综合录井对硫化氢的监测方法

　　硫化氢(H2S)是一种无色、剧毒、强酸性气体。低浓度的硫化氢气体具有臭蛋味。对空气的相对密度1.176，比空气重。燃点为250℃燃烧时呈蓝色火焰，产生有毒的二氧化硫。硫化氢与空气混合，浓度达到4.3%～46%时就形成一种爆炸混合物。较低浓度的硫化氢即可使人头昏、头痛、恶心、呕吐甚至死亡，并可能产生严重的神经性后遗症。

　　1 硫化氢的监控及预防

　　1.1 硫化氢监控的要求。按要求配备固定式和携带式硫化氢监测仪，当空气中硫化氢含量超过安全临界浓度时，监测仪能自动报警，其喇叭应使井场工作人员皆能听到。

　　1.2 利用综合录井进行硫化氢监测。作好硫化氢的预测必须知道硫化氢的来源、存在形式及浸入井筒机理。

　　1.2.1 油气井中硫化氢主要来源：1)有些天然气中含硫化氢。2)地层中硫酸盐的高温还原作用所产生的硫化氢。3)石油中的含硫化合物分解产生硫化氢。4)地壳深部或幔源硫化氢通过裂缝向上部运移聚集。5)某些钻井液处理剂(硫化物、磺化物)在井下高温高压分解产生硫化氢。

　　1.2.2 油气井中硫化氢浸入井筒机理：1) 破碎岩屑释放出的硫化氢。2)地层压力低于液柱压力，地层中硫化氢浸入井筒。3)钻井液处理剂在高温热分解作用下产生硫化氢。

　　2硫化氢预测方法

　　了解硫化氢的来源、存在形式及浸入井筒机理是预测的前提，收集区域沉积环境、岩性分布、地层压力分布、油气水分布和邻井资料是预测硫化氢的关键。

　　上井前尽量收集：1)所钻区域有无硫酸盐、碳酸盐地层分布，沉积环境是否是还原环境2)已钻邻井有无硫化氢侵入记录。3)试油、采油井油/水样的含硫化氢情况。4)地层压力分布情况。5)所钻井预计油气水分布。6)那些钻井液处理剂在高温热分解作用下能产生硫化氢。在统计分析以上资料的基础上，录井前对所录井硫化氢的浸入可能性进行评估，预测可能出现硫化氢的层位。

　　2.1 了解硫化氢的分布规律。石油勘探钻井所遭遇的硫化氢气体来自地层，是可以预测和控制的。对硫化氢预测和控制需要对地层含有硫化氢的可能性进行充分估计，并充分认识硫化氢气侵时井场硫化氢浓度的平面分布规律，以确定危险区和平安区，将监测重点放在危险区。由于硫化氢是比空气重的气体，脱气器和搅拌器的作用会使硫化氢从钻井液中释放出来，所以如果硫化氢气侵，井场硫化氢浓度最高的地方是脱气器罐，带搅拌器的泥浆池，其次是井口、循环池和大土池。

　　2.1.2硫化氢气体的实时监测。在硫化氢气体常见地区，进行硫化氢气体实时监测非常必要。目前硫化氢检测方法有很多种，如利用硫化氢气体检测仪和快速化学分析方法，其中综合录井常用的方法是气敏电极检测仪。该仪器携带、安装方便，灵敏度较高，能够满足钻井现场对硫化氢检测的需要。

　　仪器测量范围为0-50ppm(或0-100ppm)，精度为±5%FS，具声、光两种报警方式，报警极限可根据需要设定(一般低限10ppm，高限20ppm)。其响应时间小于30秒，恢复时间小于30秒。适于进行H2S的在线测定。外部探测器适用温度为-20℃-70℃，比较适应新疆地区的现场作业环境。

　　(1)硫化氢监测预报实例1

　　录井现场一直注重硫化氢的监测，在多口井成功地进行了硫化氢气侵的监测和预报，避免了硫化氢中毒事件的发生，为钻井安全施工和人员安全健康提供了保障。2009年8月23日21:00XX井在钻到1287.23m，室内H2S从0ppm上升至47ppm，室外H2S从0ppm上升至8ppm，同时，气测值从800ppm上升为最大值23056ppm，C1从0ppm上升至20678ppm，组份出至C4。

　　根据H2S预报依据图发现，在20:55首先室内H2S出现异常(0ppm上升到19ppm)，相对应的气测也有小幅度异常，环境H2S(出口)略微上升(1ppm上升到4ppm)，在21:33室内H2S再次出现异常，幅度较上一次高，室内H2S浓度最高达到了47ppm，此时环境H2S(出口)也在上升(由4ppm上升到8ppm)，与H2S异常相对应的是气测值从800ppm上升为最大值约为23056ppm,C1从0ppm上升至20678ppm,组份出至C4。

　　经分析该井邻井在本段地层都有油气显示，询问泥浆工程师：泥浆方面在井深487.000m之前未加入化工材料，确认H2S的来源是由钻井新地层产生的。

　　在发现室内H2S报警后，及时通知井队发出报警见实际预报。

　　3 结论

　　3.1 硫化氢预防的注意事项：现场要多方积极配合，做好预防和保护工作。为此，需要做好以下几方面的具体工作。

　　现场要配备充足的硫化氢标准样，并定期进行检测器灵敏度的校验;

　　硫化氢检测器的工作温度为-20℃-70℃，因此冬季施工要注意检测器的保温，夏季施工防止检测器在烈日下暴晒;

　　目前综合录井检测硫化氢探头有三路，一路在钻台面下喇叭口附近，用于监测钻台下硫化氢，一路在钻井液出口缓冲罐附近，监测钻井液出口\震动筛附近的硫化氢、一路通过在气测样品气排气口处安装硫化氢探头，监测井内返出钻井液中的硫化氢，三路硫化氢检测器能够全方位监测井筒、井场环境的硫化氢含量变化。

　　为保证有效准确的检测硫化氢，必须作好保证硫化氢探头工作良好是监测硫化氢的关键;使用前要经过质检部门的检验;现场安装好硫化氢探头在使用前要标定探头。硫化氢探头的安装位置合理，为确保及时发现硫化氢的存在，要求硫化氢检测器的安装位置合理。环境中检测的硫化氢的探头安装位置要选择在硫化氢最早逸出、最易聚集硫化氢的地方。

　　3.2 硫化氢监测预报的结果。近年在录井过程中多次检测到硫化氢，并及时作出了预报。检测到硫化氢一般都是室内硫化氢超标，而环境中硫化氢异常不大。这主要是因为室外检测的硫化氢是钻井液中自然逸出的硫化氢，而室内检测的是经脱气器脱出的钻井液中的硫化氢。钻井液对硫化氢有一定的溶解度，只有井内浸入硫化氢量超过钻井液溶解饱和度或在机械破碎钻井液的情况下才能逸出。所以硫化氢科学预报应分为：1)井内硫化氢浸人预报。2)环境硫化氢危险预报。

　　H2S的危害是巨大的，但是只要录井按要求作好监测工作，出现H2S后认真分析各种资料，及时报警，重庆开县的悲剧就不会发生。

　　参考文献：

　　王清华等.塔里木油田录井技术.北京：石油工业出版社，2009.7

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文章名称： 综合录井对硫化氢的监测方法

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