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含硫化氫天然氣安全防護(hù)若干問題探討

文檔作者：潘永東李偉文檔來源：中國石油天然氣股份有限公司華北油田分公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年09月06日
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201 2 年第28 卷第3 期
????石油化工安全環(huán)保技術(shù)
P E TR O C H E M IC AL SAF E TY AND E N VIR O N M E N TAL PR O TE C TIO N TE C H N O LO G Y
27
收稿日期: 2012 -02 -16??
作者簡介: 潘永東，男，1983 年畢業(yè)于華東石油學(xué)
院機(jī)械系化工機(jī)械專業(yè)，學(xué)士， 長期從事油氣田工
程建設(shè)技術(shù)及安全生產(chǎn)管理工作，高級工程師，國
家注冊安全工程師??電話0317-2723718，E -mail
??????j _ p d@ petrochin a.com. cn
含硫化氫天然氣安全防護(hù)若干問題探討
潘永東，李偉
( 中國石油天然氣股份有限公司華北油田分公司，河北任丘062552)
摘要: 以重慶開縣12. 23事故發(fā)生為例，對我國含硫天然氣安全防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展
現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并以含硫天然氣生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場的危害分析為切入點(diǎn)，就生產(chǎn)作業(yè)場所員工安全
防護(hù)有關(guān)問題進(jìn)行探討，提出相應(yīng)的指導(dǎo)意見，以此推動和完善含硫天然氣安全防護(hù)工作??
關(guān)鍵詞: 硫化氫天然氣安全防護(hù)探討
2003年12 月23日21 時(shí)57分，位于重慶市
開縣高橋鎮(zhèn)的中國石油西南油氣田川東北氣礦羅
家1 6H 井發(fā)生特大井噴失控事故，造成200 余人
死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失9 000 多萬元??事故直接原
因之一是井噴發(fā)生后未及時(shí)采取點(diǎn)火措施，高濃
度硫化氫擴(kuò)散，導(dǎo)致人員中毒傷亡??此后，國家
相繼發(fā)布了多項(xiàng)有關(guān)含硫天然氣安全防護(hù)技術(shù)標(biāo)
準(zhǔn)，為含硫天然氣開發(fā)提供了可靠的安全技術(shù)保
障??以含硫天然氣危害分析為切入點(diǎn)，結(jié)合油氣
生產(chǎn)安全工作實(shí)際，就生產(chǎn)作業(yè)場所員工安全防
護(hù)有關(guān)問題進(jìn)行探討??
1 含硫天然氣生產(chǎn)作業(yè)場所危害分析
1.1 含硫天然氣定義
顧名思義，所有含有固體硫??硫化氫或其它
硫化物的天然氣都稱為含硫天然氣??從油氣田安
全生產(chǎn)來講，由于不同標(biāo)準(zhǔn)的側(cè)重點(diǎn)有所不同，
對含硫天然氣的定義也不盡一致??
??含硫化氫天然氣井公眾安全防護(hù)距離??
( AQ 2018-2008) 對含硫天然氣井進(jìn)行了定義??含
硫天然氣井是指"天然氣中硫化氫含量大于
75 mg /m3( 50 mL/m3) ，且硫化氫釋放速率不小于
0. 01 m3 /s 的天然氣井"，明確了含硫天然氣最低
硫化氫含量為大于50 mL/m3??由于該標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重點(diǎn)
在于天然氣井的公眾安全防護(hù)，在規(guī)定了硫化氫
最低含量的同時(shí)，對硫化氫的釋放速率也做出了
規(guī)定??
而石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)??含硫化氫的油氣生產(chǎn)和天
然氣處理裝置作業(yè)的推薦做法?? ( SY /T 6137-
2005) 的側(cè)重點(diǎn)不僅在于含硫化氫油氣作業(yè)場所
的人員防護(hù)，更加注重生產(chǎn)裝置的抗硫設(shè)計(jì)，明
確定義"含硫天然氣是指天然氣??凝析油或酸性
原油系統(tǒng)中氣體總壓等于或高于0. 4 M P a，且該
氣體中的硫化氫分壓等于或高于0. 000 3 M P a"??
1.2 含硫天然氣危害分析
由于含硫天然氣同時(shí)包含天然氣和硫化氫兩
種氣體組分，對人的危害主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面:
( 1 ) 易燃??易爆
含硫天然氣屬甲B 類火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì)，其閃
點(diǎn)很低，在空氣中只要很小的點(diǎn)火能量就會引
燃，且燃燒速率很快??含硫天然氣的爆炸極限較
寬，爆炸下限較低， 遇明火??高熱極易發(fā)生
爆炸??
( 2) 中毒與窒息
天然氣為烴類混合物，其主要組分甲烷僅起
窒息作用??如含有硫化氫等氣體時(shí)，則毒性依其
含量不同而異?? ??含硫化氫的油氣生產(chǎn)和天然氣
處理裝置作業(yè)的推薦做法??( SY /T 6277-2005) 規(guī)
定，人員長期暴露不會產(chǎn)生不利影響的硫化氫閾
限值為15 mg /m3( 10 mL/m3) ; 露天安全工作8 h
: :
28 ??
??石油化工安全環(huán)保技術(shù) 2012年第28卷第3期
可接受的安全臨界濃度為30 mg /m3( 20 mL/m3) ;
對生命和健康造成不可逆轉(zhuǎn)或延遲性影響的危險(xiǎn)
臨界濃度為1 50 mg /m3( 100 mL/m3) ??
2 我國含硫天然氣安全防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系發(fā)展現(xiàn)狀
我國含硫天然氣安全防護(hù)技術(shù)研究起步較
晚，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立始于上世紀(jì)九十年
代??當(dāng)時(shí)，為適應(yīng)我國油氣開發(fā)生產(chǎn)形勢的需
要，規(guī)范含硫油氣田生產(chǎn)過程中的安全技術(shù)管
理，在總結(jié)國內(nèi)含硫油氣田開采經(jīng)驗(yàn)和參照國外
先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，發(fā)布了我國首部??含硫油氣
田硫化氫監(jiān)測與人身安全防護(hù)規(guī)定?? ( SY 6277-
19 97) 標(biāo)準(zhǔn)??該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不同作業(yè)環(huán)境下硫化
氫監(jiān)測及人身安全防護(hù)技術(shù)要求，制定了含硫油
氣田開采和生產(chǎn)過程中預(yù)防急性硫化氫中毒應(yīng)遵
守的準(zhǔn)則，填補(bǔ)了我國含硫天然氣安全防護(hù)技術(shù)
標(biāo)準(zhǔn)的空白??
2003年，重慶開縣1 2. 23 特大井噴硫化氫泄
漏中毒事故發(fā)生后，國家加快了有關(guān)含硫天然氣
安全防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)??2005年，國家有
關(guān)部門相繼發(fā)布了??含硫化氫油氣井安全鉆井推
薦作法???? ??含硫化氫油氣井井下作業(yè)推薦作法??
等標(biāo)準(zhǔn)，并對SY 6277-1997 進(jìn)行了修訂??2008
年，國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局發(fā)布了??含硫化
氫天然氣井失控井口點(diǎn)火時(shí)間規(guī)定?? 等??2010
年，國家能源局發(fā)布了??高含硫化氫氣田集氣站
場安全規(guī)程?? 和??高含硫化氫氣田集輸管道安全
規(guī)程????目前，我國已制訂發(fā)布有關(guān)含硫天然氣
安全防護(hù)??工程設(shè)計(jì)施工等方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)20 多
項(xiàng)，基本建立起具有中國油氣開發(fā)特色的含硫天
然氣安全防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系??
3 含硫天然氣安全防護(hù)若干問題
3.1 含硫天然氣生產(chǎn)作業(yè)場所氣體檢測裝置配置
??含硫化氫的油氣生產(chǎn)和天然氣處理裝置作
業(yè)的推薦做法?? ( SY /T 6137-2005) 明確規(guī)定，如
果大氣中的硫化氫濃度達(dá)到或超過15 mg /m3
( 1 0 mL/m3) ，應(yīng)配置便攜式檢測裝置??這里需要
明確的是，含硫天然氣生產(chǎn)作業(yè)場所氣體檢測裝
置的檢測對象是什么?
從1 . 2 可以看到，含硫天然氣具有易燃易爆
和中毒窒息兩種危害，而上述標(biāo)準(zhǔn)所述安全防護(hù)
措施則建立在有毒優(yōu)先原則的基礎(chǔ)上??在火災(zāi)爆
炸危險(xiǎn)方面，由于含硫天然氣爆炸下限約為5% ，
當(dāng)天然氣中硫化氫的濃度低于300 mg /m3
( 200 mL/m3) 時(shí)，一旦作業(yè)環(huán)境中硫化氫濃度達(dá)
到15 mg /m3( 1 0 mL/m3) ，其可燃?xì)怏w濃度將超
過天然氣爆炸下限??只有天然氣中硫化氫的濃度
等于1 200 mg /m3( 800 mL/m3) 時(shí)，作業(yè)環(huán)境才能
同時(shí)達(dá)到有毒氣體和可燃?xì)怏w報(bào)警濃度??從這一
點(diǎn)看，只有天然氣中硫化氫的濃度超過1 200 mg /
m3( 800 mL/m3) ，氣體檢測裝置配置才可以完全
按照硫化氫防護(hù)考慮??因此，在氣體檢測裝置配
置方面，含硫天然氣生產(chǎn)作業(yè)場所不僅要充分考
慮硫化氫的有毒危害，同時(shí)還應(yīng)考慮含硫天然氣
的易燃易爆性??
在氣體檢測裝置選型方面，使用單位往往忽
視不同類型氣體檢測裝置適用范圍的局限性??如
硫化氫??鹵素元素可使催化燃燒型氣體檢測裝置
中毒，除熱傳導(dǎo)型和紅外氣體檢測裝置外，其它
類型氣體檢測裝置僅適用在可燃?xì)怏w濃度低于爆
炸下限環(huán)境中使用??有關(guān)這一點(diǎn)， ??石油化工可
燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范?? ( G B
5049 3-2009) 附錄C 做了明確說明??
3.2 呼吸防護(hù)裝備配置
現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)硫化氫含量較低或不能
確認(rèn)不含硫化氫的油氣生產(chǎn)作業(yè)場所中，大多配備
了自吸過濾式防毒面具，用于應(yīng)對可能出現(xiàn)的硫化
氫危害??事實(shí)上，這種配置一直存在爭議??有關(guān)含
硫天然氣生產(chǎn)作業(yè)場所呼吸防護(hù)裝備的配置，必須
充分考慮其中毒和窒息兩個(gè)方面的危害??
常壓下，大氣中的氧氣體積分?jǐn)?shù)為20. 95% ，
空氣中氧含量低于18% 時(shí)即為缺氧??當(dāng)含硫天然
氣發(fā)生泄漏，濃度達(dá)到20% ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過天然氣的
爆炸極限范圍時(shí)，環(huán)境中的氧將下降到1 6. 76% ??
在這種環(huán)境下，視人的體質(zhì)情況，將會發(fā)生呼吸
加深加快，脈搏加強(qiáng)，脈率加快，血壓升高，肢
體協(xié)調(diào)動作差等癥狀??而此時(shí)，若天然氣中的硫
化氫含量為75 mg /m3 ( 50 mL/m3) ，作業(yè)環(huán)境中
的硫化氫含量僅為15 mg /m3 ( 10 mL/m3 ) ，并未
超過硫化氫的閾限值; 即便是天然氣中的硫化氫
含量達(dá)到150 mg /m3 ( 100 mL/m3) ，作業(yè)環(huán)境中
的硫化氫含量依然在工作人員露天安全工作8 h
可接受的安全臨界濃度30 mg /m3 ( 20 mL/m3) 范
??潘永2012年第28卷第3期??東等. 含硫化氫天然氣安全防護(hù)若干問題探討 29
圍內(nèi)，對員工健康并無傷害??當(dāng)然，人體在硫化
氫中毒和環(huán)境缺氧的雙重危害下，其反應(yīng)將會更
加嚴(yán)重， 但目前未見相應(yīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)?? 從這一點(diǎn)
看，自吸過濾式防毒面具更適用于天然氣中硫化
氫濃度大于1 50 mg /m3( 100 mL/m3) 的油氣生產(chǎn)??
儲運(yùn)裝置初始泄漏應(yīng)急逃生的需求，而在低濃度
含硫天然氣生產(chǎn)作業(yè)場所配置意義并不明顯??
3.3 氣體監(jiān)測設(shè)備周期檢定
??含硫油氣田硫化氫監(jiān)測與人身安全防護(hù)規(guī)
程?? ( SY /T 6277-2005) 4. 1 . 5規(guī)定: "硫化氫監(jiān)測
儀在使用過程中要定期校驗(yàn)??固定式硫化氫監(jiān)測
儀一年校驗(yàn)一次，攜帶式硫化氫監(jiān)測儀半年校驗(yàn)
一次??"; ??石油天然氣工程可燃?xì)怏w檢測報(bào)警系
統(tǒng)安全技術(shù)規(guī)范?? ( SY 6503-2008) 9 . 2. 2 也明確
規(guī)定"已投入使用的可燃?xì)怏w檢測報(bào)警器的檢定
周期不應(yīng)超過一年"??基于這些要求，油氣生產(chǎn)
單位往往是按照上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或依據(jù)檢定機(jī)構(gòu)規(guī)
定的下次檢定日期送檢，卻忽視了計(jì)量器具檢定
周期的調(diào)整原則??
2000 年10 月23日，國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局印
發(fā)了??關(guān)于加強(qiáng)調(diào)整強(qiáng)制檢定工作計(jì)量器具檢定
周期管理工作的通知?? ( 質(zhì)技監(jiān)局量發(fā)［2000］
182 號) 文件，明確規(guī)定"國家計(jì)量檢定規(guī)程或部
門??地方計(jì)量檢定規(guī)程中規(guī)定的檢定周期是常規(guī)
條件下的最長檢定周期"，并取決于計(jì)量器具重
要性??儀器穩(wěn)定度??使用頻繁程度??維護(hù)保養(yǎng)??
使用環(huán)境等因素，而影響氣體監(jiān)測設(shè)備檢定周期
最為重要的因素則是監(jiān)測環(huán)境的可燃?xì)怏w或有毒
氣體濃度，這就要求使用單位應(yīng)根據(jù)氣體檢測報(bào)
警裝置的維護(hù)保養(yǎng)情況和使用環(huán)境等，按照??計(jì)
量器具檢驗(yàn)周期確定原則和方法?? ( JJF 1139-
2005) 及時(shí)調(diào)整檢定周期，確保檢測儀器運(yùn)行可
靠??事實(shí)上， ??含硫油氣田硫化氫監(jiān)測與人身安
全防護(hù)規(guī)程??也有"在超過滿量程濃度的環(huán)境使
用后應(yīng)重新校驗(yàn)" 的規(guī)定，但并未引起管理人員
的重視??
4 結(jié)語
含硫天然氣安全防護(hù)不僅是技術(shù)問題，更是
管理和教育問題??在這方面，發(fā)達(dá)國家有著較為
成熟的經(jīng)驗(yàn)??政府有關(guān)部門應(yīng)加大含硫油氣田的
開發(fā)建設(shè)監(jiān)管力度，統(tǒng)籌規(guī)劃安全防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
體系，充分發(fā)揮行業(yè)??企業(yè)在含硫天然氣安全防
護(hù)方面的技術(shù)優(yōu)勢，加大安全技術(shù)投入，解決生
產(chǎn)實(shí)際中存在的各種復(fù)雜環(huán)境所帶來的難題??同
時(shí)，企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)含硫油氣田安全管理，建立完善
應(yīng)急管理體系，提升員工應(yīng)對事故的能力，確保
員工和公眾安全
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??
( 上接第23頁)
2 結(jié)論
優(yōu)化是一個(gè)綜合的決策過程，單從油氣管道
結(jié)構(gòu)方面考慮是不夠的，而應(yīng)全面考慮許多其它
方面的因素，如因油氣管道結(jié)構(gòu)破壞所導(dǎo)致的財(cái)
產(chǎn)損失??人員傷亡??生產(chǎn)停頓以及重建費(fèi)用等都
是不可忽視的因素，即使是油氣管道結(jié)構(gòu)的優(yōu)
化，也應(yīng)從整個(gè)油氣管道整體考慮，從油氣管道
生命全過程來考慮??雖然優(yōu)化設(shè)計(jì)式所包含的參
數(shù)大部分是近似的，但基本上反映了各因素??
式( 4) 具有很大的適應(yīng)性，其形式可以用到
任何類型的油氣管道結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，且可以采
用一般的優(yōu)化理論??優(yōu)化式( 4) 的重要意義還在
于，它不但考慮了建設(shè)時(shí)的經(jīng)濟(jì)條件，而且也考
慮了未來服役期間的經(jīng)濟(jì)影響，并最后統(tǒng)一為油
氣管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度的優(yōu)化函數(shù)??
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