采油井站施工现场硫化亚铁自燃研究

林惠春

摘要：原油中普遍含有活性硫，在一定条件下，原油中的活性硫与钢制管道、设备、容器等发生化学反应，生成硫化亚铁。在采油井站生产现场清罐、拆装仪表、更换阀门时，硫化亚铁在与空气充分接触及光照的条件下，发生氧化反应，释放热量并导致自燃，若处置不当则有可能造成原油、天然气火灾和爆炸事故。锦州采油厂通过对发生在稠油井站施工现场硫化亚铁自燃现象的分析研究，制定了相应的防范措施，有效减少了稠油井站施工现场硫化亚铁自燃事故的发生。

关键词：采油 施工现场 硫化亚铁自燃 预防

1 概述

近年来石油化工企业在现场工程建设施工中火灾和爆炸事故时有发生，究其原因，其中有违反操作规程或现场操作失误等人为因素所至；也有对施工现场、设备环境变化情况分析认识不足，未能提前采取有效的防护措施所至，其中就包括由物质自燃引发的火灾和爆炸事故。鉴于原油、天然气的易燃易爆属性，且稠油采油站现场生产施工中，硫化亚铁自燃现象已有发生，为避免由物质自燃导致采油施工现场原油、天然气火灾和爆炸事故。有必要对稠油区块现场生产施工中硫化亚铁自燃现象进行剖析，找出切实可行的预防措施。

本文以辽河油田锦州采油厂发生的两起硫化亚铁自燃现象为案例的，对采油现场生产施工中硫化亚铁自燃现象的产生及预防措施进行了探讨。

2 硫化亚铁自燃案例

案例1：采油58号站缓冲罐清砂自燃。2010年8月25日，辽河油田锦州采油厂采油作业四区58号站组织2号缓冲罐清砂工作。开盖前泵工将罐内残余原油打净，9点10分上部人孔打开，无异常现象。10点30侧面封头人孔打开后，有疑似蒸汽气体开始从上人孔口冒出，中午12：00时，缓冲罐上部人孔口冒出白烟，而且越来越大，越来越浓，并伴有刺鼻气味，罐体温度上升。现场施工人员迅速组织对下人孔盖进行紧固封堵，将上人孔用湿毛毡进行封堵，防止空气再次进入，避免了重大事故发生。

案例2：采油82号站外输管线自燃。2010年8月27日下午，采油作业四区82号站更换外输天然气气表。按照操作流程倒好阀门，拆下气表后发现气表两端管线内充满了黑色粉末，并且伴有刺鼻气味，从东侧与气表连接的法兰接口处黑色粉末开始冒白烟，散发的热量使管壁发烫。现场操作人员立即佩戴好空气呼吸器，以防硫化氢中毒。用硫化氢检测仪检测管内剩余气体的硫化氢含量为70mg/m3，西侧与气表连接的法兰接口处的黑色粉末分散开后也开始冒白烟发生自燃。管内黑色粉末自燃后生成一种红色粉末，采油站分别进行了取样之后对流程内的异物进行了清理、掩埋，恢复生产。通过对残余黑色粉末化验分析，其成分主要是杂质、油污以及硫化亚铁。

3 硫化亚铁自燃机理

硫化亚铁及铁的其它硫化物在空气中受热或光照时，会发生如下反应：FeS+3/2O2=FeO+SO2+49KJ

2FeO+1/2O2=Fe2O3+271KJ

FeS2+O2=FeS+SO2+222KJ

Fe2S3+3/2O2=Fe2O3+3S+586KJ

4 稠油区块采油施工现场硫化亚铁自燃分析

4.1 稠油蒸汽吞吐开采方式，容易生成硫化亚铁，原油和天然气中普遍含有活性硫，包括单质活性硫（S）、硫化氢（H2S）、硫醇（RSH），可以和金属直接反应成金属硫化物。在200℃以上，干硫化氢可和铁发生直接反应生成FeS。在350～400℃下，单质硫很容易与铁直接化合生成FeS。

4.2 现场施工过程中，管线、设备、容器内附着或堆积的硫化亚铁暴露在空气中和光照下，在气温较高时，易发生自燃。其中采油58号站2号缓冲罐属于备用罐，长期使用过程中，罐内壁形成了一定量的硫化亚铁，在打开上下人孔盖后，空气形成对流，硫化亚铁与空气充分接触，至中午12时气温持续升高，光照持续加强，加快了硫化亚铁的氧化速度，导致了自燃的发生。

通过以上两个案例可以看出，在管道或容器中存在硫化亚铁的情况下，造成其自燃的直接因素就是密闭管线或容器敞开后硫化亚铁与空气接触，并被光照。

4.3 有资料显示，在实验中发现，硫化亚铁粒径变细以后，其起始自热温度向低温移动呈降低趋势；而少量水的引入会导致硫化亚铁的起始自热温度降至常温，从而促使硫化亚铁在常温下发生自热和自燃。

5 施工过程中防护措施

5.1 加强清罐及“三合一”、分离器、仪表等的拆卸监护工作，对于长期停用设备，如联合站、采油站的油罐、缓冲罐分离器、管线等，要先清洗后再打开。

5.2 鉴于2次硫化亚铁自燃案例皆发生在夏季最炎热天气，要尽量减少夏季清罐、“三合一”、分离器、仪表等的拆卸工作量。

5.3 天然气管线、输油管线（尤其是闲置管线）拆装阀门或仪表时，要具备喷淋条件，保证在发生氧化反应时，可以迅速散热，避免由氧化反应进而引起自燃。

5.4 外委施工中涉及管线打开、清罐和分离器拆装前，要对承包商进行危害告知，督促其注意检查罐体的结合处、管线的连接处、弯头处等易产生硫化亚铁堆积和自燃的位置，并制定相应的预防措施预案。

6 实施效果

自2012年开始，全面实施上述防范措施，截止目前为止，锦州采油厂稠油区块井、站施工现场，未再发生硫化亚铁自燃现象。

参考文献：

[1]刘英凡，廉美蓉.硫化亚铁自燃的预防[J].清洗世界，2012（03）.

[2]宋继勇，彭志林，曾兰芳.硫化亚铁自燃在检修中的危害及预防[J].价值工程，2011（25）.

[3]路荣博.硫化亚铁自燃防范措施浅析[J].广东化工，2012（11）.endprint