硫化氢来源、金属腐蚀、应急预案课件.ppt

1、Perception of RiskTimePerception of riskRules and safeguards devised here may be violated when perceptions decay over time 时时 间间 严严 重重 事事 故故 风风 险险 感感 觉觉/知知 觉觉 程程 度度 随时间推移随时间推移,当风险意识减当风险意识减退时退时,所所 建立的法规和安全建立的法规和安全条例将被破坏条例将被破坏.HSEHSE管理体系管理体系第一章第一章 硫化氢的来源和特性硫化氢的来源和特性第二章第二章 硫化氢的腐蚀特征和影响硫化氢的腐蚀特征和影响第三章第三章

2、硫化氢对人体的危害、急救与护理硫化氢对人体的危害、急救与护理 第四章第四章 硫化氢的检测与防护硫化氢的检测与防护第五章第五章 应急预案应急预案第六章第六章 含硫油气井作业中的安全问题含硫油气井作业中的安全问题 硫化氢的来源和二氧化硫的来源硫化氢的来源和二氧化硫的来源 硫化氢、二氧化硫危害、特征和特性硫化氢、二氧化硫危害、特征和特性 对受害者的救援技术和急救方法对受害者的救援技术和急救方法.会使用和保养硫化氢会使用和保养硫化氢,二氧化硫的检测仪器二氧化硫的检测仪器.正确使用空气呼吸器正确使用空气呼吸器.限制空间的进入程序限制空间的进入程序 紧急集合区的位置紧急集合区的位置,危险区域危险区域,风向

3、判断风向判断,及逃及逃生路线的选择生路线的选择.应急预案中的职责应急预案中的职责,对设备的影响对设备的影响,钻遇硫化钻遇硫化氢之前对钻井液的处理氢之前对钻井液的处理.现场监督人员现场监督人员概概 述述 硫化氢是一种广泛存在于自然界中的化学气硫化氢是一种广泛存在于自然界中的化学气体。在石油钻井行业中，高压、深井的钻探就会体。在石油钻井行业中，高压、深井的钻探就会经常遇到含有硫化氢的地层。目前，在我国已经经常遇到含有硫化氢的地层。目前，在我国已经发现的陆上油田中，就有发现的陆上油田中，就有许多油田不同程度的含许多油田不同程度的含有硫化氢气体，主要有四川川东卧龙河地区、华有硫化氢气体，主要有四川川东

4、卧龙河地区、华北油田冀中凹陷、新疆地区、长庆油田等北油田冀中凹陷、新疆地区、长庆油田等,（美（美国得克萨斯州含硫的气田高达国得克萨斯州含硫的气田高达98%98%，前苏联，前苏联70%70%的的油气田均含硫）有的含量甚至很高。油气田均含硫）有的含量甚至很高。比较典型的有：比较典型的有：四川石油管理局含硫化氢气田约占已四川石油管理局含硫化氢气田约占已开发气田的开发气田的78.6%,其中卧龙河气田硫化氢其中卧龙河气田硫化氢含量含量10%；中坝气田硫化氢含量；中坝气田硫化氢含量6.7513.3%；川东罗家寨气田硫化氢含量；川东罗家寨气田硫化氢含量6.716.6%。华北油田晋县赵兰庄硫化氢气田华北油田晋

5、县赵兰庄硫化氢气田,硫化硫化氢含量高达氢含量高达63%。事故链接事故链接 硫化氢是仅次于氰化氢的剧毒物，硫化氢是仅次于氰化氢的剧毒物，是极易致人死亡的有毒气体。全世界每是极易致人死亡的有毒气体。全世界每年都有人因硫化氢中毒死亡，已成为职年都有人因硫化氢中毒死亡，已成为职业中毒中仅次于一氧化碳中毒死亡的第业中毒中仅次于一氧化碳中毒死亡的第二大杀手。据东方网二大杀手。据东方网2003年年6月报道，月报道，2001年年1月至月至2003年年5月月,仅上海市就发仅上海市就发生职业硫化氢中毒事故生职业硫化氢中毒事故11起，起，42人中人中毒毒,13人死亡人死亡,死亡人数占全部职业中毒事死亡人数占全部职业

6、中毒事故死亡人数的故死亡人数的61.9%。在油气钻探、开。在油气钻探、开采中，一旦高含硫化氢油气井发生井喷采中，一旦高含硫化氢油气井发生井喷失控，将导致灾难性的悲剧。失控，将导致灾难性的悲剧。塔河油田塔河油田8区油藏区油藏H2S分布情况分布情况 该区域长该区域长25公里，宽公里，宽15公里，方圆近公里，方圆近380平方公里。平方公里。在该区域内有在该区域内有5处含硫区，最低的含硫量为处含硫区，最低的含硫量为2mg/m3,最高的含硫量为最高的含硫量为5000mg/m3；其；其中含硫量在中含硫量在50mg/m3以上的区域达以上的区域达100平方平方公里。公里。含硫量在含硫量在2500mg/m3的区

7、域有的区域有60平方公里，平方公里，其中有近其中有近8平方公里的区域含硫量高达平方公里的区域含硫量高达5000mg/m3。就是在这一高含硫区域内，目前分布就是在这一高含硫区域内，目前分布着华北局西部公司的四个井队，他们是：着华北局西部公司的四个井队，他们是：TK832井的井的70137井队井队 TK829井的井的60816井队井队 TK831井的井的60817井队井队 TK823井的井的60818井队井队 事例：事例：2001年，由华北局西部公司年，由华北局西部公司5010井队井队施工的沙施工的沙91井和井和 2003年年7003井队施工的沙井队施工的沙112井顺利完井。两个井位均位于塔河井顺

8、利完井。两个井位均位于塔河8区，区，施工区域硫化氢含量高达施工区域硫化氢含量高达2500-5000mg/m3，是塔河油田含硫量最高的区域。两个井队从是塔河油田含硫量最高的区域。两个井队从开钻直到完井均没有硫化氢外溢。后在采油开钻直到完井均没有硫化氢外溢。后在采油时发现硫化氢，当地媒体是这样报道的时发现硫化氢，当地媒体是这样报道的“测测得硫化氢浓度足以致人死亡得硫化氢浓度足以致人死亡”。据此推测，。据此推测，硫化氢浓度应在硫化氢浓度应在1000ppm 以上。以上。油气钻探开采中硫化氢气体是客观存在油气钻探开采中硫化氢气体是客观存在的，我们只要掌握了它的特性，有一套完的，我们只要掌握了它的特性，有

9、一套完善的硫化氢防护措施和管理制度，就完全善的硫化氢防护措施和管理制度，就完全可以保证人员的生命安全，杜绝硫化氢中可以保证人员的生命安全，杜绝硫化氢中毒事故的发生，实现优质安全钻井生产。毒事故的发生，实现优质安全钻井生产。因此，认识和了解硫化氢气体的来源和危因此，认识和了解硫化氢气体的来源和危害，掌握一套硫化氢气体的防护及处理知害，掌握一套硫化氢气体的防护及处理知识就非常重要。识就非常重要。第一讲第一讲硫化氢的性质硫化氢的性质一、什么是硫化氢？一、什么是硫化氢？硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体；硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体；其化学分子式是其化学分子式是H2S，由两个氢原子和一个硫，由两

10、个氢原子和一个硫原子组成；其分子量为原子组成；其分子量为34.08。硫化氢的相对密度为硫化氢的相对密度为1.176，较空气重，较空气重，燃点为燃点为250度，燃烧时带蓝色火焰，并产生对度，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。眼和肺非常有害的二氧化硫气体。硫化氢是动物、有机物或植物等经细硫化氢是动物、有机物或植物等经细菌作用而生成。所以，它不仅在原油和天菌作用而生成。所以，它不仅在原油和天然气、下水道和污水中发现，也可在沼泽然气、下水道和污水中发现，也可在沼泽地发现以及在各种工业和生物生产过程中地发现以及在各种工业和生物生产过程中产生。产生。当环境中有低含量（当环境中有低含量

11、（0.13克克/m3）硫化）硫化氢时，就会有一种类似臭鸡蛋的气味，含氢时，就会有一种类似臭鸡蛋的气味，含量稍高时就会有令人恶心的气味。高含量量稍高时就会有令人恶心的气味。高含量时则无气味，很难被发觉，因为此时人的时则无气味，很难被发觉，因为此时人的嗅觉神经已经很快被麻痹，从而失去嗅觉嗅觉神经已经很快被麻痹，从而失去嗅觉。因此绝对不能凭闻气味来检测硫化氢是否因此绝对不能凭闻气味来检测硫化氢是否存在。存在。二、硫化氢的特性二、硫化氢的特性 所有的气体通常都是从以下七个主要方所有的气体通常都是从以下七个主要方面描述的：颜色、气味、密度、燃点、沸点、面描述的：颜色、气味、密度、燃点、沸点、燃爆极限和溶

12、解度（在水中）。燃爆极限和溶解度（在水中）。硫化氢也不例外，我们可以通过以下七硫化氢也不例外，我们可以通过以下七个方面的学习来全面、准确的了解硫化氢的个方面的学习来全面、准确的了解硫化氢的特性。特性。1、颜色、颜色 硫化氢是硫化氢是无色、剧毒、酸性气体无色、剧毒、酸性气体，人，人的肉眼是看不见的。因此，用肉眼无法判的肉眼是看不见的。因此，用肉眼无法判断硫化氢的存在与否。断硫化氢的存在与否。2、气味、气味 低浓度的硫化氢有一种令人讨厌的臭鸡低浓度的硫化氢有一种令人讨厌的臭鸡蛋味，可以损伤你的嗅觉。当闻到这种气蛋味，可以损伤你的嗅觉。当闻到这种气味时，就意味着有硫化氢溢出，继而闻不味时，就意味着有

13、硫化氢溢出，继而闻不到了，就意味着危险。因此，到了，就意味着危险。因此，绝对不可以绝对不可以用鼻子来检测这种气体。用鼻子来检测这种气体。0.13ppm-西夏区发生硫化氢中毒事件西夏区发生硫化氢中毒事件 时间：时间：2004.09.16 昨日，昨日，12名银川市西夏区兴泾镇农民名银川市西夏区兴泾镇农民工在西夏区某炼油厂内施工时，受到硫化工在西夏区某炼油厂内施工时，受到硫化氢气体的侵害，他们正在某炼油厂厂内施氢气体的侵害，他们正在某炼油厂厂内施工时，工时，突然带有臭鸡蛋味的气体弥漫整个突然带有臭鸡蛋味的气体弥漫整个施工现场，他们并没在意，继续干活。施工现场，他们并没在意，继续干活。2小小时后，有的

14、民工出现不同程度地出现头晕、时后，有的民工出现不同程度地出现头晕、恶心、胸闷等症状。恶心、胸闷等症状。3、密度、密度 硫化氢是一种比空气重的气体，其相硫化氢是一种比空气重的气体，其相对密度为对密度为1.176。因此，它常聚集在地势低。因此，它常聚集在地势低洼的地方，不易扩散。如地坑、地下室、洼的地方，不易扩散。如地坑、地下室、大容器里等等。因此，工作时你应处于地大容器里等等。因此，工作时你应处于地势较高的上风头。势较高的上风头。4、爆炸极限、爆炸极限 当硫化氢气体以适当的比例（当硫化氢气体以适当的比例（4.3%46%）与空气或氧气混合就会发生爆炸，）与空气或氧气混合就会发生爆炸，造成令人恐惧的

15、危险。造成令人恐惧的危险。5、可燃性、可燃性 硫化氢气体分子稳定性很高，在近硫化氢气体分子稳定性很高，在近1700时才能分解。完全干燥的硫化氢在时才能分解。完全干燥的硫化氢在室温下不与空气中的氧气发生反应，但点室温下不与空气中的氧气发生反应，但点火时能在空气中燃烧，燃烧时产生蓝色火火时能在空气中燃烧，燃烧时产生蓝色火焰，并产生有毒的二氧化硫气体。焰，并产生有毒的二氧化硫气体。6、沸点、沸点 液态的硫化氢沸点很低，因此，我们液态的硫化氢沸点很低，因此，我们通常讲的是气态的硫化氢，其沸点为通常讲的是气态的硫化氢，其沸点为61.8度，熔点为度，熔点为-82.8度。度。7、可溶性、可溶性 硫化氢气体能

16、溶于水、乙醇及甘油中，硫化氢气体能溶于水、乙醇及甘油中，但化学反应不稳定。硫化氢能在液体中溶但化学反应不稳定。硫化氢能在液体中溶解，就意味着它能存在于某些存放液体的解，就意味着它能存在于某些存放液体的（水、油、乳液、污水等等）容器中。硫（水、油、乳液、污水等等）容器中。硫化氢的溶解与温度、气压有关，只要条件化氢的溶解与温度、气压有关，只要条件适当，轻轻地震动含有硫化氢的液体，也适当，轻轻地震动含有硫化氢的液体，也可使硫化氢气体挥发到大气中。可使硫化氢气体挥发到大气中。能溶于水能溶于水,但溶解度随着温度的升高而下降但溶解度随着温度的升高而下降.二氧化硫二氧化硫二氧化硫（二氧化硫（SO2）是主要的

17、大气污染物之一）是主要的大气污染物之一无色气体。无色气体。强烈辛辣刺激性气体强烈辛辣刺激性气体比空气重，相对比重比空气重，相对比重2.264非常大的毒性非常大的毒性,比硫化氢弱比硫化氢弱易溶于水易溶于水,1:40H2SO3不助燃不助燃 有硫燃烧的剌激性气味，具有窒息作用，有硫燃烧的剌激性气味，具有窒息作用，在鼻和喉粘膜上形成亚硫酸。在鼻和喉粘膜上形成亚硫酸。二氧化硫的阈限值二氧化硫的阈限值5.4mg/m3(2ppm).暴露浓度低于暴露浓度低于20ppm，会引起眼睛、喉、，会引起眼睛、喉、呼吸道的炎症，胸痉挛和恶心。呼吸道的炎症，胸痉挛和恶心。暴露浓度大于暴露浓度大于50ppm，会剌激鼻和喉，流

18、，会剌激鼻和喉，流鼻涕、咳嗽和反射性支气管缩小，大多数鼻涕、咳嗽和反射性支气管缩小，大多数人不能在这种空气中承受人不能在这种空气中承受15min以上。以上。来源：来源：主要来源于矿物质的燃烧，含硫矿石的冶主要来源于矿物质的燃烧，含硫矿石的冶炼、制取硫酸、磷肥等。炼、制取硫酸、磷肥等。自然界产生的二氧化硫很少自然界产生的二氧化硫很少,主在是硫化氢主在是硫化氢在空气中氧化而生成的在空气中氧化而生成的.二氧化硫在空气二氧化硫在空气 中只能存留几天中只能存留几天,除被水冲除被水冲洗和地面物体吸收外洗和地面物体吸收外,都被氧化成硫酸物和都被氧化成硫酸物和硫酸气溶胶硫酸气溶胶,胶散射阳光胶散射阳光,能见度

19、降低能见度降低,硫酸雾硫酸雾和酸性盐腐蚀金属和酸性盐腐蚀金属 和建筑材料和其它物品和建筑材料和其它物品,并造成酸雨并造成酸雨.SO2是大气的主要污染物之一，全世界人为排放量每年是大气的主要污染物之一，全世界人为排放量每年约为约为1.5亿吨，矿物质燃烧占亿吨，矿物质燃烧占70%，SO2的排放的排放90%以以上集中在北半球的城市和工业区，造成了这些地区的大上集中在北半球的城市和工业区，造成了这些地区的大气污染问题。伦敦曾多次发生有煤烟引起的大气污染的气污染问题。伦敦曾多次发生有煤烟引起的大气污染的烟雾事件，被称为伦敦烟雾。烟雾事件，被称为伦敦烟雾。SO2一般在大气中只存留几天，除被降水冲洗和地面物

20、一般在大气中只存留几天，除被降水冲洗和地面物体吸收的部分外，都被氧化成硫酸物和硫酸盐气溶胶，体吸收的部分外，都被氧化成硫酸物和硫酸盐气溶胶，硫酸盐可在大气中存留一个星期以上，能漂移硫酸盐可在大气中存留一个星期以上，能漂移1000公公里以外造成远距离处的污染或广域污染。里以外造成远距离处的污染或广域污染。SO2转变成的硫酸盐气溶胶能散射阳光，使能见度降低，转变成的硫酸盐气溶胶能散射阳光，使能见度降低，硫酸雾和酸性硫酸盐腐蚀金属、建筑材料和其它物品，硫酸雾和酸性硫酸盐腐蚀金属、建筑材料和其它物品，并造成酸雨，并造成酸雨，“十五十五”期间我国计划投入期间我国计划投入967亿元，用亿元，用于治理于治理

21、SO2和酸雨污染防治，确保到和酸雨污染防治，确保到2005年使控制区内年使控制区内的排放量比的排放量比2000年减少年减少20%。三、硫化氢的来源三、硫化氢的来源 硫化氢是有机质腐烂后的自然产物，广硫化氢是有机质腐烂后的自然产物，广泛存在于自然界中及多种生产过程中。如煤泛存在于自然界中及多种生产过程中。如煤的低温焦化、含硫油气的开采和提炼、橡胶、的低温焦化、含硫油气的开采和提炼、橡胶、皮革、硫化染料、动物胶加工等工业生产中皮革、硫化染料、动物胶加工等工业生产中都有硫化氢的产生；开挖沼泽地、沟渠、水都有硫化氢的产生；开挖沼泽地、沟渠、水井、下水道、涵洞、隧道以及清除垃圾、污井、下水道、涵洞、隧道

22、以及清除垃圾、污物、粪便等作业，也常有硫化氢存在。据统物、粪便等作业，也常有硫化氢存在。据统计，目前有计，目前有70多种职业涉及到硫化氢。多种职业涉及到硫化氢。在石油工业的生产中，硫化氢存在于在石油工业的生产中，硫化氢存在于各个环节，如钻井、试油、采油（采气）、各个环节，如钻井、试油、采油（采气）、油气集输、炼化等等。在这些环节中最容油气集输、炼化等等。在这些环节中最容易产生硫化氢气体的地方主要有：钻井、易产生硫化氢气体的地方主要有：钻井、修井、采油和炼厂等。修井、采油和炼厂等。（一）、钻井（一）、钻井 油气井中硫化氢的来源可以归纳为以油气井中硫化氢的来源可以归纳为以下几个方面：下几个方面：1

23、、热作用于油层时，石油中的有机硫、热作用于油层时，石油中的有机硫化物分解，产生出化物分解，产生出H2S。2、石油中的烃类和有机质通过储集层、石油中的烃类和有机质通过储集层水中硫酸盐的高温还原作用而产生水中硫酸盐的高温还原作用而产生H2S。3、通过裂缝等通道，下部地层中硫酸、通过裂缝等通道，下部地层中硫酸盐层的盐层的H2S上窜而来。上窜而来。4、某些钻井液处理剂在高温分解作用、某些钻井液处理剂在高温分解作用下，也会产生下，也会产生H2S。（1）磺化酚醛树脂达到）磺化酚醛树脂达到100时可以时可以分解分解 成成 H2S。（2）三磺（丹煤、褐煤、环氧树脂）三磺（丹煤、褐煤、环氧树脂）150时可以分解

24、时可以分解H2S。（3）磺化褐煤）磺化褐煤130时可以时可以分解成分解成H2S。（4）本质素硫酸铁铬盐）本质素硫酸铁铬盐180时可以时可以分解分解 H2S。（5）丝扣油高温与游离硫反应生成）丝扣油高温与游离硫反应生成H2S。注意：一般含注意：一般含H2S井严禁使用红丹丝扣油。井严禁使用红丹丝扣油。5、含硫的地层流体（油、气、水）、含硫的地层流体（油、气、水）流流入井内。入井内。6、某些洗井液中的添加剂（如木质磺、某些洗井液中的添加剂（如木质磺酸盐）在高温（酸盐）在高温（170190度以上）时热度以上）时热分解。分解。7、石膏泥浆。被无水石膏浸污的泥浆、石膏泥浆。被无水石膏浸污的泥浆中的硫酸盐类

25、的生物分解。中的硫酸盐类的生物分解。8、某些含硫原油或含硫水被用于泥浆、某些含硫原油或含硫水被用于泥浆系统。系统。（二）、修井（二）、修井 循环罐和油罐是修井时硫化氢的主要来循环罐和油罐是修井时硫化氢的主要来源源。循环罐、油罐和贮浆罐周围有硫化氢气循环罐、油罐和贮浆罐周围有硫化氢气体，这是由于修井时循环、自喷或抽吸井体，这是由于修井时循环、自喷或抽吸井内的液体进入罐内造成的。硫化氢可以以内的液体进入罐内造成的。硫化氢可以以气态的形式存在，也可以存在于井内的钻气态的形式存在，也可以存在于井内的钻井液中。井液中。需要注意的是：井内液体中的硫化氢需要注意的是：井内液体中的硫化氢可以通过液体的循环、自

26、喷、抽吸或清洗可以通过液体的循环、自喷、抽吸或清洗油罐释放出来。在井口、压井液、放喷管、油罐释放出来。在井口、压井液、放喷管、循环泵及管线中也可能有硫化氢气体。循环泵及管线中也可能有硫化氢气体。打开油罐顶盖、计量孔盖和封闭油罐打开油罐顶盖、计量孔盖和封闭油罐的通风管，这些都是硫化氢向外释放的途的通风管，这些都是硫化氢向外释放的途径。径。（三）、采油（三）、采油 在采油作业中有九处极易与硫化氢气体接在采油作业中有九处极易与硫化氢气体接触的场所，其中有六处与实际操作直接有关：触的场所，其中有六处与实际操作直接有关：1、水、油或乳剂的储藏罐。、水、油或乳剂的储藏罐。2、用来分离油和水、乳化剂和水的分

27、离器。、用来分离油和水、乳化剂和水的分离器。3、空气干燥器。、空气干燥器。4、输送装置，集油罐及其管道系统。、输送装置，集油罐及其管道系统。5、用来燃烧酸性气体的放空池和放空管汇。、用来燃烧酸性气体的放空池和放空管汇。6、提高石油采收率也可能产生硫化氢。、提高石油采收率也可能产生硫化氢。此外，还有三处来源途径与设备所在此外，还有三处来源途径与设备所在地有关：地有关：1、油气装载场所。、油气装载场所。2、计量站调整或维修仪器。、计量站调整或维修仪器。3、用来提高空气压力的空气压缩机。、用来提高空气压力的空气压缩机。（四）、酸洗四）、酸洗 输油输气的管道在酸洗时也可以产生输油输气的管道在酸洗时也可

28、以产生硫化氢气体。酸洗油气管道也是一种非硫化氢气体。酸洗油气管道也是一种非常容易中毒的作业。酸洗一个高常容易中毒的作业。酸洗一个高100英尺英尺直径直径60英尺的容器时，一磅硫化铁可以英尺的容器时，一磅硫化铁可以使容器内硫化氢气体的浓度达到使容器内硫化氢气体的浓度达到1500ppm。1英尺英尺=0.3048m 1磅磅=0.4536kg四、硫化氢的分布规律四、硫化氢的分布规律 及气藏划分及气藏划分 （一）、硫化氢的分布规律（一）、硫化氢的分布规律 硫化氢虽然广泛存在于自然中，但其硫化氢虽然广泛存在于自然中，但其分布是有一定规律的，主要有以下三点：分布是有一定规律的，主要有以下三点：1、硫化氢含量

29、随地层埋深的增加、硫化氢含量随地层埋深的增加而增大。井深而增大。井深2600米时，硫化氢含量米时，硫化氢含量在在0.10.5%之间，超过之间，超过2600米或更米或更深，硫化氢含量将超过深，硫化氢含量将超过223%。2、多存在于碳酸盐地层中，尤其、多存在于碳酸盐地层中，尤其存在于与碳酸盐伴生的硫酸盐沉积环存在于与碳酸盐伴生的硫酸盐沉积环境中。境中。3、平面分布上同一油气田因客观、平面分布上同一油气田因客观情况的不同，硫化氢含量差别也很大。情况的不同，硫化氢含量差别也很大。（二）、硫化氢的气藏划分二）、硫化氢的气藏划分 按照硫化氢含量的多少，可将硫化氢按照硫化氢含量的多少，可将硫化氢气藏划分为以

30、下五类：气藏划分为以下五类：序号序号 类类 别别 H H2 2S S含量含量 1、无硫气藏无硫气藏 小于小于0.0014%2、低含硫气藏低含硫气藏 0.00140.3%3、含硫气藏含硫气藏 0.31.0%4、中含硫气藏中含硫气藏 1.05.0%5、高含硫气藏高含硫气藏 5.0%第二讲第二讲硫化氢的危害硫化氢的危害一、职业性安全暴露极限一、职业性安全暴露极限 硫化氢是一种有毒气体，与它接触可硫化氢是一种有毒气体，与它接触可以从微弱的不适到死亡。为此，国家规以从微弱的不适到死亡。为此，国家规定了三种职业性直接暴露的安全极限，定了三种职业性直接暴露的安全极限，用来保护工人的生命安全。职业性安全用来保

31、护工人的生命安全。职业性安全暴露极限的规定，明确界定了职工在有暴露极限的规定，明确界定了职工在有毒气的工作场所中，可允许的暴露程度，毒气的工作场所中，可允许的暴露程度，指导人们更加安全的工作。指导人们更加安全的工作。硫化氢浓度概念：硫化氢浓度概念：ppm指的是硫化氢气体占空气体积的百指的是硫化氢气体占空气体积的百万分之几。万分之几。1、体积比浓度：、体积比浓度：H2S在空气中的体积比表在空气中的体积比表 示为示为ppm。（国际标准）。（国际标准）1ppm=1/1000000 2、重量比浓度：、重量比浓度：H2S在在1立方空气中的重量立方空气中的重量 表示为表示为mg/m3。（行业标准）。（行业

32、标准）3、ppm与与mg的换算：的换算：ppm=mg/1.5 1ppm=1.5mg/m3 阈限值阈限值:工作人员长期暴露都不会产生不利工作人员长期暴露都不会产生不利影响的某种有毒物质在空气中最大影响的某种有毒物质在空气中最大值值:10ppm.安全临界浓度安全临界浓度:工作人员露天安全工作工作人员露天安全工作8h可可接受的硫化氢最高浓度接受的硫化氢最高浓度:20ppm.危险临界浓度危险临界浓度:达到此浓度时达到此浓度时,对生命和健康对生命和健康会产生不可逆转的或延迟性影响会产生不可逆转的或延迟性影响:100ppm.含硫化氢天然气含硫化氢天然气:天然气总压天然气总压 0.4Mpa而且而且硫化氢的分

33、压硫化氢的分压 0.0003Mpa.(含量大于含量大于50ppm)H2S气体的职业性直接暴露的安全规定气体的职业性直接暴露的安全规定如下，工作中且必须严格按照此规定去做：如下，工作中且必须严格按照此规定去做：1、15mg/m3(10ppm)：日工作日工作8小时小时的暴露安全极限。的暴露安全极限。2、22mg/m3(15ppm):为短期暴露限为短期暴露限制。制。3、30mg/m3(20ppm)：最大暴露限制。最大暴露限制。二、硫化氢毒性划分二、硫化氢毒性划分 不同浓度的硫化氢气体所造成的不同毒不同浓度的硫化氢气体所造成的不同毒性，对人体主要有以下影响：性，对人体主要有以下影响：1、1mg/m3（

34、0.67ppm）有明显难闻的气体味。有明显难闻的气体味。2、15mg/m3（10ppm）（阈限值）（阈限值）长期暴露工作尚安全。长期暴露工作尚安全。3、30mg/m3（20ppm）（安全临界浓度）（安全临界浓度）露天安全工作露天安全工作8小时可接受的最高浓度。小时可接受的最高浓度。4、150mg/m3（100ppm）25分钟丧失嗅觉，咽喉肿痛、头痛、分钟丧失嗅觉，咽喉肿痛、头痛、恶心。恶心。5、300mg/m3（200ppm）很快失去知觉，眼痛、喉咙痛。很快失去知觉，眼痛、喉咙痛。6、450mg/m3（300ppm）立即危及生命和健康的暴露值。立即危及生命和健康的暴露值。7、750mg/m3（

35、500ppm）失去理智和平衡力，呼吸困难，必须做失去理智和平衡力，呼吸困难，必须做人工呼吸。人工呼吸。8、1050mg/m3（700ppm）神志不清，大小便失禁。立即抢救，神志不清，大小便失禁。立即抢救，否则死亡。否则死亡。9、1500mg/m3（1000ppm）立刻丧失知觉，立即抢救，生死难定。立刻丧失知觉，立即抢救，生死难定。10、3000mg/m3（2000ppm）立即死亡。立即死亡。硫化氢的腐蚀特征硫化氢的腐蚀特征和影响因素和影响因素 在油气田开发和石油加工过程在油气田开发和石油加工过程中，硫化氢的存在对这些行业的生产中，硫化氢的存在对这些行业的生产装备有很大的腐蚀破坏作用。装备有很大

36、的腐蚀破坏作用。如川局在双龙构造上所钻的双如川局在双龙构造上所钻的双11井，双井，双9井，天然气含硫化氢浓度井，天然气含硫化氢浓度分别为分别为4.89g/m3和和5.41g/m3，两井，两井均在发生井喷的处理过程中，钻具氢均在发生井喷的处理过程中，钻具氢脆断裂，而被迫完钻。脆断裂，而被迫完钻。事例：事例：2003年，河南油田年，河南油田70119井队在井队在T708井的试采中发生氢脆断裂。该井设计井深井的试采中发生氢脆断裂。该井设计井深5600米。完井后试采一周，开始起钻具，米。完井后试采一周，开始起钻具，起了有起了有500米左右突然发生氢脆断裂，钻具米左右突然发生氢脆断裂，钻具断为好几节掉入

37、井内。事后测得井口硫化断为好几节掉入井内。事后测得井口硫化氢浓度为氢浓度为1000ppm左右，距离井口周围方左右，距离井口周围方圆圆50米左右，测得硫化氢浓度为米左右，测得硫化氢浓度为500600ppm。最后不得不采取封井措施，放弃。最后不得不采取封井措施，放弃该井，造成两千多万的经济损失。该井，造成两千多万的经济损失。一、硫化氢的腐蚀特征一、硫化氢的腐蚀特征硫化氢的腐蚀类型：硫化氢的腐蚀类型：电化学失重腐蚀电化学失重腐蚀 氢脆氢脆 硫化物应力腐蚀破裂硫化物应力腐蚀破裂（SSCC）以后两者为主，一般统称为氢脆破坏。以后两者为主，一般统称为氢脆破坏。氢脆破坏往往可以造成井下管柱的突然断落、氢脆破

38、坏往往可以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，地面管汇和仪表的爆破、井口装置的破坏，甚至发生严重的井喷失控或着火事故。甚至发生严重的井喷失控或着火事故。1、电化学失重腐蚀、电化学失重腐蚀 在常温常压下，干燥的硫化氢对金属材料在常温常压下，干燥的硫化氢对金属材料无腐蚀破坏作用，但硫化氢易溶于水而形无腐蚀破坏作用，但硫化氢易溶于水而形成湿硫化氢环境，钢材在湿硫化氢环境中成湿硫化氢环境，钢材在湿硫化氢环境中才易引发腐蚀和破坏。才易引发腐蚀和破坏。湿硫化氢环境：美国腐蚀工程师协会湿硫化氢环境：美国腐蚀工程师协会（NACE）MR0175-97“油田设备抗硫化物油田设备抗硫化物应

39、力开裂金属材料应力开裂金属材料”标准中规定如下：标准中规定如下：1）酸性气体系统：气体总压）酸性气体系统：气体总压 0.4MPa,并且并且H2S分压分压0.0003MPa；(2)酸性多相系统：当处酸性多相系统：当处理的原油中有两项或三项介质时理的原油中有两项或三项介质时,条件可放宽为：条件可放宽为：气相总压气相总压1.8MPa且且H2S分压分压0.0003MPa；当；当气相总压气相总压 1.8MPa 且且H2S分压分压0.07MPa;或气或气相相H2S含量超过含量超过15%.2）兰石所）兰石所1985年定义：在同时存在水和硫化年定义：在同时存在水和硫化氢的环境当中，当硫化氢分压氢的环境当中，当

40、硫化氢分压 0.00035 Mpa时，或同时存在水和硫化氢的液化石油气中，时，或同时存在水和硫化氢的液化石油气中，当液相的硫化氢含量当液相的硫化氢含量10 10-6时，则称为湿硫时，则称为湿硫化氢环境。（只是补充了根据化氢环境。（只是补充了根据H2S分压在分压在0.00035 MPa时常温下水中溶解度约为时常温下水中溶解度约为10 10-6的实事补充了液相的含量规定。的实事补充了液相的含量规定。电化学失重腐蚀电化学失重腐蚀:在有水的湿硫化氢环境中，硫化氢在有水的湿硫化氢环境中，硫化氢会溶于水发生电离，使水具有酸性：会溶于水发生电离，使水具有酸性：H2S=H+HS-HS-=H+S2-在湿硫化氢环

41、境中由于电离出来的在湿硫化氢环境中由于电离出来的氢离子氢离子H+是强去极化性剂，极易夺是强去极化性剂，极易夺取金属的电子，促进阳极钢铁的溶取金属的电子，促进阳极钢铁的溶解而导致钢铁的腐蚀。解而导致钢铁的腐蚀。阳极：阳极：Fe-2e Fe2+阴极：阴极：2H+2e Had+Had 2H H2H 钢中扩散钢中扩散 Had-钢表面吸附的氢原子钢表面吸附的氢原子H -钢中的扩散氢钢中的扩散氢 阳极反应产物为：阳极反应产物为：Fe2+进一步和进一步和H2S反应：反应：XFe2+YH2SFexSY+2YH+FexSy各种结构硫化铁的通式各种结构硫化铁的通式 因此钢材受到硫化氢的腐蚀以后阳极的最因此钢材受到

42、硫化氢的腐蚀以后阳极的最终产物就是硫化亚铁，是一种有缺陷的结终产物就是硫化亚铁，是一种有缺陷的结构，它与钢铁表面的粘结力差，易脱落，构，它与钢铁表面的粘结力差，易脱落，易氧化，且电位较正，于是作为阴极与钢易氧化，且电位较正，于是作为阴极与钢铁基体构成了一个活性微电池，对钢基体铁基体构成了一个活性微电池，对钢基体继续进行腐蚀。使钢材产生蚀坑、斑点和继续进行腐蚀。使钢材产生蚀坑、斑点和大面积脱落，造成设备变薄、穿孔、强度大面积脱落，造成设备变薄、穿孔、强度变低、甚至造成破裂。变低、甚至造成破裂。2、氢脆和硫化物应力腐蚀破裂、氢脆和硫化物应力腐蚀破裂 钢材在湿硫化氢中腐蚀的另外一个产物是钢材在湿硫化

43、氢中腐蚀的另外一个产物是氢，一般认为有两种去向：一氢原子之间氢，一般认为有两种去向：一氢原子之间有较大的亲和力，相互结合成氢分子排出；有较大的亲和力，相互结合成氢分子排出；另一个去向就是由于原子半径极小的氢原另一个去向就是由于原子半径极小的氢原子获得足够的能量后变成扩散氢而渗入钢子获得足够的能量后变成扩散氢而渗入钢内部并溶入晶格中，溶于晶格中的氢有很内部并溶入晶格中，溶于晶格中的氢有很强的游离性，在一定条件下将导致材料的强的游离性，在一定条件下将导致材料的脆化（氢脆）和氢损伤。脆化（氢脆）和氢损伤。进入钢材内部的氢原子会使材料变脆，进入钢材内部的氢原子会使材料变脆，但如果脱离腐蚀介质，从金属内

44、部逸出，但如果脱离腐蚀介质，从金属内部逸出，金属的韧性会逐渐恢复，这一过程是可金属的韧性会逐渐恢复，这一过程是可逆的。（只是氢脆，而硫化氢应力腐蚀逆的。（只是氢脆，而硫化氢应力腐蚀破裂是不可逆的。）破裂是不可逆的。）硫化氢应力腐蚀破裂是指硫化氢在离解硫化氢应力腐蚀破裂是指硫化氢在离解时，所产生的时，所产生的HS-吸附在金属表面上，不吸附在金属表面上，不但促使阴极放氢加速，而且同硫化氢分但促使阴极放氢加速，而且同硫化氢分子一起阻止原子氢结合成氢分子，使氢子一起阻止原子氢结合成氢分子，使氢原子积聚在金属表面并加速氢原子向金原子积聚在金属表面并加速氢原子向金属内部渗透，当遇到裂缝、空隙、晶格属内部渗

45、透，当遇到裂缝、空隙、晶格层间错断，夹杂或其它缺陷时，就会在层间错断，夹杂或其它缺陷时，就会在有缺陷的地方聚集起来，结合成氢分子，有缺陷的地方聚集起来，结合成氢分子，氢分子比氢原子所占空间大氢分子比氢原子所占空间大20倍，造成倍，造成极大压力，在拉应力的共同作用下，就极大压力，在拉应力的共同作用下，就会使钢材破裂，会使钢材破裂，是一个不可逆的过程。是一个不可逆的过程。它是在拉应力和特定的腐蚀介质共同作用它是在拉应力和特定的腐蚀介质共同作用下发生的金属材料的破断现象。它的发下发生的金属材料的破断现象。它的发生一般认为需同时具备三个条件：生一般认为需同时具备三个条件：1、一定的拉应力。、一定的拉应

46、力。2、敏感的材料。、敏感的材料。3、特定的环境、特定的环境。在实际中氢脆和硫化氢应力腐蚀破裂是很难在实际中氢脆和硫化氢应力腐蚀破裂是很难明确区分的。明确区分的。与钢材有关的渗氢开裂有：与钢材有关的渗氢开裂有：氢鼓泡（氢鼓泡（HB）、氢致开裂（）、氢致开裂（HIC）、硫）、硫化物应力腐蚀开裂（化物应力腐蚀开裂（SSCC）、应力导）、应力导向氢致开裂（向氢致开裂（SOHIC）。）。氢鼓泡（氢鼓泡（HB）腐蚀过程中析出的氢原子向钢中扩散，腐蚀过程中析出的氢原子向钢中扩散，在钢材的非金属夹杂物、分层和其它不在钢材的非金属夹杂物、分层和其它不连续处聚集形成氢分子，由于氢分子的连续处聚集形成氢分子，由于

47、氢分子的体积较大，难以从钢的组织内部逸出，体积较大，难以从钢的组织内部逸出，从而形成巨大内压导致其周围组织屈服，从而形成巨大内压导致其周围组织屈服，形成表面层下的平面孔穴结构称为氢鼓形成表面层下的平面孔穴结构称为氢鼓泡，其平行于钢板表面。它的发生无需泡，其平行于钢板表面。它的发生无需外加应力，与材料的夹杂物等缺陷密切外加应力，与材料的夹杂物等缺陷密切相关。相关。氢致开裂（氢致开裂（HIC）在氢气压力作用下，不同层面上的相邻在氢气压力作用下，不同层面上的相邻氢鼓泡裂纹相互连接，形成阶梯状特征氢鼓泡裂纹相互连接，形成阶梯状特征的内部裂纹称为氢致开裂。有时也可扩的内部裂纹称为氢致开裂。有时也可扩展到

48、金属表面，展到金属表面，HIC也不需要外加应力，也不需要外加应力，一般与钢中高密度的大平面夹杂物或合一般与钢中高密度的大平面夹杂物或合金元素在钢中偏析产生的不规则微观组金元素在钢中偏析产生的不规则微观组织不关。织不关。硫化物应力腐蚀开裂（硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）腐蚀产生的氢原子渗入钢的内部固溶于晶腐蚀产生的氢原子渗入钢的内部固溶于晶格中，使钢的脆性增加，在外加拉应力或格中，使钢的脆性增加，在外加拉应力或残余应力作用下，形成的开裂，叫硫化物残余应力作用下，形成的开裂，叫硫化物应力腐蚀开裂。应力腐蚀开裂。通常发生在高强度钢、高内应力构件及硬通常发生在高强度钢、高内应力构件及硬焊缝上。焊缝上。

49、开裂垂直于拉伸应力方向。开裂垂直于拉伸应力方向。应力导向氢致开裂（应力导向氢致开裂（SOHIC）在应力引导下，夹杂物或缺陷处因氢聚集在应力引导下，夹杂物或缺陷处因氢聚集而形成的小裂纹迭加沿着垂直于应力的方而形成的小裂纹迭加沿着垂直于应力的方向发展导致的开裂称为应力导向氢致开裂，向发展导致的开裂称为应力导向氢致开裂，即氢脆。即氢脆。是硫化物应力腐蚀开裂（是硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）的一种特）的一种特殊形式，也常发生在焊缝热影响区及其它殊形式，也常发生在焊缝热影响区及其它高应力集中区。高应力集中区。主要对钢中的夹杂物比较敏感。主要对钢中的夹杂物比较敏感。美国杜邦化学公司曾分析在美国杜邦化学公司

50、曾分析在4年中发年中发生的金属管道和设备的生的金属管道和设备的685例破坏事故，例破坏事故，有近有近60%是由于腐蚀引起，而在腐蚀造是由于腐蚀引起，而在腐蚀造成的破坏中，应力腐蚀开裂占成的破坏中，应力腐蚀开裂占13.7%。根。根据各国大量的统计，在不锈钢的湿态腐据各国大量的统计，在不锈钢的湿态腐蚀破坏事故中，应力腐蚀开裂甚至高达蚀破坏事故中，应力腐蚀开裂甚至高达60%，居各类腐蚀破坏事故之冠。，居各类腐蚀破坏事故之冠。3、硫化氢应力腐蚀断口特征、硫化氢应力腐蚀断口特征 1、断口平整，不存在塑性变形，象陶、断口平整，不存在塑性变形，象陶瓷断口。瓷断口。2、主要发生在受拉应力时，断口主裂、主要发生