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第一章 硫化氢的来源和特性 第一节 硫化氢的来源. H 2 S 是由硫和氢结合而成的气体，硫和氢存在于动植物的机体中，在高温、高压及细菌作用下，经分解产生 H 2 S 。 1 、石油开采油气井 H 2 S 的来源 ⑴热作用于油层时，石油中的有机硫化物分解，产生出 H 2 S 。 ⑵石油中的烃类和有机质通过储集层水中的硫酸盐的高温还原作用而产生 H 2 S 。. ⑶ 通过裂缝等通道，下部地层中硫酸盐层的 H 2 S 上窜而来。在非热采区，因底水运移，将含 H 2 S 的地层水推入生产井而产生 H 2 S 。 2 、油气井钻井作业过程中， H 2 S 的来源主要有：
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第一章 硫化氢的来源和特性 第一节 硫化氢的来源 H2S是由硫和氢结合而成的气体，硫和氢存在于动植物的机体中，在高温、高压及细菌作用下，经分解产生H2S。 1、石油开采油气井H2S的来源 ⑴热作用于油层时，石油中的有机硫化物分解，产生出H2S。 ⑵石油中的烃类和有机质通过储集层水中的硫酸盐的高温还原作用而产生H2S。
⑶通过裂缝等通道，下部地层中硫酸盐层的H2S上窜而来。在非热采区，因底水运移，将含H2S的地层水推入生产井而产生H2S。⑶通过裂缝等通道，下部地层中硫酸盐层的H2S上窜而来。在非热采区，因底水运移，将含H2S的地层水推入生产井而产生H2S。 2、油气井钻井作业过程中，H2S的来源主要有： ⑴钻进过程中钻入含H2S地层，大量H2S侵入井中。 ⑵某些泥浆处理剂在高温热分解作用下产生H2S。 ⑶泥浆中细菌的作用。
3、其它作业场所H2S的来源主要有： ⑴石油天然气加工炼制 ⑵纸浆厂 ⑶工业实验室 ⑷爆炸现场 ⑸下水道以及沼气池都有可能产生H2S。
第二节 钻井作业过程中H2S侵入及分布 1、钻井作业过程中H2S侵入特性 H2S的侵入特性主要因地层埋藏越深，地温越高。这样，H2S含量将随地层埋深增加而增加。如井深2600米，H2S含量在0.1—0.5%之间，而井深超过2600米或更深，则H2S含量将超过2—23%。地层温度超过200—250℃，热化学作用将加剧而产生大量硫化氢。
2、钻井作业过程中H2S分布 一般在钻井过程中，H2S气田在区域分布上，多存在于碳酸盐—蒸发岩地层中，尤其在与碳酸岩伴生的硫酸盐沉积环境中，H2S最为普遍。一般地讲，H2S含量随地层埋深增加而增大。在平面分布上，同一H2S气田，差别也很大。如四川卧龙河气田，在石炭统气藏H2S含量在1500—4500mg/m3之间，而气田南部，H2S含量仅有20 mg/m3以下，南北H2S含量相差100—200倍。
根据天然气中H2S组分量，一般可将气藏划分为五类：根据天然气中H2S组分量，一般可将气藏划分为五类： 在我国，华北油田冀中坳陷赵兰庄气田下的第三系，孔店组碳酸岩气藏H2S含量在10—92%；四川油田川东卧龙河气田三迭系嘉陵江灰岩气藏H2S含量9.6—10%，以上两个气田均属高含硫气藏。最高是美国南得克萨斯气田，H2S含量高达98%。
第二章 硫化氢气体的危害 第一节 概述 随着人类社会的不断发展与进步，社会对石油与天然气的需求和依赖不断加大，每年钻井可钻探区块及钻井深度在不断扩展和增加，但随着钻井技术水平的提高，要钻探高压深井，井下存在的含硫风险逐渐加大，在这类钻井中就可能钻遇含有硫化氢的地层。
目前，在我国已开发的油田中，不同程度地都含有硫化氢气体，甚至有的油田含量极高。如四川石油管理局含硫化氢气田，约占已开发气田的78.6%，其中卧龙河气田含硫化氢高达10%（体积比），特别是在华北油田的晋县赵兰庄硫化氢气田，硫化氢含量高达92%。目前，在我国已开发的油田中，不同程度地都含有硫化氢气体，甚至有的油田含量极高。如四川石油管理局含硫化氢气田，约占已开发气田的78.6%，其中卧龙河气田含硫化氢高达10%（体积比），特别是在华北油田的晋县赵兰庄硫化氢气田，硫化氢含量高达92%。
众所周知，硫化氢是仅次于氯化物的剧毒物，是极易致人死亡的有毒气体。在施工作业环境硫化氢超标以及含硫化氢油气井发生井喷失控，都将导致灾难性的悲剧。众所周知，硫化氢是仅次于氯化物的剧毒物，是极易致人死亡的有毒气体。在施工作业环境硫化氢超标以及含硫化氢油气井发生井喷失控，都将导致灾难性的悲剧。 如华北油田的赵48井，试油起电缆，诱发井喷失控，硫化氢气体大量喷出，当场6人死亡，数人中毒，造成20余万人的大逃亡。
四川的垫25井井喷失控，硫化氢气体迫使方圆数公里内的百姓弃家逃难；硫化氢气体不仅严重威胁着人们的生命安全，而且还会造成严重的环境污染。同时，它对金属设备、工具也将造成严重的腐蚀和破坏。四川的垫25井井喷失控，硫化氢气体迫使方圆数公里内的百姓弃家逃难；硫化氢气体不仅严重威胁着人们的生命安全，而且还会造成严重的环境污染。同时，它对金属设备、工具也将造成严重的腐蚀和破坏。
目前，在国内石油天然气开采作业中，天然气中含有硫化氢气体是客观存在的。我们只要掌握了它的特性，有一套完善的硫化氢防护措施和管理制度，不仅可以实现优质安全钻井生产，而且还可以通过一套回收装置，为其它工业提供工业原料。目前，在国内石油天然气开采作业中，天然气中含有硫化氢气体是客观存在的。我们只要掌握了它的特性，有一套完善的硫化氢防护措施和管理制度，不仅可以实现优质安全钻井生产，而且还可以通过一套回收装置，为其它工业提供工业原料。 因此，为确保人员的绝对安全，杜绝硫化氢中毒事故的发生，我们必须了解硫化氢气体的来源和危害，掌握硫化氢气体的预防及处理知识。
第二节 硫化氢的物理化学性质 在了解硫化氢物理化学性质之前，首先要知道硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体。低浓度硫化氢气体有一股臭鸡蛋味，其相对密度为1.176，较空气重。硫化氢燃点250℃，燃烧时带蓝色火焰，并产生对眼和肺非常有害的二氧化硫气体。二氧化硫的毒性没有硫化氢严重，但也能严重损害人体健康。当硫化氢与空气混合，空气中硫化氢浓度达到43%～46%的范围时，就形成一种爆炸混合物。
下面为硫化氢与其它毒性气体爆炸危险限量及对人体致命对比情况。下面为硫化氢与其它毒性气体爆炸危险限量及对人体致命对比情况。 各种气体的毒性 表1
通过表1可以看出，在有毒气体中，除了氰化氢之外，硫化氢气体毒性位距第二，在有毒气体中属于毒性较强的一种气体。另外，硫化氢能溶于水，但其溶解度随水温的增高而降低。硫化氢在空间易聚积，不易飘散。因其密度比空气重，所以特容易聚集在如钻台底下的园井和井场附近的低凹处，硫化氢能与许多金属发生化学业反应，对金属造成严重腐蚀。通过表1可以看出，在有毒气体中，除了氰化氢之外，硫化氢气体毒性位距第二，在有毒气体中属于毒性较强的一种气体。另外，硫化氢能溶于水，但其溶解度随水温的增高而降低。硫化氢在空间易聚积，不易飘散。因其密度比空气重，所以特容易聚集在如钻台底下的园井和井场附近的低凹处，硫化氢能与许多金属发生化学业反应，对金属造成严重腐蚀。
第三节 硫化氢对人体危害的生理过程 硫化氢被人吸入人体，通过呼吸道，经肺部，由血液运送到人体各个器官。首先刺激呼吸道，使嗅觉钝化、咳嗽，严重时将灼伤；眼睛被刺痛，严重时将失明；刺激神经系统，导致头晕，丧失平衡，呼吸困难；心脏加速跳动，严重时，心脏缺氧而死亡。 H2S进入人体，将与血液中的溶解氧发生化学反应。当H2S浓度极低时，它将被氧化，对人体威胁不大。而H2S浓度较高时，将夺去血液中的氧，使人体器官缺氧而中毒，甚至死亡。
当硫化氢浓度极低时，它将被氧化，对人体威胁不大，而浓度较高时，将城去血液中的氧，使人体器官缺氧而中毒，甚至死亡。当硫化氢浓度极低时，它将被氧化，对人体威胁不大，而浓度较高时，将城去血液中的氧，使人体器官缺氧而中毒，甚至死亡。 为了防止井场大气含硫化氢浓度过大，避免对现场工作人员的生命造成威胁，中国石油天然气总公司标准（SY5087—85）规定，露天8小时允许浓度的最高限量为20PPM，即体积容量的0.002%。
第一节 硫化氢中毒症状 1、急性中毒 吸入高浓度的H2S气体会导致气喘，脸色苍白，肌肉痉挛；当H2S浓度大于700PPM时，人很快失去知觉，几秒钟后就会窒息，呼吸和心脏停止工作，如果未及时抢救，会迅速死亡。而当H2S浓度大于2000PPM时，人体只需吸一口气，就很难抢救而立即死亡。
2、慢性中毒 人体暴露在低浓度H2S环境（如50—100PPM）下，将会慢性中毒，症状是：头痛、晕眩、兴奋、恶心、口干、昏睡、眼睛感到剧痛，连续咳嗽、胸闷或皮肤过敏性。长时间在低浓度H2S条件下工作，也可能造成人员窒息死亡。当人受H2S伤害时，往往反映神智不清、肌肉痉挛、僵硬、随之重重地摔倒、碰伤和摔死。 H2S中毒情况，列表说明如下：
第五节 硫化氢中毒的早期抢救措施与护理 由于硫化氢含量高导致中毒者停止呼吸和心跳时，如果不立即采取措施进行抢救，帮助中毒者恢复呼吸和心跳，中毒者不会自动恢复呼吸和心跳，将会在短时间内死去。因此，必须采取正确方法对中毒者实施抢救。
一、硫化氢中毒的早期抢救措施 1、进入毒气区抢救中毒人员之前，自己应先戴上防毒面具，否则自己也会成为中毒者。立即把中毒者从硫化氢分布的现场抬到空气新鲜的地方。 2、如果中毒者已经停止呼吸和心跳，应立即不停地进行人工呼吸和胸外心脏按压，直至呼吸和心跳恢复或者医生到达，有条件的可使用回生器（又叫恢复正常呼吸器）代替人工呼吸。
3、如果中毒者没有停止呼吸，保持中毒者处于休息状态，有条件的可给予输氧。在叫医生或抬到医生那里进行抢救的过程中应注意保持中毒者的体温。3、如果中毒者没有停止呼吸，保持中毒者处于休息状态，有条件的可给予输氧。在叫医生或抬到医生那里进行抢救的过程中应注意保持中毒者的体温。
二、护理注意事项 1、在中毒者心跳停止之前，当其被转移到新鲜空气区能立即恢复正常呼吸者，可以认为中毒者已迅速恢复正常。 2、呼吸和心跳安全恢复后，可给中毒者喝些兴奋性饮料，如浓茶或咖啡，而且要有专人护理。 3、如果眼睛受到轻度损害，可用干净水彻底清洗，也可进行冷敷。
4、在轻微中毒的情况下，中毒人员没有完全失去知觉，如果经短暂休息后本人要求回岗位继续工作时，一般不要同意，应休息1至2天。4、在轻微中毒的情况下，中毒人员没有完全失去知觉，如果经短暂休息后本人要求回岗位继续工作时，一般不要同意，应休息1至2天。 5、医生证明中毒者已恢复健康可返回工作岗位之前，应把中毒者置于医疗监护之下。 6、在硫化氢毒气周围或附近的工作人员，都要掌握心肺复苏法（人工呼吸和心脏胸外按压法），并经常实习训练。
第六节 硫化氢浓度概念 描述硫化氢浓度有两种方式，即体积比浓度和重量比浓度。 体积比浓度即指硫化氢在空气中的体积比，常用的是PPm表示，PPm浓度指百万分比浓度，即： 1PPm = 1/1000000重量比浓度，指硫化氢在一立方空气中的重量，单位为：mg/m3 、 g/m3 如：东湾一井天然气硫化氢含量为3500 mg/m3、3.5g/m3。
第三章 含硫化氢气体井的井场布置及要求 由于硫化氢具有特殊的毒性，在钻井过程中直接关系到人员和设备的安全，所以井场设备摆放正确与否，对安全钻井的影响非常大。
第一节 井场布置基本要求 1、井场应选在空气流通的地方。 2、井架上和安全保护区都要安装“风飘带”或风向标，工作人员应养成随时转移到上风方向的位置工作的习惯。当空气中硫化氢浓度达到5PPm时，应挂出写有硫化氢（H2S）字样的标牌，并升起红旗。
3、钻具应堆放在主风向的上风处，钻井液池要处在下风位置。3、钻具应堆放在主风向的上风处，钻井液池要处在下风位置。 4、井场上一般设置两到三处安全保护区，一个在盛行风向处（一般为生活区方向），另两个成120°角分布。
第二节 对周围边界不受制约的井场布置要求 由于油藏储集地层构造带的不同，井场所处的环境位置因地面环境状况沙漠洼地、山前丘陵地带，也有一部分井多在陆地上边界不受制约的空旷地带。
不管何种情况，但在进行钻前工程前，应全面当地气象资料中了解当地盛行风的方向。井场及钻机设备的安放位置应与盛行风的风向一致。井场周围要空旷，尽量在前后或左右方向能让盛行风通过，并吹过钻机设备。钻机设备及井场布置见图1。不管何种情况，但在进行钻前工程前，应全面当地气象资料中了解当地盛行风的方向。井场及钻机设备的安放位置应与盛行风的风向一致。井场周围要空旷，尽量在前后或左右方向能让盛行风通过，并吹过钻机设备。钻机设备及井场布置见图1。
这样布局，钻机的相对位置、地形和主风向取得一致，可以得到最大的安全效益。同时，在施工过程中应注意以下几点：这样布局，钻机的相对位置、地形和主风向取得一致，可以得到最大的安全效益。同时，在施工过程中应注意以下几点： 1、井场入口处要有防护设计，以便一旦发生硫化氢紧急情况时使用。井场要有一条辅助的安全通道以便遇到风向转变，造成灾祸时通行，井场所有入口处都要安装适当的报警信号和旗帜。
3、气测车等辅助设备和机动车辆，应尽量远离井口，至少在25米以外。井场值班室、工程室、地质室和钻井液室等，应设置在井场盛行风的上风向。在上风向较远处专门设置活动拖车式防护室。防护室要配备足够的防毒面具、急救箱、担架、氧气袋和供氧呼吸设备。3、气测车等辅助设备和机动车辆，应尽量远离井口，至少在25米以外。井场值班室、工程室、地质室和钻井液室等，应设置在井场盛行风的上风向。在上风向较远处专门设置活动拖车式防护室。防护室要配备足够的防毒面具、急救箱、担架、氧气袋和供氧呼吸设备。
供氧呼吸设备在空气中含硫化氢任何浓度都能给钻井工人以保护，当氧气不足时还能发出警告信号。所有防护器具应放在使用方便、清洁卫生的地方，并有专人定期检查以保证这些器具处于良好的备用状态，同时做好记录。供氧呼吸设备在空气中含硫化氢任何浓度都能给钻井工人以保护，当氧气不足时还能发出警告信号。所有防护器具应放在使用方便、清洁卫生的地方，并有专人定期检查以保证这些器具处于良好的备用状态，同时做好记录。
4、在无风和微风的时候，应当用大的鼓风机或排风扇对一定风向吹风。在钻台上、下、井架周围、振动筛或其它硫化氢容易积聚、需要驱散的地方，都要考虑安装这种鼓风机。 5、进入气层前50米应将二层台、钻台周围设置的防风护套和其它类的围布拆除。
6、发电机必须与井眼保持一段有效距离，这样可以保持正常使用，否则遇到紧急情况，不得不停止运转。所有用电线路、装置和照明应符合有关安全规定的要求。井场夜间必须有足够的探照灯。6、发电机必须与井眼保持一段有效距离，这样可以保持正常使用，否则遇到紧急情况，不得不停止运转。所有用电线路、装置和照明应符合有关安全规定的要求。井场夜间必须有足够的探照灯。 7、井场周围的要害地方，要设立“不准吸烟”的标志牌。井眼、钻台和钻井液池附近，都不准吸烟。
8、 确保通讯24小时畅通，尤其是与上级调度的联系不能中断。在钻入气层前和医院、消防部门取得联系。 9、在井场硫化氢容易积聚的地方，特别是圆井、钻井液池、振动筛附近和钻台等常有井队人员的地方，应安装数台硫化氢监测仪及音响报警器。钻台人员必须配备便携式硫化氢监测器。
10、开钻前应绘制一张包括距井口2公里范围内所有建筑物的地图，在地图上标明每幢建筑内通常有多少人，并列出他们的姓名。待开钻后，还应与他们联系，说明本地区的危险性，以及出现紧急情况时必须搬家。
第三节 对周围边界受制约的井场的布置要求 井场周围边界受制约，往往是在沼泽地带、海洋、市区或山区。在这种情况下，由于地理条件的限制，对井场布局除了周边不受制约的井场要求外另作如下要求： 1、井场入口处必须有防护设计，以应付硫化氢紧急事故的发生。要有辅助的安全通道，以便遇到风向转变造成灾祸时通行。
2、井场要设立防护室，并与井眼有一定距离，防护室应设在盛行风的上风方向。2、井场要设立防护室，并与井眼有一定距离，防护室应设在盛行风的上风方向。 3、报警信号、报警标志和风向标等，要设在井架上、山顶上、桅杆上、钻井平台上等，要使各个地点的人员都能看到。 4、在很多情况下，振动筛、钻井液池和钻井液录井车都是长期安放在井口旁的，这里一定要有警告标志，而且在布局时要有值班人员脱离危险的通道，在这个地方增设鼓风机也能减少危害。
第四章 怀疑有硫化氢时应采取的措施 第一节 井场钻机设备的布置 1、进行钻前工程前，应从气象资料中了解当地季节风的风向。 2、井场及钻机设备的安放位置应考虑季节风风向，井场周围要空旷，尽量在前后或左右方向能让季节风畅通,防喷器及井控管汇等设备，要按要求进行安装、固定和试压。
3、钻井井口和套管的连接，每条防喷管线的高压区都不允许焊接。3、钻井井口和套管的连接，每条防喷管线的高压区都不允许焊接。 4、放喷管线应装两条，其夹角为90°；并接出井场100米以外，若风向改变时，至少有一条以能安全使用。 5、压井管线至少有一条在季节风的上风方向，以便必要时放置其它设备（如压裂车等）作压井用。
6、井控设备（和管材）在安装、使用前应进行无损探伤。6、井控设备（和管材）在安装、使用前应进行无损探伤。 7、井控设备（和管材）及其配件在储运过程中，需要采取措施避免碰撞和被敲打；应注明钢级、严格分类保管，并带有产品合格证和说明书。
第二节 合理的钻井设计 当所钻地层怀疑有硫化氢气体存在时，在进行钻井设计时就应该认真对待。 合理的钻井设计是安全、经济钻穿硫化氢气体地层的前提，所以钻井设计时应注意以下几点：
1、在设计中应注明含硫化氢地层及其深度和估计含量，以提醒施工人员的注意。1、在设计中应注明含硫化氢地层及其深度和估计含量，以提醒施工人员的注意。 2、设计井身结构时，除正常钻井应考虑的因素外，还应考虑在较大的过平衡下钻进时，溢流关井和压井施工时，裸眼地层能承受较大的井底压力。
3、钻开含硫化氢地层，设计的钻井液密度应有较大的安全附加压力当量值，以阻止硫化氢进入井简。3、钻开含硫化氢地层，设计的钻井液密度应有较大的安全附加压力当量值，以阻止硫化氢进入井简。 4、井队必须有足量的重钻井液（密度超过正常钻井液0.1g/cm3以上）和加重材料储备。重钻井液的储存量一般是井简容积的1—2倍。
