鉆井現(xiàn)場硫化氫氣體的監(jiān)測與防護措施

吳若天

中石化華北石油工程有限公司錄井分公司，中國·河南 鄭州 450000

鉆井現(xiàn)場；硫化氫氣體；氣體檢測；安全防護

1 引言

鉆進現(xiàn)場存在較多的潛在危害，一旦發(fā)生有毒氣體的泄露，就會造成工作人員的人身安全，同時還將影響附近居民的生活質(zhì)量，甚至可能引起人員傷亡或者死亡。在進行天然氣和石油的鉆探過程中，必須重視安全問題，對有毒氣體進行實時的監(jiān)測，同時針對現(xiàn)在監(jiān)測過程中可能存在的一些問題，必須積極改進，做好防護措施，保障人員安全和施工安全。

2 硫化氫對石油鉆井的危害

硫化氫是一種無色，有臭雞蛋味，具有劇毒，酸性和強還原性氣體。分子量為34.08，相對密度為1.19。溶于水和有機溶劑，例如：酒精，石油溶劑和原油。由于硫化氫比空氣重，因此硫化氫通常會積聚在通風(fēng)不良的下部凹槽中。硫化氫易溶于水和許多有機溶劑，并且由于水或油的流動而可能從源頭流走，這可能導(dǎo)致意外中毒。硫化氫氣體具有較強的毒性，容易對人體造成較為嚴重的危害。在硫化氫勘探和開發(fā)過程中經(jīng)常發(fā)生嚴重腐蝕了設(shè)備和工具，因此，在石油鉆井過程中監(jiān)測硫化氫非常重要，在被硫化氫腐蝕之后，可能發(fā)生井下管柱掉落，損壞地面歧管，儀表和油井，甚至可能會造成損壞或引起嚴重的爆炸或火災(zāi)。同時，硫化氫氣體還會影響鉆井液的質(zhì)量，混入硫化氫氣體之后，鉆井液會出現(xiàn)pH值和堿度降低，粘度增加，積液量增加，水性鉆井液的顏色變?yōu)樯罹G色的現(xiàn)象。硫化氫直接影響了開采出的石油的質(zhì)量，必須加以重視，否則將直接造成成本的增加和資源的浪費。同時，防止硫化氫氣體的泄露不僅僅是為了施工人員的安全，還必須對周邊的居民生命和生活安全負責(zé)。硫化氫氣體一旦發(fā)生泄露，就會直接造成附近大氣的污染和地質(zhì)土壤環(huán)境的污染，造成較為嚴重的后果，并且這個后果是長期的，很難在短時間內(nèi)消除。

3 硫化氫的檢測與防護

現(xiàn)在的硫化氫氣體的監(jiān)測過程中經(jīng)常存在一些問題，在檢測過程中不規(guī)范，監(jiān)測范圍不夠大，檢測到硫化氫氣體后報警內(nèi)容單一的情況，針對這些情況必須采取一些相應(yīng)的措施，將硫化氫氣體的監(jiān)測工作從地表拓展到地層，規(guī)范施工的流程，同時還需要引進先進的設(shè)備，確保報警內(nèi)容的多樣性，讓工作人員可以根據(jù)報警的內(nèi)容及時進行有效的處理，同時也不會因為過度的緊張造成工期的耽誤或者工作人力物力的浪費。這些措施需要施工人員，施工部門協(xié)作進行[1]。

3.1 硫化氫的監(jiān)測應(yīng)從地表氣體監(jiān)測擴展到地層流體監(jiān)測

硫化氫在監(jiān)測過程中監(jiān)測的本質(zhì)原因是防止硫化氫對人體造成的傷害，然而，如果氣體已經(jīng)泄露到地面，危害就很難避免。要想降低硫化氫氣體對施工安全的危害，就必須將地面監(jiān)測進一步擴展到地層中，在硫化氫氣體揮發(fā)和泄露之前進行監(jiān)測和實施處理，避免硫化氫氣體進一步造成危害。在中國石油和天然氣鉆探的歷史中，由于對井下流體的監(jiān)測不善，噴發(fā)不良造成了一些嚴重的硫化氫事故。在進行氣體監(jiān)測的過程中，必須將監(jiān)測的范圍擴大到地層，將地層的硫化氫氣體的監(jiān)測進行嚴格的要求和管理，只要能夠在硫化氫氣體泄漏到地面之前進行處理，就可以有效的減小硫化氫氣體的危害。對硫化氫氣體的監(jiān)測一個是是否發(fā)生泄露，一個是泄露的氣體量的大小，在進行檢測時，必須采用先進的設(shè)備進行精準的監(jiān)測。

3.2 加深對地質(zhì)環(huán)境的了解

一些鉆井液添加劑可通過高溫裂化產(chǎn)生硫化氫，但硫化氫主要發(fā)生在石油鉆井過程中的地層本身中，尤其是碳酸鹽和碳酸鹽巖層中的蒸發(fā)地層，相關(guān)的石膏鹽地層易于儲存硫化氫氣體。因此，監(jiān)測硫化氫需要認識鉆井的形成和對當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)特征的了解，在鉆探之前，有必要確定相鄰區(qū)域內(nèi)發(fā)生的硫化氫異常，并計劃進行硫化氫監(jiān)測和預(yù)報。因此，通過在使用標準層或光刻組合比較標記層的鉆井過程中識別局部的硫化氫水平地平線并增強分析和比較，可以準確地預(yù)測要穿孔的硫化氫形成地層[2]。

用硫化氫在結(jié)構(gòu)中鉆孔不僅對人類安全至關(guān)重要，而且對于環(huán)境保護，防止污染以及減少設(shè)備和鉆孔工具的腐蝕也很重要。因此，在出現(xiàn)問題之前，必須在鉆井和測井期間采取安全措施。施工人員在進行施工的過程中必須嚴格監(jiān)測機械設(shè)備的使用情況，避免設(shè)備出現(xiàn)腐蝕或者老化等問題將對整個工程進度造成較大的影響，通過合理的防護措施可確保整個過程中的鉆井幾乎平衡，并控制地層中的硫化氫。通過在使用標準層或光刻組合比較標記層的鉆井過程中識別局部的硫化氫水平地平線并增強分析和比較，可以準確地預(yù)測要穿孔的硫化氫形成地層。

3.3 加強現(xiàn)場監(jiān)測力度

在大量硫化氫進入表面過渡井，高濃度，井中時間短，氣體滲透，后效應(yīng)氣體入侵和化學(xué)方法之后，仍然會發(fā)生溢流，必須進行分離，轉(zhuǎn)化和固定焚化。在這種情況下，人們必須繼續(xù)保護自己免受危險源的傷害。井的布置和要求需要建立二級安全通道，以適應(yīng)風(fēng)向變化。設(shè)施的所有入口處均應(yīng)安裝適當(dāng)?shù)木鏄酥竞推鞄?。必須有足夠的安裝油井設(shè)備的空間，并且禁止在鉆頭底部下方的油井周圍堆積碎屑，以防止硫化氫在井內(nèi)及其周圍積聚。風(fēng)向標應(yīng)安裝在井架的頂部，如果沒有風(fēng)或微風(fēng)，則需要使用大型鼓風(fēng)機或排氣扇，通過鉆探振動篩或其他硫化氫容易聚集的底部。所有防護設(shè)備應(yīng)放置在方便干凈的地方，設(shè)備保持待機狀態(tài)并保持記錄[3]。

每個油氣田都根據(jù)該地區(qū)油氣儲層壓力的特征制定了詳細的法規(guī)，規(guī)定鉆井過程中鉆井液的灌注和鉆井作業(yè)。應(yīng)充分利用現(xiàn)場測井設(shè)備的在線監(jiān)控功能，設(shè)置警報閾值，立即警告施工人員，并在發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作時向井報告[4]。正確選擇檢測器的位置是及時準確地獲得測試結(jié)果的前提。檢測到的位置和硫化氫的確切值在鉆井過程中，硫化氫氣體與鉆井液一起循環(huán)，該鉆井液首先出現(xiàn)在水源中，流經(jīng)除氧器，振動篩，循環(huán)罐進入泵室并連續(xù)進入周圍區(qū)域。當(dāng)它擴散時，該區(qū)域包含大量硫化氫，其中脫氣和振動篩中的硫化氫最大。硫化氫的積累也與氣流有關(guān)，由于通風(fēng)條件差，循環(huán)罐的角落很可能導(dǎo)致硫化氫的積累。因此，硫化氫檢測儀的安裝位置應(yīng)選擇緩沖罐（振動篩），源和循環(huán)池的角落，而泵房，鉆臺，方形井，安裝方法應(yīng)在方形井，鐘形進水口及所附?jīng)_洗水箱和地面附近三維安裝，并分別安裝探測器[5]。

在現(xiàn)場的監(jiān)測工作進行時，必須加大成本投入，設(shè)立專門的監(jiān)管部門，確保監(jiān)測工作的落實。同時，需要設(shè)置專門的檢修部門，對設(shè)備進行定時的檢修，確保設(shè)備能夠始終保持在較好的工作狀態(tài)下，不會因為設(shè)備的老舊對工程和項目造成嚴重的影響。設(shè)立專門負責(zé)監(jiān)管和檢修的部門，可以有效的引進專業(yè)的管理人員和技術(shù)人員，有利于整個過程的開展，同時還可以提高工作的效率，督促每個工作人員將安全問題放在首位，提高安全意識，保障人身安全應(yīng)當(dāng)是施工的基礎(chǔ)。

3.4 保證警報內(nèi)容的多樣化

當(dāng)前井中的硫化氫監(jiān)測警報內(nèi)容相對簡單，通常，只有“硫化氫的存在”信息被發(fā)送到井中，過于簡單的報告信息對施工人員的安全并不能起到較大的改善作用，在進行危險報警時，必須明確危害的程度以及可逃生的時間。因此，在進行報警內(nèi)容的設(shè)置的過程中，必須設(shè)置更加多樣的內(nèi)容，將詳細的硫化氫監(jiān)測信息傳達給工作人員，以便工作人員可以做出相應(yīng)的應(yīng)對措施。

在進行報警信息多樣化的過程中，需要加大先進設(shè)備的成本投入，引入國際上的新技術(shù)和新設(shè)備，學(xué)習(xí)國際上較為先進的一些理念和技術(shù)。企業(yè)需要通過引進技術(shù)人才和先進設(shè)備的形式進行技術(shù)的革新，先進人才的引進可以是引進有國際工作經(jīng)歷的留學(xué)人才，也可以直接引進國際上的技術(shù)人員，通過這種方式，逐步了解和掌握國外使用的先進方案，保證中國的鉆井工作能夠在技術(shù)水平上保持在國際上的領(lǐng)先地位。

4 結(jié)語

在進行石油或者天然氣的鉆探過程中，必須保證施工的安全，盡量避免意外的發(fā)生，按照規(guī)章制度，進行硫化氫的監(jiān)測和防護工作。在進行硫化氫氣體的監(jiān)測過程中存在一些問題，為了提高施工過程的安全性，必須對硫化氫氣體的監(jiān)測過程進行進一步的完善，促進鉆井工程的效率和質(zhì)量。加強硫化氫氣體的監(jiān)測工作，可以加強鉆井現(xiàn)場的施工管理，確保施工現(xiàn)場的安全。