硫化氢基础知识.ppt

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1、第一章硫化氢的基本知识第一节 概 述 目前，在我国已开发的油气田中，均不同程度地含有硫化氢气体，甚至有的含量极高。例如中石油四川石油管理局含硫化氢气田约占已开发气田的786，其中卧龙河气田硫化氢含量高达10(体积比)，其他如华北、大港、新疆等油田，在钻采过程中均有不同程度硫化氢的存在,如华北油田晋县赵兰庄气田，硫化氢含量高达92。硫化氢气体是仅次于氰化物的剧毒、容易致人死亡的神经性有毒气体。在油气田的钻井、修井、采油、注水、集输、原油处理、运输及储运等勘探开发过程中，就可能遇到硫化氢。,一旦高含硫化氢的油气井发生井喷失控，将导致灾难性的悲剧。如：华北油田赵48井，试油起电缆诱发井喷，硫化氢气体

2、大量喷出，造成7人死亡，24人中度中毒，440余人轻度中毒，迫使226万人被紧急疏散；重庆垫江境内的垫25井井喷失控，使方圆数公里内的老百姓弃家而逃。更让人难以忘却的是2003年12月23日这个特别的日子。当晚约l0时，重庆市开县高桥镇，罗家16H井发生了国内乃至世界气井史上罕见的特大井喷事故，是建国以来石油史上死亡人数最多、损失最重的一次特大安全事故。2003年12月23日21时55分，四川石油管理局钻探公司某钻井队在对该气井起钻时，突然发生井喷，,来势特别猛烈，富含硫化氢(罗家16H井硫化氢含量为151.00gm3，预计无阻流量400万立方米以上)的气体从钻具水眼喷涌达30米高程。由于放喷

3、口未点火，失控的硫化氢气体随空气迅速扩散，导致在短时间内发生大面积灾害，人民群众的生命受到威胁，财产遭受巨大损失。据统计，井喷事故发生后，离气井较近的开县高桥镇、麻柳乡、正坝镇和天和乡4个乡镇，28个村，9.3万余人受灾，6.5万余人被迫疏散转移，累计门诊治疗27011人(次)，住院治疗2142人(次)，243人死亡，直接经济损失达8200余万元。其中受灾最重的高桥镇晓阳、高旺两个村，受灾群众达2419人，遇难者达212人。,硫化氢不仅威胁人们的生命安全，同时它对井下工具，金属设备也会造成严重的腐蚀破坏。天然气中的硫化氢气体是客观存在的，只要我们掌握了它的特性，有一套完整的硫化氢防护措施和管理

4、制度，硫化氢对人的危害是完全可以避免的。我们还可以对含硫天然气进行脱硫处理，从硫化氢气体中回收硫磺，作为硫酸、造纸等工业重要的原料。,第二节 硫化氢的物理与化学特性 一、什么是硫化氢 硫化氢化学分子式为H2S，是由硫和氢结合而成的气体，可以是动物、有机物或植物等经高温、高压及细菌作用而生产成。所以它不仅可以在原油和天然气、下水道和污水中被发现，还可以在沼泽地以及在各种工业和生物生产过程中被发现。人为产生的硫化氢每年约为300万吨，它主要由有机物腐败产生，估计全球每年进入大气的硫化氢量约为l亿吨。硫化氢是一种无色、剧毒、可燃、具有典型臭鸡蛋味、比空气略重的气体。,二、硫化氢的物理化学性质 对气体

5、的认识通常都是从以下七个主要方面来描述的：颜色、气味、密度、燃点、燃爆极限、沸点和溶解度，对硫化氢也不例外。1、颜色 无色(透明的)、剧毒的酸性气体，危险类别属甲类。它的毒性较一氧化碳大5-6倍，几乎与氰化物同样剧毒.因为无色，这就意味着用眼睛无法判断其是否存在。因此，硫化氢气体就变得非常的危险了。,2.气味 硫化氢有一种典型的令人厌恶的臭鸡蛋味，在低浓度(0.13ppm 4.6ppm)时可闻到其臭鸡蛋味而知道硫化氢的存在。但应该注意的是，即使在低浓度的硫化氢环境中，长时间接触也可以损伤嗅觉神经，使嗅觉灵敏度减弱；而当处于高浓度超过150mg m3(100ppm)的硫化氢环境时，人会由于嗅觉神

6、经受到麻痹、钝化而快速失去嗅觉(嗅觉失灵)，反而闻不到硫化氢的气味了。所以同样应该注意的是，此时并不说明没有硫化氢的存,在，而是因我们的感官损伤后无法再闻出硫化氢的气味而已。因此，我们不能依靠嗅觉是否闻到硫化氢的气味来判断有没有硫化氢的存在，更不能依靠闻到臭味的浓烈程度来判断硫化氢的危险程度。(用鼻子作为检测硫化氢存在的手段是非常危险的!)。硫化氢分子量是34.08蒸气密度(相对密度)为1.189L，比空气略重。因此，它极易在地势低凹处发生聚集，如下水道、地下室、钻井方井和振动筛等地方。4、可燃性 硫化氢气体具有可燃特性，自燃温度(燃点)为260(500下)，完全燃烧时火焰呈蓝色，并生成二氧化

7、硫气体，,二氧化硫气体同样有毒，会损伤人的眼睛和肺。若空气不足或温度较低时，硫化氢与氧气反应后则生成游离态的单质硫(S).5、爆炸极限硫化氢气体以适当的比例与空气或氧气混合，点燃后就会发生爆炸，造成另一种令人恐惧的危险。硫化氢气体的爆炸极限为:空气中硫化氢蒸气体积分数4.3一46。液态硫化氢的沸点很低，因此我们通常看到的是气态的硫化氢，其沸点为一602，熔点为一82.9。,7、可溶性 硫亿氧气体可溶于水、乙醇、石油溶剂和原油中。1个大气压下、20C时，1体积的水可溶解29体积的硫化氢气体，硫化氢气体的水溶液就是氢硫酸。氢硫酸比硫化氢气体具有更强的还原性，易被空气氧化而析出单质硫，使溶液变混浊。

8、硫化氢气体能在液体中溶解，这就意味着它能存在于某些存放液体(包括水、油、乳液和污水)的容器中。但其溶解度随温度升高、压力降低而下降。只要条件适当，轻轻地振动含有硫化氢的液体，就可使硫化氢气体挥发到大气中。,硫化氢对人体的危害一、危害的生理过程 硫化氢只有进入人体并与人体的新陈代谢发生作用后，才会对人体造成伤害。硫化氢侵入人体的途径有三条：(1)通过呼吸道吸人；(2)通过皮肤吸收；(3)通过消化道吸收。硫化氢主要通过人的呼吸器官对人产生伤害，只有少量经过皮肤和胃进入人的肌体。,硫化氢是一种神经毒剂，亦为窒息性和刺激性气体，可与人体内部某些酶发生作用，抑制细胞呼吸，造成组织缺氧。硫化氢进人人体，将

9、与血液中的溶解氧发生化学反应。硫化氢对血液的氧化作用最初表现为红血球数量升高然后下降，血红蛋白的含量下降，血液的凝固性和粘度上升。硫化氢被吸人人体，通过呼吸道，经肺部，由血液运送到人体各个器官。硫化氢中毒发病机理：(1)血液中高浓度硫化氢可直接刺激颈动脉窦和主动脉,区的化学感受器，导致反射性呼吸抑制。(2)硫化氢可直接作用于脑，低浓度时起兴奋作用；高浓度时起抑制作用，引起呼吸中枢和血管运动中枢麻痹。(3)硫化氢引起呼吸暂停、肺水肿以及血氧含量降低，可致继发性缺氧，从而导致中毒人员发生多器官功能衰。(4)硫化氢遇到眼睛和呼吸道粘膜表面的水分后分解，对粘膜有强刺激和腐蚀作用，引起不同程度的化学性炎

10、症反应。对组织损伤最重，易引起肺水肿。(5)硫化氢可使冠状血管痉挛、心肌缺血、水肿、炎性浸润及心肌细胞内氧化，造成心肌损害。,中毒机理:硫化氢在水溶液中可离解成HS、S2和H离子。在生理pH作用下，体内硫化氢总量的23离解成HS一离子，约l3为未离解的氢硫酸(H2S)，仅很少量离解成S 2，它们都具有局部刺激作用。硫化氢可与组织中碱性物质结合形成硫化钠，也具有腐蚀性，从而造成眼和呼吸道的损害。硫化氢主要经呼吸道进入人体内，在体内的游离硫化氢和硫化物来不及氧化时，使中枢神经麻痹，引起全身中毒反应。,二、中毒症状(一)慢性中毒 人体暴露在低浓度硫化氢环境(如50一l00ppm)下，将会慢性中毒，症

11、状是：头痛、晕眩、兴奋、恶心、口干、昏睡、眼睛剧痛、连续咳嗽、胸闷及皮肤过敏等。长时间在低浓度硫化氢条件下工作，也可能造成人员窒息死亡。长期与低浓度硫化氢接触，常出现神经衰弱综合症和植物神经功能紊乱。硫化氢主要作用于中枢神经系统和呼吸系统，亦可伴有心脏等多器官损害。(二)急性中毒 吸入高浓度的硫化氢气体会导致气喘，脸色苍白，肌,肉痉挛；当浓度大于700ppm时，人很快失去知觉，窒息，心脏停止工作，如果未及时抢救，会迅速死亡。而当硫化氢浓度大于2000ppm时，只要吸一口气，就会立即死亡。硫化氢急性中毒后，会引起肺炎、肺水肿、脑膜炎和脑炎等疾病。经硫化氢中毒后，人对其敏感性将提高，如人的肺在硫化

12、氢中毒后，即使空气中硫化氢浓度较低时，也会引起新的中毒。三、人体对不同浓度硫化氢的反应 硫化氢浓度与对人危害程度关系见表21(引自SYT 50872005含硫化氢油气井安全钻井推荐作法)。,第三节 硫化氢的形成机理、接触机会和传播特征 一、硫化氢的形成机理 及来源 最新科研成果指出：地层中硫化氢的形成，与石膏的存在、温度、地层厚度及地层孔隙度、天然气组分等因素有关。温度大于130，地层厚度大，空隙发育，天然气是干气的情况下容易形成硫化氢。关于硫化氢的形成机理，国内外有许多研究成果。归纳起来，目前提出的硫化氢成因主要有以下三大类型：生物化学成因、热化学成因及岩浆成因(见下图所示)。,l、生物化学

13、成因(1)生物体的代谢产物和降解产物(2)金属硫化物的氧化产物(3)硫酸盐的还原产物(BSR)2、热化学成因(1)不稳定含硫有机化合物的热化学分解：(2)硫酸盐的热化学还原反应(TSR)3、岩浆成因 来源:硫化氢(H2S)是硫和氢结合而成的气体。硫和氢都存在于动植物的机体中，在高温、高压及细菌作用下，经分解可产生硫化氢。,二、硫化氢的接触机会硫化氢通常是天然气或石油开采、加工、炼制或化工等生产过程中产生的废气，某些化学反应和蛋白质自然分解也产生硫化氢而存在于多种生产过程及自然界中。由于硫化氢可溶于水及油中，有时可随水或油流至远离发生源处，而引起意外中毒事故。接触以上作业的人员要注意预防硫化氢中

14、毒。采用焚烧的方法来控制硫化氢污染，实际上只不过是把它转化为二氧化硫排人大气，硫化氢在大气中的存留时间只有几个小时。石油钻采作业现场能出现硫化氢气体的作业包括钻井、修井、采油(气)和炼油等。,l、钻井(1)钻入含硫化氢地层，大量硫化氢通过地层孔隙、裂缝等渗流通道，上窜而来，侵入井中。含硫气田多存在于碳酸盐岩一蒸发岩地层中，尤其在与碳酸盐伴生的硫酸盐沉积环境中，硫化氢更为普遍。(2)某些钻井液处理剂在高温热分解作用下，产生硫化氢。2、采油 在采油作业中有以下一些地方可能会接触到硫化氢：,油、水或乳化剂的储藏罐，用来分离油和水，乳化剂和水的分离器，空气干燥器，输送装置、集油罐及其管道系统，用来燃烧

15、酸性气体的放空池和放空管汇，气体输入管线系统之前，用来提高空气压力的空气压缩机和装载场所等。3、注水操作 有的地层所含的油、气，不一定一开始就是酸性的。在注水作业时，注入作业液中的硫酸盐被细菌及微生物分解后，造成对地层的污染，能在地层中产生硫化氢气体，使硫化氢的含量增加。4、酸洗、酸化或酸压 输送管道酸洗时，也可产生硫化氢气体。,酸洗一个高30.48m、直径1.83m的容器时，约5Kg的硫化铁可使容器内硫化氢气体的质量浓度达到2250mg m3.在对地层的酸化或酸压时，地层中的一些含硫的矿石如硫化亚铁(飚)与酸液接触也会产生硫化氢(H2S)。5、修井 在修井时，硫化氢主要产生场所是循环罐和油罐

16、。这些场所存在的硫化氢气体，是由于修井时循环、自喷或抽汲，使井内作业液和地层流体进入罐中造成的，硫化氢可以以气态的形式存在，也可溶解在井内的作业液中。当打开油罐的顶盖、计量孔盖和封闭油罐的通风口,时，硫化氢向外释放，在井口、压井液、放喷管、循环泵、管线中都可能有硫化氢气体的存在。同样地，修井时，硫酸盐产生的细菌随作业液进入到以前未被污染的地层。地层中这些细菌的增长作为它们生命循环的一部分，将从硫酸盐中产生硫化氢，这已经在那些未曾有过硫化氢的气田中被发现。6、炼厂 炼厂溢出硫化氢的地方可能有：一些连接部位，密封处，处理装置(包括冷凝装置)，排泄系统，取样区以及其他易破裂部位。,三、硫化氢气体的传

17、播特征及重要提示 尽管硫化氢对人畜有很大的危害，但是，只要我们防护得当，应急措施积极有效，掌握了硫化氢气体的传播特征，要避免灾难性事故应该是没有问题的。l、传播特征(1)硫化氢气体在作业现场会顺着风向向下风向发生飘移、扩散。风越大，飘移、扩散的速度就越快，传播的距离也就越远；硫化氢气体离传播中心的距离越远，其浓度也就越低。(2)雨雾天气、无风状态下，硫化氢气体基本上不漂移，但由于硫化氢气体的扩散会慢慢弥漫在整个硫化氢泄露或溢出区域；,同时又由于硫化氢气体比空气略重，它又极易在地势低凹处发生聚集。2、重要提示(1)在有或可能有硫化氢存在的作业场所应设置风向标(袋)在油气生产和天然气的加工装置操作

18、场地上，应遵循有关风向标的规定，设置风向标(袋)、彩带、旗帜或其他相应的装置以指示风向。(2)当听到或接到有硫化氢溢出或泄漏的警报后，首先应该辨别出风向.(3)辨别好风向后，应逆着风向(往上风方向)迅速地撤离出危险区域到安全的地方，撤离时，一定要朝着地面高处跑。,(4)即使出现了硫化氢的泄漏或溢出，也不必慌乱，在没有可供选择的安全防护设备的情况下，应屏住呼吸，再用湿毛巾折叠几层捂住口鼻后，迅速撤离到安全区域。(5)撤离时，若发现有人倒地或出现意外时，首先应在保证自己能安全逃离的情况下。再行施救或等待专业人员的救护。(6)最好不去改动房间内各种电器开关的状态，熄灭生活用火，禁止使用明火进行照明等

19、活动。(7)如果眼睛有灼痛或不舒服感，应在保证安全的前提下，再用清洁的水来进行冲洗眼睛，这样可以减少眼睛的症状。,(8)不要接触低洼处的水源再次警告：用鼻子来作为检测硫化氢存在的手段是非常危险的!,第四节 硫化氢浓度表示方法及有关规定 一、硫化氢浓度的表示及换算 硫化氢的浓度常用两种方法来表示：一种是ppm(即百万分之一，)浓度，为体积比。意思是一百万体积的空气中含有一体积的硫化氢气体。这种方法表示的浓度数据不受温度、压力变化的影响。如SYT50872005含硫化氢油气田安全钻井推荐作法规定的安全临界浓度为20ppm。另一种为叫mgm3(即一立方米空气中含有多少毫克硫化氢气体)。,这种表示方法

20、的数据受温度和压力的影响较大，如SYT50872005含硫化氢油气田安全钻井推荐作法规定的安全临界浓度为301mgm3。1、硫化氢浓度单位 描述某种流体中的硫化氢浓度有以下方式。(一)体积分数 指硫化氢在某种流体中的体积比，单位为或mLm3。，现场所用硫化氢监测仪器通常采用的单位是ppm，1ppm=1mLm3。(二)质量浓度 指硫化氢在1m3。流体中的质量，常用mgm3。或gm3表示，该单位为我国的法定计量单位。,2、单位之间的换算关系 1=14414mgm3。1ppm=1.4414mgm3。硫化氢分压=硫化氢体积分数()总压力(三)阈限值阈限值指几乎所有工作人员长期暴露都不会产生不利影响的某

21、种有毒物质在空气中的最大浓度。硫化氢的阈限值为15mgm3(10ppm)阈限值为硫化氢检测的一级报警值.(四)安全临界浓度 安全临界浓度是指工作人员在露天安全工作8h可接受的最高浓度。硫化氢的安全临界浓度为30mgm3。(20ppm)，此浓度为硫化氢检测的二级报警值。,(五)危险临界浓度 达到危险临界浓度时，对生命和健康会产生不可逆转的或延迟性的影响。硫化氢的危险临界浓度为150mgm 3(100ppm)，此浓度为硫化氢检测的三级报警值。,第五节 硫化氢的危害 除硫化氢及其燃烧产物二氧化硫气体会对环境产生严重污染，破坏生态环境的危害以外，硫化氢的危害还表现在以下几个方面。一、硫化氢对人体的危害

22、 l、吸入低浓度的硫化氢可能会造成以下一些症状：疲劳、眼痛、头晕、兴奋、恶心和肠胃反应、咳嗽、昏睡等。2、硫化氢中毒后可能的表现特征 硫化氢中毒后可能会出现下面一些表现特征：(1)视线模糊，有光圈感；,(2)眼睛灼痛，流泪，红肿发炎，怕光；(3)呼吸困难、流涎、呼吸道粘液多，呼出的气体有硫化氢味，咳嗽、胸闷、胸痛；(4)中毒严重者，会出现头痛，四肢发抖，僵硬，甚至失去平衡，极度虚弱、虚脱，小便呈淡绿色，导致失去知觉，心律失常，最后出血死亡。,H2S PPM0.134.6可嗅到臭鸡蛋味，一般对人体不产生危害4.610刚接触有热刺感，但会很快消失1020我国临界浓度规定为20PPM50允许直接10

23、分钟100刺激咽喉，310分钟会破坏嗅觉和眼睛200立即破坏嗅觉系统500失去理智和平衡，215分钟内出现呼吸停止700 很快失去知觉，停止呼吸，若不立即抢救将导致 死亡1000立即失去知觉，造成死亡或者永久性脑损，智力损伤2000吸上一口，将立即死亡，难于抢救,第二章人身安全防护 第一节 防护设备 一、正压式空气呼吸装置规定 1、正压式空气呼吸装置的使用 在硫化氢(或二氧化硫)浓度较高或浓度不清的环境中作业，均应采用正压式空气呼吸器。2、正压供气系统 在含硫环境中采用正压供气系统时，供气系统的空气压力0.5 MPa0.7 MPa，供气量按每人不小于50Lmin计算。不同劳动强度下消耗空气量见

24、下表。,不同劳动强度下消耗空气量 劳动强度 空气消耗量Lmin 轻 1520 低强度 2030 中强度 3040 高强度 4050 极度 5080,第二节 防护措施 一、防硫化氢安全设备的基本配置 l、固定式硫化氢检测仪及警报系统 2、便携式呼吸器 3、风向袋和风向指示器4、警告标示 在作业场所，可能会遇到硫化氢气体时，应遵循设置标志牌的规定。在明显的地方设置标志，(如入口)张贴如“硫化氢作业区只有监测仪显示为安全区时才能进入”，或“此线内必须佩戴呼吸保护设备”等清晰的警示标志。(1)大门入口处，至少有一个12m1Om大小的入口警告牌。,(2)大门入口处，至少有一个1.2mx 1.0m大小的指示牌，内容如：绿色：硫化氢浓度l0ppm。(可能对生命和健康有危险，油气井作业处于控制之下。)黄色：硫化氢浓度l0ppm，但20ppm。(对生命和健康有中等危险，危险的井控作业。)红色：硫化氢浓度20ppm。(对生命和健康有极度危险，井已失控。)(3)至少一个“非经培训者未经许可人员请勿进入”警示牌。“警告：硫化氢有毒气体”；“此处严禁烟火”；“只准出去”标志设置在第二条逃生道路的入口。,