石油天然气钻探过程中硫化氢的监测.pdfVIP

以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。——《管子》

油气钻井过程中硫化氢监测

石油天然气钻探作为一项高技术、高风险的活动，存在着许多影

响环境与安全的因素。硫化氢气体作为这些因素中的最重要的一个，

可能导致设备的损害与人员的伤亡，因此石油钻探过程中硫化氢监测

工作很重要。多年来，经过各方的努力，硫化氢监测取得了很大的成

绩，绝大部分硫化氢气体得以消弥，大量可能发生的硫化氢伤害事故

得以避免。但是，现场硫化氢监测工作仍存在一些不足之处。本文总

结了现场硫化氢监测的一些基本方法，期望能够对硫化氢监测工作有

所帮助。

1硫化氢的性质及其对石油钻井的危害

我们应该做好石油钻井过程中硫化氢监测工作，首先应了解其性

质与危害。

1.1硫化氢的物理化学性质

硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体，其相对密度为1.176，较

空气重;燃点250℃，燃烧时呈蓝色火焰，产生有毒的SO2;硫化氢与空

气混合，体积分数达4.3~46%它形成爆炸性混合物。

1.2石油钻井过程中硫化氢的危害

1.2.1硫化氢对人体的危害

硫化氢的毒性较一氧化碳大5~6倍，几乎与氰同样剧毒。硫化氢

质量浓度不同，对人的危害也不同，轻则对人体造成刺激，几分钟后

就会导致死亡。

1.2.2硫化氢对设备和材料的危害

(1)硫化氢能加速非金属材料的老化。在地面设备、井口装置、井

下工具中，有橡胶、浸油石墨、石棉等非金属材料制作的密封件。它

们在硫化氢环境中使用一定时间后，橡胶会产生鼓泡胀大，失去弹性;

涂油的石墨和石棉绳上的油溶解，导致密封失效。

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(2)硫化氢对金属材料的腐蚀。硫化氢溶于水形成弱酸，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。氢脆经常导致井下管柱突然失效、地面

管汇和仪表的爆破、井口装置的破坏，甚至发生严重的井喷失控或着

火事故。

1.2.3硫化氢污染钻井液

硫化氢主要污染水基钻井液。它会使钻井液性能发生很大变化，

如密度下降、Ph值下降、黏度上升，以至形成流不动的冻胶，不能使

用，这必将增加成本，并给施工人员带来安全威胁。

2硫化氢监测

2.1现场常用硫化氢监测仪器

2.1.1硫化氢库仑检测器

原理：利用库仑滴定原理，将被测气体导入滴定池，池内装有溴

化钾的酸性溶液，池内即发生电解。电解电流与被测物质的瞬时浓度

呈线性关系，由此得出被测物质的浓度值，并由微安表指示读数。

2.1.2硫化氢气敏电极检测器

原理：电极由工作电极、参比电极、它由电解质和透气膜组成。

用硫电极作工作电极，用Ag/AgCl电极或LaF3电极作参比电极。

内充电解液Ph为5的柠檬酸盐缓冲液。硫化氢通过透气膜进入电解液，

并转化为S2-离子，平衡时:

[S2-]K1*K2[H2S]/[H+]2

式中K1、K2为电离常数。当离子强度和Ph当该值确定时，电极

电位为：

E0=E-(2.303RT/2F)Log[H2S]

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式中，F是法拉第常数吗;T为温度;R为气体常数。

特点：重现性好;响应时间为1~3mi