(jī)形成機(jī)理是硫酸鹽熱化學(xué)還原。硫酸鹽熱化學(xué)還原成因主要是在高溫下，硫酸鹽與有機(jī)質(zhì)或烴類產(chǎn)生作用，將硫酸巖礦物還原硫化氫和二氧化碳。硫酸鹽熱化學(xué)還原作用是天然氣中生成高濃度硫化氫的主要原因，通常其反應(yīng)溫度需要在150℃以上。另外，在開(kāi)采過(guò)程中，硫酸鹽遇到氫氣也會(huì)生成硫化氫。黃鐵礦在遇到鹽酸的酸液時(shí)也會(huì)產(chǎn)生硫化氫。含硫有機(jī)化合物的熱化學(xué)分解是硫化氫形成的主要成因之一。隨著鉆井的深度和地層溫度的增加，溫度是誘導(dǎo)生成硫化氫生成反應(yīng)的主要原因。含硫有機(jī)化合物在高溫作用下，含硫雜環(huán)斷裂生成硫化氫。隨著溫度的增加，生成硫化氫的濃度會(huì)逐漸增大。含硫有機(jī)化合物與地層下其他物質(zhì)反應(yīng)，也會(huì)生成大量硫化氫。硫醚特別是單環(huán)硫醚在氫氣催化轉(zhuǎn)化的條件下，會(huì)生成大量的硫化氫。

2.2 生物形成機(jī)理

硫化氫的生物形成途徑也是油氣田中硫化氫的主要來(lái)源之一。硫化氫的生物形成機(jī)理通常是通過(guò)硫酸鹽還原菌對(duì)硫酸鹽的異化還原代謝而實(shí)現(xiàn)，在異化作用下直接可形成硫化氫。如油氣田開(kāi)發(fā)的注水作業(yè)、石油生產(chǎn)污水以及地下生物體等經(jīng)過(guò)復(fù)雜的化學(xué)和生化作用，伴有H2S生成。

2.3 地質(zhì)形成機(jī)理

地核及地幔深部硫元素豐度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地殼，巖漿活動(dòng)也會(huì)使地殼深部的巖石受熱而產(chǎn)生大量含硫化氫的揮發(fā)成分并沿?cái)嗔堰M(jìn)入沉積巖層。

3 硫化氫的理化性質(zhì)及其危害

3.1 硫化氫的理化性質(zhì)

硫化氫（H2S）在室溫下是無(wú)色窒息性可燃?xì)怏w。低濃度時(shí)有臭蛋味；高濃度時(shí)，由于它使嗅覺(jué)迅速失靈而聞不到氣味。熔點(diǎn)-85.5℃，沸點(diǎn)-60.4℃，閃點(diǎn)≤-50℃，自燃溫度260℃，液態(tài)相對(duì)密度0.79（1.83MPa），氣態(tài)相對(duì)密度1.19，爆炸極限（體積分?jǐn)?shù)）4.0%～46.0%。在地表面或低凹處空間積聚，不易飄散。易溶于水、汽油、乙醇、原油、煤油中。

硫化氫可溶于水，生成弱酸性的氫硫酸。在常壓（0.1MPa）、室溫下溶解度約為3400mg/L（0.1mol）。硫化氫腐蝕性強(qiáng)，毒性大。燃燒為青色火焰，生成二氧化硫，可減弱毒性，對(duì)眼睛和呼吸系統(tǒng)都具有刺激作用。硫化氫的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，在空氣中容易燃燒。它能與許多金屬發(fā)生作用，生成不溶于水的硫化物沉淀。

3.2 硫化氫的危害

3.2.1 硫化氫對(duì)人員的危害。H2S是強(qiáng)烈的神經(jīng)毒物，對(duì)粘膜有強(qiáng)烈的刺激作用。高濃度時(shí)將抑制呼吸中樞，引起迅速窒息致死。接觸限值為10mg/m3，當(dāng)濃度為70～150mg/m3時(shí)，可引起眼結(jié)膜炎、鼻炎、咽炎、氣管炎；濃度為1000mg/m3以上時(shí)，將引起呼吸麻痹，迅速窒息致死。

由于有臭味，在極小的濃度下就可以聞到，但它的濃度與氣味之間不存在正比關(guān)系，相反，在濃度已到達(dá)十分危險(xiǎn)的情況下，人們對(duì)其臭味的感覺(jué)反而減弱，另外，由于H2S氣體相對(duì)體積質(zhì)量較高、泄露的H2S氣體聚集在地勢(shì)較低的地方不易擴(kuò)散，更易致人中毒。

3.2.2 硫化氫對(duì)設(shè)備的危害。在油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)榇嬖贖2S而發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕破壞，最終導(dǎo)致材料開(kāi)裂并引發(fā)惡性事故。

4 硫化氫泄露事故的處置程序

4.1 硫化氫氣體泄漏的危害特性

4.1.1 擴(kuò)散迅速、危害大。硫化氫氣體泄漏后，體積迅速擴(kuò)大，容易隨風(fēng)擴(kuò)散，從而產(chǎn)生大面積染毒區(qū)，必須及時(shí)疏散危害區(qū)域內(nèi)的人員。

4.1.2 易造成大量人員中毒死亡。高濃度硫化氫氣體會(huì)強(qiáng)烈剌激人的腹內(nèi)粘腹、通過(guò)呼吸道進(jìn)入人體，引起人員嚴(yán)重中毒、造成傷亡。

4.1.3 具有可燃?xì)怏w性質(zhì)。硫化氫氣體是易燃易爆氣體，如泄漏后與空氣混合則極易產(chǎn)生爆炸性混合氣體。

4.2 硫化氫泄露事故的處置程序

4.2.1 現(xiàn)場(chǎng)詢情。消防員接警到場(chǎng)后，首先了解泄漏部位、擴(kuò)散面積、泄漏量、是否發(fā)生爆炸、是否有人員傷亡，盡快排查井場(chǎng)周邊的人口分布情況。

4.2.2 偵察監(jiān)測(cè)。利用有毒氣體檢測(cè)儀測(cè)定硫化氫氣體濃度及擴(kuò)散范圍；測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)及周圍區(qū)域的風(fēng)力和風(fēng)向；搜尋被困人員，并立即組織疏散營(yíng)救。

4.2.3 疏散人員。對(duì)于中毒較重的人員，必須先將其送至空氣清新、通風(fēng)良好的地方進(jìn)行急救，然后迅速送往醫(yī)院。若有毒區(qū)域內(nèi)有大量被困人員，通過(guò)喊話方式盡量穩(wěn)定被困人員情緒，同時(shí)介紹基本防毒措施，且指導(dǎo)疏散通道及疏散方向。

4.2.4 設(shè)立警戒。由有毒氣體檢測(cè)儀檢測(cè)到硫化氫氣體報(bào)警區(qū)域的外邊緣（即空氣中含硫化氫濃度達(dá)到下限1/4處）計(jì)起，500m以內(nèi)的區(qū)域?yàn)榫鋮^(qū)域。要實(shí)施戒嚴(yán)封鎖。戒嚴(yán)區(qū)由安全保衛(wèi)組負(fù)責(zé)看守。

4.2.5 禁絕火源。對(duì)于警戒區(qū)內(nèi)，要切斷電源、電火、靜電、撞擊和摩擦火花等火源，防止發(fā)生爆炸。

4.2.6 稀釋防爆。使用噴霧水槍或開(kāi)花水槍向有毒氣體擴(kuò)散區(qū)域進(jìn)行噴水，或者使用化學(xué)劑，也可以使用吹風(fēng)機(jī)，使有毒氣體在空氣中的濃度降低。

4.2.7 控制泄露。事故單位采取井上工藝措施按一般井噴火災(zāi)處置措施進(jìn)行壓井，或者由消防車實(shí)施噴霧保護(hù)，布置好帶架水槍，采用遠(yuǎn)距離點(diǎn)火，以防回火爆炸。

4.2.8 后續(xù)處理。當(dāng)任務(wù)結(jié)束后，需要有毒物質(zhì)、污染的設(shè)備、消防車、工具和設(shè)備進(jìn)行全面消毒處理，所有戰(zhàn)斗人員應(yīng)進(jìn)行健康檢查。

當(dāng)任務(wù)結(jié)束后，需要對(duì)接觸過(guò)毒物質(zhì)的所有消防車輛、工具和裝備等做全面的消毒處理，所有的戰(zhàn)斗人員都應(yīng)健康檢查。根據(jù)硫化氫的理化性質(zhì)和污染的具體程度可進(jìn)行以下兩種方法進(jìn)行洗消：方法之一為物理法，即用活性炭、吸附墊等具有吸附能力的材料，對(duì)有毒物質(zhì)進(jìn)行吸附回收轉(zhuǎn)移處理；空氣污染則使用水驅(qū)動(dòng)排煙機(jī)進(jìn)行吹散以達(dá)到降毒目的；可暫時(shí)封閉污染區(qū)，利用自然條件，如通風(fēng)、雨淋、日曬等方式自然消毒；可噴射霧狀水進(jìn)行稀釋降毒。方法之二為化學(xué)法、用氫氧化鈣、碳酸氫鈉等堿性物質(zhì)，噴灑在污染主體上，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)改變毒物質(zhì)性質(zhì)，轉(zhuǎn)換為無(wú)毒、低毒的物質(zhì)。

5 含硫化氫井噴事故處置中存在的風(fēng)險(xiǎn)及其防范措施

5.1 現(xiàn)場(chǎng)詢情存在的風(fēng)險(xiǎn)

到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)前，消防隊(duì)要掌握現(xiàn)場(chǎng)硫化氫濃度，擴(kuò)散面積及風(fēng)向；要及時(shí)組織人員對(duì)下風(fēng)方向的人員進(jìn)行疏散；要及時(shí)協(xié)調(diào)醫(yī)務(wù)人員到場(chǎng)，隨時(shí)搶救中毒人員；及時(shí)通知交通部門(mén)到場(chǎng)，準(zhǔn)備對(duì)警戒區(qū)進(jìn)行交通管制。消防隊(duì)要從上風(fēng)或側(cè)上風(fēng)方向進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，在不影響火災(zāi)撲救效果的前提下，停車位置和進(jìn)攻陣地的設(shè)置也要在上風(fēng)方向或側(cè)上風(fēng)方向，并保持不間斷檢測(cè)空氣中硫化氫的濃度，根據(jù)硫化氫濃度的變化及時(shí)調(diào)整停車位置及進(jìn)攻陣地，防止發(fā)生爆炸和人員中毒。

5.2 偵查監(jiān)測(cè)存在的風(fēng)險(xiǎn)

偵查監(jiān)測(cè)人員要以小組為單位，并且必須做好個(gè)人防護(hù)，穿全封閉防化服，佩戴空氣呼吸器，保證空氣呼吸器的數(shù)量和性能良好，及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)指揮部報(bào)告硫化氫擴(kuò)散情況。監(jiān)測(cè)的同時(shí)，注意空氣呼吸器的壓力，根據(jù)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)路線的長(zhǎng)短果斷撤離，不可僅憑余氣報(bào)警器報(bào)警時(shí)間判斷撤離時(shí)間。

5.3 疏散人員存在的風(fēng)險(xiǎn)

人員疏散必須要及時(shí)，并及時(shí)協(xié)調(diào)有關(guān)部門(mén)負(fù)責(zé)人員疏散；疏散人員要全面，包括現(xiàn)場(chǎng)人員和下風(fēng)方向可能受到威脅的人員，特別注意可能受到威脅的人員密集場(chǎng)所，避免因未及時(shí)撤離，造成人員中毒的現(xiàn)象。

5.4 設(shè)立警戒存在的風(fēng)險(xiǎn)

在先期警戒區(qū)設(shè)定后，要對(duì)硫化氫濃度進(jìn)行不間斷檢測(cè)，并根據(jù)風(fēng)向及硫化氫流動(dòng)方向的變化，及時(shí)調(diào)整警戒區(qū)的范圍，避免因沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)硫化氫濃度的變化，而造成警戒區(qū)設(shè)立不準(zhǔn)確現(xiàn)象的發(fā)生；警戒區(qū)警戒標(biāo)示要明顯，嚴(yán)格實(shí)行交通管制，并由安全保衛(wèi)組負(fù)責(zé)看守，避免車輛或人員因沒(méi)有發(fā)現(xiàn)警戒標(biāo)示，進(jìn)入警戒區(qū)，造成人員傷亡。

5.5 禁絕火源存在的風(fēng)險(xiǎn)

警戒區(qū)內(nèi)，要禁絕明火、電火、靜電、撞擊和摩擦火花等一切火源，防止點(diǎn)燃硫化氫氣體或造成爆炸；稀釋進(jìn)攻的同時(shí)使用水槍噴掃工作面，使現(xiàn)場(chǎng)形成一個(gè)潮濕的表面，以防止靜電火花引起爆炸，所有的機(jī)械設(shè)備做濕水處理；井口裝置應(yīng)涂抹潤(rùn)滑油，防止碰撞時(shí)產(chǎn)生火花引發(fā)火災(zāi)；無(wú)關(guān)人員及器材應(yīng)遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)。

5.6 稀釋防爆存在的風(fēng)險(xiǎn)

消防隊(duì)稀釋進(jìn)攻人員要少而精，必須做好個(gè)人防護(hù)，穿全封閉防化服，佩戴空氣呼吸器；在不影響滅火效果的前提下，堅(jiān)持進(jìn)行上風(fēng)方向或者側(cè)上風(fēng)方向進(jìn)攻的原則，并始終注意風(fēng)向變化；在警戒區(qū)，嚴(yán)禁隨意坐臥，嚴(yán)禁飲水進(jìn)食，盡量避免停留在建筑物角落及低洼處；保持供水不間斷；注意空氣呼吸器的壓力，根據(jù)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)路線的長(zhǎng)短，果斷撤離，不可僅憑余氣報(bào)警器報(bào)警時(shí)間判斷撤離時(shí)間。

5.7 控制泄露存在的風(fēng)險(xiǎn)

消防隊(duì)要配合事故單位采取工藝措施進(jìn)行壓井或遠(yuǎn)距離點(diǎn)燃，消防隊(duì)采取開(kāi)花或噴霧方式進(jìn)行保護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生爆炸或?yàn)?zāi)情突變時(shí)，要緊急撤離。

5.8 后續(xù)處置存在的風(fēng)險(xiǎn)

戰(zhàn)斗結(jié)束后，所有參戰(zhàn)人員要做身體檢查，發(fā)現(xiàn)不適癥狀及時(shí)到醫(yī)療部門(mén)就診；洗消工作必須徹底，所有消防車、設(shè)備、工具和裝備都要徹底清洗及消毒；在短期內(nèi)，不要去低洼地和通風(fēng)不良地，防止殘留有害氣體危害；撿拾殘余死禽畜尸體，堅(jiān)決不能食用，以免中毒，應(yīng)立即交給指定人員登記，按規(guī)定統(tǒng)一處理。

6 結(jié)語(yǔ)

硫化氫是油田生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)的有害氣體，必須做好安全防護(hù)工作，如發(fā)生井噴事故，需要及時(shí)果斷準(zhǔn)確的處置，才能有效地控制事故的影響，盡可能減少人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失和社會(huì)影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 李芒，劉建川，鄧?yán)?油氣田硫化氫形成機(jī)理與安全防治研究[J].廣州化工，2013，41（14）.