硫化氫氣體檢測(cè)方法及安全防范對(duì)策探討

武君

摘 要：20世紀(jì)80年代初期，探明的含硫化氫天然氣占全國(guó)氣層氣儲(chǔ)量的1/4。而目前我國(guó)含硫氣田（含硫2%～4%）氣產(chǎn)量占全國(guó)氣產(chǎn)量的60%。硫化氫不僅嚴(yán)重威脅著人們的生命安全，而且還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，對(duì)金屬設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕破壞。因此，為確保人員的絕對(duì)安全，杜絕硫化氫中毒事故的發(fā)生，了解硫化氫氣體的來(lái)源和危害，掌握硫化氫氣體的預(yù)防與處理知識(shí)和硫化氫檢測(cè)方法非常重要。

關(guān)鍵詞：硫化氫；金屬設(shè)備；硫化氫中毒；人身安全防范措施

文章介紹了硫化氫氣體的來(lái)源和危害以及井場(chǎng)硫化氫氣體含量的檢測(cè)方法，闡述了在石油天然氣行業(yè)中預(yù)防硫化氫中毒的必要性和緊迫性，并提出了在硫化氫環(huán)境中的一些人身安全防范措施。

一、硫化氫的性質(zhì)、來(lái)源及危害

（一）硫化氫的理化性質(zhì)

硫化氫（H2S）氣體分子是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)硫原子組成，為無(wú)色、劇毒、酸性氣體，有臭雞蛋味，別名氫硫酸。分子量為34.08，熔點(diǎn)為- 85.5℃，沸點(diǎn)為- 60.4 ℃，相對(duì)密度為（空氣=1）1.19，比空氣稍重，能溶于水，溶解度隨水溫的增高而降低。在空氣中易燃，燃燒時(shí)發(fā)出蘭色火焰，并產(chǎn)生對(duì)眼和肺非常有害的二氧化硫氣體。通常情況下以氣態(tài)存在，當(dāng)硫化氫與空氣或氧氣混合到一定比例（4.3%～46%）時(shí)就形成一種爆炸混合物，遇火爆炸。

（二）硫化氫的來(lái)源

硫化氫（H2S）是硫和氫結(jié)合而成的氣體。硫和氫都存在于動(dòng)植物的機(jī)體中，在高溫、高壓及細(xì)菌作用下，經(jīng)分解可產(chǎn)生硫化氫。在天然氣生產(chǎn)、高含硫原油生產(chǎn)中經(jīng)常能遇到硫化氫。油氣井中的硫化氫主要來(lái)源于以下四個(gè)方面：

1.熱作用于油氣層時(shí)，油氣中的有機(jī)硫化物分解，產(chǎn)生出硫化氫。

2.石油中的涇類、有機(jī)質(zhì)與儲(chǔ)集層水中的硫酸鹽經(jīng)高溫還原作用而產(chǎn)生硫化氫。

3.通過(guò)地層裂縫等管道，下部地層中硫酸鹽層的硫化氫

4.油氣井作業(yè)中，鉆井液的某些處理劑在高溫作用下發(fā)生熱分解以及鉆井液中細(xì)菌的作用都可能產(chǎn)生硫化氫。含硫化氫油氣田在區(qū)域分布上，多存在于碳酸鹽巖-蒸發(fā)巖地層中，其含量隨地層埋深增加而增大。

（三）硫化氫的危害

在鉆井過(guò)程中，硫化氫的危害可以歸結(jié)為四個(gè)方面：

1.硫化氫對(duì)人體的危害。硫化氫是具有刺激性和窒息性的無(wú)色氣體。低濃度接觸僅有呼吸道及眼的局部刺激作用，高濃度時(shí)全身作用較明顯，表現(xiàn)為中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀和窒息癥狀。硫化氫具有“臭蛋樣”氣味，但極高濃度很快引起嗅覺(jué)神經(jīng)麻痹而不覺(jué)其味，所以高含量時(shí)難發(fā)覺(jué)，此時(shí)人很容易中毒而導(dǎo)致死亡。

2.硫化氫對(duì)設(shè)備材料的危害。（1）硫化氫對(duì)金屬材料的腐蝕。硫化氫溶于水形成弱酸，對(duì)金屬的腐蝕形式有電化學(xué)失重腐蝕、氫脆和硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，以后兩者為主，一般統(tǒng)稱為氫脆破壞。氫脆破壞往往造成井下管柱的突然斷落、地面管匯和儀表的爆破、井口裝置的破壞，甚至發(fā)生嚴(yán)重的井噴失控或著火事故。（2）硫化氫能加速非金屬材料的老化。在地面設(shè)備、井口裝置、井下工具中，有橡膠、浸油石墨、石棉等非金屬材料制作的密封件。它們?cè)诹蚧瘹洵h(huán)境中使用一定時(shí)間后，橡膠會(huì)產(chǎn)生鼓泡脹大，失去彈性；浸油石墨及石棉繩上的油被溶解而導(dǎo)致密封件的失效。

二、硫化氫氣體的檢測(cè)

利用專用儀器和方法，隨鉆檢測(cè)硫化氫在鉆井液、巖屑和大氣中體積分?jǐn)?shù)的方法稱為井場(chǎng)硫化氫檢測(cè)方法。硫化氫是酸性氣體，在堿性鉆井液中溶解度大，在酸性鉆井液中溶解度小，表2是華北油田所做的硫化氫在不同pH值堿性鉆井液中的溶解飽和度。目前鉆井常用的鉆井液呈堿性，pH值9～12。在正常鉆進(jìn)時(shí)，浸入鉆井液中的硫化氫少，不超過(guò)溶解飽和度，因此在鉆井液出口槽面檢測(cè)不出硫化氫。如果大量氣侵，以致發(fā)生井涌或井噴，這時(shí)硫化氫侵入量將大大超過(guò)鉆井液的溶解飽和度，過(guò)量的硫化氫將以氣體形式裹在鉆井液中迅速竄至地面，這樣硫化氫就會(huì)嚴(yán)重污染鉆臺(tái)及井場(chǎng)周圍的大氣，造成嚴(yán)重中毒事故。

（一）快速測(cè)定管法

快速測(cè)定管法也是現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)大氣中硫化氫含量常用的方法。原理是將吸附醋酸鉛（PbAc）和氯化鋇（BaCl）的硅膠裝入細(xì)玻璃管內(nèi)，抽100ml含硫化氫的氣體，在60s內(nèi)注入，形成褐色硫化鉛（PbS）。根據(jù)硅膠柱變色的長(zhǎng)度測(cè)定出硫化氫的體積分?jǐn)?shù)?，F(xiàn)場(chǎng)錄井是在鉆井液出口槽面上，用注射器抽取100ml氣樣，通過(guò)測(cè)定管，硅膠柱變色長(zhǎng)度與標(biāo)準(zhǔn)尺比較，求得硫化氫的體積分?jǐn)?shù)。此法具有簡(jiǎn)便、快捷、便于攜帶和靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)。

（二）醋酸鉛試紙法

醋酸鉛試紙與硫化氫反應(yīng)生成褐色硫化鉛，與標(biāo)準(zhǔn)比色板對(duì)比求得硫化氫的體積分?jǐn)?shù)。此法適用于鉆井液和大氣硫化氫測(cè)量，是一種定性和半定量方法。

（三）激光法

在當(dāng)前環(huán)境下，高職體育教學(xué)的整體內(nèi)容比較局限在學(xué)校體育方面，大部分都是田徑類項(xiàng)目，相較于社區(qū)體育而言，缺少體育項(xiàng)目的實(shí)用性。根據(jù)統(tǒng)計(jì)出來(lái)的數(shù)據(jù)，不同年齡段的人群最喜愛(ài)的6個(gè)體育項(xiàng)目從多到少分別為：跑步、游泳、羽毛球、健美操、散步和籃球。為此，學(xué)校體育需要結(jié)合人們愛(ài)好，不斷的對(duì)教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，在課堂教學(xué)中合理科學(xué)的選擇題材，鍛煉學(xué)生終身體育的意識(shí)，為學(xué)生體育能力服務(wù)，方便在步入就業(yè)崗位后，快樂(lè)的生活和工作，更好的為單位服務(wù)，同時(shí)在社區(qū)體育發(fā)展中貢獻(xiàn)自己的力量。

激光法原理是將光學(xué)檢測(cè)探頭直接安裝在氣體檢測(cè)管兩側(cè)，半導(dǎo)體激光器射出的調(diào)制激光束穿過(guò)檢測(cè)管中的被測(cè)氣體，落到接收單元中的光電傳感器上。激光束能量被所測(cè)氣體分子吸收而發(fā)生衰減，接收單元探測(cè)到的光強(qiáng)度所發(fā)生的衰減與發(fā)射器和接收器之間的被測(cè)氣體含量成正比。通過(guò)分析激光強(qiáng)度衰減可以獲得所測(cè)氣體的濃度。該技術(shù)具有現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、快速響應(yīng)（<5s）、適用范圍大、精度高、可靠性高和維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)。

三、含硫化氫環(huán)境中的安全防護(hù)措施

（一）井場(chǎng)及鉆井設(shè)備的布置

1.井場(chǎng)選址應(yīng)遠(yuǎn)離人口稠密的村鎮(zhèn)，油氣井井口距高壓線及其他永久性設(shè)施不小于75m；距民宅不小于100m；距鐵路、高速公路不小于200m；距學(xué)校、醫(yī)院和大型油庫(kù)等人口密集性、高危性場(chǎng)所不小于500m。

2.井場(chǎng)周圍應(yīng)空曠，風(fēng)能在井場(chǎng)前后或左右方向暢通流動(dòng)；井場(chǎng)上應(yīng)有兩個(gè)以上出入口，便于應(yīng)急時(shí)采取搶救措施和疏散人員。

3.鉆井設(shè)備的安放位置應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐闹饕L(fēng)向和鉆開(kāi)含硫油氣層時(shí)的季節(jié)風(fēng)風(fēng)向。井場(chǎng)值班室、工程室、鉆井液室、氣防器材室等應(yīng)設(shè)置在井場(chǎng)主要風(fēng)向的上風(fēng)方向。

（二）硫化氫的監(jiān)測(cè)及人身安全防護(hù)

1. 硫化氫易聚集的區(qū)域，如井口、循環(huán)池等處應(yīng)設(shè)立毒氣警告標(biāo)志。

2. 作業(yè)區(qū)應(yīng)配備空氣呼吸器、充氣泵、可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)報(bào)警儀、便攜式硫化氫監(jiān)測(cè)報(bào)警儀和固定式硫化氫監(jiān)測(cè)報(bào)警儀。

3. 值班干部、當(dāng)班司鉆、副司鉆和“坐崗”人員應(yīng)佩戴便攜式硫化氫監(jiān)測(cè)報(bào)警儀；固定式硫化氫監(jiān)測(cè)報(bào)警儀應(yīng)在司鉆或操作員位置、方井、振動(dòng)篩、井場(chǎng)工作室等地方設(shè)置探頭，并能同時(shí)發(fā)出生光報(bào)警。

4. 硫化氫防護(hù)器具應(yīng)存放在清潔衛(wèi)生和便于快速取用的地方，并對(duì)其采取預(yù)防損壞、防污染、防灰塵和防高溫的保護(hù)措施。