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本文主要从油气田勘探开发、生产建设全过程中硫化氢剧毒气体性质、来源、分布、危害进行分析，诊断其管理和技术上的短板，通过近几年在防、治、管上的实践，进一步明确在全过程硫化氢风险防控的技术和管理措施，确保得到落实践行，实现硫化氢的危害“可识、可防、可治、可控”，保障油气田勘探开发建设安全平稳运行。 1 硫化氢的理化性质
硫化氢（H 2S）是一种无、有毒，具有臭鸡蛋气味、可燃的酸性气体，其毒性是一氧化碳的5~6倍，比重为1．1895，比空气重，熔点为-85．5℃ ，沸点为-60．7~C，溶于水、乙醇、甘油和
石油等，是大气的主要污染物之一，水溶液为氢硫酸，属于弱酸性质，对接触的环境设施具有腐蚀破坏性。硫根离子能与多种金属离子作用，生成不溶于水或酸的硫化物沉淀。硫化氢分子是极性分子，硫化氢有原生和次生两种产生方式，在油气生产过程中以气液两种型态存在，也可以以易分解的化合物形态存在（FeS，SO 2）。通过表1、表2、表3的对比可以看出：硫化氢、一氧化碳、二氧化硫都属于有毒有害气体，硫化氢相比其他两种有毒有害气体具有浓度低、致人死亡时间快，直接危害人体嗅觉神经、 视觉神经和呼吸系统，它的危害远远大于其他两种。但是它因为具有臭鸡蛋气味，所以更好识别判断和预防。
长庆油田开发建设全过程硫化氢风险防控及治理
马立军 姚中辉
长庆油田分公司工程监督处 陕西 西安 710018
对等网线摘要：硫化氢泄露中毒风险是油田开发建设过程中的重大风险之一，预防管控和治理不力，将造成严重后果。本文主要从油气田勘探开发、生产建设全过程中硫化氢剧毒气体性质、来源、分布、危害进行分析，诊断其管理和技术上的短板，通过近几年在防、治、管上所做工作的实践，进一步明确在全过程硫化氢风险防控的技术和管理措施，确保得到落实践行，实现硫化氢的危害“可识、可防、可治、可控”，保障油气田勘探开发建设安全平稳运行。
网络电视直播系统关键词：硫化氢 泄露 风险防控
表1 不同硫化氢浓度所造成的危害
硫化氢浓度/ppm
危害程度
压延膜
0.13-4.6可嗅到鸡蛋味，一般对人体不会产生危害4.6-10刚接触有刺热感，但会迅速消失
10-20为安全临界浓度值（TLV）即允许八小时暴露值。超过时必须佩戴防暑面具50允许直接接触10min
100刺激喉咙，引起咳嗽，3-10min会损害嗅觉神经和人的眼睛；有轻微头痛、恶心、脉搏加快，接触四小时200立即破坏嗅觉系统、眼睛，咽喉有灼烧感，时间稍长，眼、喉将灼伤，导致死亡500失去理智和平衡感，呼吸困难，2-15min内出现呼吸停止，如果抢救不及时，将导致死亡700很快失去知觉，停止呼吸，若不立即抢救将死亡
1000立即失去直觉，将造成死亡，或者呈永久性脑损伤，智力损残2000
呼上一口，将立即死亡，难于抢救
表2 不同二氧化硫浓度所造成的危害
二氧化硫浓度/ppm
对人体危害0.3-1可觉察最初二氧化硫2ppm 允许暴露浓度3ppm 明显的刺激气味6-12ppm 对鼻子和喉咙有明显的刺激20ppm 对眼睛有明显的刺激50-100ppm 30min内最大暴露浓度400-500ppm
引起肺积水等刺激，造成人员死亡
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2 长庆油田开发建设过程中硫化氢的来源、分布及危害2.1 来源
长庆油田开发的油藏层系复杂，主要开发层系为侏罗系延安组和三叠系的延长组，侏罗系从上到下分别为直罗组、延1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、富县组等12个层，硫化氢在侏罗系各层都不同程度的存在，只是浓度高低有差别。三叠系油藏主要开发层系从上到下长2、3、4+5、6、7、8、9、10等8个层，硫化氢产生量相对较小，含量远低于侏罗系油藏。根据两个层系地下水的全分析结论：侏罗系各层系的水型硫酸盐和硫酸还原菌的成分比例远高于三叠系各层系，PH 值也低于三叠系，所以侏罗系介质中更容易产生硫化氢形成风险。
以镇原侏罗系油藏为例：原油中硫元素含量0.2626~0.2784%，且存在硫醇、硫醚；伴生气中含有硫化氢、二硫化碳、二氧化硫、羰基硫，硫元素呈多价态分布；采出水中加杀菌剂前后SRB含量均＜10个/mL；气量小、浓度高（平均单井套管气量0.6m 3/d、原始最高浓度20000+ppm）。
2.2 分布
1）盆地平面上的分布。通过长庆近50年的开发建设经验：在鄂尔多斯盆地油气田硫化氢的分布呈现的规律是：产生硫化氢的油气藏区块在盆地平面上呈零散多点分布，盆地中南部、西部油藏区块的硫化氢产生量大于北部气田区域，并且越到盆地南部和西部，开发产生的硫化氢的含量越高（镇原油田平均含量1000~10000+ppm，环江和马岭油田平均含量200~3000+ppm，姬塬油田侏罗系平均含量200-5000ppm），越到北部和东部含量越低（靖边气田100~500ppm）。
2）油气藏纵向上分布。随着油气藏钻井的深度加深，上部侏罗系油藏的硫化氢含量大于三叠系的含量，三叠系的大于奥陶系的含量，井越深含量相对越小。油田的硫化氢的产生量远大于气田开发过程中的含量。从近几年的开发监测情况来看，侏罗系油藏延9、延10的流体中硫化氢含量远远高于其他层位流体的硫化氢含量。以镇原油田为例：在油藏上的分布是：15个开发层系为侏罗系含硫化氢油藏区块分布于盆地西部区域，油藏构造高点硫化氢浓度最高，边部呈递减趋势，油藏含水越高，硫化氢浓度越高，溢出后的扩散规律是：距溢出点越远，浓度越低，且呈阶梯式下降。距溢出点5m外硫化氢浓度均＜10ppm。
2.3 危害
硫化氢在油气田生产建设、勘探开发、检修维修、井下施工作业都有影响，主要有以下危害：
对人及动物的伤害。对人体或活体动物，通过皮肤、呼吸道、消化道侵入人体，安全临界浓度值100ppm在此浓度下，人体感觉不舒服，最多坚持4小时候。大于等于100ppm时，高浓度硫化氢会迅速致人死亡。此类事故在石油开发的历史上时有发生，典型的事故是：2003年，重庆开县罗家16H井井喷失控，造成大量硫化氢泄露，直接造成作业人员和周边的百姓重大死亡、住院紧急异地转移疏散安置，损失巨大，教训惨痛。
对设备设施的腐蚀。硫化氢作为一种酸性介质，在不同的浓度、PH值以及温度的情况下，腐蚀主要为氢鼓泡、氢致开裂、应力腐蚀开裂等。使设备产生硫化氢应力腐蚀破裂，特别是硫化氢存在时会加速氢对钢铁设备的腐蚀，使氢脆现象更为严重，会对油气设备的局部造成腐蚀，如产生斑点、坑蚀，从而造成井下油、套管及地面管线的局部变薄、穿孔甚至破裂等。腐蚀产物均以硫化亚铁为主，现场条件下硫化氢浓度越高，试样腐蚀特征越明显，腐蚀形貌为均匀腐蚀，腐蚀产物易脱落。下表是含硫化氢的介质对普通钢材和抗硫钢材的腐蚀速率对比。
对大气环境的污染。生产现场采油集输和污水处理回注系统并没有100%全密闭，部分硫化氢
表3 不同一氧化碳浓度所造成的危害
一氧化碳浓度mg/m 3对人体危害24mg/m 3正常工作不受影响30mg/m 3最高允许浓度50mg/m 3报警器设置警戒值
240mg/m 3血红蛋白一氧化碳COHb含量10%，
292mg/m 3血红蛋白一氧化碳COHb含量25%，严重的头痛、眩晕症状
1170mg/m 3血红蛋白一氧化碳COHb含量60%，吸入超过60min可使人发生昏迷11700mg/m 3
血红蛋白一氧化碳COHb含量90%，数分钟内可致人死亡
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从原油和水中分离出后直接飘洒到大气中，易出现井口、井场、站库周围空气硫化氢含量超标，造成大气污染；另外含硫化氢的燃料气或原油，作为燃料，在燃烧后生成二氧化硫，其为一种淡黄、不燃的剧毒气体，其安全阈限值3ppm，排入大气易产生次生危害，溶于水形成酸雨，更使空气质量变差。同样硫化亚铁自燃可产生黄二氧化硫气体同样会造成大气污染。
3 全过程硫化氢风险防控及治理
近年来，长庆油田始终把硫化氢的风险作为重大风险来预防和治理，先后镇原、安塞、马岭、环江、姬塬等油田按照“预防为主，防治结合”的思路，坚持“自主研发、试验引进、科学评价、创新管理”的原则，通过抓实科技攻关、硬件配套、过程治理、制度完善四项工作，在风险管理、隐患治理、日常预防、技术创新、体制机制等方面形成阶段成果和有效做法，极大的保证了采油、集输、注水、井下作业、地面检维修现场、产能建设等生产组织环节的硫化氢风险受控。
3.1 建立健全硫化氢预防的长效机制
逐步完善预防制度，根据标准编制采油厂硫化氢管理实施细则，《含硫化氢环境中地面作业管理实施细则》、《井下作业（修井）井控管理实施细则》、《地面集输和注水工艺检维修硫化氢预防实施细则》。对含硫区域地面作业、修井及进攻性措施作业、工艺检维修作业等进行规范，严格作业规程，规范现场管理。
建立硫化氢泄露中毒的应急救援机制，编制《含硫区域开发建设硫化氢泄露中毒应急预案》，依法向地方政府报备，和地方主管部门：应急、安监、环保、公安、交通、医疗建立联动机制，定期实施重大泄露引发的中毒应急预案演练或桌面推演。同时利用多种形式开展预防硫化氢宣传，告知生产区域周围众硫化氢的危害、基本预防知识，做好防治，多方联合，共同联动，一体化预防。
3.2 系统治理采油现场硫化氢的泄露隐患
含水原油从油藏抽吸举升到地面，随着压
力、温度的变化，溶解于流体介质中的硫化氢分离出来，聚集在井筒油水界面以上油套环空的密闭空间内，部分依然以溶解态的方式随油流进入到地面生产系统，抽吸时间越长聚集浓度越大（1000ppm-20000ppm），给操作工人在井口的日常取样、测压、试井、加药、投球、检维修等作业带来巨大的风险。在打开井口时，高浓度硫化氢瞬间释放，将会对作业人员带来致命的伤害。
为此，长庆油田采取井筒药剂中和，井口密闭隔离、作业信息自动采集的方式进行硫化氢的预防。
对于联合站或转油站油气分离后，伴生气内硫化氢含量高的状况，基于湿法脱硫工艺，利用氧化还原反应，经过选型、试验、设备优化，最终设计配套液相可再生湿法脱硫工艺，成功解决脱硫装置工艺选型、气压不匹配等问题，处理后硫化氢浓度由5500ppm↓0.16ppm，有效降低场站硫化氢接触风险。根据上游油井检测情况，站点建设选材使用抗硫材质，站内配套除硫剂加药装置，大罐配套大罐抽气并进行内外防腐，通过配套脱硫撬对伴生气进行集中脱硫处理，并按照要求配套固定式气体检测仪，保障含硫站点运行风险可控。
以镇原油田为例：为防止硫化氢影响，新建场站15座，累计消减含硫拉油点45座，减少原油拉运量11
43m 3/d，含硫区实现“零拉油”，含硫区密闭集输率由50.2% ↗100%，杜绝硫化氢扩散风险，确保集输系统运行安全。
5 结束语卷帘门控制箱
硫化氢给油田开发、产能建设、地面工程维修、井下工程作业带来的风险、隐患和伤害是显而易见的，但是硫化氢产生的成因复杂，随着环境和生产条件的变化，依然有诸多的问题和瓶颈没有解决，还需要加大科研攻关力度，从厘清形成机理、附存分布规律、高校除硫剂、高效防腐工艺、全密闭抗腐蚀工艺、耐腐蚀设备、仪器仪表、检测评价手段、脱硫除硫工艺技术等方面进行攻关研究，建立专业技术团队，配套研究设施和资金，力争取得技术上的突破，形成硫化氢预防和治理的技术体系，保障伴生原油生产的各系统内硫化氢带来风险可控可治可预防。
参考文献
[1] 王秋建.硫化氢防护培训教材[M].中国石化出版社，2009.
[2]杨延美.硫化氢防护培训教材（第2版）[J].中国石化出版社，2011.
[3]刘瑞杰，杨文毫.油井硫化氢的治理效果分析[J].油气田环境保护，2017（4）：22-24.
作者简介
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马立军（1972.4—），男，宁夏中宁人，高级工程师，工程硕士，主要从事油田开发及井筒工程监督管理工作。
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