石油天然氣鉆探過程中硫化氫的監測石油天然氣鉆探作為一項高技術、高風險的活動，存在著許多影響環境與安全的因素。硫化氫氣體作為這些因素中的最重要的一個，可能導致設備的損害與人員的傷亡，因此石油鉆探過程中硫化氫的監測工作很重要。多年來，經過各方的努力，硫化氫監測取得了很大的成績，絕大部分硫化氫氣體得以消彌，大量可能發生的硫化氫傷害事故得以避免。但是，現場硫化氫監測工作仍存在一些不足之處。本文對現場硫化氫監測的一些基本方法加以總結，期望能夠對硫化氫監測工作有所幫助。硫化氫的性質和對石油鉆探的危害要做好石油鉆探過程中硫化氫的監測工作，首先應了解其性質與危害。硫化氫的物理化學性質硫化氫是一種無色、劇毒、強酸性氣體，其相對密度為1.176，較空氣重；燃點250C，燃燒時呈藍色火焰，產生有毒的S02硫化氫與空氣混合，體積分數達4.3~46%時就形成一種爆炸混合物。石油鉆探過程中硫化氫的危害硫化氫的毒性較一氧化碳大5~6倍，幾乎與氰同樣劇毒。硫化氫質量濃度不同，對人的危害也不同，輕則對人體造成刺激，重則會致使人在幾分鐘內死亡。(1)硫化氫能加速非金屬材料的老化。在地面設備、井口裝置、井下工具中，有橡膠、浸油石墨、石棉等非金屬材料制作的密封件。它們在硫化氫環境中使用一定時間后，橡膠會產生鼓泡脹大，失去彈性;浸油石墨及石棉繩上的油被溶解而導致密封件的失效。(2)硫化氫對金屬材料的腐蝕。硫化氫溶于水形成弱酸，對金屬的腐蝕形式有電化學失重腐蝕、氫脆和硫化物應力腐蝕開裂，以后兩者為主，一般統稱為氫脆破壞。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，甚至發生嚴重的井噴失控或著火事故。硫化氫主要是對水基鉆井液有較大的污染。它會使鉆井液性能發生很大變化，如密度下降、Ph值下降、黏度上升，以至形成流不動的凍膠，不能使用，這必將增加成本，并給施工人員帶來安全威脅。硫化氫的監測2.1現場常用硫化氫監測儀器原理：利用庫侖滴定原理，將被測氣體導入滴定池，池內裝有溴化鉀的酸性溶液，池內即發生電解。電解電流與被測物質的瞬時濃度呈線性關系，由此得出被測物質的濃度值，并由微安表指示讀數。原理：電極由工作電極、參比電極、內充電解液和透氣膜組成。用硫電極作工作電極，用Ag/AgCI電極或LaF3電極作參比電極。內充電解液Ph為5的檸檬酸鹽緩沖液。硫化氫通過透氣薄膜進入電解液轉變為S2-離子，平衡時：[S2-]K1*K2[H2S]/[H+]2式中K1、K2為電離常數。當離子強度和Ph值一定時電極電位為：E0=E-(2.303RT/2F)Log[H2S]式中，F為法拉弟常數;T為溫度;R為氣體常數。特點：重現性好；響應時間為1~3min;適于進行H2S的在線測常用快速化學分析方法原理：吸附在硅膠上的醋酸鉛能和硫化氫氣體迅速反應，生成褐色的硫化鉛，利用這一反應制成比長式檢測管定量測定硫化氫。制備：稱取1.5g醋酸鉛溶于10ml2%醋酸中，按1:1的比例加入10ml2%氯化鋇溶液，然后用水稀釋至100ml，制成指示液將2g處理好的80~100目的硅膠放在蒸發皿中，加入1ml配好指示液，不斷攪拌使指示粉自然干燥到顆粒之間互不粘附。在內徑2.3~3.0mm,長150mnl勺玻璃管中，裝入80mn長的指標粉，兩端用脫脂棉固定，熔封。用標準氣進行標定，制作濃度標尺測定檢測管。干擾：硫醇類物質對測定有干擾。原理：與檢測管法相同，處理有醋酸鉛的指標紙與硫化氫作用產生褐色的硫化鉛沉積在指示紙上。把指示紙的顏色與標準比色板相比較，確定硫化氫的濃度。制備：稱取10g醋酸鉛溶于100ml的醋酸中，加入10ml甘油配成指示液。把慢速定量濾紙在指示液中浸1min后取走。夾在干燥的濾紙中吸去多余的液體，放在不含硫化氫的干凈空氣中自然干燥。干燥后剪成與采樣夾的直徑相同的圓片，密封保存在玻璃容器中。使用指標紙時，先將其夾在采樣夾上，以1L/min的速度采樣，采完規定體積的氣樣后，將指示紙折成半圓形，放在標準比色板的相應色階上比較，得到硫化氫的含量。然后與采樣體積相除得到氣樣中硫化氫的體積分數。指標紙與氣樣接觸面積的直徑小，測定靈敏度高，直徑大，靈敏度低。石油天然氣鉆探現場負責資料信息采集、處理，鉆井監控的綜合錄井儀一般采用硫化氫氣敏電極檢測儀進行硫化氫監測，其攜帶、安裝方便，靈敏度較高，適于在線測量，適應現場對硫化氫檢測需要。塔里木盆地順1井地處沙漠腹地，交通十分不便，一旦發生硫化氫事故，求援難度很大。該井使用國際先進的 DLS綜合錄井儀錄井，硫化氫檢測儀最小檢測體積分數為10-6，具有靈敏度高，響應時間短，24h連續監測，聲光報警的功能。本井在錄井過程中對硫化氫異常共作出3次預報，成功率為100%，有效地保證了工程的順利施工和井場工作人員的人身安全。現行井場硫化氫監測問題的思考綜合錄井作為安全鉆井的參謀具有監測及時性強，預報準確度高的特點，為鉆井實施硫化氫監測提供了可靠依據。但是，目前硫化氫監測方法僅局限于地面的硫化氫，而對于可能產生硫化氫氣體的因素沒有加以監測，同時發現硫化氫異常報警方式單調、硫化氫傳感器安裝位置不符合井場硫化氫分布規律等問題，因此，要對現行硫化氫監測加以改進。3.1硫化氫監測應從監測地面氣體向監測地層流體延伸硫化氫監測的目的是防止硫化氫對設備特別是對人員的傷害，因此監測產生硫化氫的因素比監測地面硫化氫氣體更為重要，事實上，國內石油天然氣鉆探史上幾次特大的硫化氫惡性事故都是對井下流體監測不力導致井噴所致。雖然某些鉆井液添加劑經過高溫裂解可能產生硫化氫，但是石油鉆探過程中硫化氫主要來源于地層本身，它存在于碳酸鹽巖與蒸發巖地層中，特別是與碳酸鹽地層伴生的膏鹽地