钻井硫化氢防护

第一节硫化氢的来源

  硫化氢（H2S）是硫和氢结合而成的气体。硫化氢都存在于动植物的机体中，在高温、高压及细菌作用下，经分解可产生硫化氢。在天然气生产、高含硫原油生产中经常能遇到硫化氢。油气井中的硫化氢主要来源于以下四个方面：

（1）热作用于油气层时，油气中的有机硫化物分解，产生出硫化氢。

（2）石油中的烃类、有机质与储集层水中的硫酸盐经高温还原作用而产生硫化氢。

（3）通过地层裂缝等通道，下部地层中硫酸盐层的硫化氢上窜而来。在非热区，因底水运移，将含硫化氢的地层水推入生产井中。

（4）油气井钻井作业中，钻井液的某些处理剂在高温作用下发生热分解以及钻井液中细菌的作用都可能产生硫化氢。

  含硫化氢油气田在区域分布上，多存在于碳酸盐岩一蒸发岩地层中，其含量随地层埋深增加而增大。

第二节硫化氢浓度概念

一、硫化氢浓度单位

  描述某种流体中的硫化氢浓度有以下三种方式。

（一）体积分数

  指硫化氢在某种流体中的体积比，单位为%或ml/m3，现场所用硫化氢监测仪器通常采用的单位是ppm，1ppm=1ml/m3。

（二）质量浓度

  指硫化氢在1m3流体中的质量，常用mg/m3或g/m3表示，该单位为我国的法定计量单位。

（三）硫化氢分压

  指在相同温度下，一定体积天然气中所含硫化氢单独占有该体积时所具有的压力。

二、单位之间的换算关系

1%=14414mg/m3

1ppm=1.4414mg/m3

硫化氢分压=硫化氢体积分数（%）*总压力

三、几个重要的概念

（一）含硫化氢天然气

  指天然气的总压等于或大于0.4Mpa(60psi)，而且该天然气中硫化氢分压等于或大于0.0003Mpa；或硫化氢含量大于75mg/m3 (50ppm)的天然气。

（二）酸性天然气—油系统

  含硫化氢天然气一油系统是否属于酸性天然气—油系统按有关条件划分。

（1）当天然气与油之比大于1000m3/t时，按含硫化氢天然气条件划分。

（2）当天然气与油之比小于1000m3/t时：

1若系统的总压力大于1.8Mpa，则按含硫化氢天然气的条件划分。

2若系统的总压力等于或小于1.8Mpa，天然气中硫化氢分压大于0.07Mpa或硫化氢体积分数大于15%时，则为酸性天然气—油系统。

（三） 阈限值

    阈限值指几乎所有工作人员长期暴露都不会产生不利影响的某种有毒物质在空气中的最大浓度。硫化氢的阈限值为15mg/m3(10ppm)，二氧化硫的阈限值为5.4mg/m3(2ppm)。阈限值为硫化氢检测的一级报警值。

 （四）安全临界浓度

安全临界浓度是指工作人员在露天安全工作8h可接受的最高浓度。硫化氢的安全临界浓度为30mg/m3(20ppm)，此浓度为硫化氢检测的二级报警值。

（五）危险临界浓度

达到危险临界浓度时，对生命和健康会产生不可逆转的或延迟性的影响。硫化氢的危险临界浓度为150mg/m3(100ppm)，此浓度为硫化氢检测的三级报警值。

第二章硫化氢的物理化学性质及对人体的危害

第一节硫化氢的物理化学性质

硫化氢是一种无色、有臭鸡蛋味、剧毒、可燃和具有爆炸性的气体，其主要的物理化学性质如下：

（1）一种无色气体，沸点为-60.2℃(-76.4℉)。

（2）在0.3—4.6ppm的低浓度时，可闻到臭鸡蛋味；当浓度高于4.6ppm时，人的嗅觉迅速钝化而感觉不出它的存在，因此气味不能用作警示措施。

（3）毒性较一氧化碳大5—6倍，几乎与氰化氢的毒性相同。

（4）燃点为260℃（500℉），燃烧时呈蓝色火焰，产生有毒的二氧化硫，危害人的眼睛和肺部。

（5）在15℃（59℉）、0.10133Mpa(1atm)下相对密度为1.1，比空气略重，极易在低洼处聚集。

（6）其与空气混合浓度达4.3%--46%时将形成一种爆炸混合物。

（7）易溶于水和油，在20℃、1个大气压下，1体积的水可溶解2.9体积的硫化氢。溶解度随溶液温度升高而降低。

（8）含硫化氢的水溶液对金属具有强烈的腐蚀作用。

第二节硫化氢对人体的危害

一、危害的生理过程

硫化氢只有进入人体并与人体的新陈代谢发生作用后，才会对人体造成伤害。硫化氢侵入人体的途径有三条：

（1）通过呼吸道吸入；

（2）通过皮肤吸收；

（3）通过消化道吸收。

硫化氢主要通过人的呼吸器官对人产生伤害，只有少量经过皮肤和胃进入人的肌体。吸入的硫化氢大部分滞留在呼吸道里。硫化氢与呼吸道粘膜的表面接触时与碱反应生成Na2S, Na2S具有刺激和腐蚀作用。但硫化氢对人体的危害主要在于对肌体总的危害上。

硫化氢是一种神经毒剂，亦为窒息性和刺激性气体，可与人体内部某些酶发生作用，抑制细胞呼吸，造成组织缺氧。硫化氢进入人体，将与血液中的溶解氧发生化学反应。当硫化氢浓度极低时，它将被氧化，会压迫中枢神经系统，对人体威胁不大；中等浓度硫化氢会刺激神经；而硫化氢浓度较高时，将夺去血液中的氧，会引起神经麻痹，使人体器官缺氧，造成人中毒，甚至死亡。

硫化氢对血液的氧化作用最初表现为红血球数量升高然后下降，血红蛋白的会计师下降，血液的凝固性和粘度上升。硫化氢中毒时，人体血红蛋白对氧气的呼吸能力将大幅下降，致使血液中氧气的饱和能力降低。

硫化氢被吸入人体，通过呼吸道，经肺部，由血液运送到人体各个器官。首先刺激呼吸道，使嗅觉钝化，引发咳嗽，严重时呼吸道被灼伤；接着眼睛被刺痛，严重时将失明；刺激神经系统，导致头晕，丧失平衡，呼吸困难，心脏跳动加速，严重时心脏缺氧导致死亡。

硫化氢中毒发病机理：

（1）血液中高浓度硫化氢可直接刺激颈动脉窦和主动脉区的化学感受器，导致反射性呼吸抑制。

（2）硫化氢可直接作用于脑，低浓度时起兴奋作用；高浓度时起抑制作用，引起呼吸中枢和血管运动中枢麻痹。

（3）硫化氢引起呼吸暂停、肺水肿以及血氧含量降低，可致继发性缺氧，从而导致中毒人员发生多器官功能衰竭。

（4）硫化氢遇到眼睛和呼吸道粘膜表面的水分后分解，对粘膜有强刺激和腐蚀作用，引起不同程度的化学性炎症反应。对组织损伤最重，易引起肺水肿。

（5）硫化氢可使冠状血管痉挛、心肌缺血、水肿、炎性浸润及心肌细胞内氧化，造成心肌损害。

二、中毒症状

（一）慢性中毒

人体暴露在低浓度硫化氢环境（如50-100ppm）下，将会慢性中毒，症状是：头痛、晕眩、兴奋、恶心、口干、昏睡、眼睛剧痛、连续咳嗽、胸闷及皮肤过敏等。长时间在低浓度硫化氢环境下工作，也可能造成人员窒息死亡。

长期与低浓度硫化氢接触，常出现神经衰弱综合症和植物神经功能紊乱。硫化氢主要作用于中枢神经系统和呼吸系统，亦可伴有心脏等多器官损害。

（二）急性中毒

吸入高浓度的硫化氢气体会导致气喘，脸色苍白，肌内痉挛；当硫化氢浓度大于700ppm时，人很快失去知觉，几秒钟后就会窒息，心脏停止工作，如果未及时抢救，会迅速死亡。而当硫化氢浓度大于2000ppm时，只要吸一口气，就会立即死亡。

硫化氢急性中毒后，会引起肺炎、肺水肿、脑膜炎和脑炎等疾病。经硫化氢中毒后，人对其敏感性将提高，如人的肺在硫化氢中毒后，即使空气中硫化氢浓度较低时，也会引起新的中毒。

三、人体对不同浓度硫化氢的反应

硫化氢浓度对人体危害程度关系见表。

第三章硫化氢腐蚀

硫化氢极易溶解在水中形成弱酸（在76mm汞柱即10.13kPa、30℃时其溶解度约为3000mg/L，此时溶液pH值约为4），对金属的腐蚀形式有电化学失重腐蚀、氢脆[包括氢鼓泡（HB）和氢致开裂（HIC）]和硫化物应为腐蚀开裂（SSCC），以后两者为主的腐蚀一般统称为氢脆破坏。

第一节金属的电化学失重腐蚀

硫化氢溶解在水中按下式分步离解：    

H2S———HS-+H+               HS-————S2-+H+    

反应平衡式向左或向右取决于溶液的PH值，在中性和碱性介质中含硫氢离子最多，在酸性介质中含分子硫化氢最多。硫化氢在溶液中的饱和度随温度升高而降低，随压力增大而增加。

从图中可看出，当PH值在3—6时，硫化氢几乎完全以分子形式存在，而PH值在6—9之间则有硫化氢分子与HS-和S2-共存。

PH值高时，硫化氢分子转为离子态硫化物，它对人体无直接危害。但当PH值下降时，硫化物离子则还原成硫化氢分子造成严重危害。

金属与电解质溶液接触时，由于金属表面的不均匀性，如金属种类、组织、结晶方向、内应力等，或者由于与金属不同部位接触的电解液的种类、浓度、温度、流速等的差别，从而在金属表面出现阳极区和阴极区。阳极区和阴极区通过金属本身互相闭合而形成许多腐蚀微电池和宏观电池。电化学失重腐蚀就是通过这些阳极区和阴极区反应过程进行的。

宏观腐蚀电池：

——异金属接触电池；

——浓差电池（盐浓差电池和氧浓差电池）；

——温差电池。

微观腐蚀电池：

——金属化学成分的不均匀性；

——组织结构的不均匀性；

——金属表面膜的不完整性；

——金属表面物理状态的不均匀性。

硫化氢对金属的腐蚀是氢去极化过程，反应式如下：

            阳极氧化反应：Fe-2e——Fe2+

            阴极还原反应：2H++2e——H2↑

Fe与H2S总的腐蚀过程的反应：

            xFe+yH2S——FexSy+yH2↑

上述反应式简化表述了硫化氢对金属材料的电化学失重腐蚀机理，而实际腐蚀机理要复杂得多。

FexSy  表示各种硫化铁通式。当硫化氢浓度在2.0mg/L以下时，金属表面的硫化物薄膜由FeS和FeS2组成，其晶粒在0.02um以下，晶格缺陷相对较小，可阻止铁阳离子扩散，因而对金属有一定的保护作用。但当硫化氢浓度在2.0mg/L以上时，就生成Fe9S8（所谓坎西特）。当硫化氢浓度高于20mg/L时，腐蚀产物以Fe9S8        居多，晶体也增大到0.075um。其晶体不完整，不能阻止铁阳离子扩散，也就不具备对金属的防护作用，其腐蚀速度也加快。

钢材受到硫化氢腐蚀以后阳极的最终产物就是硫化铁。该产物通常是一种有缺陷的结构，它与钢铁表面的粘结力差，易脱落，易氧化，且电位较高，于是作为阴极与钢铁基体构成一个活性的微电池，其电位差可达0.2-0.4V，对钢铁基体继续进行腐蚀，导致油气田设备、工具产生很深的“溃烂”。

金属的电化学失重腐蚀是集中在金属局部区域——阳极区，阴极区没有金属腐蚀因此电化学失重腐蚀实质上是局部腐蚀。

局部腐蚀是设备腐蚀破坏的一种常见形式，工程中的重大突发腐蚀事故多是由于局部腐蚀造成的。

常见的局部腐蚀形态有8种：电偶腐蚀、孔蚀（点蚀）、缝隙腐蚀、沿晶腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀。

（1）电偶腐蚀：异种金属彼此接触或通过其他导体连通，处于同一介质中，会造成接触部分的局部腐蚀。其中电位较低的金属溶解速度增大，电位较高的金属溶解速度反而减小，这种腐蚀称为电偶腐蚀，或称为接触腐蚀双金属腐蚀。

（2）孔蚀：又叫点蚀、坑蚀，是一种集中发生在某些点处并向金属内部发展的孔状、坑状腐蚀。孔蚀是一种隐蔽性极强、破坏性极大的腐蚀形式，由于难于预计及检测，往往造成金属腐蚀穿孔，引起容器、管道等设施的破坏，而且诱发其他的局部腐蚀形式，导致突发的灾难性事故。

（3）缝隙腐蚀：金属部件在介质中，由于金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙，使缝隙内的介质处于滞流状态，引起缝隙内金属的加速腐蚀。

（4）沿晶腐蚀：腐蚀沿着金属或合金的晶粒边界或其他邻近区域发展，晶粒本身腐蚀很轻微，这种腐蚀使称为沿晶腐蚀，又叫作晶间腐蚀。

（5）选择性腐蚀：合金在腐蚀过程中，腐蚀介质不是按合金的比例侵蚀，而是发生了其中某种成分的选择性溶解，使合金的机械强度下降，这种腐蚀形态称之为成分选择腐蚀，或称为选择性腐蚀。

（6）应力腐蚀开裂（SSCC）：简称为应力腐蚀，它是在拉应力和特定的腐蚀介质共同作用下发生的金属材料的破裂现象。

（7）腐蚀疲劳：金属在腐蚀介质和交变应力共同作用下引起的破坏称为腐蚀疲劳。

（8）磨损腐蚀：指在磨损和腐蚀的综合作用下材料发生的加速腐蚀破坏。有三种表现形式，即摩振腐蚀、湍流腐蚀和空泡腐蚀。

第二节金属的氢脆和硫化物应力腐蚀开裂

硫化氢对金属材料的腐蚀破坏，其主要危险还不在于电化学失重腐蚀，而是由于其加剧了金属的渗氢作用，导致金属材料的氢脆破坏和硫化物应力腐蚀开裂。氢脆破坏往往造成井下管柱的突然断脱、地面管汇和仪表的爆破、井口装置的破坏。

硫化氢加剧金属渗氢作用的机理还不完全清楚，现在主要有两种观点；一种是向金属内部扩散的氢原子；另一观点是向金属内部扩散的氢离子。

比较经典的氢脆破坏理论是内压力理论：硫化氢电化学失重腐蚀产生的氢原子，在向钢材内部扩散过程中遇到裂缝空隙、晶格层间错断、夹渣或其他缺陷时，氢原子就在这些地方结合成比氢原子体积大20倍的氢分子（用氢探测装备对试样检查证实了氢是以分子形式存在的），体积膨胀，这样就在金属内部产生了极大的压力（可高达30Mpa以上）致使低碳钢或软钢发生氢鼓泡，高强度钢或硬度高的钢材内部产生微裂纹，使钢材变脆，即为氢脆。

所谓硫化物应力腐蚀开裂，就是钢材在足够大的外加拉力或残余张力下，与氢脆裂纹同时作用发生的破裂。

大量研究和现场情况表明，金属处于静载荷条件下氢脆也会导致金属的持久强度降低（称之为静力氢疲劳）。金属材料的强度越高，则金属静力氢疲劳破坏的倾向也越大；金属材料的硬度越大，其静力氢疲劳倾向也越大，而低强度塑性好的钢材则具有良好的耐静力氢疲劳性能。

应力和硬度对碳钢硫化物应力腐蚀破坏的影响见图3-2。

由图3-2可知，金属材料的硬度和应力负荷越大，则对硫化物应力腐蚀开裂的敏感性越大。

硫化物应力腐蚀开裂的五个特征：

（1）断口平整，像陶瓷断口，不存在塑性特征；

（2）主要发生在受拉应力时，断口主裂纹和拉力方向垂直；

（3）多发生在设备使用不久时，属于低应力下破裂；

（4）这种破裂往往是突然性断裂，没有任何先兆；

（5）裂源多发生在应力集中点。

第三节影响硫化氢腐蚀的主要因素

一、硫化氢浓度（或分压）

硫化氢浓度对金属的腐蚀影响是很复杂的。

硫化氢浓度对金属电化学失重腐蚀的影响如图所示。当硫化氢浓度由2ppm增加到150ppm，金属腐蚀速率迅速增加；硫化氢浓度增加到400ppm，腐蚀速率达到高峰；但当硫化氢浓度继续增加到1600ppm时，腐蚀速率反而下降（由于金属材料表面形成硫化铁保护膜）；当硫化氢浓度在1600-2400ppm时，则腐蚀速率基本不变。

在涉及硫化氢浓度对金属氢脆和硫化物应力腐蚀开裂的影响时，往往以含硫化物气体的总压力和硫化氢分压作为衡量指标。

总压力增大——硫化氢分压增大——硫化氢浓度增大——H+增大——PH值降低——氢去极化腐蚀加剧——腐蚀加速

天然气的总压等于或大于0.4Mpa(60psi)，而且该天然气中硫化氢分压等于或大于0.0003Mpa，或硫化氢会计师大于75mg/m3(50ppm)的天然气属酸性环境，必须考虑使用抗硫金属材料。

某些研究认为：对于中低压（〈6.9Mpa ）的含硫天然气，必须考虑使用抗酸材料的硫化氢下限浓度为5mg/m3；对于压力高于6.9Mpa的含硫天然气，必须计算其硫化氢分压后再确定是否使用抗酸材料。

介质中的硫化氢浓度在50ppm以下，敏感金属材料硫化物应力腐蚀开裂的时间较长；介质中的硫化氢浓度在50ppm以上，高强度敏感金属材料发生硫化物应力腐蚀开裂的时间与浓度无关。这说明硫化物应力腐蚀开裂存在一个下限值，而且在很短时间内发生硫化物应力腐蚀开裂。当介质中的硫化氢浓度很低（0.1ppm）时，仍能使高强度敏感金属材料发生硫化物应力腐蚀开裂，只是破裂时间较长。

二、细菌腐蚀

在细菌腐蚀中，危害最大的是硫酸盐还原菌和硫菌，80%生产井的设备腐蚀都与硫酸盐还原菌有关。细菌腐蚀易发生在积水的设备、管柱部位，如容器、油井套管柱、冷却冷凝设备底部等。硫酸盐还原菌不断氧化水中的分子氢，从而使亚硫酸盐和硫酸盐转变成硫化氢。

介质中仅有硫化氢时，铁的腐蚀速度为0.3-0.5mm/a，而硫酸盐还原菌的存在则会加剧油气田设备、管材的腐蚀。

三、温度

温度对硫化物应力腐蚀开裂的影响较大，在一定温度范围内，温度升高，硫化物应力腐蚀开裂倾向减小。在25℃左右，金属被破坏所用的时间最短，硫化物应力腐蚀最为活跃；当温度升高到一定值（93℃）以上，氢的扩散速度极大，反而从钢材中逸出，不会发生硫化物应力腐蚀。

因此，当井下温度高于93℃时，油气井中的套管和钻铤可以不考虑其抗硫性能。对电化学失重腐蚀而言，温度升高则腐蚀速度加快。研究表明，温度每升高10℃，腐蚀速度增加2-4倍。

对钻柱来说，由于井底钻井液的温度较高，因此发生电化学失重腐蚀严重，而上部温度较低，加上钻柱上部承受的拉应力最大，故而钻柱上部容易发生硫化物应力腐蚀开裂。

四、PH值

PH值对电化学失重腐蚀和硫化物应力腐蚀开裂的影响都大。随PH值的降低，电化学失重腐蚀加剧；当PH〈6时，硫化物应力腐蚀开裂严重，PH〉9时，就很少发生硫化物应力腐蚀开裂。故而在钻开含硫地层后，钻井液的PH值应始终控制在9.5以上。

第四节硫化氢对非金属材料和钻井液的影响

一、硫化氢能加速非金属材料的老化

在油气田勘探开发中，地面设备、钻井和完井井口装置以及井下工具中大量采用橡胶、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；浸油石墨及石棉绳上的油将被溶解而导致密封件的失效。

二、硫化氢对钻井液的污染

硫化氢主要是对水基钻井液有较大的污染。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，以致形成流不动的冻胶；钻井液的颜色变为瓦灰色、墨色或墨绿色。

第四章钻井工程防硫化氢腐蚀措施

应根据生产现场的具体情况进行分析，制定出安全可靠、切实可行、经济合理的防硫化氢腐蚀措施。目前国内外在钻井工程中采取的主要防腐方法是正确选用材料、采用防腐涂层、提高钻井液防腐性能和强化科学管理等。

第一节材料的选用

一、金属材料

美国国家腐蚀工程师学会（NACE）标准MR-01-75中规定：含硫油气田使用的金属材料，其屈服极限不大于655Mpa、硬度不大于HRC22。若需使用屈服极限和硬度比上述要求高的钢材，必须经适当的热处理（如调质、固溶处理等）并在含硫化氢介质环境中试验，证实其具有抗硫化氢应力腐蚀开裂性能后，方可采用。下面推荐适应硫化氢环境中使用的部分管材。

（一）常温下适应硫化氢环境的管材

（二）常温下不适应硫化氢环境的管材

（三）临界温度对钢材适应性的影响

研究表明，各种钢级的管材都有其抗硫化氢腐蚀的最低临界温度，在临界温度之上，它就具有抗硫化氢腐蚀的性能，表4-1所列为ARCO公司推荐的部分钢级套管抗硫化氢腐蚀的最低临界温度。

对于含硫化氢气井，在设计套管柱时，由于越接近井口其井温越低，因而套管柱接近井口部分应优先选择K-55、L-80、C-75等钢级套管，往下再按临界温度值选择N-80、S-95、P-110、Q-125和S-140等钢级套管。

二、非金属材料

根据美国SPE-AIME及有关资料推荐，可用于硫化氢环境的非金属密封件材料有氟塑料（聚四氟乙烯、F-46）、聚苯硫醚塑料和氟橡胶（F-46、F-246）、丁腈橡胶、氯丁橡胶等。

据API BULL 5AP和7AI通报的技术要求，钻具和套管用的密封脂（螺纹油）应是耐酸又不易分解的多效脂基或复合脂基，具有适当稠度的矿物油，是一种高级密封材料。如目前国内气田广泛使用的8401钻杆螺纹油，8503油套管密封脂以及7405、7409螺纹密封脂。

四川气田钻井井口和采气井口平板阀广泛采用的密封润滑脂有7901、7902等产品，二次密封脂有EM-09-1等产品。

第二节涂层保护

金属材料表面涂层保护就是使金属与硫化氢等腐蚀性介质隔绝，不让腐蚀性介质与金属直接接触，免受硫化氢的电化学腐蚀破坏。从20世纪60年低初国外就在推广应用该技术，比如钻杆内壁涂层技术，美国在20世纪70年代末大约有90%的钻杆制造厂在其出售的产品中都有内涂层；此外，法国、德国、日本也都生产涂层钻杆。国内从20世纪70年代末开始研究并推广应用钻杆内涂层技术。用得较广泛，效果最好的涂层材料是塑料。用塑料涂层保护钻具，其使用寿命可延长2-3倍，并且由于涂层光滑，从而降低了磨损，提高了液流速度，减少了钻杆消耗，降低了事故发生率。

涂层必须具有与钢材良好的粘结能力和化学稳定性、抗硫化氢等腐蚀性气体的渗透性和耐温性，比如国内外广泛采用的双氧酚醛树脂，就具有防腐涂层的优良性能。

一、对钢材表面的粘结力强

双氧树脂中具有极性的脂肪羟基和醚键，使双氧树脂能和金属表面的游离键起反应形成化学键，因而其涂层的粘结力特别强。双氧树脂中含有稳定的醚键和苯环，其结构紧密，能耐有机溶剂和抗化学腐蚀；若是高分子量的双氧树脂，其刚性更强，机械强度更高。

二、抗腐蚀气体的渗透性好

温度、腐蚀性气体和涂层性质是影响涂层抗腐蚀性气体渗透性的主要因素。腐蚀性气体和渗透途径主要是涂层密度减小时出现的空穴、通道，当温度升高时，涂层膨胀，供气体渗透的通道增加，因而腐蚀性气体的渗透量也增加，也就提供了腐蚀性气体和金属接触的机会。对腐蚀性气体和涂层性质的研究表明，经扫描电镜检测，硫化氢分子不能透过环氧树脂涂层，但可透过其他一些涂层（如氯磺化聚乙烯）。

国内用一半氧树脂和酚醛树脂研制的dp-1涂料，其室内性能试验（试棒和试片涂层）如果和现场钻杆涂层试验结果证明，能经受钻井作业高温、高压、高流速钻井液的冲刷、钻杆变形、卡瓦大钳反复冲击力的作用，具有良好的化学稳定性（热分解温度为280℃）和抗硫化氢气体渗透性。

钻杆涂层法防腐在新钻杆上使用效果最好，在已用过的钻杆上施加涂层，方法可行但效果不佳。这是因为已用过钻杆上原来存在的蚀坑即使使用喷砂或研磨都难以除掉，这些腐蚀缺陷难以盖上涂层，新的腐蚀也从这些地方开始。

第三节提高钻井液防腐性能

  从硫化氢对金属腐蚀机理可知，影响其腐蚀速率的因素除金属材料本身（硬度、强度、金相等）外，还取决于一些外部因素，如钻井液的防腐性能。在钻井液中加入防腐剂来减缓硫化氢对金属材料的腐蚀速率，可延长井下管材和地面设备的使用寿命。

一、钻井液中有害组分的预防

在钻井过程中，钻井液中的有害组分对井下管材的腐蚀破坏比较复杂，现将目前国内外预防钻井液中有害组分的常用措施归纳于表4-2中。

二、提高钻井液PH值

高PH值的钻井液可抑制硫化氢、二氧化碳、氧等有害气体对金属材料的腐蚀，并可以提高其使用寿命。因此，钻井液应保持呈碱性，其PH值不低于9.5。若采用铝制钻具，PH值升高会使腐蚀加剧，此时，PH值应控制在9.5至10.5之间。使用聚合物钻井液时，若不能提高PH值，则应考虑采用其他相应的防腐措施，如添加缓蚀剂等。

三、钻井液中常用的防腐添加剂

钻井液中的防腐剂通常有缓蚀剂、除硫剂、除氧剂、灭菌剂等。各种防腐剂的作用不相同，应视钻具的腐蚀程度大小配合应用。钻碳酸盐岩地层及油气井应添加缓蚀剂，以抑制钻井液中的二氧化碳、氧、硫化氢及盐类对钻具的腐蚀。添加缓蚀剂具有使用方便、效果显著、用量少、经济等优点。缺点是不能除去钻井液中的腐蚀源。钻含硫油气井，由于缓蚀剂不能去除钻井液中可溶性硫化物，因而不能消除钻具有硫化物应力腐蚀开裂隐患，所以，钻井液中必须添加除硫剂。若钻井液对钻具的腐蚀仍很严重，添加除硫剂的同时应添加缓蚀剂，或采用油基钻井液。缓蚀剂也不能去除钻井液中的氧，钻井过程中，若钻具氧腐蚀严重时，必须在钻井液中添加除氧剂，防止由溶解氧引起的腐蚀疲劳。灭菌剂的使用主要是为防止钻井过程中由于微生物的生化作用生成硫化氢或二氧化碳，对钻井管材产生腐蚀。根据钻井地层的特点及钻井液的腐蚀性，合理地选择各种防腐添加剂，并配合使用，可以达到更好的防腐效果，并延长钻具的使用寿命。

（一）缓蚀剂

加入少量的缓蚀剂，能有效的阻止或减缓化学物质对金属的腐蚀作用。缓蚀剂可分有机化化合物缓蚀剂和无机化合物缓蚀剂两大类。

1、有机化合物缓蚀剂

其缓蚀作用原理大多是经物理吸附（静电引力等）和化学吸附（氮、氟、磷、硫的非共价电子对），当有机倾倒物缓蚀剂以其极性基附于金属表面，其碳氢链非极性基部分则在金属表面形成屏蔽层（膜），从而起到抑制金属腐蚀的作用。此外，有的缓蚀剂与金属阳离子生成不溶性物质或稳定的结合物，在金属表面形成沉淀性保护膜，起到抑制金属腐蚀的作用。

这因缓蚀剂有脂肪酸胺盐（PA-40、PA-50等）、胺（双氢胺、甲基丙基矾胺、尼凡J18、康托尔）、酰胺（7019、川天2-1、川天2-2、川天2-3、PA-75、A-162等）、季铵盐（7251、4502等）、咪唑林（1017）、吡啶（粗吡啶、重质吡啶1901等）、聚酰胺（兰4-A等）等。经室内评定和现场使用来看，酰胺型缓蚀剂较其他缓蚀剂具有更高的缓蚀率，其用量少、成膜性能好且牢固、无臭味、抗氢渗透能力强、不污染环境。

2、无机化合物缓蚀剂

其缓蚀作用原理是使金属表面氧化面生成钝化膜或改变金属腐蚀电位，使电位向更高的方向移动，来达到抑制金属腐蚀的目的，这类缓蚀剂又被称为钝化剂或阳性缓蚀剂。

这类缓蚀剂有铬酸盐、亚盐、钼酸盐、磷酸盐等。在使用时，其浓度必须保持高于某一临界值，如铬酸盐的临界浓度为16—160ppm，才能保护钝化膜不被破坏。若浓度低于临界值，则钝化膜被破坏发生孔蚀，并迅速发展，甚至腐蚀程度比不加缓蚀剂更为严重，因而使用时必须特别注意。

3、钻井液中的缓蚀剂

目前钻井液中使用较多的缓蚀剂为有机化合物缓蚀剂，常用的缓蚀剂品种是有机胺胺类的脂肪酸盐、季铵化合物、酰胺化合物。商品缓蚀剂常是它们的5%--20%的油溶性或油溶性水分散性的溶液。为了便于水基钻井液使用，通常配入分散性的表面溶性剂，将缓蚀剂从钻杆内投入，并使缓蚀剂注进环形空间，在钻杆表面形成保护薄膜，从而使钻具得到良好的保护。计算缓蚀剂用量时，应考虑钻井液用量、腐蚀情况、缓蚀剂的缓蚀率等因素。

抑制钻井液中二氧化碳腐蚀的方法，通常是用碱将钻井液PH值调到9—10，然后加入有机成膜型胺类缓蚀剂来控制二氧化碳的腐蚀。

钻井过程中抑制氧腐蚀的缓蚀剂有铬酸钠、含磷化合物和有机成膜型胺类。常用的磷化合物有六偏磷酸盐、有机醇磷酸酯和有机磷酸盐。含磷化合物具有抑制腐蚀和防结垢的双重效果。近年美国广泛使用亚硫酸氢盐，它具有抑制氧腐蚀和脱除钻井液中氧的双重效果。

4、含硫或含二氧化碳的油气井开采过程中使用的缓蚀剂

在硫化氢和二氧化碳同时存在的油气井中，若硫化氢份压超过含硫化氢天然气和酸性天然气一油系统的界定条件时，则按硫化氢油气井采取抗硫措施。

二氧化碳对金属材料（如防喷器、采油气井口、钻杆、套管等）的腐蚀是钻井工程中常见的一种腐蚀形式，其腐蚀速率受二氧化碳分压、温度、井内流体的流速、金属材料的合金元素、硫化氢的浓度、井内氯离子的浓度等因素的影响。根据API Ｓpec 6Ａ《井口装置和采油树设备规范》和SY/T5127—2002《井口装置和采油树规范》介绍，当油气井中的二氧化碳分压小于0.05Mpa时，二氧化碳对金属材料无腐蚀；当二氧化碳分压在0.05—0.21Mpa之间时，只产生轻度腐蚀；当二氧化碳分压大于0.21Mpa时，就会产生中度至高度腐蚀。在含二氧化碳的油气井中，可根据二氧化碳分压的大小，决定是否采取抗二氧化碳腐蚀的措施。

在含硫或含二氧化碳的油气井开采过程中，根据硫化氢或二氧化碳的含量对井下管材和地面设备的腐蚀程度，间歇地或连续地向井中注入缓蚀剂，也可将缓蚀剂以高压挤入地层，使其在开采过程中不断释放，达到保护井下管材和地面设备的目的。

（二）除硫剂

在含硫油气层钻井时，要用除硫剂通过化学反应将随岩屑和溢流进入钻井液中的可溶性硫化物转变为一种稳定的、不与钢材起反应的惰性物质，达到抑制腐蚀的目的。大多数除硫剂都是通过吸附或离子反应沉淀方式起作用。若为表面吸附式，则钻井液需充分搅拌以保证其与硫化物之间有充分接触的机会；若为离子反应沉淀式，则需了解除硫剂的特点，保证钻井液的各种参数（如ＰＨ值和含盐量等），以有利于除硫剂充分发挥作用。

除硫剂主要有铜、锌和铁的金属化合物。

1、碳酸铜

铜化合物中碳酸铜的除硫效果最好。铜离子和亚铜离子与二价硫化物离子反应生迈出惰性硫化铜和硫化亚铜沉淀，从而脱除钻井液中的硫化氢。其对钻井液性能不会产生不利影响，但铜与钢材会形成Ｃu---Fe腐蚀原电池，反而加速了钢材的电化学腐蚀，即以一种腐蚀代替了另一种腐蚀，这样就了它的使用。

目前，现场最常用的的除硫剂为微孔碱式碳酸锌和氧化铁（海绵铁）。

2、微孔碱式碳酸锌

碳酸锌作为除硫剂能避免碳酸铜带来的双金属腐蚀问题，但碳酸锌和硫化氢的反应受ＰＨ值的影响，如果ＰＨ值降低，则硫化氢可能再生，帮碳酸锌作为除硫剂已被微孔碱式碳酸锌所取代。

微孔碱式碳酸锌为一种白色、无毒、无臭的粉末状物质，其化学式为：，它与钻井液中的硫化物反应生成不溶于水的硫化锌沉淀。

微孔碱式碳酸锌不仅能除净钻井液中的硫化物，而且对钻具也有很好的缓蚀作用。

碳酸锌的密度较大（与重晶石相似），所以在悬浮能力较低的钻井液和盐水中易沉淀。

铬酸锌本是一种有效的除硫剂，在钻井液ＰＨ值高于９时，与硫化氢反应生成硫酸盐，但动带来了环保问题。

另外，可形成溶液的锌有机螯合物也是一种钻井液除硫剂，较之碱式碳酸锌，其分散得更均匀。锌有机螯合物的含锌量为２０－－－２５％了（质量分数），中和１ＫＧ硫化氢需１０kg以上的锌有机螯合物。

3、氧化铁（海绵铁）

海绵铁是一种人工合成的氧化铁，其分子式为，与硫化氢反应不受时间（反应瞬时完成）或温度的。海绵铁具有海绵的多孔结构，每克海绵铁具有约１０m2的表面，其吸附能力强。与硫化氢反应生成性能较稳定的黄铁矿。且不会使钻井液性能恶化。海绵铁与硫化氢的反应式为：

海绵铁的密度与重晶石一样，其料度范围在1.5—5.0um之间，其球状粒度均匀，产生的磨损较小。它的磁饱和度高，剩磁少，不被钻杆和套管吸附，因而还可替代重晶石起加重作用。

目前国外除硫剂的开发方向为水溶性的锌有机化合物，其在使用时可配成溶液，加到钻井液中，比粉末状的碱性碳酸盐容易分配均匀。我国除硫剂的品种还有待进一步开发。

4、钻井液中除硫剂的加入方法

据国外资料介绍，在钻含硫地层前６０m，添加除硫剂，每立方米钻井液中，海绵铁添加量为11kg，碱式碳酸锌为2kg，除硫剂添加量随着钻井液中硫化氢含量的增加而增加，直至返出地面的钻井液中没有硫化氢或对人体无影响为止。

（三）杀菌剂

    广泛使用的杀菌剂有含氮有机化合物二乙胺脂族胺盐、N-羟甲基二胺和季铵盐（烷基三甲基氯化铵、烷基芳基二甲基氯化铵等）。另外，磺酸类杀菌剂如芳基亚磺酸、咔唑烷基磺酸等，同时能用作除硫剂和杀菌剂。

前苏联的石油工业在钻开含硫地层时，常在钻井液中加入2—10%的硫酸铜和硫酸铁水溶液，并使其在钻井液中的体积分数达到0.01---0.2%。若只有少量的硫化氢（如钻屑气）进入井筒时，钻井液中加入2—5%的硅酸钾或硅酸钠；也有使用碱性溶液形成的酸类有机化合物的。

第五章含硫油气井钻井作业的安全措施

钻井施工中硫化氢防护方面采取的主要措施，归纳在石油天然气行业标准SY/T5087—2005《含硫化氢油气井中安全钻井推荐方法和Q/CNPC115---2006〈〈含硫油气井钻井操作规程〉〉中。要保证在含硫油气田进行安全钻井作业，首先是搞好平衡钻井和井控工作，严格执行井控有关规章制度，尤其是上述标准和SY/T26---2005〈〈钻井井控技术规程〉〉、SY/T59---2003〈〈钻井井控装备组合配套、安装调试和维护〉〉等行业标准。

第一节井场及钻井设备的布置

1、应远离人口稠密的村镇，油气井井口距高压线及其他永久性设施不小于75M；距民宅不小于100M；距铁路、高速公路不小于200M；距学校、医院和大型油库等人口密集性、高危性场所不小于500M。

2、井场周围应空旷，风能在井场前后或左右方向畅通流动；井场上应有两个以上出入口，便于应急时采取抢救措施和疏散人员。

3、钻井设备的安放位置应考虑当地的主要风向和钻开含硫油气层时的季节风风向。井场值班室、工程室、钻井液室、气防器材室等应设置在井场主要风向的上风方向。

4、井场发电房、锅炉房和储油罐的摆放，以及电气设备、照明器具及输电线路的安装应按SY/T5225---2005〈〈石油天然气钻井、开发、储运防火防爆安全生产技术规程〉〉中的相应规定执行。

5、井场周围应设置两到三处临时安全区，一个位于当地季节风的上风方向处（一般为生活区方向），其余与之成90-120度分布。

6、在临时安全区、道路入口处、井架上、值班房等处安装风向指示器。

7、在钻进含硫油气层前，应将机泵房、循环系统及二层台等处设置的防风护套和其他类似围布拆除。寒冷地区在冬季施工时，对保温设施可采取相应的通风措施，保证工作场所空气流通。

第二节地质及工程设计的要求

1、对井场周围一定范围内的居民住宅、学校、厂矿（包括开采地下资源的矿业单位）、国防设施、高压电线、水资源情况以及风向变化等进行实地勘察和调查，在钻井地质设计中标注说明，并作出地质灾害危险性及环境、安全评估。在煤矿、金属矿等非油气矿藏开采区钻井，还应标明地下矿井坑道的分布、深度和走向及地面井位与矿井、坑道的关系。

2、在地下矿产采掘区钻井，井筒与采掘坑道、矿井通道之间的距离不少于100M，套管下深应封住开采层并超过开采层底部深度100M以上。

3、在含硫地区的钻井地质设计中，应注明含硫地层及其深度和预计含量。当预计储层中天然气的总压等于或大于0.4Mpa（60psi），而且该气体中硫化氢分压等于或高于0.0003Mpa，或硫化氢含量大于75mg/m3(50ppm)时，应使用抗硫井控设备、工具和井用管材。

4、高压含硫地区可采用厚壁钻杆。在井下温度高于93℃的井段，套管可不考虑其抗硫性能。（注意：在压裂酸化、大排量洗井时，井下温度可能降低）。

5、钻开含硫地层的设计钻井液密度，其安全附加密度在规定的范围内宜取上限值，或附加井底压力在规定的范围内宜取上限值。

6、井队应储备井筒容积1-2倍的大于在用钻井液密度的高密度钻井液。

7、储备满足需要的钻井液加重材料。

8、储备足量的缓蚀剂和除硫剂。

9、不允许在含硫油气地层进行欠平衡钻井。 

第三节井用管材材质及井控设备安装

一、套管、和钻杆

用于含硫油气井的套管、和钻杆，其材质应符合相关标准的规定。

（1）钢材：钢的屈服极限不大于655MPA，硬度最大为HRC22。若需使用屈服极限和硬度比上述要求高的钢材，必须经适当的热处理（如调质、固溶处理等），并在含硫化氢介质环境中试验（采用API 5CT），证实其具有抗硫化氢应力腐蚀开裂性能后，方可采用。

（2）非金属材料：凡密封件选用的非金属材料，应具有在硫化氢环境中能使用而不失效的性能。

二 、井口设备

用于硫化氢环境的井口设备按API Spec 6A的要求执行。

（1）钻井设计中有关井控设备的设计、安装、固定和试压应符合SY/T59-2003的规定。

（2）在高含硫、高压地层和区域探井的钻井作业中，在防喷器上应安装剪切闸板，剪切闸板防喷器的压力等级、通径应与其配套的井口设备的压力等级和通径一致。

三、管线

钻井液回收管线、防喷管线和放喷管线应使用经探伤合格的管材，防喷管线应采用螺纹与标准法兰连接。钻井井口和套管的连接及防喷管线、放喷管线不允许在现场焊接。

放喷管线至少应接两条，布局要考虑当地季节风风向、居民区、道路、油罐区、电力线及各种设施等情况，其夹角90-180°，保证当风向改变时至少有一条能安全使用；管线转弯处的弯头夹角不小于120°；管线出口应接至距井口100m以外的安全地带。

放喷管线出口不能正对井场附近的居民住宅，距各种设施不小于100m，具备放喷点火的条件。

压井管线至少有一条在季节风的上风方向，以便必要时连接其他设备（如压裂车、水泥车等），作压井用。

液气分离器及除气器的排气管线通径应满足要求，其出口接至距井口50m以外、有点火条件的安全地带。

井口、放喷管线出口、液气分离器及除气器的排气管线出口，应位于可能的火源（如发电房、锅炉房）和人员相对集中的区域（如值班房、生活区等）的下风位置。

四、井控设备

井控设备、井下管材和工具及其配件在储放时应类保管并带有产品合格证和说明书，运输过程中需采取措施避免损伤。

井控设备的大修工作中应严格控制缺陷补焊，若进行了焊接、补焊、堆焊等工艺，则应在其后做大于620℃的高温回火处理，对设备修理前后作出正确的技术评定。

第四节硫化氢的监测及人身安全防护

（1）硫化氢易聚集的区域，如井口、循环池等处应设立毒气警告标志。

（2）作业区应配备空气呼吸器、充气泵、可燃气体监测报警仪、便携式硫化氢监测报警仪和固定式硫化氢监测报警仪。

（3）值班干部、当班司钻、副司钻和“坐岗”人员应佩戴便携式硫化氢监测报警仪；固定式硫化氢监测报警仪应在司钻或操作员位置、方井、振动筛、井场工作室等地方设置探头，并能同时发出声光报警。

（4）硫化氢防护器具应存放在清洁卫生和便于快速取用的地方，并对其采取防损坏、防污染、防灰尘和防高温的保护措施。

（5）钻井队应按产品说明书检查和保养硫化氢监测仪器、防护器具，保护其处于良好的备用状态；建立使用台帐，按时送往具有资质的检验单位检验。

（6）硫化氢监测报警仪设置：

1第一级报警值应设置在阈限值[硫化氢含量15mg/m3(10ppm)]，达到此浓度时启动报警，提示现场作业人员硫化氢的浓度超过阈限值；

2第二级报警值应设置在安全临界浓度[硫化氢含量30mg/m3(20ppm)]，达到此浓度时，现场作业人员应佩戴正压式空气呼吸器；

3第三级报警值应设置在危险临界浓度[硫化氢含量150mg/m3(100ppm)]，报警信号应与二级报警信号有明显区别，警示立即组织现场人员撤离。

（7）作业班除进行常规防喷学习外，还应佩戴硫化氢防护器具进行防喷学习；防护器具每次使用后应对其所有部件的完好性和安全性进行检查；在硫化氢环境中使用过的防护器具还应进行全面的清洁和消毒工作。

（8）进入含硫油气层后，每天白班开始工作前应检查下述项目：

1指定的临时安全区是否在风向批示器指示的上风方向；

2硫化氢监测报警仪的功能是否正常；

3硫化氢防护器具的存放位置、数量和相关参数是否符合规定；

4消防设备的布置；

5急救药箱和氧气瓶。

（9）若遇硫化氢溢出地面（嗅到较浓的臭鸡蛋气味）而身边又无防护器具时，可用湿毛巾或湿衣物等捂住口鼻，迅速离开危险区域。

（10）钻开含硫油气层前和在含硫油气层中钻进，应及时向当地通报井上的井控安全状况。

（11）根据井场安全状态，按SY/T5087-2005《含硫化氢油气井安全钻井推荐作法》中的要求分别挂出绿、黄、红牌；当空气中硫化氢浓度超过安全临界浓度时，关闭井场入口处的大门，并派人巡逻，同时挂出写有“危险：硫化氢——H2S”字样的危险标牌。

（12）硫化氢与空气混合后浓度达到4.3%--46%、天然气与空气混合后浓度达到5%--15%时，都将形成一种遇火产生爆炸的混合物，应采取如下防范措施：

1柴油机排气管无破漏和积炭，并有冷却防火装置，出口与井口相距15m以上，不朝向油罐；

2在钻台上下、振动筛等硫化氢易聚积的地方应安装防爆通风设备，以驱散工作场所弥漫的硫化氢；

3严格控制井场内动火，若需动火，应按SY/T5858-2004《石油工业动火作业安全规程》中的相应规定执行；

4进入井场的车辆应距井口至少25m远，排气管要加装防火罩。

（13）钻井队在实施井控作业中放喷时，通过放喷管线放出的含硫油气应点火烧掉。

（14）放喷点火可用固定点火装置或移动点火器具点火。若使用移动点火器具点火，点火人员应佩带防护器具，并在上风方向距离火口10m外点火。

第五节硫化氢防护演习

为了使井场上的所有作业人员都能高效地应付紧急情况，应当经常进行硫化氢防护演习。

（1）当硫化氢监测报警仪发出警报时，应采取下列步骤：

1作业人员戴上空气呼吸器，然后按应急预案采取必要的措施；

2通风设备工况良好，并且所有明火都应熄灭；

3保证至少两人在一起工作，防止任何人单独出入硫化氢污染区；

4不必要的人员应迅速离开现场，等待指示；

5封锁井场大门，并派人巡逻，在大门口插上红旗，警告钻机附近极度危险。

（2）发出硫化氢情况解除信号后，参加演习的人员应做下列检查：

1检查空气呼吸器软管、面罩等，并判断可能出现的故障，进行必要的整改；

2给空气瓶充足气，以供下次使用；

3将空气呼吸器放回原处；

4检查硫化氢监测报警仪，发现故障及时整改；

5汇报各种硫化氢监测设备、防护器具等有无破损情况。

（3）作好硫化氢防护演习记录，记录内容应包括：

1日期；

2参加演习的作业班及人数；

3演习内容的简单描述；

4天气情况；

5讲评情况；

6注明队员的不规范操作和设备的故障。

（4）演习结束后，对硫化氢应急预案进行讨论。

第六节钻井安全作业

一、钻开含硫油气层前的准备工作

（1）向全队职工及协作单位人员进行地质、工程、钻井液、井控装备、井控措施和安全等方面的技术交底，对含硫油气层及时做出地质预报，建立预警预报制度。

（2）钻井液密度及其他性能符合设计要求，并按设计要求储备压井液、加重剂、堵漏材料和其他处理剂。

（3）检查各种钻井设备、仪器仪表、防护设备、消防器材及专用工具等配备是否齐全；检查所有井控装置、电路和气路的安装是否符合规定、功能是否正常，发现问题应及时整改。

（4）钻开油气层前对全套井控装备进行一次试压（包括井口附近套管）。

（5）在进入油气层前50—100m，按照下步钻井设计最高钻井液密度值，对裸眼地层进行承压能力检验。

（6）在进入油气层前50m将钻井液的PH值调整到9.5—11之间，直至完井；若采用铝合金钻具时，ＰＨ值控制在9.5—10.5之间。

（7）落实溢流监测岗位、关井操作岗位和钻井队干部24h值班制度。

（8）进行班组防喷、防火、防硫化氢演习，并达到规定要求。

二、钻开含硫油气层前的检查验收

钻开含硫油气层前的检查验收中，应对井场的硫化氢防护措施（含应急预案及演练等）进行安全评估，未达到要求的不准钻开含硫油气层。

三、管材和工具使用

（1）方钻杆旋塞阀、钻具止回阀和旁通阀的安装按SY/T6616—2005《含硫油气井井控装备配套、安装和使用规范》中的相应规定执行。

（2）钢材，尤其是钻杆，其使用拉应力需控制在钢材屈服强度的60%以下。

四、钻井液

（1）施工中若发现设计钻井液密度值与实际情况不相符合时，应按审批程序及时申报，经批准后才能修改。但不包括下列情况：

1发现地层压力异常时；

2发现溢流、井涌、井漏时。

若出现上述异常情况，应采取相应措施，同时向有关部门汇报。

（2）发生卡钻，需泡油、混油或因其他原因需适当调整钻井液密度时，井筒液柱压力不应小于裸眼段中的最高地层压力。

（3）发现气侵应及时排除，气侵钻井液未经排气不得重新注入井内。

（4）若需对气侵钻井液加重，应在停止钻进的情况下进行，严禁边钻进边加重。

五、含硫油气处理

（1）油气层钻井中随岩屑返出地面的含硫油气应及时处理并按指定地点排放，不允许将未经处理的含硫油气乱排乱放，造成环境污染。

（2）若钻井液中气含硫化氢散发到空气中的浓度超过安全临界浓度，或钻井液硫化氢的含量超过50mg/m3(33.3ppm)，应停止钻进，并在钻井液中添加除硫剂；若非井下溢流引起，则循环钻井液，利用液气分离器或除气器进行脱气。

六、钻进操作

（1）含硫油气层钻进中，若因检修设备需短时间（小于30min）停止作业时，井口和循环系统观察溢流的岗位不能离人；若因检修设备需较长时间（大于 30min）停止作业时，应坐好钻具，关闭半封闸板防喷器，井口和循环系统仍需坐岗观察，同时采取可行措施防止卡钻（或事先将钻具起至安全井段或套管鞋内，或在原位置定期活动钻具）。

（2）停止钻井液循环进行其他作业期间，以及其后重新循环钻井液过程中，钻台和循环系统上的作业人员要注意防范因油（气）侵而进入钻井液中的硫化氢。

七、起下钻操作

（1）含硫油气层钻开后，每次起钻前都应进行短程起下钻，短程起下钻后的循环钻井液观察时间应达到一周半以上，进出口钻井液密度差不得超过0.02g/cm3；若后效严重不具备起钻条件，则应调整钻井液密度，使之具备起钻条件。

（2）含硫油气层的水平井段钻进中，每次起钻前循环钻井液的时间不得少于2周。

（3）钻头在油气层中和油气层顶部以上300m长左右的井段内，起钻速度不得超过0.5m/s；起钻中每起出三柱钻杆或一柱钻铤应及时向井内灌满钻井液，并作好记录、校核地面钻井液总量，发现异常情况及时报告司钻。

（4）起完钻要及时下钻，检修设备时应保持井内有一定数量的钻具，并观察出口管钻井液返出情况。

（5）含硫油气层钻开后的每次下钻到底循环钻井液过程中，钻台及循环系统上的工作人员要注意监测空气中硫化氢浓度，直到井底钻井液完全返出。

八、取心

（1）在含硫化氢地层中取心，当岩心筒到达地面以前至少10个立柱时，应戴上正压式空气呼吸器。

（2）当岩心筒已经打开或当岩心已移走后，应使用便携式硫化氢监测报警仪检查岩心筒。在确定大气中硫化氢浓度低于安全临界浓度之前，人员应继续使用正压式空气呼吸器。

九、电测

电测前井内情况应正常、稳定。若电测时间长，应考虑中途通井循环再电测。

一十、中途测试

（1）中途测试和先期完成井，在进行作业以前观察一个作业期时间；起、下钻杆或应在井口装置符合安装、试压要求的前提下进行。

（2）在含硫地层中，一般情况下不宜使用常规式中途测试工具进行地层测试工作，若需进行时，应养活钻柱在硫化氢环境中的浸泡时间，并采取相应的严格措施。

（3）地面测试流程应全部采用抗硫材料，测试管线严禁现场焊接；至少安装一条应急放喷管线。

（4）一旦发生下列紧急情况，应立即终止放喷测试：

1风向变化危及放喷测试时；

2放喷出口处出现长明火熄灭，而又不能及时重新点燃时；

3放喷测试管线出现险情危及施工安全时。

（5）应在保证人员安全的条件下，排放和（或）燃烧所有产生的气体，对来自储存的测试液中的气体，也应安全的排放。

（6）处理和运输含硫化氢的样品时，应采取预防措施。样品容器应使用抗硫化氢的材料制成，并附上标签。

十一、固井

（1）下套管前，应换装与套管尺寸相同的防喷器闸板；固井全过程（起钻、下套管、固井）应保证井内压力平衡，尤其要防止注水泥候凝期间因水泥失重造成井内压力平衡的破坏，甚至井喷。

（2）含硫化氢、二氧化碳等有害气体和高压气井的油层套管，有害气体含量较高的复杂井的技术套管，其固井水泥应返到地面。

十二、溢流处理

（1）起下钻中发生溢流，应尽快抢接钻具止回阀或旋塞。只要条件允许，控制溢流量在允许范围内，尽可能多下一些钻具，然后关井。

（2）电测是发生溢流应尽快起出井内电缆。若溢流量将超过规定值，则立即砍断电缆，按空井溢流处理，不允许用壮志凌云环形防喷器的方法继续起电缆。

（3）任何情况下关井，其最大允许关井套压不得超过井口装置额定工作压力、套管抗内压强度的80%、薄弱地层破裂压力所允许关井套压三者中的最小值。在允许关井套压内严禁放喷。

（4）若关井中井口套压将高于最大允许关井套压时，应及时向上级主管部门请示处理措施。钻井队在实施井控作业中放喷时，应做如下工作：

1停止动力机工作，停止向井场供电；

2组织非当班人员在各路口设立警戒；

3卡牢方钻杆死卡，并用7/8in钢丝绳绷紧；

4接好消防水管线并正对井口，接好通向井口四通的注水管线（注意带单向阀）。

（5）发生溢流后应尽快组织压井；在处理溢流的循环压井过程中，注意防范钻井液中所含硫化氢，宜经液气分离器循环钻井液。

第七节应急预案的制定及实施

一、制定应急预案的必要性

（1）制定应急预案是国家法律、法规的要求；

（2）制定应急预案是减少事故中人员伤亡和财产损失的需要；

（3）制定应急预案是事故预防和求援的需要；

（4）制定应急预案是实现本质安全管理的需要；

（5）通过应急预案的编制，可以发现预防系统的缺陷，更好地促进事故预防工作。

《中华人民共和全生产法》在应急预案制定与实施方面有如下规定：

第三十三条 生产经营单位对重大危险源应当登记建档，进行定期检测、评估、监控，并制定应急预案，告知从业人员和相关人员在紧急情况下应当采取的应急措施。

  生产经营单位应当按照国家有关规定将本单位重大危险源及有关安全措施、应急措施报有关地方负责安全生产监督管理的部门和有关部门备案。

第三十六条  生产经营单位应当教育和督促从业人员严格执行本单位的安全生产规章制度和安全操作规程；并向从业人员如实告知作业场所的工作岗位存在的危险因素、防范措施以及事故应急措施。

第六十  县级以上地方各级应当组织有关部门制定本行政区域内特大生产安全事故应急求援预案，建立应急求援体系。

第六十九条  危险物品生产、经营、储存单位以及矿山、建筑施工单位应当建立应急求援组织；生产经营规模较小、可以不建立应急求援组织的，应当指定兼职的应急求援人员。

  危险物品的生产、经营、储存单位以及矿山、建筑施工单位应当配备必要的应急求援器材、设备，并进行经常性维护、保养，保证正常运转。

二、油气田应急机构组成

（1）各油气田应将硫化氢防护纳入井喷事故应急预案中，并成立应急机构。应急机构由勘探、开发、钻井、技术监督、安全环保、物资装备、消防、医疗等部门组成，并明确相应的职责。

（2）钻井公司、钻井队、井控车间及定向井、欠平衡钻井、固井、综合录井、钻井液、取心、测试等专业服务公司都应成立井喷事故应急机构，并明确相应的职责。

三、应急预案的内容

（1）与外事井作业相关的各级单位根据各自的职责，并结合硫化氢防护的特点，制定应急预案，应急预案主要包括但不限于下述内容：

1应急组织机构和职责；

2参与应急工作人员的岗位和职责；

3环境调查；

4应急资源（人力、物资、设备、器材）准备（含外部资源）；

5应急演练、评估与应急预案修订；

6紧急情况报告程序；

7信息搜集与发布；

8应急响应、实施和终止（包括人员撤离程序和点火程序）；

9事故调查与处理。

（2）钻井队的应急预案还应增加下述内容：

1应急设备及设施布置图；

2井场警戒点的设置及警戒人员的职责；

3人员救护措施；

4井场及营区逃生路线图和简易交通图；

5周边情况的信息搜集及联系电话。

四、油气田应急机构与职责

（一）应急机构

（1）油气田应设立井喷事故应急领导小组，正副组长由井控领导小组的正副组长担任。

（2）油气田应设立井喷事故应急办公室。

（3）油气田处理井喷事故时要设立现场抢险指挥部，下设：技术组、抢险组、协调组、消防保卫组、安全环保组、生活保障组。

（4）二级单位应急机构的组成参照油气田应急机构建立。

（5）基层队应急机构由队长、副队长、技术员、大班及司钻组成。

（二）应急职责

1、现场抢险指挥部职责

（1）负责抢险工作的组织与指挥，并指定技术组等小组负责人；

（2）负责抢险人员、抢险物资、器材、设备、工具的调运及外部应急资源的调用；

（3）根据井喷情况，结合井口装置、喷出物和喷势，在井口周围划定警戒线，组织技术组制定抢险方案，由现场抢险指挥部批准后实施。根据险情的发展，督促安全环保组对现场人员和井场周边群众的安全和环境及时采取措施；

（4）督促消防保卫组织消防人员做好消防工作，督促生活保障组组织医务人员做好救护工作；

（5）负责与地方、和消防、医疗卫生、道路交通等部门协调应急工作；

（6）负责抢险工作各种信息的搜集、汇报与发布；

（7）负责事故的调查与善后处理。

2、技术组职责

（1）取全取准现场各种地质、工程资料和图表，在现场抢险指挥部的组织下研究、制定抢险方案；

（2）负责抢险方案实施中的技术工作；

（3）负责设计并组织加工抢险需要的专用工具。

3、抢险组职责

（1）组织现场应急抢险队；

（2）负责抢险方案的实施；

（3）组织踏勘井喷流量、喷出物、井口压力、井口装置和井口设备损坏程度、障碍物、地形、水源、道路状况、井口周围地裂、地陷漏气等情况；

（4）负责向抢险队进行抢险方案及每道操作工序的交底，并操作演练，杜绝抢险过程中的误操作；

（5）按现场需要，储备足够量的压井用水和消防用水；

（6）采取安全措施保护抢险施工输电线路、电气设备防爆性能可靠；

（7）为抢险人员配备必要的防护用品。

4、协调组职责

（1）及时传达沟通各种信息，协调抢险工作，收集抢险工作汇报；

（2）协调组织抢险所需供水、供电，器材物资供应和设备保障，确保通信运行畅通；

（3）协调油区各单位、部门在抢险过程中的配合事宜。

5、消防保卫组职责

（1）根据井喷势头和火势大小及现场情况，调集足够的消防、照明、通信等设备及操作人员；

（2）根据抢险方案制定相应的消防措施，并布置消防设备；

（3）现场储备足够的灭火剂及消防材料，保证补给；

（4）设置警戒线，做好现场保卫工作，在交通线上设立车辆导向标志，非抢险车辆和人员进入危险区，督促进入现场的车辆戴好防火罩。

6、安全环保组职责

（1）负责在需要时配合地方组织居民疏散到安全地带；

（2）做好现场喷出物和空气中有毒有害气体含量的监测。若井着火，要勘察火焰强度和热辐射强度，发现喷出物中存在有毒有害气体时，立即报告现场抢险指挥部，并采取相应的应急措施；

（3）提出并落实抢险人员防护用具的配备种类和数量；

（4）提出并落实防止环境污染的措施。

7、生活保障组职责

（1）负责组织与协调医务、生活等工作；

（2）设立现场医务室、负责现场抢险人员伤病的治疗与抢救；

（3）联系医院接纳伤员；

（4）保证抢险人员的生活供给。

五、制定应急预案的要求

（1）制定预案必须以科学的态度，在全面调查的基础上，实行领导与专家相结合的方式，开展科学分析和论证，制定出严密、统一完整的事故应急预案。

（2）应符合当地的客观情况，具有便于操作、能迅速控制事故的作用。

（3）应急预案制定或修订后，应经本级安全生产第一责任人审批，并报上一级部门批准后才能实施，并到相应的部门备案，保证预案具有一定的权威性和法律保证。

六、钻井队制定应急预案的程序

评估可能的危害程度——确定危害区域——准备应急预案初稿——取得当地认可和支持——主管领导组织专家和有关部门审查批准——根据预案进行人员培训和演练。

七、制定应急预案时需要注意的问题

（1）明确各岗位的职责、权限及相关联系人的通讯电话。

（2）对周边环境进行详细调查，包括地形、气象、交通、建筑、人员分布、医生和消防部门所在地等情况。

（3）建立不同半径危险区域范围内的撤离单位和人员的通知清单及通信联络方式。

（4）对井场周围一定范围内的居民进行防硫化氢知识宣传，使他们了解硫化氢防护基本知识、逃生路线、简单的逃生和自救、互救方法。

（5）编制的应急预案应征求当地相关部门的意见，并得到认可和支持，以确保该预案的科学性和适用性。

八、应急预案演练及修订

应急预案演练是训练和检验作业人员执行和完成其任务的重要手段，应将应急预案下发到所有负责执行该应急预案的人员手中。施工单位与相关单位组织演练，并根据情况考虑是否与地方人员共同组织联动演练，使每个参与者熟练掌握该预案内容，并不断改进、充实和完善该预案。

（一）演练的目的

（1）检验应急组织机构的应急指挥能力。

（2）检查应急队伍在发生各种紧急情况时的应急响应能力及他们之间的团体调程度。

（3）一次全面的应急抢险求援演练，可以全面提高应急响应能力和抢险求援技术。

（4）演练中发现预案存在的问题，通过演练后的评审，可以提出改进建议。

（二）演练的分类及内容

（1）基本要求：事故应急预案是一项复杂的系统工程，为了使演练得到预期的效果，演练计划必须细致周密，要把各级应急力量和应急物资器材组成统一的整体。

（2）演练的基本内容是根据演练的任务、要求和规模而定，一般应考虑如下几个方面的内容：

1各演练课目时间顺序的逻辑性；

2生产系统运行情况；

3应急场景。

一般只要简单的事件描述，如应急监测演练。

演练的序列要强调时间性，演练程序要符合逻辑性。

有关预想的数据设置要符合实际情况，演练时要求测得的数据应从实战出发。

（3）演练用的记号、标志和指令要统一，并符合标准，力求使每个演练者都能立即明白、迅速执行。

（4）检查项目和考核内容标准清楚，容易考核和评价。

（5）演练模拟条件要有一定的广度，以便于各应急抢险及救护专业分队有各自的灵活性。

（6）分类：事故应急演练分为室内演练（桌面演练）和现场演练两种。

事故应急演练根据其任务、要求和规模，又可分为单项演练、部分演练和综合演练三种。

单项演练：针对性地完成应急任务中的某个单项科目而进行的基本操作。

部分演练：检验应急任务中的某几个相关联的课目、某几个部分准备情况、应急单位之间的协调程度而进行的基本演练。

综合演练：根据油气产量、硫化氢含量和井场周围居民、高危场所及其他公共设施的分布情况，选择性地与地方进行应急预案的综合演练，以检验整个应急反应系统是否能正常运行，以及应急预案中各部门、各岗位人员是否能迅速、正确地执行其职责。演练中要动用通信、消防、医疗、抢险等设备或设施，包括将模拟伤员送往有医治模拟伤情设施的医院。

（三）评审

  对于每个抢险及救护专业队来说，通过评审要写书面报告送交上级部门，报告内容应包括：

（1）通过演练发现的主要问题；

（2）对演练准备情况的评价；

（3）对预案有关程序、内容的建议和改进意见；

（4）对训练、器材设备方面的改进意见；

（5）演练的最佳顺序和时间建议；

（6）对演练预想设置的意见；

（7）对演练指挥机关的意见等。

（四）事故应急预案的修订

  演练后的评审是每个演练者的再次学习。各单位应把在演练中发现的问题和解决的方案及时提出，并对事故应急预案进行修订完善。现场危险设施和危险物发生变化时，也应及时修订事故应急预案。

  修订后的事故应急预案应重新发布，并将事故应急预案的修订情况及时通知所有相关的人员。

九、发生井喷事故后井队应急响应程序

（1）当空气中硫化氢浓度达到15mg/m3(10ppm)的阈限值时，现场应：

1切断危险区的不防爆电器原电源；

2安排专人观察风向、风速，以便确定受侵者的危险区；

3安排专人佩戴正压式空气呼吸器到危险区检查泄漏点；

4非作业人员撤入安全区；

5保持对环境中的硫化氢浓度进行监测。

（2）当空气中硫化氢浓度达到30mg/m3(2-ppm)的安全临界浓度时，除按（1）中有关要求行动外，还应：

1启动报警音响，戴上正压式空气呼吸器；

2切断作业现场所有可能的着火源；

3立即向上级部门报告；

4指派专人在主要下风口100m、500m和1000m处进行硫化氢监测，需要时监测点可适当加密；

5实施井控程序，控制硫化氢泄漏源；

6设立警戒区，任何人未经许可不得入内；

7撤离现场的非应急人员；

8清点现场人员；

9通知求援机构，救护人员进入戒备状态。

（3）当井喷失控时，除按（1）和（2）中有关要求行动外，还应：

1立即通知并协助当地疏散距井口500m范围内的居民和其他人员，根据监测情况，考虑风向、地形、人口密集度、受污染程度等情况，迅速对其识别出的风险和危害程度作出评估，决定是否扩大撤离范围；

2关停生产设施；

3请示援助。

（4）当井喷失控、井场空气中硫化氢浓度达到150mg/m3(100ppm)的危险临界浓度时，按按（1）、（2）和（3）中有关要求行动外，现场所有作业人员应立即撤离井场，同时按应急预案向其上级主管部门报告，并通知当地和其他有关机构。

（5）井喷失控后，在人员（作业人员和井场周边群众）的生命受到巨大威胁、人员撤离无望、失控井无希望得到控制的情况下，作为最后手段，应按抢险作业程序实施井口点火。

井口点火程序的相关内容应在油气田的应急预案中明确。井口点火决策人宜由生产经营单位代表或其授权的现场总负责人来担任，并列入应急预案中。

井口点火的决策与实施应极其慎重，因井口点火会烧毁钻机，且可能产生爆炸和破坏油气资源。因而决定井口点火时，应对井场空气中的天然气和硫化氢的浓度进行检测。

井场空气中的天然气浓度在5%-15%之间，井口不能点火，否则会发生爆炸。天然气发生爆炸时会产生高温、高压和冲击波，其破坏性巨大。据资料介绍，天然气爆炸时，在千分之一秒到万千分之一秒的瞬间，爆炸产生的高温达2000-3000℃，爆炸波速可达2000-3000m/s；当混合气体压力为0.3Mpa时爆炸压力可达2-2.4Mpa（在封闭容器中测试）。

井场空气中的硫化氢浓度在4.3%-46%之间，井口不能点火，否则会发生爆炸。

准备点火时，除点火人员和监护人员外，其余应急人员应撤至安全区，并根据井口喷势的大小，确定点火安全距离。点火人员应佩戴空气呼吸器，在上风方向点火。

点火后应对下风方向，尤其是井场周边居民区、医院、学校等人口密集的高危场所的二氧化硫浓度进行监测，视其浓度大小（二氧化硫的安全临界浓度为14mg/m3，即5ppm）决定是否佩戴空气呼吸器或是否撤离。

（6）在采取控制和消除措施前后，继续监测危险区空气中的硫化氢及二氧化硫浓度，以确定在什么时候方能重新安全进入。

第六章硫化氢中毒的早期抢救与护理

第一节硫化氢中毒的早期救护

一、硫化氢中毒的早期抢救

（1）进入毒气区抢救中毒者，必须先戴上空气呼吸器。

（2）迅速将中毒者从毒气区抬到通风且空气新鲜的上风地区，其间不能乱抬乱背，应将中毒者放于平坦干燥的地方。

（3）如果中毒者没有停止呼吸，应使中毒者处于放松状态，解开其衣扣，保持其呼吸道的通畅。并给予输氧。随时保持中毒者的体温。

（4）如果中毒者已经停止呼吸和心跳，应立即进行人工呼吸和胸外心脏按压，有条件的可使用呼吸器代替人工呼吸，直到呼吸和心跳恢复正常。

  正常人一般脉博为60-100次/min，大部分为70-80次/min之间，每分钟快于100次为过速，慢于60次为过缓；正常成人呼吸频率为10-20次/min。

二、一般护理知识

（1）若中毒者被转移到新鲜空气区后能立即恢复正常呼吸，可认为其已迅速恢复正常。

（2）当呼吸和心跳完全恢复后，可给中毒者饮些兴奋性饮料（如浓茶、浓咖啡）。

（3）如果中毒者眼睛受到轻微损害，可用清水清洗或冷敷，并给予抗生毒素眼膏或眼药水，或用醋酸可的松眼药水滴眼，每日数次，直到炎症好转。

（4）哪怕是轻微中毒，也要休息1-2d，不得再度受硫化氢伤害；因为被硫化氢伤害过的人，对硫化氢的抵抗力变得更低了。

三、中毒者的搬运方式

下列基本技术可用来将一个中毒者从硫化氢毒气中撤离出来。

（一）拖两臂

作用：这种技术可以用来抢救有知觉或无知觉的个体中毒者。如果中毒者无严重受伤，即可用两臂拖拉法。

（二）拖衣服

作用：这种救的好处是不用弯曲中毒者的身体，就可以立刻将中毒者移开。

（三）两人抬四肢

作用：当有几个救护人员时，这种方法就可被使用。中毒者可以是有知觉的，也可以是神志不清的。这种救护方法可以在一些受限的救护情况下采用。

第二节心肺复苏

心肺复苏（Cardio-pulmonary resuscitation,CPR）是心跳呼吸骤停后，现场进行的紧急人工呼吸和心脏胸外按压（也称人工循环）技术。

下面讲述CPR的A、B、C步骤和技术。

一、A（assessment+airway）：从判断神志到畅通呼吸道

（1）判断病人神志。

（2）呼救。

（3）将患者置于仰卧位。

（4）畅通呼吸道。

二、B（breathing）：判断呼吸和人工呼吸

在打开气道的前提下判断人有无呼吸，可通过看、听和感觉来判断呼吸，如果病人的胸廓没有起伏，将耳朵伏在病人鼻孔前既听不到呼吸声也感觉不到气体流出，可判断呼吸停止，应立即进行口对口或口对鼻人工呼吸。

人工呼吸的要点（以口对口人工呼吸为例）：

（1）保持病人头后仰、呼吸道畅通和口部张开；

（2）抢救者跪伏在病人的一侧，用一只手的掌根部轻按病人前额，同时用拇指和食指捏闭病人的鼻孔（捏紧鼻翼下端）；

（3）抢救者深吸一口气后，张开口紧紧包绕病人的口部，使口鼻均不漏气；

（4）用力快速向病人口内吹气，使病人胸部上抬；

（5）一次吹气量约为800-1200ML；

（6）一次吹气完毕后，口应立即与病人口部脱离，同时捏鼻翼的手松开，掌根部仍按压病人前额部以便病人呼气时可同时从口和鼻孔出气，确保呼吸道畅通。抢救者轻轻抬起头，眼视病人胸部，此时病人胸廓应向下塌陷。抢救者再吸入新鲜空气，作下一次吹气准备。

注意点：

（1）吹气时要感觉气道阻力，如果阻力较大并且胸部吹气时不上抬，要考虑气道是否被堵塞，再加大吹气量有可能使异物落入深部，此时要及时清除呼吸道异物。

（2）成人正常吸气量在400-600ML，较深吸一口气可达到800-1200ML。吹气量小于800ML则不能满足病人供氧，因为空气中氧浓度约21%，在抢救者肺部经气体混合和交换后呼出气的氧浓度约为16%左右。故吹气量要大于成人正常吸气量。但吹气量不易过大，如果大于1200M，容易造成胃扩张及胃反流，甚至“误吸”。

（3）儿童CPR，吹气量视年龄不同而异，以胸廓上抬情况而定。

（4）如同时有心脏按压，吹气时暂停胸部按压。

（5）如有脉搏无呼吸者，开始时可每4s吹气一口（15次/min左右），1min后可减少为每5s吹气一口（12次/min左右）。

（6）单人或双人CPR时，人工吹气和心脏按压的次数、比例及配合见本章CPR的C步骤和技术。

（7）如果病人口腔严重创伤或病人牙关紧闭不能张口时，改用口对鼻人工呼吸。其方法是吹气时紧闭口腔，口对双侧鼻孔吹气，待患者呼气时，闭口部的手抬起以利通气。

儿童口鼻面积较小，相互靠近，可采用口对口和鼻人工呼吸，吹气时将口和鼻同时包住。

三、C（circulation）：人工循环

人工循环是指用人工的方法使血液在血管内流动，使人工呼吸后含氧的血液从肺部血管流向心脏，再注入动脉，供给全身重要脏器来维持其功能，尤其是脑功能。在进行人工循环之前必须确定病人有无心跳。

（一）判断有无心跳

成人通常采用摸颈动脉的方法来判断，因为颈动脉是大动脉，又靠近心脏，最易反映心脏搏动情况，而且便于触摸，易学会，易掌握。

具体操作方法：

（1）在畅通呼吸道的情况下进行；

（2）一手置于病人前额，使头部保持后仰，另一手触摸病人靠近抢救者一侧的颈动脉；

（3）用食指及中指指尖先触到喉部，男性可先触及喉结，然后向外滑移2-3cm，在气管旁软组织深部轻轻触摸颈动脉；

（4）检查时间一般不超过5-10s，以免延误抢救。

注意点：

（1）触摸颈动脉不能用力过大，以免压迫颈动脉影响头部供血（如有心跳者）、或将颈动脉推开影响感知、或压迫气道影响通气，故要轻轻触摸。

（2）不要同时触摸双侧颈动脉，以免造成头部血流中断。

（3）避免两种错误：一是病人本来有脉搏，因判断位置不准确或感知有误，结果判断病人无脉搏；二是病人本来无脉搏，而检查者将自己手指的脉搏误认为病人的脉搏。

（4）判断颈动脉博动要综合判断，结合意识、呼吸、瞳孔、面色等。如无意识、面色苍白或紫绀，再加上触摸不到颈动脉搏动，即可判定心跳停止。

（5）因婴幼儿颈部短加上肥胖，不易触及颈动脉，可触及其肱动脉。方法是将上臂外展，拇指置于上臂外侧，食品店指和中指置于上臂内侧中部。

（二）心脏胸外按压的步骤和技术

（1）确定按压部位（定位）：病人处于仰卧位，双手置于身体两侧，抢救者位于病人一侧。用食指和中指并拢，沿病人肋弓下缘上滑至两侧肋弓交叉处的切迹。以切迹为标志，然后将食指和中指横放在胸骨下切迹的上方，另一手的掌根紧贴食指上方，按压在胸骨上。

（2）按压手势：按压在胸骨上的手不动，将定位的手抬起，用掌根重叠放在另一手的掌背上，手指交叉扣抓住下面的手掌，下面的手指伸直，翘起离开胸壁。这样只使掌根紧压在胸骨上。

（3）按压姿势：抢救者双臂伸直，肘关节固定不能弯曲，双肩部位于病人胸部正上方，垂直下压胸骨。按压时肘部弯曲或两手掌交叉放置均是错误的。

（4）按压用力及方式：按压应平稳有规律进行。

应注意以下几点：

1成人应使胸骨下陷4-5cm，用力太大易造成肋骨骨折，用力太小达不到有效作用；

2垂直下压，不能左右摇摆；

3不能冲击式猛压；

4下压时间与向上放松时间相等；

5下压至最低点应有一明显停顿；

6放松时手掌根部不要离开胸骨按压区皮肤，但应尽量放松。

（5）按压频率：成人80-100次/min。频率过快，心脏舒张时间过短，得不到较好的充盈；过慢，不能满足脑细胞需氧量。因为最有效的心脏按压也只有心脏自主搏动搏血量的1/3左右。

（6）按压效果判断：如两人以上抢救时，一人按压心脏，如果有效，则另外一人应能触到较大动脉（如颈动脉或股动脉）的搏动。

（7）如病人只有心跳而停止呼吸，只需作人工呼吸。如病人心跳和呼吸都停止，心脏按压与人工呼吸的比例关系是：

1单人进行CPR时，心脏按压次数与人工呼吸次数的比例是15：2，即连续进行15次胸外心脏按压，再进行2次人工吹气，交替进行。

2双人进行CPR时，胸外心脏按压次数与人工呼吸次数之比为5：1，即一人连续进行5次心脏按压，另一人口对口或口对鼻吹气1次。

3多人进行CPR时，人工呼吸和人工循环可轮换进行，但轮换时间不得超过5s。

（8）婴幼儿胸外心脏按技术

1幼儿按压部位是两乳头连线与胸骨正中线交点下一横指；

2按压手势：可根据婴幼儿胸廓大小，用2-3个手指轻轻下压2cm左右。

3抢救者可用一手掌放在婴幼儿背部作为坚硬平面。

附1    赵48井及罗家16H井井喷案例

一、赵48井井喷案例

（一）基本情况

该井在赵县各子乡宋城村北约700m处，是华北油田一口预测井。钻探中见到良好的含油显示，为搞清地下情况，决定对该井逐层进行试油。担负作业的是华北石理局井下作业公司试油3大队作业20队。

在试油射孔作业中发生井喷，地层中大量硫化氢气体随之喷出井口，毒气扩散面积达10个乡镇80余个村庄。这起事故造成7人死亡，中等中毒24人，轻度中毒440余人。当地附近村民22.6万人被紧急疏散。

（二）井喷过程

1993年9月28日15时，引爆射孔弹后，在开始上提电缆时，井口发生外溢，外溢量逐渐增大，溢出的水中有气泡。当电缆全部从井中提出后，作业队副队长李某立即带领当班的5名工人抢装事先备好的总闸门。在准备关闭套管闸门时，因有硫化氢气体随同压井液、轻质油及天然气一同喷出，使现场一名工人中毒昏迷。其他人员迅速将这名工人抬离现场，当其他人再想返回时，终因喷出的硫化氢气体浓度加大，工人们不得不从井口撤离。

（三）处理方法

撤出井场后，李某及时向上级汇报并通知村民转移。从28日夜至29日上午，抢险指挥部组织专家深入空地考察，制订抢险方案，筹备抢险设备、机具。29日上午，由中国石油天然气总公司钻井局总工程师带领的16人抢险小分队，佩带防毒面具接近井口，根据井口和井喷情况，在当地驻军防化兵和煤矿抢险队的支援下，华北油田5名抢险队员关闭了井口左右两翼套管闸门。9时20分，抢险队完全控制了井喷。从井喷到控制井喷历时18h。

二、罗家16H井井喷案例

（一）基本情况

（1）井号：罗家16H井。

（2）项目投资方：中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司川东北气矿。

（3）构造位置：四川盆地温泉井构造带东段罗家寨潜伏构造高桥高点附近。

（4）地理位置：重庆市开县高桥镇小阳村1组（与罗家2井在同一井场，距罗家2井井口3.8m）。

（5）设计井深：（垂深）3410m、（斜深）42m。

（6）井别：开发井。

（7）井型：水平井（水平段长700m）。

（8）目的层：飞三-飞一。

（9）施工队伍：川钻12队。

（10）开钻时间：2003年5月23日。

（11）技术套管95/8in套管下至井深2479m。

（12）发生事故时的作业工况：起钻作业。

（13）事故时间：2003年12月23日21时55分。

（14）周边井的情况：罗家2井H2S含量为125.53g/m3。

（15）事故发生时的天气情况：（夜间）大雾、风速度为零。

（16）事故后果：井喷失控，H2S中毒造成243人死亡。

（二）井喷过程

2003年12月23日2时29分，用密度为1.43g/cm3、粘度63s钻井液钻至井深4049.68m，层位飞仙关，设计飞仙关钻井液密度1.37-1.45g/cm3，实际钻井液密度1.43g/cm3。2时29分-3时30分循环钻井液。3时30分-12时起钻至井深1948m。12时-16时20分调校顶驱滑轨。16时20分-21时51分继续起钻至井深209.31m。21时51分-21时54分由该队钻二班司钻彭礼强操作刹把继续起钻（彭礼强换下副司钻陈兵），钻探公司地质录井三队采集工李杰上钻台报告当班司钻彭礼强：录井仪表发现溢流1.1m3。21时55分司钻彭礼强发出警报。立即下放钻具（当时钻具已起至钻台面上20m左右），同时发现钻井液从钻杆水眼内和环空喷出，喷高5-10m，钻具上顶2m左右，大方瓦飞出转盘，不能坐吊卡，无法抢接回压阀，发生井喷。21时55分-21时59分关环型、半闭防喷器，钻杆内喷势增大，液气同喷至二层台。21时59分-22时08分立即抢接顶驱。由于钻杆内喷出液气柱的强烈冲击，抢接顶驱不成功。钻具上顶撞击顶驱着火。22时08分-22时10分关全闭防喷器，顶驱火自灭，钻杆内失控。

（三）分析井喷原因及教训

公司及时组织专家及有关技术人员，结合罗家16H井井喷抢险、压井情况，从钻井原始资料、录井资料等相关基础资料入手，本着科学严谨的态度，对“12.23”特大井喷事故的原因进行了客观的分析，认为发生这次事故的主要原因有以下几个方面：

（1）对运用水平井钻井技术钻大产量气井的井控技术的特殊性认识不足。

与罗家16H井同井场的罗2井T1f3-1，水平段长35m，孔隙度5.0%-16.0%,测试产量63.2*104m3/d。

罗家16H井设计T1f3-1水平段700m，该井在井深3635m进入水平段，至目前井深4049.62，水平段达414.68m。产层暴露是罗2井的14倍。

起钻前井底9m快钻时，钻时从34.4min/m降至最低6.2min/m，显然钻遇了裂缝发育异常段。从设计到实钻都预示该井极有希望获得比罗家2井高数倍的大气井。

水平井的井控工艺与直井井控工艺存在一些差异，如钻井液和地层裂缝、孔隙中天然气置换的空间和界面增加数倍到十余倍，进入井筒的置换气和随钻屑进入井筒的岩屑气也会增加；另一方面，进入井筒水平段的天然气和大部分附着在上井壁上，不会像直井那样随钻井液很快脱离井底，因此，大斜度井、水平井循环时，气侵后效的持续时间要比直井长。

定向井井下工具的使用和特殊要求，也给井控工作增加了难度，这些特殊性在水平段的钻井中未得到足够的认识和重视。 

（2）对高产高含硫重点井的重视不够。

罗家16H井位于构造高点附近，钻探目的是培育高产井。设计要求：按100*104m3/d高产井进行水平井及试油设计。正在钻进的T1f3-1以灰岩为主，储层有效平均孔隙度8%-9%，天然气中硫化氢含量较高（大于100g/m3）。

对于川渝东部地区高陡构造上的第一口水平井、中国石油天然气集团公司重点科技攻关项目试验井而言，现场负责的钻井工程技术人员的资历偏短（工作经历仅3年半）、经验少、缺乏应对和处理复杂情况的能力，协助其工作的也仅是实习技术员。像这样的重点井，上级单位应指派具有丰富经验的工程技术人员（或工作组）驻井指导工作。

（3）钻井队习惯性的违规违章操作为特大恶性井喷事故的发生埋下了隐患。

发生事故的前一趟起钻就存在严重的违规违章操作。

1循环时间不够就起钻。前趟起钻前井深4038.97m，按当时的钻井参数计算，循环一周需min，但井队仅循环了83min就起钻。

2循环时，井出口钻井液密度相差很大，但仍开始起钻。泵入的钻井液密度为1.43g/cm3，开始起钻时出口钻井液密度为1.07g/cm3，密度差为0.36，是规定密度差值（小于0.02）的18倍。很明显，停止循环起钻时，出口后效正处在高峰值。

3发现液面上涨等溢流显示仍继续起钻。循环期间钻井液总量从127.5m3增加到128.6m3，此时的气测值、出口管流量都已异常，但井队未采取任何措施，仍继续起钻。

4气层中起钻前未进行短程起下钻作业。

（4）在起钻前和起钻过程的一些重要环节上违规违章，最后导致特大恶性井喷事故的发生。

1起钻前最后钻井9m，遇快钻时（钻时从34.4min/m降到6.2ming/m）未引起司钻和值班干部的重视，没有采取任何措施（如停钻，停泵观察）。

2在油气层中钻井，起钻前未进行短程起下钻。起钻前在含硫（151g/m3）气层中水平钻进414.68m，更应用短程起下钻检验起钻是否因抽吸等原因产生后效。

3起钻前循环时间不够。根据当时的井眼参数、井深和钻井泵流量，循环一周需61min，但作业班仅循环35min后就起钻。

4起钻中未按规定及时向井内灌满钻井液。井队自己规定每起出3柱钻杆应向井内灌满钻井液，本次起钻有4次5柱以上才灌一次钻井液。开始起钻就是起6柱才灌一次。间隔时间阳长的达9柱才灌一次钻井液。从灌钻井液的录井曲线上看，大多数灌钻井液时都未达到泵压幅度值，且没有挂泵的持续时间，只能认为灌钻井液时司钻刚挂上泵就摘泵，根本就未灌井钻井液。

5钻井作业班起钻时无坐岗人员观察和记录循环池液面变化和其他溢流显示，因此未及时发现溢流。本井钻井工程设计中，产层钻井液密度安全附加值为0.09-0.17，实钻钻井液密度安全附加值为0.15。液柱压力比地层压力高5.45Mpa，相当于环空388.9m液柱（9.86m3）产生的压力。在起钻过程的各个环节，该压力由于作业班违规违章而被损耗，因此引起的循环池液面变化异常也未被发现。

6起钻过程安排修顶驱，时间长达4h20min；修完顶驱后又未下钻到底循环一周观察而直接起钻，延长了循环停止时间（发生井喷前停止循环时间长达18h21min）

(5)本次事故出现重大人员伤亡的原因。

①井场所处地理环境条件复杂，是造成大量人员硫化氢中毒伤亡的重要原因。罗家16H井所处位置正处于山区丘陵低凹地带，四周为山，沟壑相间，在强烈井喷喷出大量高浓度硫化氢的情况下，因浓雾和风速为零不易扩散，浓度迅速增高。同时，井场周围村民居住区多在低洼地带，硫化氢不断下沉使附近村民逃生时间不够，中毒几率增大。

②井喷失控发生在夜晚，村民大都已经休息，不仅造成部分村民来不及逃生，同时也增大了疏散搜救工作的难度。

（6）井队基础管理工作存在薄弱环节，井控意识不强，队伍管理有漏洞，井喷失控后的应急处理能力差。

①井口失控后，在向井内灌注钻井液的过程中，井口闸门没有按规程保持相应的开头状态，并且，在人员紧急撤离井场前未停钻井泵、发电机、柴油机，反映出钻井队在井喷失控时的应急处理能力差，紧急情况下的岗位操作、人员组织处于无序状态。

②本井是一口水平井，同时又是集团公司的重点科学试验井，施工钻井队对该井的重要性认识不够，基础管理工作薄弱，流于形式。具体表现在，没有严格执行井控操作证制度，当班司钻的井控操作证过期，未及时参加井控培训换证；值班干部没有严格进行岗位检查，钻井液出口无人坐岗观察溢流；执行井控制度不力，有关岗位操作人员在起钻时不按规定灌钻井液，尤其在钻具内喷钻井液情况下没有坚持灌满钻井液。

（7）重组改制以后，在队伍结构调整中，一批熟练工人和技术人员离开前线，新配人员培训不够，导致部分基层一线队伍素质有所下降，现场操作技能、应知应会知识熟练程度不高，队伍培训没有及时跟上。

（8）虽然建立健全了各项管理制度和运行机制，但在执行方面存在督促、落实、直辖市的力度不够，管理上存在缺陷。

（四）处理方法

2003年12月27日8时，由中国石油天然气集团公司、四川石理局、西南油气田分公司、川东钻探公司、川东北气矿的14名专家及技术人员组成的前线总指挥部，与75名抢险队员组成的10个抢险施工组，共人，进入罗家16H井井场，并在高桥设立二线指挥部。

8：00—9：36    压井施工准备，3条放喷管线放喷，井口压力13Mpa。

9：36—10：15    用3台压裂车向井内注1.85—2.0g/cm3压井液182.9m3，最高施工井口压力达48Mpa。

10：15—10：45    用2台钻井泵注入浓度10%、密度1.50g/cm3桥浆27m3。

10：45—11：00    用1台压裂车向井内注密度为1.85—2.0g/cm3压井液20m3，压井成功。

三、两口井情况对比

两口井情况对比见附表1。

附2    SY/T5087—2005《含硫化氢油气井安全钻井推荐作法》

1、范围

本标准规定了含硫化氢油气井钻井作业中从钻井设计、设备安装、井场布置、硫化氢监测、人员和设备防护、应急管理等方面的安全要求。

本标准适用于油气勘探开发中含硫化氢油气井的钻井作业。

2、规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

SY/T0599  天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料要求

SY/T5323—2004  节流和压井系统（API Spec 16C:1993,IDT）

SY/T5466  钻前工程及井场布置技术要求

SY/T5858  石油工业动火作业安全规程

SY/T59  钻井井控装置组合配套、安装调试与维护

SY/T6194  石油天然气工业  油气井套管或用钢管

SY/T6277  含硫油气田硫化氢监测与人身安全防护规定

SY/T26  钻井井控技术规程

《海洋石油作业硫化氢防护安全要求》（19）原中华人民共和国能源部海洋石油作业安全办公室

API Spec 5D  钻杆规范

API Spec 6A  井口和阀门规范

API Spec 16A  钻通设备规范

API RP 53  钻井的防喷设备系统

3、术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

3．1

阈限值  threshold limit value(TLV)

几乎所有工作长期暴露都不会产生不利影响的某种有毒物质在空气中的最大浓度。硫化氢的阈限值为15mg/m3(10ppm)，二氧化硫的阈限值为5.4mg/m3(2ppm)。

3．2

安全临界浓度  safdty critical concentration

工作人员在露天安全工作8h可接受的硫化氢最高浓度[参考《海洋石油作业硫化氢防护安全要求》（19）1.3条中硫化氢的安全临界浓度为30mg/m3(20ppm)]

3．3

危险临界浓度  dangerous threshold limit value

  达到此浓度时，对生命和健康会产生不可逆转的或延迟性的影响[参考《海洋石油作业硫化氢防护安全要求》（19）中硫化氢的危险临界浓度为150mg/m3(100ppm)]。

3．4

氢脆  hydrogen embitterment

  化学腐蚀产生的氢原子，在结合成氢分子时体积增大，致使低强度钢和软钢发生氢鼓泡、高强度钢产生裂纹，使钢材变脆。

3．5

硫化物应力腐蚀开裂  sulfide stress corrosion cracking

  钢材在足够大的外加拉力或残余张力下，与氢脆裂纹同时作用发生的破裂。

3．6

硫化氢分压  hydrogen sulfide factional pressure

  在相同温度下，一定体积天然气中所含硫化氢单独占有该体积时所具有的压力。

3．7

含硫化氢天然气  nature gas with hydrogen sulfide

  指天然气的总压等于或大于0.4Mpa(60psi)，而且该气体中硫化氢分压等于或高于0.0003Mpa；或H2S含量大于75mg/m3(50ppm)的天然气，有关酸性环境（含硫化氢和二氧化硫）的定义参见附录D。

4、人员防护

4．1  培训

4．1．1  基本培训

基本培训包括但不限于以下内容：

A）课堂培训：

——硫化氢及二氧化硫的危害性、特征和特性（参见附录A、附录B）；

——对暴露于硫化氢及二氧化硫中的受害者的求援技术和急救方法；

——正确使用和保养防硫化氢、二氧化硫的呼吸设备，包括理论培训和实践操作演练；

——空间和封闭设施的进入程序。

B）现场培训：

——硫化氢及二氧化硫的来源和暴露征兆；

——硫化氢、二氧化硫监测仪器的使用、校验和维护及监测系统警示信号的辨认；

——工作场所中预防硫化氢和二氧化硫实际的操作和维护程序；

——施工场所和作业的应急预案，特别是紧急集合区的位置、危险区域、风向判断及逃生路线选择。

4．1．2现场监督人员的附加培训

委派到现场负责监督责任的人员都应增加下列项目的培训：

A）应急预案中监督的职责；

B）硫化氢对设备的影响；

C）钻遇硫化氢之前对钻井液的处理。

4．1．3来访者和其他非定期派遣人员的培训

4．1．3．1在进入危险区之前，应向来访者和其他非定期派遣的人员简要介绍有关出口路线、紧急集合区位置、适用的警报信号和在紧急情况下的响应方法和个人防护设备的使用。

4．1．3．2只有在受过培训的人员随同下，才允许这些人员进入危险区。

4．1．3．3在紧急情况下，应立即撤离这些人员。

4．1．4培训时间

含硫油气井作业相关人员应进行专门的硫化氢防护培训，首次培训时间不少于15h，每2年复训一次，复训时间不少于6h。

4．1．5资质和证书

4．1．5．1应由有资质的培训机构对人员进行防硫化氢技术培训。

4．1．5．2受训人员的培训时间、培训内容、考核结果应有记录。记录最少保留2年。

4．1．5．3参加井控培训的人员也应参加防硫化氢培训并取得合格证书，合格证书的有效期为2年。

4．2硫化氢监测

4．2．1硫化氢监测的要求

    含硫油气井钻井过程中的硫化氢监测应符合SY/T 6277中的相关规定

4．2．2监测仪器和设备

4．2．2．1应按照制造厂商的说明对监测仪器和设备进行安装、维护、校验和修理。

4．2．2．2在可能含硫地区进行钻井作业时，现场应有监测仪器。

4．2．2．3当硫化氢的浓度可能超过在用的监测仪的量程时，应在现场准备一个量程达1500mg/m3(1000ppm)的监测仪器。

4．2．2．4二氧化硫在大气中的含量超过5.4mg/m3(2ppm)(例如在产生二氧化硫的燃烧或其他操作期间)，应在现场配备便携式二氧化硫检测仪或带有检测管的比色指示监测器。

4．2．2．5应指定专人保管和维护监测设备。

4．2．3固定式硫化氢监测系统

    用于油气井钻井作业的固定式硫化氢监测系统，应能同时发出声光报警，并能确保整个作业区域的人员都能看见和听到。

4．2．4监测传感器的位置

监测传感器至少应在下述位置安装：

a)方井；

b)钻井液出口管口、接收罐和振动筛；

c)钻井液循环罐；

d)司钻和操作员位置；

e)井场工作室；

f)未列入进入空间计划的所有其他硫化氢可能聚集的区域。

4．2．5便携式硫化氢监测仪

    作业现场应至少配备便携式硫化氢监测仪5台。

4．2．6警报的设置

4．2．6．1当空气中硫化氢含量超过阈限值时[15mg/m3(10ppm)]，监测仪应能自动报警。

4．2．6．2第一级报警值应设置在阈限值[硫化氢含量15mg/m3(10ppm)]，达到此浓度时启动报警，提示现场作业人员硫化氢的浓度超过阈限值，应采取8.2.2.1的措施。

4．2．6．3第二级报警值应设置在安全监界浓度[硫化氢含量30mg/m3(20ppm)]，达到此浓度时，现场作业人员应佩戴正压式空气呼吸器，并采取8.2.2.1的措施。

4．2．6．4第三级报警值应设置在安全监界浓度[硫化氢含量150mg/m3(100ppm)]，报警信号应与二级报警信号有明显区别，警示立即组织现场人员撤离，并采取8.2.2.1的措施。

4．2．7监测设备的检查、校验和检定

4．2．7．1在极端湿度、温度、灰尘和其他有害环境的作业条件下，检查、校验和测试的周期应缩短。

4．2．7．2监测设备应由有资质的机构定期进行检定。

4．2．7．3检查、校验和测试应做好记录，并妥善保存，保存期至少1年。

4．2．7．4设备警报的功能测试至少每天一次。

4．2．8钻井油气层的检测

    钻入油气层时，应依据现场情况加密对钻井液中硫化氢的测定。

4．2．9预探井的检测

在新构造上钻预探井时，应采取相应的硫化氢监测和预防措施。

4．3呼吸保护设备

4．3．1基本要求

4．3．1．1当环境空气中硫化氢浓度超过30mg/m3(20ppm)时，应佩带正压式空气呼吸器，正压式空气呼吸器的有效供气时间应大于30min。

4．3．1．2使用者应接受关于正压式呼吸器的和正确使用正压式空气呼吸器方法的指导和培训。

4．3．1．3含硫油气井钻井作业应配备正压式空气呼吸器。正压式空气呼吸器应放在作业人员能迅速取用的方便位置。陆上钻井队当班生产班组应每人配备一套，另配备一定数量作为公用。海上钻井作业人员应保证100%配备。

4．3．1．4正压式空气呼吸器每次使用后都应进行清洁和消毒。需要修理的正压式空气呼吸器，应作好明显标记并将其从设备仓库中移出，直到磨损或损坏的部件已经被及时修理和替换为止。

4．3．1．5含硫油气井钻井作业之前，应确认作业人员的身体状况良好并熟悉正压式空气呼吸器的使用方法。

4．3．1．6钻井作业中，应对硫化氢作业区的硫化氢浓度和作业人员状况进行持续监测。

4．3．2存放、检查和维护

4．3．2．1正压式空气呼吸器应存放在人员能迅速取用的安全位置，并应根据应急预案的要求配备额外的正压式呼吸器。

4．3．2．2应对正压式空气呼吸器加以维护并存放在清洁、卫生的地方，以避免损坏和污染。

4．3．2．3对所有正压式空气呼吸器应每月至少检查1次，并且在每次使用前后都应进行检查，以保证其维持正常的状态。月度检查记录（包括检查日期和发现的问题）应至少保留12个月。

4．3．3面罩的

    在工作区域硫化氢、二氧化硫浓度超过安全监界浓度的地方，应使用满足4.3.1要求的正压式空气呼吸器。在使用之前宜进行面罩与脸部的密接测试。测试应使用尺寸、类型、样式或构成适合用于该人员的正压式空气呼吸器来进行。

4．3．4适应性要求

    对执行含硫油气井有关作业任务需使用正压式空气呼吸器的人员，应进行定期检查和演练，以使其生理和心理适应这些设备的使用。

4．3．5空气供应

正压式空气呼吸器空气的质量应满足下述要求：

a)氧气含量19.5%--23.5%；

b)空气中凝析烃的含量小于或等于5*10-6(体积分数)；

c)一氧化碳的含量小于或等于12.5mg/m3(10ppm)；

d)二氧化碳的含量小于或等于1960mg/m3(1000ppm)；

e)没有明显的异味。

4．3．6呼吸空气压缩机

所有使用的呼吸空气压缩机应满足下述要求：

a)避免污染的空气进入空气供应系统。当毒性或易燃气体可能污染进气口的情况发生时，应对压缩机的进口空气进行监测。

b)减少水分含量，以使压缩空气在一个大气压下的露点低于周围温度5℃—6℃。

c)依照制造商的维护说明定期更新吸附层和过滤器。压缩机上应保留有资质人员签字的检查标签。

d)对于不是使用机油润滑的压缩机，应保证在呼吸空气中的一氧化碳值不超过12.5mg/m3(10ppm)。

e)对于机油润滑的压缩机，应使用一种高漫或一氧化碳警报，或两者皆备，以监测一氧化碳浓度。如果只使用高温警报，则应加强入口空气的监测，以防止在呼吸空气中的一氧化碳超过12.5mg/m3(10ppm)。

5、井场及钻井设备的布置

5.1井场的布置应符合SY/T 5466的要求。

5.2钻前工程前，应从气象资料中了解当地季节的主要风向。

5.3井场内的引擎、发电机、压缩机等容易产生引火源的设施及人员集中区域宜部署在井口、节流管汇、天然气火炬装置或放喷管线、液气分离器、钻井液罐、备用池和除气器等容易排出或聚集天然气的装置的上风方向。

5.4对可能遇有硫化氢的作业井场应有明显、清晰的警示标志，并遵守以下要求：

a) 井处于受控状态，但存在对生命健康的潜在或可能的危险[硫化氢浓度小于15mg/m3(10ppm)]，应挂绿牌；

b)对生命健康有影响[硫化氢浓度15mg/m3(10ppm)—30mg/m3(20ppm)]，应挂黄牌；

c)对生命健康有威胁[硫化氢浓度大于或可能大于30mg/m3(20ppm)]，应挂红牌。

5.5在确定井位任一侧的临时安全区的位置时，应考虑季节风向。当风向不变时，两边的临时安全区都能使用。当风向发生90度变化时，则应有一个临时安全区可以使用。当井口周围环境硫化氢浓度超过安全临界浓度时，未参加应急作业人员应撤离至安全区内。

5.6测井车等辅助设备和机动车辆应尽量远离井口，宜在25m以外。未参加应急作业的车辆应撤离到警戒线以外。

5.7井场值班室、工程室、钻井液室、气防器材室等应设置在井场主要风向的上风方向。

5.8应将风向标设置在井场及周围的点上，一个风向标应挂在被正在工地上的人员以及任何临时安全区的人员都能容易地看得见的地方。安装风向标的可能的位置是：绷绳、工作现场周围的立柱、临时安全区、道路入口处、井架上、气防器材室等。风向标应挂在有光照的地方。

5.9在钻台上、井架底坐周围、振动筛、液体罐和其他硫化氢可能聚集的地方应使用防爆通风设备（如鼓风机或风扇），以驱散工作场所弥散的硫化氢。

5.10钻入含硫油气层前，应将机泵房、循环系统及二层台等处设置的防风护套和其他类似的围布拆除。寒冷地区在冬季施工时，对保温设施可采取相应的通风措施，以保证工作场所空气流通。

5.11应确保通信系统24h畅通。

6、井用材料及设备

6.1 对材料的考虑

钻井设备的制造材料应具备抗硫应力开裂的性能

6.2 材料的选择

6.2.1采用SY/T 0599的条款作为最低的标准。设备用户可自由选择更严格的规范。

6.2.2材料应有材质合格证及用户抽检结果报告等适用性文件。

6.2.3非金属密封件，应能承受指定的压力、温度和硫化氢环境，同时应考虑化学元素或其他钻井液条件的影响。

6.3 钻井液

下述措施将帮助金属抗硫化物应力腐蚀开裂：

a）在使用除硫剂时，应密切监测钻井液中除硫剂的残留量；

b）维持钻井液的PH值为9.5—11，以避免发生能将硫化氢从钻井液中释放出来的可逆反应。

6.4 防喷设备的选择

6.4.1用于硫化氢环境的防喷设备的检查及测试程序应按照API RP 53的相关条款执行。

6.4.2环形和闸板型防喷器及相关设备的产品采购规范，以及对防喷设备的操作特性测试应按API Spec 16A的相关条款执行。

6.4.3选择、安装和测试适用于硫化氢环境服务的节流管汇总成应按API RP 53及SY/T 5323—2004的有关条款执行。

6.4.4在高含硫、高压地层和区域探井的钻井作业中，在防喷器上应安装剪切闸板。

6.4.5在钻具中应加装回压阀等内防喷工具，但在井漏等特殊情况下，可以不安装内防喷工具。

6.5 井口设备

用于硫化氢环境的井口设备按API Spec 6A的要求执行。

6.6 管材

6.6.1管材应使用符合SY/T0599、SY/T6194和API Spec 5D规定的材料及经测试证明适合用于硫化氢环境的材料。

6.6.2应选用规格化并经回火的较低强度的管材（例如J55或L—80，E级和X级的钻杆）及规格化并经回火的方钻杆用于含硫油气井。

6.6.3对于高于6.25Mpa(95000psi)屈服强度的管材，应淬火和回火。

6.6.4在没有使用特种钻井液的情况下，高强度的管材（如P110和S135钻杆）不应用于含硫化氢的环境。

6.7 井控装置的安装

6.7.1钻井设计中有关井控装置的设计、安装、固定和试压应符合SY/T59的规定。

6.7.2钻井井口和套管的连接及放喷管线的高压区在现场不允许焊接。

6.7.3放喷管线应至少装两条，其夹角为90度—180度，管线转弯处的弯头夹角不应小于120度，并接出距井口不小于100m；若风向改变时，至少有一条能安全使用，以便必要时连接其他设备（如压裂车、水泥车等）做压井用。

6.7.4井控装置、管材和井下工具及其配件在储放时应注明钢级，严格分类保管并带有产品合格证和说明书；运输过程中需采取措施避免损伤。

6.7.5防喷器大修时，若进行了焊接、补焊、堆焊等工艺，则应在其后做大于620℃的高温回火处理。

7地质及钻井工程设计的特殊要求

7.1地质设计的特殊要求

7.1.1应对拟定探井周围3km，生产井井位2km范围内的居民住宅、学校、公路、铁路和厂矿等进行勘测，并在设计书中标明其位置。

7.1.2在煤矿、金属和非金属矿等非油气矿藏开采区钻井，还应标明地下矿井、坑道的层位、分布、深度和走向及地面井位与矿井、坑道的关系。

7.1.3在含硫地区的钻井设计中，应注明含硫地层及其深度和预计硫化氢含量。

7.1.4在江河干堤附近外事井应标明干堤、河道位置，同时应符合、环保规定。

7.2钻井工程设计的特殊要求

7.2.1若预计硫化氢分压大于0.3kpa时，应使用抗硫套管、等其他管材和工具。

7.2.2对含硫油气层上部的非油气矿藏开采层应下套管封住，套管鞋深度应大于开采层底部深度100m以上。目的层为含硫油气层以上地层压力梯度与之相差较大的地层也应下套管封隔。在井下温度高于93℃以深的井段，套管可不考虑其抗硫性能。

7.2.3高压含硫地区可采用厚壁钻杆。

7.2.4钻开高含硫地层的设计钻井液密度，其安全附加密度在规定的范围内（油井0.05g/cm3—0.10g/cm3，气井0.07g/cm3—0.15g/cm3）时应取上限值；或附加井底压力在规定的范围内（油井1.5Mpa—3.5Mpa，气井3Mpa—5Mpa）时应取上限值。

7.2.5应储备井筒容积0.5倍—2倍的，密度值大于在用钻井液密度0.1g/cm3以上钻井液。

7.2.6应储备满足需要的钻井液加重材料。

7.2.7应储备足量的除硫剂。

7.2.8在钻开含硫地层前50m，应将钻井液的PH值调整到9.5以上直至完井。若采用铝制钻具时，PH值控制在9.5—10.5之间。

7.2.9不允许在含硫油气地层进行欠平衡钻井。

8应急管理

8.1基本要求

8.1.1在含硫油气井的钻井作业前，与钻井相关各级单位应制定各级防硫化氢的应急预案。钻井各方人员都应掌握应急预案的相关内容。应急预案应考虑硫化氢和二氧化硫浓度可能产生危害的严重程度和影响区域；还应考虑硫化氢和二氧化硫的扩散特性（参见附录C和其他公认的扩散模型）；

8.1.2应急预案的内容应包括但不限于：

a)应急组织机构。

b)应急岗位职责。

c)现场监测制度。

d)应急程序：

——报告程序；

——人员撤离程序；

——点火程序。

e)培训与演习。

8.2应急预案编制内容

8.2.1机构及职责：应急预案中应包括钻井各相关方的组织机构和负责人，并应明确应急现场总负责人及各方人员在应急中的职责。

8.2.2应急响应。

8.2.2.1当硫化氢浓度达到15mg/m3(10ppm)的阈限值时启动应急程序，现场应：

a)立即安排专人观察风向、风速以便确定受侵害的危险区；

b)切断危险区的不防爆电器的电源；

c)安排专人佩带正压式空气呼吸器到危险区检查泄漏点；

d)非作业人员撤入安全区。

8.2.2.2当硫化氢浓度达到30mg/m3(20ppm)的安全临界浓度时，按应急程序应：

a)戴上正压式空气呼吸器；

b)向上级（第一责任人及授权人）报告；

c)指派专人至少在主要下风口距井口100m、500m和1000m处进行硫化氢监测，需要时监测点可适当加密；

d)实施井控程序，控制硫化氢泄漏源；

e)撤离现场的非应急人员；

f)清点现场人员；

g)切断作业现场可能的着火源；

h)通知救援机构。

8.2.2.3当井喷失控时，按下列应急程序立即执行：

a) 由现场总负责人或其指定人员向当地报告，协助当地作好井口500m范围内的居民的疏散工作根据监测情况决定是否扩大撤离范围；

b)关停生产设施；

c)设立警戒区，任何人未经许可不得入内；

d)请求援助。

8.2.2.4当井喷失控时，井场硫化氢浓度达到150mg/m3(100ppm)的危险临界浓度时，现场作业人员应按预案立即撤离井场。现场总负责人应按应急预案的通信表通知（或安排通知）其他有关机构和相关人员（包括有关负责人）。由施工单位和生产经营单位按相关规定分别向其上级主管部门报告。

8.2.2.5在采取控制和消除措施后，继续监测危险区大气中的硫化氢及二氧化硫浓度，以确定在什么时候方能重新安全进入。

8.3油气井点火程序

8.3.1含硫油气井井喷或井喷失控事故发生后，应防止着火和爆炸，按SY/T26执行。

8.3.2发生井喷后应采取措施控制井喷，若井口压力有可能超过允许关井压力，需点火放喷时，井场应先点火后放喷。

8.3.3井喷失控后，在人员的生命受到巨大威胁、人员撤离无望、失控井无希望得到控制的情况下，作为最后手段应按抢险作业程序对油气井井口实施点火。

8.3.4油气井点火程序的相关内容应在应急预案中明确。油气井点火决策人宜由生产经营单位代表或其授权的现场总负责人来担任，并列入应急预案中。

8.3.5井场应配备自动点火装置，并备用手动点火器具。点火人员应佩戴防护器具，并在上风方向，离火口距离不少于10m处点火。

8.3.6点火后应对下风方向尤其是井场生活区、周围居民区、医院、学校等人员聚集场所的二氧化硫的浓度进行监测（参见附录C）。

8.4应急联络

考虑到与相关方应急联系和报告的需要，应准备和保存一份应急通信表。根据应急通信表的内容制成联络框图，并作为应急预案的一部分：

a)应急救援服务机构；

b)机构和联系部门；

c)其他相关单位与承包商。

8.5培训和演习

模拟应急程序的训练和演习是作业人员执行或演示他们的任务的重要手段。在这样的演练中，要包括动用设备和测试通信设备，而模拟伤员要被送往有医治模拟伤情设施的医院。这些演练应通知有关部门（最好能让他们参加）。

8.6应急预案的更新

对应急预案应定期复核，随时对条款或覆盖范围的改变进行更新。特别应观察和考虑的变化是居住或住宅区、仓库、公园、商店、学校或公路，以及油气井作业的变化和租用设施的变化。

9井场安全

9.1计划

9.1.1应制定一套与本标准的要求相一致的作业计划。

9.1.2在开始作业前，生产经营单位、承包公司、钻井公司、服务公司和其他与工作有关的代表应讨论有关油气井的数据和将要执行的作业的有关事项，并以合同形式明确各方的安全责任。

9.1.3在安装设备之前，生产经营单位或用合同形式委托的单位及代表应提供硫化氢应急预案，并与钻井和服务公司代表一起审查该预案。

9.1.4生产经营单位还应审查钻井和服务公司的“应急预案”，以保证在硫化氢在紧急情况下的响应协调。

9.2日常检查

在每天开始工作之前，应由指定的井场监督实行日常检查。应包括但不限于下述检查项目：

a)已经或可能出现硫化氢的工作场地；

b)风向标；

c)硫化氢监测设备及警报（功能试验）；

d)人员保护呼吸设备的安置；

e)消防设备的布置；

f)急救药箱和氧气瓶。

9.3钻井液储存

9.3.1从储存的钻井液中逸出的硫化氢气体对人员是有害的，特别是在封闭的空间里。当可能曾经暴露在硫化氢环境中的钻井液储存在钻井液罐、起下钻灌浆罐、钻井液储备罐或其他罐中时，应极其小心。

9.3.2储存的钻井液与某些材料（残余的或添加的）之间的化学反应也会产生硫化氢。当人员进入任何容纳过储存的钻井液的封闭的或通风不畅的地点时，应采取合适的安全预防措施。被污染的钻井液应以安全的方式进行处理。

9.4特别预防措施

9.4.1在钻井作业期间，比如放喷、拆卸井口设备和起下管柱、循环钻井液等，应采取特别预防措施，以避免残存其中的硫化氢释放出来造成危害。

9.4.2应避免无风和微风情况下硫化氢的积聚，可以使用防爆通风设备将有毒气体吹往期望的方向。

9.4.3应特别注意低洼的工作区域，比如井口，由于较重的硫化氢或二氧化硫在这些地点的沉积，可能会达到有害的浓度。

9.4.4当人员在达到硫化氢危险临界浓度[150mg/m3(100ppm)]的大气环境中执行任务时，庆有接受过救护技术培训的值班救护人员，同时应备有必要的救护设备，包括适用的呼吸器具。

9.5安全工作许可证

硫化氢作业之前要制定相应的作业程序，签署作业许可单，明确安全措施。安全措施应包括向作业人员提供所需要的防护设备、正确的隔离设备、正确地进行设备和管线的通风等。

9.6受空间的进入

对进出已知或潜在硫化氢危险的封闭设施应特别注意。在通常情况下，这些封闭设施不通风。进入受空间时应有一个受空间进入许可证。许可证至少应注明：

a）标明作业场地、许可证签发日期和使用期限；

b）保证安全作业的特殊检测要求和其他条件；

c）进行持续监测，以确定硫化氢、氧和可燃气体浓度不会导致起火和伤害作业人员的身体健康；

d）生产经营单位其他特殊规定。

9.7硫化氢和二氧化硫防护演习

9.7.1除了对人员进行硫化氢及二氧化硫培训外，还应定期举行应急演习。这些应急演习应包括应急程序所必要的步骤。

9.7.2人员培训和应急演习产记录文件应保存至少1年。

9.8硫化氢着火源

为了将可能的着火源减至最低，应考虑下列事项：

a)强制执行“不准吸烟”的规定；

b)在危险区使用的任何电器设施等均应满足防爆要求；

c)禁止准备有催化转化器的车辆在十分接近井口的地方作业， 除非采取了措施保证该地安全而没有产生火花的可能；没有参与应急作业的车辆应在远离井口的警戒线以外；

d)在离井口30m以内的所有内燃机的排气管上，应安装火花捕捉器或等同的设备；

e)将明焰烘箱、明火、焊接作业或其他可能的火源（电动工具、无线电通信等）在指定的区域；

f)其他防止火源措施。

10钻井作业中的特殊要求

10.1严格按设计的钻井液密度执行，未经设计修改的申报、审批程序，不得修改设计钻井液密度，但不包括下列情况：

a)发现支层压力异常时；

b)发现溢流、井涌、井漏时；

若出现上述异常情况，应关井求压，及时调整钻井液密度或压井，同时向有关部门汇报。

10.2利用钻井液除气器和除硫剂，控制钻井液中硫化氢的含量在50mg/m3(33.3ppm)以下，并随时对钻井液的PH值进行监测。

10.3在油气层中进行起钻前，应先进行短程起下钻。

10.4钻头在油气层中和油气层顶部以上300m长的井段内的起钻速度应控制在0.5m/s以内。

10.5钢材，尤其是钻杆，其使用拉应力需控制在钢材屈服强度的60%以下。

10.6井场内严禁烟火；若需动火，按SY/T5858执行。

11特殊作业

11.1取心作业

11.1.1在从已知或怀疑含有硫化氢的地层中起出岩心之前应提高警惕。在岩心筒到达地面以前至少10个立柱，或在达到安全临界浓度时，应立即戴上正压式空气呼吸器。

11.1.2当岩心筒已经打开或当岩心已移走后，应使用移动式硫化氢监测设备来检查岩心筒。在确定大气中硫化氢浓度低于安全临界浓度之前，人员应继续使用正压式空气呼吸器。

11.1.3在搬运和运输含有硫化氢的岩心样品时，应提高警惕。岩样盒应采用抗硫化氢的材料制作，并附上标签。

11.2油井气测试作业

11.2.1在油气井测试期间人员的安全防护，应按第4章执行。

11.2.2只有经硫化氢防护培训合格的人员才能参与作业。

11.2.3咨询委员会待业青年 主要人员数量应保持最低。作业过程中，应使用硫化氢监测设备来监测大气情况，正压式空气呼吸器应放在主要工作人员能迅速而方便取得的地方。

11.2.4在开始作业前，应召开钻井及相关工作人员参加的特殊安全会议，并特别强调使用正压式空气呼吸器、急救程序及应急反应程序。

11.2.5应在保证人员安全的条件下，排放和（或）燃烧所有产生的气体。对来自储存的测试液中的气体，也应安全地排放。

11.2.6在处理已知或怀疑有硫化氢地层的液体样品过程中，人员应保持警惕。处理和运输含硫化氢的样品时，应采取预防措施。样品窗口应使用抗硫化氢的材料制成，并附上标签。

11.3弃井作业

用水泥将产生或可能产生危险浓度硫化氢的整个地层封死，并按有关规定和程序实施弃井作业。

12海上作业

12.1海上含硫油气井作业，应执行《海洋石油作业硫化防护安全要求》和本标准其他章节中的要求。

12.2海上含硫油气井作业时，应在前述应急预案的基础上增加以下项目：

a)培训：所有人员都应熟悉应急逃生路线的位置和逃生设备的应用；

b)所有人员撤到上风位；

c)海上设施的医护人员和安全监督应熟练使用氧气复苏设备；

d)平台应对可燃气体和硫化氢的尝试加以监测，确保直升机安全起降；在可能情况下应使船舶和直升机从上风方向接近现场。

12.3 当钻井、油气井服务、生产和建造作业中有两种或两种以上的作业需要同步进行时，必须强调这些作业之间的协调。应指派一个人担任同步作业的负责人，协调应急事项。