浅谈含硫化氢井喷事故处置中的风险防范

周亮

摘要：含硫油气藏特别高含硫化氢气藏毒性很大，一旦发生井喷，极易造成大量人员伤亡事故，对社会造成很大的影响。文章通过对硫化氢及含硫化氢井喷事故的研究，分析了含硫化氢井喷事故处置中存在的风险及其防范措施。

关键词：硫化氢；含硫油气藏；井喷事故；事故处置；风险防范 文献标识码：A

中图分类号：TE626 文章编号：1009-2374（2016）30-0150-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.073

1 概述

含硫油气藏特别高含硫化氢气藏毒性很大，一旦发生井喷，失去控制危害性极大，如果没有准确果断的处置，极易造成大量人员伤亡事故，造成很大的社会影响。本文通过对硫化氢及含硫化氢井喷事故的研究，分析了含硫化氢井喷事故处置中存在的风险及其防范措施，从而为消防队处置含硫化氢井喷事故提供可靠依据。

2 油井产生硫化氢的原因

2.1 化学形成机理

油气田硫化氢化学形成机理可分为无机化学形成机理和有机化学形成机理。硫化氢无机形成机理是硫酸盐热化学还原。硫酸盐热化学还原成因主要是在高温下，硫酸盐与有机质或烃类产生作用，将硫酸岩矿物还原硫化氢和二氧化碳。硫酸盐热化学还原作用是天然气中生成高浓度硫化氢的主要原因，通常其反应温度需要在150℃以上。另外，在开采过程中，硫酸盐遇到氢气也会生成硫化氢。黄铁矿在遇到盐酸的酸液时也会产生硫化氢。含硫有机化合物的热化学分解是硫化氢形成的主要成因之一。随着钻井的深度和地层温度的增加，温度是诱导生成硫化氢生成反应的主要原因。含硫有机化合物在高温作用下，含硫杂环断裂生成硫化氢。随着温度的增加，生成硫化氢的浓度会逐渐增大。含硫有机化合物与地层下其他物质反应，也会生成大量硫化氢。硫醚特别是单环硫醚在氢气催化转化的条件下，会生成大量的硫化氢。

2.2 生物形成机理

硫化氢的生物形成途径也是油气田中硫化氢的主要来源之一。硫化氢的生物形成机理通常是通过硫酸盐还原菌对硫酸盐的异化还原代谢而实现，在异化作用下直接可形成硫化氢。如油气田开发的注水作业、石油生产污水以及地下生物体等经过复杂的化学和生化作用，伴有H2S生成。

2.3 地质形成机理

地核及地幔深部硫元素丰度远远高于地壳，岩浆活动也会使地壳深部的岩石受热而产生大量含硫化氢的挥发成分并沿断裂进入沉积岩层。

3 硫化氢的理化性质及其危害

3.1 硫化氢的理化性质

硫化氢（H2S）在室温下是无色窒息性可燃气体。低浓度时有臭蛋味；高浓度时，由于它使嗅觉迅速失灵而闻不到气味。熔点-85.5℃，沸点-60.4℃，闪点≤-50℃，自燃温度260℃，液态相对密度0.79（1.83MPa），气态相对密度1.19，爆炸极限（体积分数）4.0%～46.0%。在地表面或低凹处空间积聚，不易飘散。易溶于水、汽油、乙醇、原油、煤油中。

硫化氢可溶于水，生成弱酸性的氢硫酸。在常压（0.1MPa）、室温下溶解度约为3400mg/L（0.1mol）。硫化氢腐蚀性强，毒性大。燃烧为青色火焰，生成二氧化硫，可减弱毒性，对眼睛和呼吸系统都具有刺激作用。硫化氢的化学性质不稳定，在空气中容易燃烧。它能与许多金属发生作用，生成不溶于水的硫化物沉淀。

3.2 硫化氢的危害

3.2.1 硫化氢对人员的危害。H2S是强烈的神经毒物，对粘膜有强烈的刺激作用。高浓度时将抑制呼吸中枢，引起迅速窒息致死。接触限值为10mg/m3，当浓度为70～150mg/m3时，可引起眼结膜炎、鼻炎、咽炎、气管炎；浓度为1000mg/m3以上时，将引起呼吸麻痹，迅速窒息致死。

由于有臭味，在极小的浓度下就可以闻到，但它的浓度与气味之间不存在正比关系，相反，在浓度已到达十分危险的情况下，人们对其臭味的感觉反而减弱，另外，由于H2S气体相对体积质量较高、泄露的H2S气体聚集在地势较低的地方不易扩散，更易致人中毒。

3.2.2 硫化氢对设备的危害。在油气田开发过程中，经常会因为存在H2S而发生严重的腐蚀破坏，最终导致材料开裂并引发恶性事故。

4 硫化氢泄露事故的处置程序

4.1 硫化氢气体泄漏的危害特性

4.1.1 扩散迅速、危害大。硫化氢气体泄漏后，体积迅速扩大，容易随风扩散，从而产生大面积染毒区，必须及时疏散危害区域内的人员。

4.1.2 易造成大量人员中毒死亡。高浓度硫化氢气体会强烈剌激人的腹内粘腹、通过呼吸道进入人体，引起人员严重中毒、造成伤亡。

4.1.3 具有可燃气体性质。硫化氢气体是易燃易爆气体，如泄漏后与空气混合则极易产生爆炸性混合气体。

4.2 硫化氢泄露事故的处置程序

4.2.1 现场询情。消防员接警到场后，首先了解泄漏部位、扩散面积、泄漏量、是否发生爆炸、是否有人员伤亡，尽快排查井场周边的人口分布情况。

4.2.2 侦察监测。利用有毒气体检测仪测定硫化氢气体浓度及扩散范围；测定现场及周围区域的风力和风向；搜寻被困人员，并立即组织疏散营救。

4.2.3 疏散人员。对于中毒较重的人员，必须先将其送至空气清新、通风良好的地方进行急救，然后迅速送往医院。若有毒区域内有大量被困人员，通过喊话方式尽量稳定被困人员情绪，同时介绍基本防毒措施，且指导疏散通道及疏散方向。

4.2.4 设立警戒。由有毒气体检测仪检测到硫化氢气体报警区域的外边缘（即空气中含硫化氢浓度达到下限1/4处）计起，500m以内的区域为警戒区域。要实施戒严封锁。戒严区由安全保卫组负责看守。

4.2.5 禁绝火源。对于警戒区内，要切断电源、电火、静电、撞击和摩擦火花等火源，防止发生爆炸。

4.2.6 稀释防爆。使用喷雾水枪或开花水枪向有毒气体扩散区域进行喷水，或者使用化学剂，也可以使用吹风机，使有毒气体在空气中的浓度降低。

4.2.7 控制泄露。事故单位采取井上工艺措施按一般井喷火灾处置措施进行压井，或者由消防车实施喷雾保护，布置好带架水枪，采用远距离点火，以防回火爆炸。

4.2.8 后续处理。当任务结束后，需要有毒物质、污染的设备、消防车、工具和设备进行全面消毒处理，所有战斗人员应进行健康检查。

当任务结束后，需要对接触过毒物质的所有消防车辆、工具和装备等做全面的消毒处理，所有的战斗人员都应健康检查。根据硫化氢的理化性质和污染的具体程度可进行以下两种方法进行洗消：方法之一为物理法，即用活性炭、吸附垫等具有吸附能力的材料，对有毒物质进行吸附回收转移处理；空气污染则使用水驱动排烟机进行吹散以达到降毒目的；可暂时封闭污染区，利用自然条件，如通风、雨淋、日晒等方式自然消毒；可喷射雾状水进行稀释降毒。方法之二为化学法、用氢氧化钙、碳酸氢钠等碱性物质，喷洒在污染主体上，产生化学反应改变毒物质性质，转换为无毒、低毒的物质。

5 含硫化氢井喷事故处置中存在的风险及其防范措施

5.1 现场询情存在的风险

到达现场前，消防队要掌握现场硫化氢浓度，扩散面积及风向；要及时组织人员对下风方向的人员进行疏散；要及时协调医务人员到场，随时抢救中毒人员；及时通知交通部门到场，准备对警戒区进行交通管制。消防队要从上风或侧上风方向进入现场，在不影响火灾扑救效果的前提下，停车位置和进攻阵地的设置也要在上风方向或侧上风方向，并保持不间断检测空气中硫化氢的浓度，根据硫化氢浓度的变化及时调整停车位置及进攻阵地，防止发生爆炸和人员中毒。

5.2 侦查监测存在的风险

侦查监测人员要以小组为单位，并且必须做好个人防护，穿全封闭防化服，佩戴空气呼吸器，保证空气呼吸器的数量和性能良好，及时向现场指挥部报告硫化氢扩散情况。监测的同时，注意空气呼吸器的压力，根据进入危险区路线的长短果断撤离，不可仅凭余气报警器报警时间判断撤离时间。

5.3 疏散人员存在的风险

人员疏散必须要及时，并及时协调有关部门负责人员疏散；疏散人员要全面，包括现场人员和下风方向可能受到威胁的人员，特别注意可能受到威胁的人员密集场所，避免因未及时撤离，造成人员中毒的现象。

5.4 设立警戒存在的风险

在先期警戒区设定后，要对硫化氢浓度进行不间断检测，并根据风向及硫化氢流动方向的变化，及时调整警戒区的范围，避免因没有及时发现硫化氢浓度的变化，而造成警戒区设立不准确现象的发生；警戒区警戒标示要明显，严格实行交通管制，并由安全保卫组负责看守，避免车辆或人员因没有发现警戒标示，进入警戒区，造成人员伤亡。

5.5 禁绝火源存在的风险

警戒区内，要禁绝明火、电火、静电、撞击和摩擦火花等一切火源，防止点燃硫化氢气体或造成爆炸；稀释进攻的同时使用水枪喷扫工作面，使现场形成一个潮湿的表面，以防止静电火花引起爆炸，所有的机械设备做湿水处理；井口装置应涂抹润滑油，防止碰撞时产生火花引发火灾；无关人员及器材应远离现场。

5.6 稀释防爆存在的风险

消防队稀释进攻人员要少而精，必须做好个人防护，穿全封闭防化服，佩戴空气呼吸器；在不影响灭火效果的前提下，坚持进行上风方向或者侧上风方向进攻的原则，并始终注意风向变化；在警戒区，严禁随意坐卧，严禁饮水进食，尽量避免停留在建筑物角落及低洼处；保持供水不间断；注意空气呼吸器的压力，根据进入危险区路线的长短，果断撤离，不可仅凭余气报警器报警时间判断撤离时间。

5.7 控制泄露存在的风险

消防队要配合事故单位采取工艺措施进行压井或远距离点燃，消防队采取开花或喷雾方式进行保护，现场发生爆炸或灾情突变时，要紧急撤离。

5.8 后续处置存在的风险

战斗结束后，所有参战人员要做身体检查，发现不适症状及时到医疗部门就诊；洗消工作必须彻底，所有消防车、设备、工具和装备都要彻底清洗及消毒；在短期内，不要去低洼地和通风不良地，防止残留有害气体危害；捡拾残余死禽畜尸体，坚决不能食用，以免中毒，应立即交给指定人员登记，按规定统一处理。

6 结语

硫化氢是油田生产过程中常见的有害气体，必须做好安全防护工作，如发生井喷事故，需要及时果断准确的处置，才能有效地控制事故的影响，尽可能减少人员伤亡、财产损失和社会影响。

参考文献

[1] 李芒，刘建川，邓利民.油气田硫化氢形成机理与安全防治研究[J].广州化工，2013，41（14）.