硫化氫氣體現(xiàn)場檢測安全裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

范新忠 張斌 張作佳（新疆油田公司準(zhǔn)東采油廠）

硫化氫是一種無色、劇毒、強(qiáng)酸性氣體。低濃度硫化氫氣體具有臭雞蛋氣味，其相對密度為1.19 kg/m3，較空氣重，溶于水，溶解度隨溫度升高而降低。燃燒時(shí)帶藍(lán)色火焰，并產(chǎn)生對眼和肺非常有害的二氧化硫氣體。硫化氫的爆炸極限范圍是4.3%～46%[1]。在油井生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)覺硫化氫的氣體時(shí)，操作人員可以嗅到空氣中含量百萬分之一的硫化氫氣體的存在。但當(dāng)硫化氫濃度達(dá)到4.6 ppm，會(huì)使人的嗅覺鈍化。當(dāng)硫化氫在空氣中的含量達(dá)到100 ppm以上，嗅覺會(huì)迅速鈍化，而得出空氣中不含硫化氫的不可靠的判斷。因此，根據(jù)嗅覺器官測定硫化氫的存在極不可靠，十分危險(xiǎn)?，F(xiàn)在各生產(chǎn)單位工作現(xiàn)場都采用便攜式硫化氫檢測儀來確定油氣中硫化氫的存在及含量。便攜式氣體監(jiān)測儀利用化學(xué)傳感器來感應(yīng)硫化氫，其測定結(jié)果表示在某一瞬時(shí)流經(jīng)化學(xué)傳感器的硫化氫體積，它具有體積小、重量輕、反應(yīng)快、靈敏度高，還有非常清晰的大液晶顯示屏，聲光報(bào)警提示，可以檢測危險(xiǎn)氣體并及時(shí)提示操作人員預(yù)防等特點(diǎn)[2]。但是，在使用硫化氫氣體檢測儀時(shí)檢測時(shí)，現(xiàn)場操作人員的技術(shù)水平與檢測現(xiàn)場的氣候環(huán)境影響造成檢測數(shù)值誤差較大。

1 檢測操作時(shí)存在的問題

現(xiàn)有的檢測操作程序，在檢測全過程中將開啟狀態(tài)下的硫化氫檢測儀分別固定在井口下風(fēng)方向或作業(yè)人員腰部以下，距井口、液罐、導(dǎo)流管和其它硫化氫可能聚集的地方50 cm內(nèi)下風(fēng)向口范圍內(nèi)連續(xù)檢測20 min取穩(wěn)定值。如硫化氫檢測儀器報(bào)警，立刻啟動(dòng)應(yīng)急程序。但存在的問題如下：

在測量井口排出液及集輸管線內(nèi)液體是否有有毒有害氣體時(shí)，要將井口或集輸管線的放空閥打開，釋放出少量的油氣，再用檢測儀對釋放出的油氣進(jìn)行檢測，檢測探棒距離釋放點(diǎn)太遠(yuǎn)，排放的氣體會(huì)被氣流吹散，造成檢測結(jié)果不準(zhǔn)確。如果將檢測儀的檢測探棒直接插入井口釋放點(diǎn)檢測，油氣壓力過大造成檢測儀傳感器及設(shè)備損壞[3]。

在有限空間內(nèi)（室內(nèi)）檢測壓力容器內(nèi)的硫化氫含量時(shí)，需佩戴正壓式呼吸器，個(gè)別員工為圖省事，違章操作，不佩戴防護(hù)用品，打開釋放點(diǎn)直接將油氣排放在有限空間內(nèi)檢測，加大了操作員工中毒的風(fēng)險(xiǎn)，這種檢測方法人為因素對測量結(jié)果影響較大。同時(shí)在排放氣液時(shí)，排出的液體不但污染檢測設(shè)備，飄散在空氣中的油氣和散落在地面的油污，增加了治理環(huán)境污染的工作量[4]。

2 檢測過程

制作一個(gè)收集氣液用的收集筒，為便攜式檢測儀提供了一個(gè)半密閉的檢測空間，該收集筒能有效防止被檢測氣體受周圍環(huán)境氣候影響，保持原有的濃度。檢測時(shí)能隔離有害氣體與操作員工的接觸，檢測過程中排放的氣液不會(huì)散落在地面造成環(huán)境污染。這種檢測方法能連續(xù)監(jiān)測，同時(shí)提高檢測的準(zhǔn)確度，降低操作時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)，減小環(huán)境污染。

2.1 檢測原理

制作一個(gè)圓形桶狀容器（鋼制），用來收集油井氣液，該容器由氣液收集桶體、氣液進(jìn)口、氣體檢測口、氣液排放口、過濾隔板主要部件組成。在檢測時(shí)，將被檢測的氣液由氣液進(jìn)口排放到氣液收集桶內(nèi)，氣體充滿容器后，少部分氣體經(jīng)過濾隔板進(jìn)入氣體檢測口，由硫化氫檢測儀對吸入的氣體進(jìn)行檢測，確定硫化氫的存在及含量，其余氣體由氣液排放口排出，檢測時(shí)如有液體排出可流入桶底，檢測完畢后回收處理，清洗桶體，再次使用。整個(gè)檢測過程不受環(huán)境氣候的影響，能夠持續(xù)檢測。檢測數(shù)值較為平穩(wěn)、準(zhǔn)確，整個(gè)檢測過程操作員工與被檢測氣體零接觸（圖1）。

圖1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

2.2 檢測程序

1）準(zhǔn)備用具。需要便攜式四合一硫化氫檢測儀、鋼制直徑為150 mm氣液收集桶，耐油耐酸直徑0.8 mm氣液收集管，透明樹脂橡膠管直徑0.8 mm，普通膠管氣液排放管直徑25 mm，安全距離2～3 m，硫化氫檢測儀見圖2。

圖2 硫化氫檢測配件示意圖

2）操作方法。打開硫化器檢測儀進(jìn)行自檢程序，正常啟動(dòng)后檢測環(huán)境氣體是否正常，有限空間內(nèi)要先通風(fēng)后檢測；安裝氣液收集管和氣體吸入管；安裝氣體排放管，室內(nèi)檢測需將排放管延長至室外，室外檢測將排放管出口方向置于安全距離的下風(fēng)口，防止操作員工發(fā)生中毒現(xiàn)象；將氣液收集桶牢固掛靠在被檢測設(shè)備上，防止掉落，密封連接氣液收集管；將已啟動(dòng)的硫化氫檢測儀與氣體吸入管密封連接；緩慢打開被檢設(shè)備的放空閥，聽到出氣聲后關(guān)閉閥門，觀察硫化氫檢測儀的數(shù)值變化，如無變化再次打開閥門，延長排放時(shí)間，觀察硫化氫數(shù)值變化，如發(fā)生報(bào)警應(yīng)立即關(guān)閉閥門，記錄最高數(shù)值?？芍貜?fù)檢測2～3次，求得精確數(shù)值（圖3）。

圖3 檢測操作

3）使用效果。通過對12#、17#、22#計(jì)量站集油管線和聯(lián)合站脫硫塔出口、伴生氣外輸、干氣外輸、彩31外輸管線的硫化氫含量用兩種方法多次檢測后取得平均值，對比檢測數(shù)值（圖4）。

圖4 外輸管線硫化氫含量檢測平均值對比

通過對比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，使用輔助裝置后測得的數(shù)據(jù)均高于開放檢測的數(shù)據(jù)，由此說明使用輔助裝置后測出的硫化氫含量是真實(shí)、有效的，硫化氫檢測輔助可以作為生產(chǎn)現(xiàn)場硫化氫檢測的重要工具。

由于采用半密閉放空檢測，檢測出的硫化氫數(shù)值比散播在空氣中檢測數(shù)值更精確，精確的硫化氫數(shù)據(jù)給生產(chǎn)管理者制定更安全的防范措施提供了真實(shí)可靠的依據(jù)，在檢測過程中沒有發(fā)生安全事件及排放出的液體落地現(xiàn)象。被檢查的設(shè)備連接安裝時(shí)，只需更換與釋放點(diǎn)相同管徑的膠管連接即可。

2.3 檢測裝置的優(yōu)點(diǎn)

1）該裝置體積較小、便于攜帶，適用油氣水井、壓力容器、集輸管線內(nèi)的硫化氫含量檢測，操作簡單，安裝方便。

2）檢測過程不受環(huán)境氣候的影響，能夠持續(xù)檢測，檢測數(shù)值平穩(wěn)、準(zhǔn)確、時(shí)間短、效率高。檢測時(shí)，杜絕操作員工與被檢測氣體的直接接觸，無須佩戴防護(hù)裝置，使用安全可靠。

3 結(jié)論

就近幾年硫化氫中毒事故時(shí)有發(fā)生的現(xiàn)狀，各個(gè)油氣生產(chǎn)單位現(xiàn)場都使用便攜式檢測儀檢測硫化氫的存在及含量，對井口、壓力容器、集輸管線內(nèi)的硫化氫定期檢測，已成為日常工作。使用此裝置配合硫化氫檢測儀檢測有毒有害氣體，可以形成統(tǒng)一的操作方法，獲取較為準(zhǔn)確的測量值，為現(xiàn)場施工及井下作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和應(yīng)急預(yù)案提供準(zhǔn)確可靠的資料，同時(shí)有效保護(hù)了操作員工的生命安全，預(yù)防人員中毒傷亡事故的發(fā)生[5]。