延長油礦于1905年鉆成中國陸上第一口井—— 延一井(井深81m),現(xiàn)在已有百年歷史,2006年又開始了天然氣勘探,在鄂爾多斯盆地鉆成了第一口氣井,從此開始了新的征程。
從地質(zhì)特性看,鄂爾多斯盆地是一個(gè)整體升降、坳陷遷移、構(gòu)造簡單的大型多旋回克拉通盆地,基底為太古界及下元古界變質(zhì)巖系,沉積蓋層有長城系、薊縣系、震旦系、寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、第三系、第四系等,總厚5000—10000m。主要油氣產(chǎn)層是三疊系、侏羅系和奧陶系上古升界和下古生界。
從盆地構(gòu)造特征看,西降東升,東高西低,非常平緩,每公里坡降不足1°。從盆地油氣聚集特征講是半盆油,滿盆氣,南油北氣、上油下氣。具體講,面積大、分布廣、復(fù)合連片、多層系。
近年,在鄂爾多斯盆地油氣勘探中,在某些層位或多或少的有硫化氫顯示,而天然氣對(duì)于百年老礦面來說,是一個(gè)新事物,所以做好員工安全教育、硫化氫防護(hù)以及中毒急救,增強(qiáng)全體人員的安全意識(shí)和素養(yǎng),顯得尤為重要。遏制嚴(yán)重的H2S中毒事故,杜絕因硫化氫而引發(fā)的事故所造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失是我們的責(zé)任和義務(wù)。
1 硫化氫來源
1.1?油氣井中H2S的來源
1.1.1石油中的有機(jī)硫化物熱作用分解產(chǎn)生
?? ?H2S含量將隨地層埋深增加而增加,在井深2600米,H2S含量在0.1-0.5%之間,而超過2600米時(shí)含量超過2-23%,當(dāng)?shù)販爻^200-250℃時(shí),熱化學(xué)作用將加劇而產(chǎn)生大量H2S。
1.1.2石油中的烴類和有機(jī)質(zhì)通過儲(chǔ)集層水中的硫酸鹽的高溫還原作用而產(chǎn)生
?? ?通過裂縫等通道,下部地層中硫酸鹽層的H2S上竄而來。在非熱采區(qū),因底水運(yùn)移,將含H2S地層水推入生產(chǎn)井而產(chǎn)生H2S。
?? ?某些深井泥漿處理劑高溫?zé)岱纸猱a(chǎn)生H2S。
???厭氧菌作用于有機(jī)硫或無機(jī)硫 。
1.1.3鉆井泥漿高溫分解
???磺化酚醛樹脂100℃分解成H2S。
???三磺(丹煤、褐煤、環(huán)氧樹脂)150℃分解產(chǎn)生H2S。
?? ?磺化褐煤130℃分解成H2S。
?? ?本質(zhì)素硫酸鐵鉻鹽180℃分解成H2S。
???絲扣油高溫與游離硫反應(yīng)生成H2S。
1.1.4含硫的地層流體(油、氣、水)流入井內(nèi)
1.1.5某些洗井液中的添加劑(如木質(zhì)磺酸鹽)在高溫(170-190度以上)時(shí)熱分解
1.1.6酸化作用
1.1.7石膏泥漿。被無水石膏侵污了的泥漿中的硫酸鹽類的生物分解
1.1.8某些含硫原油或含硫水被用于泥漿系統(tǒng)
1.2?非油氣井H2S的來源
紙漿廠;橡膠制造業(yè);食品加工廠;化糞池;下水道;沼氣池;工業(yè)實(shí)驗(yàn)室等。
2 硫化氫的物化特性
硫化氫(Hydrogen sulfide),分子式H2S,為無色、有“臭雞蛋”氣味的有毒氣體,分子量34.08,熔點(diǎn):-82.9℃,沸點(diǎn):-61.8℃,相對(duì)密度(空氣=1):1.19,飽和蒸氣壓:2026.5kPa(25.5℃),臨界溫度:100.4℃,臨界壓力:9.01MPa,爆炸下限:4.3%,爆炸上限45.5%,引燃溫度:260℃,最大爆炸壓力:0.490MPa,與空氣混合能形成爆炸性混合物,遇明火、高溫能引起燃燒爆炸。與濃硝酸、發(fā)煙硝酸或其它強(qiáng)氧化劑劇烈反應(yīng),發(fā)生爆炸。硫化氫比空氣重,能在較底處擴(kuò)散致相當(dāng)遠(yuǎn)的地方,遇明火迅速引著回燃。另外,它易溶于水,易溶于甲醇、乙醇類和石油溶劑以及原油中。有時(shí)可隨水或油流至遠(yuǎn)離發(fā)生源處,而引起意外中毒事故。
3 鉆井、試氣作業(yè)中硫化氫的危害
3.1 硫化氫對(duì)人體的危害
硫化氫的急性毒作用可因其不同的濃度和接觸時(shí)間而異。濃度越高則中樞神經(jīng)抑制作用越明顯,濃度相對(duì)較低時(shí)粘膜刺激作用明顯。人吸入70~150 mg/m3,出現(xiàn)呼吸道及眼刺激癥狀,吸2~5分鐘后嗅覺疲勞,不再聞到臭氣。吸入300 mg/m3,6~8分鐘出現(xiàn)眼急性刺激癥狀,稍長時(shí)間接觸引起肺水腫。吸入760 mg/m3分鐘,發(fā)生肺水腫、支氣管炎及肺炎,頭痛、頭昏、步態(tài)不穩(wěn)、惡心、嘔吐。吸入1000 mg/m3,很快出現(xiàn)急性中毒,呼吸加快后呼吸麻痹而死亡。硫化氫對(duì)人體的危害見表3-1。
表3-1?????????? ????????硫化氫對(duì)人體的危害
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硫化氫在空氣中 的濃度 (ppm) | 暴露征兆和危害程度 |
0.13ppm-4.6ppm | 可嗅到腐臭蛋氣味,但會(huì)迅速消失 |
4.6ppm以上 | 剛接觸有刺熱感,但會(huì)迅速消失 |
10ppm(20ppm) | 允許8h暴露值,即安全臨界濃度值(TLV),超過安全臨界濃度必須戴上防毒面具。各國采用的安全臨界濃度值不相同,OSHA標(biāo)準(zhǔn)為1010ppm,中國標(biāo)準(zhǔn)為20 ppm |
50ppm | 只允許直接接觸10min |
100ppm | 刺激咽喉,引起咳嗽,在3-10min內(nèi)就會(huì)損傷嗅覺神經(jīng)并損壞人的眼睛,使人感到輕微頭痛、惡心及脈搏加快。長時(shí)間可能使人的眼睛、咽喉受到破壞,接觸4h以上可能導(dǎo)致死亡 |
200ppm | 立即破壞嗅覺系統(tǒng),眼睛、咽喉有灼燒感。長時(shí)間接觸會(huì)使眼睛和喉嚨遭到灼傷并可能導(dǎo)致死亡 |
500ppm | 失去理智和平衡直覺,呼吸困難,2min-15min內(nèi)呼吸停止,如果不及時(shí)采取搶救措施,可能導(dǎo)致中毒者死亡 |
700ppm | 很快失去直覺,停止呼吸,如果不立即采取措施搶救,將導(dǎo)致中毒者死亡 |
1000ppm | 立即失去直覺,造成死亡或永久性腦損傷,智力損殘 |
2000ppm | 吸一口氣立即死亡,搶救較困難 |
3.2 硫化氫對(duì)設(shè)備的危害
3.2.1腐蝕類型
3.2.1.1失重腐蝕
?? ?原理:H2S =?H+ +HS- ???HS- = H+ + S2-??????Fe+ H2S = FexSy+2H+
?? ?電化學(xué)腐蝕,必須在有水的情況下,生成物FexSy是一種疏松的物質(zhì),它使鋼材產(chǎn)生蝕坑、斑點(diǎn)和大面積脫落,造成設(shè)備變薄、穿孔、強(qiáng)度變低、甚至造成破裂。
3.2.1.2硫化物應(yīng)力腐蝕(氫脆)
?H
2S在金屬表面有水的條件下,也使金屬表面的水中存在大量氫原子。這些氫原子在一般條件下絕大部分會(huì)結(jié)合成氫分子,但金屬表面還存在一定濃度的氫原子,這些氫原子的一部分就滲入到金屬的內(nèi)部,在有缺陷的地方聚集起來,結(jié)合成氫分子。氫分子比氫原子所占空間大
20倍,這使金屬內(nèi)部形成很大的內(nèi)壓,使軟金屬變硬,高強(qiáng)度鋼變脆,延展性下降,出現(xiàn)破裂。