油气田开发中硫化氢产生机理及防治措施
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石油开采中产生的硫化氢危害及防护分析(2.长庆油田分公司第五采油厂陕西西安)摘要:硫化氢是一种剧毒危险气体。
空气中极少量的硫化氢会危及人员的生命安全,在油气田建设中不可避免地会发生硫化氢的逸出和泄漏。
在油气田开发生产过程中,必须高度重视硫化氢的防治工作,加强防护材料和设备的配备和监控,定期进行硫化氢培训和应急演练,确保硫化氢泄漏危险不再发生。
生产中需要采用硫化氢脱硫处理工艺,加强硫化氢的检测、培训和保护,确保安全生产和环境保护。
关键词:石油开采,硫化氢,危害,腐蚀,防护前言硫化氢是一种无色气体,在低浓度下有臭鸡蛋味。
比空气重,容易在低洼处积聚。
硫化氢是一种窒息性和刺激性气体。
同时,它也是一种强烈的神经毒性物质,对he膜有明显的刺激作用。
高浓度可直接抑制呼吸中枢,导致窒息和死亡。
接触硫化氢的主要方式是通过呼吸道吸入。
硫化氢很容易粘附在衣服上,并在空气中停留很长时间。
硫化氢危害具有以下显著特点:硫化氢的主要危险是在短时间内意外接触高浓度硫化氢会导致触电死亡。
高浓度的硫化氢会导致嗅觉迅速麻痹。
臭鸡蛋的气味不能用来判断危险场所硫化氢浓度的高低。
近一半的硫化氢致命病例死于救援不合时宜,救援人员在救援过程中没有使用个人防护装备。
1 石油开采中产生的硫化氢危害1.1生产方面的危害金属和非金属材料的腐蚀。
硫化氢溶于水形成弱酸。
金属的腐蚀形式包括电化学失重腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀开裂。
后两种主要是氢脆失效,通常被称为氢脆失效。
氢脆常导致井下管柱突然断裂、地面管汇和仪表爆破、井口装置损坏,甚至发生严重的井喷失控或火灾事故。
氢脆是硫化氢对金属材料最严重的腐蚀。
这种损伤与以下四个因素密切相关:硬度。
钢越硬,对硫化氢腐蚀应力开裂越敏感。
淬火和冷锻后,材料的这些极限可以稍微提高。
腐蚀性环境。
在导致金属断裂的过程中,腐蚀反应是一个非常重要的部分。
这些腐蚀包括酸性细菌和低pH液体环境的作用。
载荷和拉应力越大,硫化氢腐蚀应力开裂的敏感性越大。
油气田硫化氢腐蚀浅析摘要:在油气田生产运输的过程中,H2S会对管线设备等金属材料造成严重的腐蚀,从而导致管线设备的磨损和报废,造成重大的经济损失。
此外,由于管线设备受到严重腐蚀而使H2S泄漏,容易引起人员伤亡。
本文从油气田硫化氢腐蚀现状出发,对硫化氢腐蚀机理及防护进行浅析。
关键词:硫化氢腐蚀机理影响因素防腐1.硫化氢腐蚀机理研究国外包括Keddamt等建立的H2S水中铁溶解的反应模型;Armstrong和Henderson对电极反应分两步进行的理论描述; Bai和Conway对一种产物到另一种产物进行的还原反应机理进行了系统的研究;Sardiseo,Wright和Greeo研究了30℃时H2S—CO2—H2O系统中中碳钢的腐蚀,说明了H2S在两种分压下金属表面形成的不同硫化物膜及腐蚀速率随H2S浓度和溶液pH的影响。
Hausler 等人研究表明腐蚀中的速率控制步骤是通过硫化物膜的电荷的传递。
Ramanarayanan和Smith研究了4130钢在220℃含Cl-的饱和H2S溶液中的腐蚀,发现生成以Fe1-xS为主的硫化物膜,总的腐蚀速率控制步骤是铁离子通过不断增长的Fe1-xS膜,最终硫化物膜增长与溶解速率达到稳定。
Sardiseo和pitts观察到溶液在不同pH时金属表面形成了不同的硫化物膜。
Petelotetal研究表明了金属浸入含H2S溶液中硫化铁膜的增长随时间变化的情况。
另外Tewari和Campbell也有类似的研究。
Iofa等提出了H2S溶液中铁的腐蚀反应式依次为化学吸附反应(l.1式)和阳极放电反应(1.2式)。
Fe+H2S+H2O→FeSH-ads+H3O+ (1.1) FeSH-ads →FeSH-ads +2e- (1.2)Shoesmith则给出了FeSH-ads+继反应(1.2)后的不同转变情况:FeSH-ads →FeS+H+ (1.3) FeSH-ads +H3O+→Fe+2+H2S+H2O (l.4)H.Maetal得出H2S抑制腐蚀的反应式:Fe+H2S+H2→FeSH-ads +H3O+ (1.5)FeSH-ads →FeSHads +e - (1.6) FeSHads →FeSH++e -(1.7)Bolmer认为在H2S环境中阴极反应机理为: 2H2S+2e→H2+2HS- (1.8)在国内张学元先生研究硫化氢腐蚀机理反应式:H2S→H++HS- (1.9) HS-→H++S2- (1.10)2.硫化氢腐蚀的影响因素影响H2S腐蚀的因素主要可分为材料因素、环境因素。
油气田硫化氢形成机理及影响因素研究通过分析油气田开发的过程硫化氢产生的机理,提出了今后防治硫化氢主要从两个角度出发,一是研制高效的醇胺脱硫剂脱除以产生的硫化氢,二是杀菌剂的合成,从而消除硫化氢产生的根源-硫酸盐还原菌。
对于为进一步加强油气田安全开采提供参考。
标签:硫化氢;机理;醇胺法;硫酸盐还原菌为确保油田采油作业安全,防止硫化氢中毒事件的发生,避免硫化氢对生产设备的危害,减少硫化氢对环境的污染,文章结合国内外研究进展对硫化氢的形成机理及其影响因素进行了深入研究,为油田硫化氢治理提供一定的理论基础[1-3]。
1 油气田硫化氢产生的机理硫化氢是一种无色恶臭的有毒气体,属于二元弱酸,微溶于水生成氢硫酸(一种弱酸),随着油气田开发技术的进步,国内对于硫化氢问题给予了高度重视并进行了相关研究。
目前国内外普遍认为油气田开发过程中硫化氢的产生机理主要为以下几个方面:1.1 硫酸盐还原菌还原作用在油气藏地层深处通常含有大量的硫酸盐还原菌,一方面地层的温度(40℃左右)为其提供了滋生的条件,另一方面地层中含有大量的铵根离子及硝酸根离子,为硫细菌的生长提供了营养物质,通过对含有硫化氢的油水混合物进行破乳后取水样注射到细菌瓶中培养,发现含有铁钉的细菌瓶培养液颜色变黑,将细菌瓶打开后有恶臭气体溢出,从而得知硫酸盐还原菌的代谢产物含有大量的硫化氢,产生的硫化氢溶于水腐蚀了瓶中的铁钉。
此外,在油气田开的开发过程中经常通过注水井向油层注水以保持油层压力,部分未经过杀菌处理的污水常含有硫酸盐还原菌,地层中硫酸盐及油田水中的硫酸根在厌氧条件下,通过硫酸盐还原细菌的活动,同样会产生硫化氢气体[4]。
1.2 硫酸盐热化学还原反应在一定温度下(通常为120~150℃以上)硫酸盐矿物和有机物或烃类发生反应然后产生了硫化氢。
热化学成因认为油气藏中硫化氢源于地层中的含硫矿物与油气在地质条件下的化学作用。
由于地层深处的高温、高压条件,含硫矿物如CaSO4、MgSO4等可能与烃类发生化学反应生成硫化氢,同时在较高温度下,含硫有机物也可能发生热化学分解产生硫化氢。
油田污水系统硫化氢的危害及其治理探讨油田污水系统硫化氢的危害及其治理探讨一、引言油田作为重要的能源资源,其开发和生产过程中产生了大量的废水。
废水中含有大量有机物和无机物,其中硫化氢(H2S)是一种常见的有害物质。
硫化氢具有剧毒性和腐蚀性,对人体健康和环境造成严重威胁。
因此,了解油田污水中硫化氢的危害,寻找有效的治理方法具有重要意义。
二、硫化氢的危害1. 人体健康危害硫化氢是一种无色、有刺激性气味的气体,对呼吸道和眼睛有强烈刺激作用。
当浓度达到一定水平时,可以导致头晕、呕吐、流涎、眼结膜充血等症状。
高浓度的硫化氢能损害中枢神经系统,对心脏、肝脏和肾脏等内脏器官造成损伤。
特别是长期接触高浓度硫化氢的人员,容易患上疾病,甚至死亡。
2. 环境危害硫化氢会对土壤、水体、植物和动物造成严重的环境污染。
一旦进入土壤,会破坏土壤中的微生物活性,降低土壤肥力。
硫化氢溶解在水中会形成硫酸,对水环境造成腐蚀,破坏水生生物的生活环境。
植物叶子表面积聚过多硫化氢会导致光合作用障碍,影响植物的生长和发育。
而动物长期处在含硫化氢的环境中,会出现呼吸困难、中毒甚至死亡。
三、油田污水系统硫化氢治理方法探讨1. 加强预防措施(1)科学合理地进行油田污水系统设计,在设计阶段就要考虑硫化氢的处理问题,采取相应的技术措施控制硫化氢的生成。
(2)加强设备维护和管理,定期检查和更换老化设备,及时维修处理设备故障,减少漏气情况。
2. 改进处理工艺(1)物理处理方法通过物理方法除去污水中的硫化氢,常见的方法包括空气吹脱、化学氧化和吸附等。
空气吹脱是一种简便有效的硫化氢处理方法,通过将空气通入含硫化氢废水中,利用气泡的上浮和硫化氢的挥发,将硫化氢从废水中除去。
化学氧化是利用氧化剂将硫化氢氧化为不具有毒性的物质,例如使用氯气进行氧化处理。
吸附是通过选择性吸附剂吸附废水中的硫化氢,例如使用活性炭,将硫化氢吸附到其表面。
(2)生物处理方法生物处理是利用生物菌群降解废水中的硫化氢。
油田酸化作业井硫化氢防治措施探讨油田酸化作业井硫化氢防治措施探讨杨永生张绪平张世荣张志强长庆油田分公司安全环保监督部第一监督站一爱iI摘要l硫化氢是一种无色剧毒气体,属于一级危害物质在安塞油田酸化作业中,部分井产生硫化氢为保证酸他i时现场作业人?员豹安全,本文介绍了安塞油田酸化作业过程中H:S气体的产生机理,并从化学角度分析H2气体Ⅲ{…""防治措施,为降低酸化作业安全风险提供技术保障口童一0I关键词l安塞油田;硫化氢t酸化;防治措施硫化氢是仅次于氰化物的剧毒物,是易致人于死亡的有毒气体.硫化氢不仅危害人的生命安全,而且还造成严重的环境污染,对金属设备造成严重的腐蚀破坏,同时硫化氢是提炼硫磺的重要原料.因此,为确保酸化作业人员的绝对安全,杜绝硫化氢中毒事故发生,了解酸化过程中硫化氢气体的来源和危害,并掌握有效的防治措施意义重大.1硫化氢物理化学性质及来源--1.1硫化氢物理化学性质硫化氢是一种无色,剧毒,强酸性气体.低体积分数硫化氢气体具有臭鸡蛋味,其相对密度为1.19,较空气略重,能溶于水,溶解度随水温度增加而降低.燃烧时淡蓝色火焰,产生对眼和肺非常有害的二氧化硫气体.硫化氢在空间易聚集不易飘散,和金属发生化学反应,对金属设备造成严重的腐蚀破坏….1.2硫化氢的危害在大气中极限允许浓度是lOmg/in.当Hs浓6度在l40~15Omg/m时,人呼吸几小时即会中毒,当浓度超过1O00mg/m会立即中毒;当硫化氢与空气混合后,浓度达到4.3%~46%的范围内时,就形成一种爆炸混合物.H,S为剧毒(窒息性)气体,主要经呼吸道进入,吸入高浓度的硫化氢气体,引起反射性呼吸抑制,导致呼吸麻痹,造成"电击型"死亡.2酸化作业中硫化氢来源ll根据国内外H,S气体来源及产生机理研究发现,硫化氢产生机理有以下三种可能:微生物成因机理, 根据地层处于长期缺氧的条件下,硫酸盐还原菌可利用水中的sO发生反应,产生硫化氢气体,如反应(1)~(5);热化学成因机理(TSR),根据硫酸盐与有机物或烃类发生热化学分解作用,将硫酸盐矿物还原为H,S;火山喷发溶蚀成因机理,岩浆活动可使地壳深部的岩石受热而产生大量含HS的挥发成分沿深大断裂缝进入沉积岩层,储存在某一构造圈闭里,因天然或人为因素使这些构造圈闭与油气井产层沟通,使油气井产生H,S.酸化作业中硫化氢属于氢离子浓度增加,加速氢离子与二价硫离子结合,产生H,S.4Fe一4Fe.+8e(阳极反应)(I)8HO一8H+80H一(水的电离)(2)8H+8e一8H(阴极反应)(3)so;一+8H—s2_+4H:O(细菌的阴极去极化)(4)S一+2H一H,S(5)酸化通过井眼向地层注入一种或几种酸液或酸性混合液,利用酸与地层中部分矿物的化学反应,溶加孔隙,裂缝的流动能力,从而使油气井增产或注水井增注的一种工艺措施.安塞油田常用的酸液主要有盐酸,土酸,施工的残酸.由于往井筒或地层中加入酸液,增加H浓度,使得化学反应(5)反应速度增加,生成硫化氢量增加.硫化氢溶解度随水温度增加而降低,当酸液与部分矿物的化学反应时,释放大量的热量,水中硫化氢的溶解量减少,硫化氢气体从水中分离,相当于油气混合物的油气分离,产生滑脱现象,气体上升到井口.如杏19—12酸化完后,打蚀储层中的连通孔隙或天然(水力)裂缝壁面岩石,增开井口时硫化氢浓度为140ppm.表12006~2008年部分酸化井发现HS气体含量超标H2S含量序号井号井别区块措施类型检测时间备注(ppm)酸化完打开井口1杏19—12水井杏河酸化增注2006.9.16140发现2杏75—28油井杏河酸化解堵2008.3.1745放喷过程中发现3l硫化氢防治措施曩3.1现场配备硫化氢防治器材在酸化作业现场,必须配置严格按照现场规范标准相应的防护设备和检测器材,并在含硫化氢生产场所设立风向标,悬挂安全警示标志.因为酸化作业井中,可能存在要求硫化氢浓度超标,如2006年9月在杏l9一l2酸化增注时,硫化氢浓度高达l40ppm(见表1),作业人员进入作业区域作业必须携带硫化氢报警器,在井口检测人员建议佩戴空气呼吸器.3.2井筒加化学药品消除硫化氢因硫化氢和金属发生化学反应,对金属设备造成严重的腐蚀破坏,因此对于井下的硫化氢应予消除,防止其腐蚀油管柱.井筒加化学药品处理比较简单,通过水泥车把Hs消除剂注进去,使之与硫化氢发生反应上一段时间,生成无毒物体,反应完后开井测量井口H,s浓度.井筒加药时,其加药量与加药浓度,不太好确定,是暂时性的,当Hs继续产出时,而Hs抑制剂消耗完以后,井口HS的浓度又会恢复到原位.因此,在现场应尽量多配备化学药品.——o].吸收剂CL一00l常温状态下为淡蓝色液体,有轻微的刺激性,主要成分是具有一定结构的季铵盐, 因而具有很好的水溶性和酸溶性.与稳定剂同时使7用时,在不同强度的酸性条件下都能保持很高的稳定性,热稳定性良好,在l00℃下能稳定存在2h以上(见表2).吸收剂CL一001与H2S在水溶液中的主要反应为: 表2HS吸收剂CL-001的溶解性和热稳定性l0%HCL>45.3g溶解度(g)l5%HCL>38.3g2O%HCL>32.4g溶解度为20℃时数值6O℃>4h,4h内无沉淀,无析浮,浑浊稳定性10O℃>2h,2h内无沉淀,无析浮,浑浊R一一cH=cH-一cH0+H25——'I.)3吸收剂CL001对H,S的吸收反应与丙烯醛的吸收反应相似,其d一位碳一碳双键具有较高的化学反应活性,决定了对H,S的吸收特性.吸收剂CL001对H,S的吸收反应主要为加成反应,上述反应产物仍为季铵盐类化合物,具有高的酸溶性和水溶性. 当H,S含量较高时,将增加副反应进行的程度,可能的副反应如下:SHRN(CH3)3H一一H.+R一Ho'cH3S副反应将额外消耗吸收剂,这对吸收剂的利用效率会产生不利的影响.副反应产物仍保持高的酸溶性和水溶性,不会从溶液中析出沉淀,这在酸化作业中是非常有利的.另外CL一00l的水溶性以及酸溶性特点,保证了各类施工作业的正常进行,并与缓蚀剂,破乳剂有很好的配伍性.井下温度一般都较高,而吸收剂加入到井层后因温度原因会影响其吸收效果,而CL一00l在高温以下有很高的稳定性,为有机胺与Hs反应作用提供了充分的时间.因此在我们选择有机胺吸收剂CL001为H,S除硫剂.2008年,先后在张渠区块3口油井井下作业过程中进行了H:S治理试验,效果明显(见表3),硫化氢气体浓度均在安全范围内(<lOppm),确保了井下作业安全实施.用除硫剂处理液处理井筒内硫化氢气体后,3口油井井下作业过程中硫化氢气体浓度均在安全范围内(<1Oppm)(见下图),确保了井下作业安全实施. 表3除硫剂现场应用情况统计井口硫化氢含量除硫剂应用情况井号作业内容(ppm)注入量浓度排量施工压力实施日期(m)(%)(m/rain)(MDa)东32—39l7O周期检泵l1.51O100.60.4东70362OO周期检泵l1.24lOlOO.60.4东65—2550O漏失检泵l1.261510O.5O.44结论与认识(1)在酸化作业过程,因为增加了井内氢离子浓度,使得产生硫化氢气体量增加,同时由于酸液与地层或井筒发生化学反应,释放热量,使硫化氢在水中溶解量变小,使气体挥发,增加了硫化氢的浓度. (2)在酸化作业现场,必须配置严格按照现场规范标准相应的防护设备和检测器材,以检测和防治硫化氢气体产生.(3)现场试验CL一00l型硫化氢去除剂,能有效去除井筒内聚集的硫化氢气体,能够实现有效的去除井下作业过程可能产生的H,S气体,保障井下作业施工安全.建议在酸化时,配备一些添加CL—O01型硫化氢去除剂.(下转第11页)RBI工作避免了传统检验的不足,确保本质安全,既防止过度检验,也避免检验不足.此外通过对RBI的吸收,消化,改进和再创新,有利于根据我国国情针对超标缺陷,介质环境的变化,高强钢应用,超期服役等影响安全的突出问题,避免突然失效,确保本质安全.(4)引起石化企业承压系统检维修制度的一场变革,增强我国石化工业产品的国际竞争力,通过提高检维修管理水平,延长安全生产周期,降低成本,促进安全性与经济性的统一.(5)有利于我国重大装备在设计制造前的早期寿命预测技术与全寿命周期成本分析技术提高,促进装备制造业技术进步,改变我国承压装置不提供设计寿命的不合理状况.通过RBI技术可以实现早期预测设备全寿命过程的各类风险,为设备,装置,系统科学设计与制造提供依据.参考文献【1】WillkeT.L.Riskmanagementcanreduceregulation,enhancesafety[J】.Oil&GasJournal,l997,95(24):37~46【2】ReynoldsJ.T.Theapplicationofrisk—based inspectionmethOdOlOgyinthepetroleumand petrochemicalindustry[J】.ASMEPVP,1996,13(36):125~134[3】陈学东,艾志斌,杨铁成,等.基于风险的检~i](RBI)中以剩余寿命为基准的失效溉率评价方法[J】.压力容器, 2006,23(5):1~5【4】金承尧,赵建平.基于RBI方法的在役安全阀风险评价技术研究【J】.南京工业大学,2004,26(5):25~29【5】陈学东,杨铁成,艾志斌.基于风险的检测(RBI)在实践中若干问题讨论【j】.压力容器,2005,22(7):36~44【6】陈学东,王冰,杨铁成.基于风险的检测(RBI)在中国石化企业的实践及若干问题讨论【J】.压力容器,2004,2l(8):39~45【7】sY/T6653—2006中华人民共和国石油天然气行业标准.基于风险的检查(RBI)推荐作法【s】.2007●iiii__●iiiI_-iii_iiiii●iiiiiiili-iiii---ii(上接第8页):=a崖一女—一东3629——-一东7O16——?一东6520;,--~.IlI措施前关井反应2h井下作业过程作业后油24h48h72h96h120h 井生产12h图除硫剂在应用效果图参考文献【3】王鸿勋,张琪.采油工艺原理[M】.北京:石油工业出版【l】周金堂,杨伟彪,赵安军,周宝义.井场硫化氢气体检测方法及防护措施.录井技术,2004,15(2)【2】方娅,刘继延.酸液添加剂现状及发展趋势【J】.钻井液与完井液,2000,l9(5):25~30社,l98l【4】董小丽,苑慧莹,贺娟,贾晓菊,杨文.安塞油田井下作业过程中Hs气体产生机理及防治技术研究.延安:安塞油田科技大会论文集,200911㈣渤㈣删瑚㈣如0。
含硫油气田硫化氢防护安全管理规定硫化氢(H2S)是一种无色、具有刺激性臭味的剧毒气体,广泛存在于含硫油气田及相关工艺中。
为了确保工作人员的安全和健康,硫化氢防护安全管理是油气田必须严格遵守的规定。
一、硫化氢防护安全管理目的硫化氢防护安全管理的主要目的是:1. 确保工作期间工作人员不会受到硫化氢的危害,保障其生命安全和身体健康;2. 预防硫化氢泄漏事故的发生,减少事故对环境的污染。
二、硫化氢防护安全管理措施为了达到硫化氢防护安全管理的目的,油气田应采取以下措施:1. 确定硫化氢危害等级:根据硫化氢浓度和可能导致的危害程度,分析评估不同工作场所的硫化氢危害等级,并采取相应的防护措施。
2. 防护设施建设:建立完善的硫化氢防护设施,包括硫化氢泄漏报警系统、进入危险区域的防护设备(包括呼吸器、防毒面具等)、危险区域的标识等。
3. 管理控制措施:制定硫化氢的安全操作规程,明确工作人员在高风险区域的操作要求和操作程序;严格控制硫化氢的泄漏源,对可能泄漏的设备进行定期检修和维护。
4. 人员培训:进行硫化氢防护培训,包括硫化氢的性质、防护装备使用方法和操作规程等内容,确保工作人员了解硫化氢的危害特性,并能正确使用防护设备。
5. 应急预案:制定硫化氢泄漏事故的应急预案,包括事故报警、人员疏散、应急避难设施的配置等,确保及时有效地应对硫化氢泄漏事故。
6. 监测和检测:建立硫化氢浓度的监测和检测系统,实时监测硫化氢浓度,并设立相应的警戒值和报警机制,确保工作人员及时采取措施以保护自身安全。
7. 硫化氢防护措施的维护:定期对硫化氢防护设施进行检修和维护,确保其正常运行。
8. 积极向工作人员宣传和普及硫化氢防护知识,提高工作人员的防护意识,增强其应对硫化氢危险的能力。
三、硫化氢防护安全管理的责任实施硫化氢防护安全管理的责任应由油气田的相关部门承担,包括管理部门、安全环保部门和人力资源部门:1. 管理部门负责制定硫化氢防护安全管理规定,并监督执行情况;2. 安全环保部门负责制定硫化氢防护设施建设、应急预案制定和人员培训计划,并组织实施;3. 人力资源部门负责为相关工作人员提供必要的硫化氢防护培训,并建立相关的绩效评估机制。
如何预防和处理油气田硫化氢泄漏
发生硫化氢泄露,必须采取应急措施及时处置。
1、在井架入口、井架上、钻台边上、应在循环系统等处设置风向标,一旦发生紧急情况,作业人员可向上风口疏散。
2、在钻台上下、震动筛、循环罐等气体易于积聚的场所,安装防
暴排气扇,驱散工作场所有害空气、可燃气体。
含硫地区钻井队应配
备便携式硫化氢检测仪。
3、在含硫地区钻井、生产班当班人员每人配一套空气呼吸器,另
配一定数量的公用空气呼吸器,并做到人人会使用、会维护、会检查。
井队钻井技术人员负责硫化氢预防安全教育,队长负责监督检查。
4、含硫地区钻井液的PH值要求控制在9.5以上。
加强对钻井液
中硫化氢浓度的测量,充分发挥除硫剂和除气器的功能,钻井液中硫
化氢浓度保持在每立方米50毫克以下。
5、当硫化氢含量超过每立方米20毫克的安全临界浓度时,工作
人员应佩带空气呼吸器,不允许单独行动,派专人监护现场。
6、当井队因无法在现场条件下实施井控作业而决定放喷时,放出
天然气烧掉,防止天然气与空气混合比达到爆炸极限。
放喷点火应派
专人进行,点火人员应佩带空气呼吸器,在上风方向远程点火。
7、一旦发生井喷事故,立即上报油气田主管部门;若发生井喷失
控事故,24小时内上报集团或股份公司。
8、井喷发生后应有消防车、救护车、井场有医务人员和安全技术
人员值班。
9、控制井喷后,应在井场的所有岗位和可能积聚硫化氢的地方检
测硫化氢的浓度。
待硫化氢浓度降至安全临界时,人员方能进入。
210近年来,我国各大油田的油气开采技术取得了长足的进步,低渗油藏尤其是超低渗油藏(占目前我国已探明石油储量的一半左右)已经成为我国各大油田勘探和开发的主要对象,同时我国和美国、俄罗斯等发达国家的原油开采无论是从开采技术还是开采量上差距都在逐年减小。
近年来长庆油田快速发展一跃成为我国最大的气田和重要的原油产区,对所在辖区的油气藏开发也从过去的定向井转变为了水平井,水平井的压裂开采技术被广泛使用在新开发的油气藏中,使得较长的水平井段和油藏的接触面积大幅增加,而压裂产生的许多裂缝为原油的采出提供了更多的渗流途径,从而明显增加了井厂的原油产量。
但是开采过程依旧是以高浪费高成本为主的粗放式生产模式,导致生产成本偏高,而开发开采过程中伴随产出的硫化氢等有毒有害物质仍然是威胁安全生产的主要因素之一。
1 油气田开发生产中硫化氢的危害硫化氢(化学式为 H 2S,分子量为34.076)在标准状况下为无色易燃的酸性气体,及低浓度时有硫磺气味,而较低浓度下呈臭鸡蛋味,有剧毒(LC50=444ppm<500ppm),能溶于水,易溶于醇类、石油溶剂和原油。
燃点为292℃,属于易燃的危险化学品,和空气混合后形成的混合物易发生爆炸,如遇到明火或高热则容易引起燃烧和爆炸。
当空气中硫化氢含量低于﹤20ppm时眼睛有灼热感,呼吸道受到刺激,在该浓度下人体在露天环境中工作8h不会对人体造成严重危害,这也是我国的行业规定的标准值;当硫化氢含量约为20~100ppm时,人在此环境中则会出现头痛、晕眩、恶心、昏睡等慢性中毒症状;而当硫化氢含量超过100ppm时,则会对人体产生不可逆转的损伤或是延迟性影响。
同时硫化氢可以和许多的金属物质发生各种的化学反应,对金属产生氢脆破坏[包括了氢鼓泡(HB)和氢致开裂(HC)、硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)和电化学失重腐蚀[1],可能会导致井下的套管突发断裂,井口的部分装置失灵以及许多地面仪表的破裂爆炸等,严重时极有可能会引发井喷以及较为重大的着火事故等[1]。
硫化氢的危害和防治硫化氢是一种有毒气体,由于其易燃、爆炸、有毒的特性,常常在生产和工作中造成安全隐患。
本文将从硫化氢的生成和危害、硫化氢的防治措施、硫化氢的检测和监测方面进行介绍。
一、硫化氢的生成和危害硫化氢是一种无色、有毒、刺激性气味的气体,常见于石油、煤炭等行业的生产过程中。
主要的生成途径有两种:1. 生物发酵产生:例如在废物、污水处理装置中,细菌对有机物进行发酵代谢,会产生硫酸盐,进而产生硫化氢。
2. 化学过程产生:例如在油气采集中,地下的盐水和油混合后,会产生硫化氢。
硫化氢拥有很强的毒性,最低致死浓度为0.0005%(5ppm),一旦大量吸入会立即影响到人体的呼吸和神经系统,会导致浑身疼痛、恶心、呕吐、眩晕、昏迷等症状。
长期接触硫化氢对人体也有很大危害,常会导致气道、肺和眼睛等病症,并可能患上慢性疾病。
二、硫化氢的防治措施在工作场所,对硫化氢的防治至关重要。
以下是一些常见的防治措施:1. 加强通风设备和气息控制:通风和依靠自然气流来循环空气较好的地方,应为硫化氢易积聚的地方安装通风装置,尽量把它分散并排放到室外空气中。
2. 戴好防毒面具:在处理有硫化氢颗粒的物资时,工人应戴上防护面具及呼吸防护装置,以防止吸入硫化氢。
3. 保持安全距离:处理有加热环节的物资时,处理化学应用时,应与产生气体的设备保持安全距离。
4. 进行安全培训:无论是在任何产业领域,都应加强安全教育,提高人们对硫化氢的认识和了解,这样能有效提高其对这种有毒气体的注意力和自我保护能力。
5. 迅速撤离:工人身上携带着的瓶子、筒子等装有硫化氢的容器在爆炸时会释放出硫化氢,导致难以控制的致命后果,应及时送到安全区域。
三、硫化氢的检测和监测在防止硫化氢危害时,硫化氢的检测和监测至关重要。
以下是一些常见的方法:1. 有机鹍纸:有机鹍纸成本低且操作简单,因此常被用来检测硫化氢含量。
2. 电子鼻:电子鼻又称气体传感器,依靠气敏元件进行气体成分的分析和检测。
油气田开发中硫化氢产生机理及防治措施
油气田开采过程中常伴生硫化氢剧毒气体,其对人和设备都具有高危害性。
硫化氢的有效防治对于油气田的安全开采至关重要。
为确保人身安全、杜绝硫化氢中毒事件的发生,降低硫化氢对生产设备的危害,减少硫化氢对环境的污染,必须加强对硫化氢产生机理的研究,掌握硫化氢气体的防范与治理措施。
硫化氢( 化学式H2S)是一种无色、有毒、密度大于空气、有臭鸡蛋气味、可燃的酸性气体。
其毒性较一氧化碳大5~6倍,是大气污染物之一,吸入较高浓度( 一般1000 mg/m3以上)时,中毒者会快速死亡。
H2S溶于水形成弱酸,对金属腐蚀形成氢脆破坏,会造成井下管柱的突然断落,地面管汇和仪表的爆破,井口装置的破坏等,严重时甚至引发井喷失控或着火事故。
随着石油和天然气工业的发展及油气输送、加工、利用以及探井和生产井工作量加大,潜藏的硫化氢极大地增加了油气生产的生态危险。
一、油气田开发过程中硫化氢的产生机理主要为以下几个方面:
1、硫酸盐还原菌(SRB)还原作用
在油气藏地层深处通常含有大量的硫酸盐还原菌,一方面地层的温度为其提供了滋生的条件,另一方面地层中含有大量的铵根离子及硝酸根离子,为硫细菌的生长提供了营养物质,通过对含有硫化氢的油水混合物进行破乳后取水样注射到细菌瓶中培养,发现含有铁钉的细菌瓶培养液颜色变黑,将细菌瓶打开后有恶臭气体溢出,从而得知硫酸盐还原菌的代谢产物含有大量的硫化氢,产生的硫化氢溶于水腐
蚀了瓶中的铁钉。
SRB在生长和繁殖中, 可将SO42-还原成H2S,SRB 可加速碳钢的厌氧腐蚀。
在SRB 诱导碳钢厌氧腐蚀机理中,H2S对腐蚀反应即有阴极去极化作用, 又具有阳极去极化作用。
在有氧的溶液中, 碳钢的腐蚀反应为:
Fe- 2e—→Fe2+ ( 阳极反应)
O2+ 2H2O+ 4e→4OH- ( 阴极反应)
缺氧情况下, 阴极反应为2H+ + 2e→H2。
据电化学腐蚀原理和实验事实, SRB 诱导碳钢腐蚀机理是:
Fe- 2e→Fe2+ ( 阳极反应)
2H+ + 2e→H2( 阴极反应)
SO42-+8H+→S2-+H2O (SRB阴极去极化)
S 2- + 2H+ →H2S ( 阴极去极化)
Fe2+ + S2- →FeS ( 阳极去极化)
Fe2+ + H2S→FeS+ 2H+
此外,在油气田开的开发过程中经常通过注水井向油层注水以保持油层压力,部分未经过杀菌处理的污水常含有硫酸盐还原菌,地层中硫酸盐及油田水中的硫酸根在厌氧条件下,通过硫酸盐还原细菌的活动,同样会产生硫化氢气体。
2、生物体的代谢产物和降解产物中,有脂肪族含硫化合物(如硫醇)、芳香族含硫化合物(磺酸)、含硫的氨基酸,还有H2S和硫。
当生物死亡后,生物体内的硫和含硫有机化合物与沉积物一起被埋入地下,经过水解、氧化、细菌降解等各种复杂的化学和生化作用,伴有H2S
的生成。
若这些过程发生在地表或浅层沉积物中,H2S难以保存,而能够保存下来的含硫有机化合物、硫酸盐和硫,则为以后H2S的再次形成提供了物质条件。
3、硫酸盐热化学还原作用。
在高温作用下,有机质和烃类与硫酸盐发生作用,将硫酸岩矿物(硫酸钙、硫酸镁)还原生成硫化氢和二氧化碳。
这种高温作用受埋深、地温的影响,也可能受岩浆活动的影响,成为含硫酸盐深部地层大量生成H2S的主要原因。
硫酸盐热化学还原作用是天然气中生成高丰度硫化氢的主要原因,其发生的温度一般大于150℃。
二、防治措施
针对油气田开发过程中硫化氢产生机理的不同,应用较多硫化氢的防治措施可分为杀灭硫酸盐还原菌和液体脱硫剂处理。
1、防治硫化氢还原菌。
硫化氢还原菌被认为是硫化氢产生的生物原因,存在于油田注入水中尤其是油田产出水中。
用杀菌剂可以阻止硫酸盐还原菌的活动,通过采用非氧化型季膦盐类复合型杀菌剂,易溶于水,化学性质稳定,具有优异的广谱杀菌效果,对人体无毒,绿色环保,具有杀菌速度快、配伍性好的特点,针对含聚污水,采用季铵盐类复合型杀菌剂。
一、选择在采出液SRB菌含量高的单井采用单井滴加的方式投加杀菌剂,在采出液进入集输管线前杀灭SRB菌;二、在联合站投加杀菌剂,加大对联合站外输水的SRB菌检测,确保联合站外输水在回注前不含SRB菌。
2、液体脱硫剂处理
通过动力系统把液体脱硫剂泵入油井套管中,针对套管气、采出液中含有的硫化氢进行无害化处理,可以将硫化氢转换为可溶性盐,从而去除硫化氢危害。
可以采用连续投加或冲击投加的方式。
液体脱硫剂由主剂、渗透剂、分散剂、增效剂、表面活性剂等组成。
脱硫剂主剂为有机胺型脱硫剂,利用二元有机胺溶液无害化脱除H2S,碱性的有机胺脱硫剂主剂与硫化氢发生中和反应,生成可溶性盐,反应机理为:
R-NH2+H2S→(R-NH3)2S
通过主剂可以有效吸收脱除油气层中的H2S气体,为了保证加入的脱硫剂能够很好的与原油互溶,保证有效成分的超分散状态,以提高脱硫效率,脱硫剂除了主剂还需要添加渗透剂、分散剂、表活剂和增效剂等。