第一篇：國外含硫化氫氣井井噴及安全生產(chǎn)技術(shù)初步調(diào)研-

國外含硫化氫氣井井噴及安全生產(chǎn)技術(shù)初步調(diào)研

一、含硫化氫氣田情況簡介及危害

全世界各大產(chǎn)油國幾乎都含有H2S氣藏，據(jù)統(tǒng)計，美國南得克薩斯氣田的硫化氫含量高達(dá)98%，加拿大阿爾伯達(dá)的氣田硫化氫含量為81%,俄羅斯、伊朗、法國等國都有不同硫化氫含量的氣田。因此，含硫化氫氣藏的開發(fā)已成為天然氣開采的重要組成部分。我國也有不少氣田都含有H2S氣體，部分氣田H2S含量極高，如川東臥龍河氣田三迭系氣藏最高硫化氫含量達(dá)32%(493g/m3)，河北趙南莊氣田硫化氫含量達(dá)92%。還有一些氣田不僅H2S含量較高，還含有CO2等氣體。

H2S是一種無色、劇毒、強(qiáng)酸性氣體，其相對密度為

1.196，較空氣重。H2S燃點為250℃，燃燒時呈藍(lán)色火焰，產(chǎn)生有毒的SO2，當(dāng)H2S與空氣 合，濃度達(dá)4%-45%范圍內(nèi)時，就形成一種可燃混合物。

H2S的毒性較一氧化碳的毒性大五至六倍，幾乎與氰化物同樣劇毒。為防止井場大氣含H2S對人體毒害，國內(nèi)目前規(guī)定安全臨界濃度為20mg/m3，H2S溶于水形成弱酸，對金屬的腐蝕有電化學(xué)失重腐蝕、氫脆和硫化物應(yīng)力腐蝕開裂。氫脆破壞往往造成井下管柱的突然斷落，地面管匯和儀表的爆破、井口裝置的破壞，甚至發(fā)生嚴(yán)重的井噴失控或著火事故。H2S能加速非金屬材料的老化，并對鉆井液造成污染，在對含H2S的氣

田進(jìn)行勘探和開發(fā)時均應(yīng)使用特殊的抗硫管材。

二、國外含硫化氫氣田井噴事故情況

含硫氣井的開采是具有高度危險性的作業(yè)，世界各國在含硫氣井開采過程中，井噴事故的發(fā)生層出不窮。1975年2月2日凌晨5時，美國丹佛市一個含硫氣井發(fā)生泄漏，導(dǎo)致9人死亡。1980年阿拉伯灣海上鉆井作業(yè)中發(fā)生硫化氫泄漏。當(dāng)時現(xiàn)場作業(yè)人員非常恐慌，幾個平臺作業(yè)人員試圖沿平臺前支柱爬到水里，最后19人喪生，其中10人被發(fā)現(xiàn)時漂浮在被硫化氫云掃過的水面。而轉(zhuǎn)移到平臺的上風(fēng)側(cè)，并爬上高處直升機(jī)平臺上的幾個人則幸免于難。1999年加拿大一個含硫井發(fā)生井噴，壓井過程中采用傳統(tǒng)壓井方式，結(jié)果壓井失敗，導(dǎo)致2人死亡，Boots&Coots公司（一家得克薩斯井控公司）采用了阻止井內(nèi)氣流的頂部壓井技術(shù)在燃燒同時壓井，抑制硫化氫的噴出，使得該井噴問題得以解決。

美國得克薩斯州是含硫氣井較多的地區(qū)，從其十個油氣區(qū)歷年來發(fā)生井噴的數(shù)據(jù)統(tǒng)計來看，迄今為止共發(fā)生井噴事故1206起，含硫氣井事故96起，死亡144人，受傷16人。近10年來，得克薩斯州共發(fā)生井噴事故218起，其中含硫化氫氣田的事故28起，占事故總數(shù)的12.8%，因此受傷的人數(shù)為28人，死亡3人。

由上可以看出，含硫化氫氣田開發(fā)中安全生產(chǎn)問題是重中之重，其中包括發(fā)生井噴等事故的防范措施，井噴事故處理的應(yīng)急方案，含硫化氫氣田鉆井開發(fā)中應(yīng)對硫化氫等酸性氣體的特殊技術(shù)和設(shè)備等一系列重要問題。

三、國外含硫化氫氣田開發(fā)中的安全措施

1.縱向和橫向的監(jiān)管

1975年美國丹佛市含硫氣井井噴事故發(fā)生后，政府等各部門吸取了教訓(xùn)，籍此推動了政府對能源企業(yè)的約束。此后，在丹佛的很多地方，甚至在草坪上和鬧市區(qū)，都會看到寫有“酸氣”的警示牌。

在美、俄、澳等聯(lián)邦制國家，對于環(huán)境安全監(jiān)管采取的是縱向和橫向監(jiān)管相結(jié)合的辦法。一方面，憲法分權(quán)的原則使得各州或省政府有權(quán)負(fù)責(zé)其轄區(qū)內(nèi)的全部經(jīng)濟(jì)活動，由此，油氣鉆井和天然氣配售受州級政府監(jiān)管；另一方面，又按照土地所有權(quán)歸屬劃分具體礦產(chǎn)的監(jiān)管主體，如監(jiān)管鉆采活動通常由州政府負(fù)責(zé)，但如果聯(lián)邦政府是礦產(chǎn)所有者，則會由其派出相應(yīng)的部門進(jìn)行監(jiān)管。

此外，公眾利益也在油氣開發(fā)生產(chǎn)過程中得到充分保護(hù)，其中一個重要環(huán)節(jié)就是公眾協(xié)商。監(jiān)管機(jī)構(gòu)要求油氣生產(chǎn)企業(yè)將建設(shè)項目提交給當(dāng)?shù)卣涂赡苁盏接绊懙墓娺M(jìn)行協(xié)商。而在項目審批中，有關(guān)方面將充分考慮公眾協(xié)商的問題和建議。

2.制定應(yīng)急計劃

在美國得克薩斯州，石油公司開采氣井之前必須提供應(yīng)急方案，其中包括對硫化氫擴(kuò)散速度的嚴(yán)格測算，以及由此測算而得出的氣井距居民區(qū)的安全距離。對于警示牌的安放位置和警示內(nèi)容，得州的規(guī)定更始細(xì)致入微，甚至包括對字體、顏色的規(guī)范。

在密西根州，該州制定的鉆探生產(chǎn)應(yīng)急計劃極為細(xì)致，要求申請人（即石油公司）必須提供一個完整的應(yīng)急計劃，為含硫化氫油氣井周圍的居民提供預(yù)警服務(wù)。其主要規(guī)定包含兩大部分：

第一，一旦發(fā)生硫化氫泄漏后應(yīng)該采取的總體措施

（1）建立一個聯(lián)系人的列表，包括相關(guān)責(zé)任人的姓名、職責(zé)和聯(lián)系方式，明確指出在必要的時候，誰負(fù)責(zé)命令點燃硫化氫氣體。這一表格必須隨時更新；

（2）明確規(guī)定在何種緊急情況下執(zhí)行該應(yīng)急計劃；

（3）詳細(xì)規(guī)定以何種程序執(zhí)行應(yīng)急計劃。

第二，根據(jù)含硫化氫油氣井的時機(jī)情況制作相應(yīng)資料

（1）制定一份詳細(xì)的地圖，描述油氣井所在地的居民住所、公共場所、公路和鐵路。如果是一級硫化氫油氣井，則地圖所描述的區(qū)域半徑應(yīng)該是396米（1300英尺）。如果是二級硫化氫油氣井，則地圖所描述的區(qū)域半徑應(yīng)該是152米（500英尺）；

（2）建立一份詳盡的列表，包括當(dāng)?shù)鼐用?、企業(yè)、學(xué)校、宗教場所的地址，以及所有人員的住址和聯(lián)系方式等；

（3）建立一份緊急電話列表，包括油氣開發(fā)企業(yè)代表、鉆探承包人代表、緊急情況協(xié)調(diào)人、醫(yī)院、消防、環(huán)境部門的電話。

安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)及條例、標(biāo)準(zhǔn)

為了保證開發(fā)和處理硫化氫氣井人員的安全，美國許多機(jī)構(gòu)都制定了安全操作規(guī)則與條例。這些機(jī)構(gòu)包括：

美國職業(yè)安全與健康管理局（The Occupational Safety and Helth Administration，簡寫為OSHA）

國家職業(yè)安全與健康研究院（The National Institute For Occupational Safety and Helth ,簡寫為NIOSH）

美國國家標(biāo)準(zhǔn)研究院（The American National Standards Institute,簡寫為ANSI_）

美國地質(zhì)調(diào)查局（The U.S Geological Survey ,簡寫為USGS）

得克薩斯州鐵路委員會（Texas Railroad Commission Rule36，簡寫為TRC Rule 36）

在以上這五個機(jī)構(gòu)中，前四個為聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)，最后一個為州機(jī)構(gòu)。州政府條例與聯(lián)邦政府條例的最大區(qū)別是，大多數(shù)的州政府條例用以保護(hù)公眾，而聯(lián)邦政府的條例基本上用以保護(hù)操作人員并主要解決呼吸設(shè)備的選擇和使用問題。例如得克薩斯鐵路委員會制定的《得克薩斯州鐵路委員會條例36(TRC Rule 36）》，明確了不同濃度硫化氫暴露半徑的計算方法，并根據(jù)這些暴露半徑制定出對公眾的保護(hù)措施。而國家職業(yè)安全與健康研究院制定的條例則包括對工作場地要求、醫(yī)療保健措施、個人保護(hù)設(shè)備、人員培訓(xùn)要求、監(jiān)測、警報與人員撤離等一系列工作詳細(xì)地列出了具體要求，以此保證井場作業(yè)人員的生命安全。

在這些機(jī)構(gòu)制定的所有條例中，除了一些小的差別，入USGS有關(guān)于海上操作安全的規(guī)定等之外，其余皆大同小異。而且，猶豫設(shè)計生命安全問題，規(guī)則本身特別繁瑣。

四、國外含硫化氫氣田環(huán)境監(jiān)測和安全生產(chǎn)技術(shù)

1． 含硫化氫氣田開發(fā)中的環(huán)境監(jiān)測

硫化氫監(jiān)測問題是一個比較復(fù)雜的問題，涉及許多因素，如檢測器的位置、空間、風(fēng)向指標(biāo)、警告指示、機(jī)械通風(fēng)等。同時，對監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)是十分重要的方面，主要是指對用于監(jiān)測的各種檢測裝置或感應(yīng)裝置進(jìn)行定期的檢查和校正，各種設(shè)備都有推薦的校正周期。通過檢查和校正，對監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，不僅可以使感應(yīng)裝置的任何敏感性變化得以及時補(bǔ)償，還可保證系統(tǒng)所有部件正常工作，從而保證硫化氫開采的人身安全。

2、含硫化氫氣田鉆井技術(shù)

由于硫化氫氣體的特殊性質(zhì)，含硫化氫氣田的鉆井技術(shù)不同于普通氣田。首先從井場布局上，要充分考慮到安全因素，《美國石油學(xué)會推薦作法49》詳細(xì)地規(guī)定了打含硫化氫的井場布局。其次，作好酸性氣井的井身設(shè)計是降低鉆井成本和安全生產(chǎn)的重要手段。另外酸性氣體鉆桿的防腐措施，鉆井泥漿和空氣硫化氫含量的監(jiān)測，鉆桿測試，直到固井和完井的每一個環(huán)節(jié)都有針對硫化氫腐蝕的具體措施和技術(shù)手段，確保含硫化氫氣田鉆井的安全。

3、含硫化氫氣田開采技術(shù)

國外開采高硫化氫氣井的地面裝置流程有多種形式，不同的氣田有不同的地面流程。同時，在含硫化氫氣井的生產(chǎn)測試、含硫化氫氣井中硫的沉積及其預(yù)防方法、酸性氣體的脫除等方面都總結(jié)了一套較為成熟的技術(shù)和做法，可供我們借鑒。