油田企业生产过程硫化氢危害及预防
作者:孙少光
评论: 更新日期:2011年03月11日
油气产品中含有一定的硫组分,油田企业在进行油气开采、储运、处理等过程中经常遇到自然产生的H2S或生产过程中产生的H2S,介绍了H2S的特性及对人员和生产设备的危害性,分析了H2S存在于油田企业生产过程中的各个环节,提出了预防措施。
油气产品中含有一定的硫组分,油田企业在进行油气开采、储运、处理等过程中经常遇到自然产生的H2S或生产过程中产生的H2S的特性及对人员和生产设备的危害性,分析了H2S存在于油田企业生产过程中的各个环节,提出了预防措施。
1 H2S来源及性质
1.1来源
油藏中含硫气体有不同的来源,人们普遍接受的观点是油气井产出物所含H2S来源于生成油气时的原生腐烂有机物,油气中硫化氢的来源除了来自地层以外,滋长的硫酸盐还原菌转化地层中和化学添加剂中的硫酸盐时,也会释放出H2S。
1.2性质
H2S气体是一种剧毒、无色(透明),比空气重的气体,它的分子量为34.08。低浓度H2S具有一种类似臭鸡蛋的讨厌气味,浓度稍高的H2S有令人恶心的气味,高浓度时,由于嗅觉麻痹而难被发觉。因此,绝对不能凭闻气味来检测H2S的存在与否。当H2S气体以适当的比例(体积分数403%~46%)与空气或氧气混合,就会产生爆炸。
完全干燥的H2S气体在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。在空气充足时,生成S2O、H2O;若空气不足或温度较低时,则生成游离态的SO2和H2O;硫化氢的沸点很低,为-61.8℃,熔点为-82.8℃。因此我们通常看到的是气态的H2S,H2S气体能溶于水、乙醇及甘油中。
2 H2S危害
2.1对人体的危害
H2S的毒性,几乎与氰化氢同样剧毒,较一氧化碳的毒性大5~6倍。一个人对H2S的敏感性随其与H2S接触次数的增加而减弱。H2S被吸入人体,首先刺激呼吸道,使嗅觉钝化、咳嗽,严重时将其灼伤。其次,刺激神经系统,导致头晕,丧失平衡,呼吸困难,心跳加速,严重时心脏缺氧而死亡。如果吸入高浓度(一般1500mg/m3以上)时,中毒者会迅速失去知觉,伴剧烈抽搐,瞬间呼吸停止,继而心跳停止,被称为“闪电型”死亡。此外,硫化氢中毒还可引起流泪、畏光、结膜充血、水肿、咳嗽等症状。
2.2对生产的危害
2.2.1对金属、非金属材料的腐蚀
H2S溶于水形成弱酸,对金属的腐蚀形式有电化学失重腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀开裂,以后两者为主,一般统称为氢脆破坏。氢脆破坏往往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,引发严重的井喷失控或着火事故。
H2S对金属材料的腐蚀,最严重的是氢脆,这种损伤与以下四个因素密切相关:
a)硬度。硬度越大的钢,对H2S腐蚀应力开裂越敏感。淬火与冷煅后,材料的这些限度还可以稍微加大。
b)腐蚀环境。在造成金属断裂过程中腐蚀反应占了相当重要的部分,这些腐蚀包括酸细菌作用和低pH值液体环境。
c)负荷。拉应力负荷越大H2S腐蚀应力开裂的敏感性越大。
d) 几乎所有金属与H2S反应都生成金属硫化物。
另外,在地面设备、井口装置、井下工具中,都有橡胶、浸油石墨、石棉绳等非金属材料制作的密封件。它们在H2S环境中使用一定时间后,橡胶会产生鼓泡胀大,失去弹性;浸油石墨及石棉绳上的油被溶解而导致密封件的失效。
2.2.2对钻井液的污染
H2S主要是对水基钻井液具有较大的污染,它会使钻井液性能发生很大变化,如密度下降,pH值下降,粘度上升,以至形成不动的冻胶,颜色变为瓦灰色、墨色和墨绿色。