硫化氢气体现场检测安全装置的设计与应用

范新忠 张斌 张作佳（新疆油田公司准东采油厂）

硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体。低浓度硫化氢气体具有臭鸡蛋气味，其相对密度为1.19 kg/m3，较空气重，溶于水，溶解度随温度升高而降低。燃烧时带蓝色火焰，并产生对眼和肺非常有害的二氧化硫气体。硫化氢的爆炸极限范围是4.3%～46%[1]。在油井生产现场发觉硫化氢的气体时，操作人员可以嗅到空气中含量百万分之一的硫化氢气体的存在。但当硫化氢浓度达到4.6 ppm，会使人的嗅觉钝化。当硫化氢在空气中的含量达到100 ppm以上，嗅觉会迅速钝化，而得出空气中不含硫化氢的不可靠的判断。因此，根据嗅觉器官测定硫化氢的存在极不可靠，十分危险。现在各生产单位工作现场都采用便携式硫化氢检测仪来确定油气中硫化氢的存在及含量。便携式气体监测仪利用化学传感器来感应硫化氢，其测定结果表示在某一瞬时流经化学传感器的硫化氢体积，它具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高，还有非常清晰的大液晶显示屏，声光报警提示，可以检测危险气体并及时提示操作人员预防等特点[2]。但是，在使用硫化氢气体检测仪时检测时，现场操作人员的技术水平与检测现场的气候环境影响造成检测数值误差较大。

1 检测操作时存在的问题

现有的检测操作程序，在检测全过程中将开启状态下的硫化氢检测仪分别固定在井口下风方向或作业人员腰部以下，距井口、液罐、导流管和其它硫化氢可能聚集的地方50 cm内下风向口范围内连续检测20 min取稳定值。如硫化氢检测仪器报警，立刻启动应急程序。但存在的问题如下：

在测量井口排出液及集输管线内液体是否有有毒有害气体时，要将井口或集输管线的放空阀打开，释放出少量的油气，再用检测仪对释放出的油气进行检测，检测探棒距离释放点太远，排放的气体会被气流吹散，造成检测结果不准确。如果将检测仪的检测探棒直接插入井口释放点检测，油气压力过大造成检测仪传感器及设备损坏[3]。

在有限空间内（室内）检测压力容器内的硫化氢含量时，需佩戴正压式呼吸器，个别员工为图省事，违章操作，不佩戴防护用品，打开释放点直接将油气排放在有限空间内检测，加大了操作员工中毒的风险，这种检测方法人为因素对测量结果影响较大。同时在排放气液时，排出的液体不但污染检测设备，飘散在空气中的油气和散落在地面的油污，增加了治理环境污染的工作量[4]。

2 检测过程

制作一个收集气液用的收集筒，为便携式检测仪提供了一个半密闭的检测空间，该收集筒能有效防止被检测气体受周围环境气候影响，保持原有的浓度。检测时能隔离有害气体与操作员工的接触，检测过程中排放的气液不会散落在地面造成环境污染。这种检测方法能连续监测，同时提高检测的准确度，降低操作时的风险，减小环境污染。

2.1 检测原理

制作一个圆形桶状容器（钢制），用来收集油井气液，该容器由气液收集桶体、气液进口、气体检测口、气液排放口、过滤隔板主要部件组成。在检测时，将被检测的气液由气液进口排放到气液收集桶内，气体充满容器后，少部分气体经过滤隔板进入气体检测口，由硫化氢检测仪对吸入的气体进行检测，确定硫化氢的存在及含量，其余气体由气液排放口排出，检测时如有液体排出可流入桶底，检测完毕后回收处理，清洗桶体，再次使用。整个检测过程不受环境气候的影响，能够持续检测。检测数值较为平稳、准确，整个检测过程操作员工与被检测气体零接触（图1）。

图1 内部结构图

2.2 检测程序

1）准备用具。需要便携式四合一硫化氢检测仪、钢制直径为150 mm气液收集桶，耐油耐酸直径0.8 mm气液收集管，透明树脂橡胶管直径0.8 mm，普通胶管气液排放管直径25 mm，安全距离2～3 m，硫化氢检测仪见图2。

图2 硫化氢检测配件示意图

2）操作方法。打开硫化器检测仪进行自检程序，正常启动后检测环境气体是否正常，有限空间内要先通风后检测；安装气液收集管和气体吸入管；安装气体排放管，室内检测需将排放管延长至室外，室外检测将排放管出口方向置于安全距离的下风口，防止操作员工发生中毒现象；将气液收集桶牢固挂靠在被检测设备上，防止掉落，密封连接气液收集管；将已启动的硫化氢检测仪与气体吸入管密封连接；缓慢打开被检设备的放空阀，听到出气声后关闭阀门，观察硫化氢检测仪的数值变化，如无变化再次打开阀门，延长排放时间，观察硫化氢数值变化，如发生报警应立即关闭阀门，记录最高数值。可重复检测2～3次，求得精确数值（图3）。

图3 检测操作

3）使用效果。通过对12#、17#、22#计量站集油管线和联合站脱硫塔出口、伴生气外输、干气外输、彩31外输管线的硫化氢含量用两种方法多次检测后取得平均值，对比检测数值（图4）。

图4 外输管线硫化氢含量检测平均值对比

通过对比数据发现，使用辅助装置后测得的数据均高于开放检测的数据，由此说明使用辅助装置后测出的硫化氢含量是真实、有效的，硫化氢检测辅助可以作为生产现场硫化氢检测的重要工具。

由于采用半密闭放空检测，检测出的硫化氢数值比散播在空气中检测数值更精确，精确的硫化氢数据给生产管理者制定更安全的防范措施提供了真实可靠的依据，在检测过程中没有发生安全事件及排放出的液体落地现象。被检查的设备连接安装时，只需更换与释放点相同管径的胶管连接即可。

2.3 检测装置的优点

1）该装置体积较小、便于携带，适用油气水井、压力容器、集输管线内的硫化氢含量检测，操作简单，安装方便。

2）检测过程不受环境气候的影响，能够持续检测，检测数值平稳、准确、时间短、效率高。检测时，杜绝操作员工与被检测气体的直接接触，无须佩戴防护装置，使用安全可靠。

3 结论

就近几年硫化氢中毒事故时有发生的现状，各个油气生产单位现场都使用便携式检测仪检测硫化氢的存在及含量，对井口、压力容器、集输管线内的硫化氢定期检测，已成为日常工作。使用此装置配合硫化氢检测仪检测有毒有害气体，可以形成统一的操作方法，获取较为准确的测量值，为现场施工及井下作业风险评估和应急预案提供准确可靠的资料，同时有效保护了操作员工的生命安全，预防人员中毒伤亡事故的发生[5]。