一、 含硫化氫氣田情況簡介及危害

    全世界各大產油國幾乎都含有H2S氣藏，據統計，美國南得克薩斯氣田的硫化氫含量高達98%，加拿大阿爾伯達的氣田硫化氫含量為81%,俄羅斯、伊朗、法國等國都有不同硫化氫含量的氣田。因此，含硫化氫氣藏的開發已成為天然氣開采的重要組成部分。我國也有不少氣田都含有H2S氣體，部分氣田H2S含量極高，如川東臥龍河氣田三迭系氣藏最高硫化氫含量達32%(493g/m³)，河北趙南莊氣田硫化氫含量達92%。還有一些氣田不僅H2S含量較高，還含有CO₂等氣體。

    H₂S是一種無色、劇毒、強酸性氣體，其相對密度為1.196，較空氣重。H₂S燃點為250℃，燃燒時呈藍色火焰，產生有毒的SO₂，當H₂S與空氣混合，濃度達4%-45%范圍內時，就形成一種可燃混合物。

    H₂S的毒性較一氧化碳的毒性大五至六倍，幾乎與氰化物同樣劇毒。為防止井場大氣含H₂S對人體毒害，國內目前規定安全臨界濃度為20mg/m³， H₂S溶于水形成弱酸，對金屬的腐蝕有電化學失重腐蝕、氫脆和硫化物應力腐蝕開裂。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。H2S能加速非金屬材料的老化，并對鉆井液造成污染，在對含H₂S的氣田進行勘探和開發時均應使用特殊的抗硫管材。

    二、 國外含硫化氫氣田井噴事故情況

    含硫氣井的開采是具有高度危險性的作業，世界各國在含硫氣井開采過程中，井噴事故的發生層出不窮。1975年2月2日凌晨5時，美國丹佛市一個含硫氣井發生泄漏，導致9人死亡。1980年阿拉伯灣海上鉆井作業中發生硫化氫泄漏。當時現場作業人員非常恐慌，幾個平臺作業人員試圖沿平臺前支柱爬到水里，最后19人喪生，其中10人被發現時漂浮在被硫化氫云掃過的水面。而轉移到平臺的上風側，并爬上高處直升機平臺上的幾個人則幸免于難。1999年加拿大一個含硫井發生井噴，壓井過程中采用傳統壓井方式，結果壓井失敗，導致2人死亡，Boots&Coots公司（一家得克薩斯井控公司）采用了阻止井內氣流的頂部壓井技術在燃燒同時壓井，抑制硫化氫的噴出，使得該井噴問題得以解決。

    美國得克薩斯州是含硫氣井較多的地區，從其十個油氣區歷年來發生井噴的數據統計來看，迄今為止共發生井噴事故1206起，含硫氣井事故96起，死亡144人，受傷16人。近10年來，得克薩斯州共發生井噴事故218起，其中含硫化氫氣田的事故28起，占事故總數的12.8%，因此受傷的人數為28人，死亡3人。

    由上可以看出，含硫化氫氣田開發中安全生產問題是重中之重，其中包括發生井噴等事故的防范措施，井噴事故處理的應急方案，含硫化氫氣田鉆井開發中應對硫化氫等酸性氣體的特殊技術和設備等一系列重要問題。

    三、 國外含硫化氫氣田開發中的安全措施

    1. 縱向和橫向的監管

    1975年美國丹佛市含硫氣井井噴事故發生后，政府等各部門吸取了教訓，籍此推動了政府對能源企業的約束。此后，在丹佛的很多地方，甚至在草坪上和鬧市區，都會看到寫有“酸氣”的警示牌。

    在美、俄、澳等聯邦制國家，對于環境安全監管采取的是縱向和橫向監管相結合的辦法。一方面，憲法分權的原則使得各州或省政府有權負責其轄區內的全部經濟活動，由此，油氣鉆井和天然氣配售受州級政府監管；另一方面，又按照土地所有權歸屬劃分具體礦產的監管主體，如監管鉆采活動通常由州政府負責，但如果聯邦政府是礦產所有者，則會由其派出相應的部門進行監管。

   此外，公眾利益也在油氣開發生產過程中得到充分保護，其中一個重要環節就是公眾協商。監管機構要求油氣生產企業將建設項目提交給當地政府和可能收到影響的公眾進行協商。而在項目審批中，有關方面將充分考慮公眾協商的問題和建議。

    2. 制定應急計劃

    在美國得克薩斯州，石油公司開采氣井之前必須提供應急方案，其中包括對硫化氫擴散速度的嚴格測算，以及由此測算而得出的氣井距居民區的安全距離。對于警示牌的安放位置和警示內容，得州的規定更始細致入微，甚至包括對字體、顏色的規范。

    在密西根州，該州制定的鉆探生產應急計劃極為細致，要求申請人（即石油公司）必須提供一個完整的應急計劃，為含硫化氫油氣井周圍的居民提供預警服務。其主要規定包含兩大部分：

    第一， 一旦發生硫化氫泄漏后應該采取的總體措施

    （1） 建立一個聯系人的列表，包括相關責任人的姓名、職責和聯系方式，明確指出在必要的時候，誰負責命令點燃硫化氫氣體。這一表格必須隨時更新；
    （2） 明確規定在何種緊急情況下執行該應急計劃；
    （3） 詳細規定以何種程序執行應急計劃。

    第二， 根據含硫化氫油氣井的時機情況制作相應資料
    （1） 制定一份詳細的地圖，描述油氣井所在地的居民住所、公共場所、公路和鐵路。如果是一級硫化氫油氣井，則地圖所描述的區域半徑應該是396米（1300英尺）。如果是二級硫化氫油氣井，則地圖所描述的區域半徑應該是152米（500英尺）；
    （2） 建立一份詳盡的列表，包括當地居民、企業、學校、宗教場所的地址，以及所有人員的住址和聯系方式等；
    （3） 建立一份緊急電話列表，包括油氣開發企業代表、鉆探承包人代表、緊急情況協調人、醫院、消防、環境部門的電話。

    3 安全監管機構及條例、標準

    為了保證開發和處理硫化氫氣井人員的安全，美國許多機構都制定了安全操作規則與條例。這些機構包括：
   
    美國職業安全與健康管理局（The Occupational Safety and Helth Administration，簡寫為OSHA）
     
    國家職業安全與健康研究院（The　National  Institute For Occupational Safety and Helth ,簡寫為NIOSH）
   
    美國國家標準研究院（The　American  National  Standards Institute,簡寫為ANSI_）
   
    美國地質調查局（The　U.S　Geological Survey ,簡寫為USGS）
   
    得克薩斯州鐵路委員會（Texas Railroad Commission Rule36，簡寫為TRC  Rule 36）

    在以上這五個機構中，前四個為聯邦政府機構，最后一個為州機構。州政府條例與聯邦政府條例的最大區別是，大多數的州政府條例用以保護公眾，而聯邦政府的條例基本上用以保護操作人員并主要解決呼吸設備的選擇和使用問題。例如得克薩斯鐵路委員會制定的《得克薩斯州鐵路委員會條例36(TRC Rule 36）》，明確了不同濃度硫化氫暴露半徑的計算方法，并根據這些暴露半徑制定出對公眾的保護措施。而國家職業安全與健康研究院制定的條例則包括對工作場地要求、醫療保健措施、個人保護設備、人員培訓要求、監測、警報與人員撤離等一系列工作詳細地列出了具體要求，以此保證井場作業人員的生命安全。

    在這些機構制定的所有條例中，除了一些小的差別，入USGS有關于海上操作安全的規定等之外，其余皆大同小異。而且，猶豫設計生命安全問題，規則本身特別繁瑣。

    四、 國外含硫化氫氣田環境監測和安全生產技術

    1． 含硫化氫氣田開發中的環境監測

    硫化氫監測問題是一個比較復雜的問題，涉及許多因素，如檢測器的位置、空間、風向指標、警告指示、機械通風等。同時，對監測系統進行維護是十分重要的方面，主要是指對用于監測的各種檢測裝置或感應裝置進行定期的檢查和校正，各種設備都有推薦的校正周期。通過檢查和校正，對監測系統進行維護，不僅可以使感應裝置的任何敏感性變化得以及時補償，還可保證系統所有部件正常工作，從而保證硫化氫開采的人身安全。

    2、含硫化氫氣田鉆井技術

    由于硫化氫氣體的特殊性質，含硫化氫氣田的鉆井技術不同于普通氣田。首先從井場布局上，要充分考慮到安全因素，《美國石油學會推薦作法49》詳細地規定了打含硫化氫的井場布局。其次，作好酸性氣井的井身設計是降低鉆井成本和安全生產的重要手段。另外酸性氣體鉆桿的防腐措施，鉆井泥漿和空氣硫化氫含量的監測，鉆桿測試，直到固井和完井的每一個環節都有針對硫化氫腐蝕的具體措施和技術手段，確保含硫化氫氣田鉆井的安全。

    3、含硫化氫氣田開采技術

    國外開采高硫化氫氣井的地面裝置流程有多種形式，不同的氣田有不同的地面流程。同時，在含硫化氫氣井的生產測試、含硫化氫氣井中硫的沉積及其預防方法、酸性氣體的脫除等方面都總結了一套較為成熟的技術和做法，可供我們借鑒。