硫化氢防护知识资料课件

硫硫硫硫 化化化化 氢氢氢氢 防防防防 护护护护四川石油井控技术培训中心四川石油井控技术培训中心主主 要要 内内 容容概概 述述第一章第一章 硫化氢的来源硫化氢的来源第二章第二章 硫化氢的性质及对人体的危害硫化氢的性质及对人体的危害第三章第三章 硫化氢对金属材料的腐蚀硫化氢对金属材料的腐蚀 第四章第四章 硫化氢对非金属材料和钻井液的影响硫化氢对非金属材料和钻井液的影响 第五章第五章 硫化氢腐蚀的防治措施硫化氢腐蚀的防治措施第六章第六章 含硫油气井钻井作业安全措施含硫油气井钻井作业安全措施第七章第七章 硫化氢中毒的早期抢救措施与护理硫化氢中毒的早期抢救措施与护理第八章第八章 硫化氢监测仪器与防护器具硫化氢监测仪器与防护器具概概 述述 我国现已开发的油气田不同程度地含有硫化氢气我国现已开发的油气田不同程度地含有硫化氢气体，如四川局含硫化氢气田约占已开发气田的体，如四川局含硫化氢气田约占已开发气田的78.6%78.6%，其中卧龙河气田硫化氢含量高达其中卧龙河气田硫化氢含量高达10%10%（体积比），华北（体积比），华北赵兰庄气田硫化氢含量高达赵兰庄气田硫化氢含量高达92%92%。硫化氢是仅次于氰化物的剧毒气体。一旦硫化氢气硫化氢是仅次于氰化物的剧毒气体。一旦硫化氢气井发生井喷失控事故，将导致灾难性的悲剧。如华北油井发生井喷失控事故，将导致灾难性的悲剧。如华北油田的赵田的赵4848井井喷失控，喷出大量纯硫化氢气体，造成井井喷失控，喷出大量纯硫化氢气体，造成6 6人死亡、数人中毒、人死亡、数人中毒、2020余万人大逃亡；四川的垫余万人大逃亡；四川的垫2525井井井井喷失控，硫化氢气体迫使方圆数公里范围内的百姓弃家喷失控，硫化氢气体迫使方圆数公里范围内的百姓弃家逃难。硫化氢气体不仅严重威胁人们的生命安全，污染逃难。硫化氢气体不仅严重威胁人们的生命安全，污染环境，同时对金属设备、工具也将造成严重的腐蚀破坏环境，同时对金属设备、工具也将造成严重的腐蚀破坏。相关定义相关定义 1)1)硫化氢浓度概念：硫化氢浓度概念：描述硫化氢浓度有两种方式，即体积比浓描述硫化氢浓度有两种方式，即体积比浓度和重量比浓度。度和重量比浓度。体积比浓度指硫化氢在空气中的体积比，体积比浓度指硫化氢在空气中的体积比，常用常用ppmppm表示表示(百万分比浓度百万分比浓度)，即，即1ppm=1/10000001ppm=1/1000000；现场所用硫化氢监测仪器现场所用硫化氢监测仪器通常采用该单位。通常采用该单位。重量比浓度指硫化氢在一立方空气中的重重量比浓度指硫化氢在一立方空气中的重量，常用量，常用mg/mmg/m3 3表示。表示。该单位为我国的国家该单位为我国的国家标准。标准。二者之间有以下近似换算二者之间有以下近似换算 X=(w/G)vX=(w/G)v X X某种气体的体积比某种气体的体积比 ppmppm W W每方气体中某种物质的含量每方气体中某种物质的含量 毫克毫克 GG某种气体的分子量某种气体的分子量 毫克毫克 vv标准状态下每公斤分子气体所占体积标准状态下每公斤分子气体所占体积22.422.4方方 如某井硫化氢（分子量如某井硫化氢（分子量34.08)34.08)含量含量30mg/m30mg/m3 3，则，则体积比浓度为体积比浓度为 =(30/34.08)*22.4=(30/34.08)*22.4 =19.718 ppm =19.718 ppm 阈限值阈限值(TLV)(TLV)：几乎所有工作人员长期暴露都不会：几乎所有工作人员长期暴露都不会产生不利影响的某种有毒物质在空气中的最大浓度。产生不利影响的某种有毒物质在空气中的最大浓度。硫化氢的阈限值为硫化氢的阈限值为15 mg/m15 mg/m3 3(10ppm)(10ppm)，二氧化硫的阈，二氧化硫的阈限制为限制为5.4mg/m5.4mg/m3 3(2ppm)(2ppm)安全临界浓度：工作人员在露天安全工作安全临界浓度：工作人员在露天安全工作8h8h可接受可接受的硫化氢最高浓度；硫化氢安全临界浓度为的硫化氢最高浓度；硫化氢安全临界浓度为30mg/m30mg/m3 3(20ppm)(20ppm)。危险临界浓度：达到此浓度时危险临界浓度：达到此浓度时,对生命和健康会产对生命和健康会产生不可逆转或延迟性影响；硫化氢的危险临界浓度生不可逆转或延迟性影响；硫化氢的危险临界浓度为：为：150mg/m150mg/m3 3(100ppm)(100ppm)。含硫化氢天然气：指天然气的总压等于含硫化氢天然气：指天然气的总压等于或大于或大于0.4MPa0.4MPa，而且该气体中硫化氢分压，而且该气体中硫化氢分压等于或高于等于或高于0.0003MPa0.0003MPa；或；或硫化氢含量大于硫化氢含量大于75mg/m75mg/m3 3(50ppm)(50ppm)的天然气。的天然气。硫化氢分压：指在相同温度下，一定体硫化氢分压：指在相同温度下，一定体积天然气中所含硫化氢单独占有该体积时积天然气中所含硫化氢单独占有该体积时所具有的压力。所具有的压力。第一章第一章 硫化氢的来源硫化氢的来源 硫化氢是硫和氢结合而成的气体。硫和氢都存在于硫化氢是硫和氢结合而成的气体。硫和氢都存在于动植物的机体中，在高温、高压及细菌作用下，经分解动植物的机体中，在高温、高压及细菌作用下，经分解可产生硫化氢。油气井硫化氢主要来源于以下几个方面：可产生硫化氢。油气井硫化氢主要来源于以下几个方面：1.1.热作用于油气层时，油气中的有机硫化物分解，热作用于油气层时，油气中的有机硫化物分解，产生出硫化氢；产生出硫化氢；2.2.石油中的烃类和有机质通过储集层水中的硫酸盐石油中的烃类和有机质通过储集层水中的硫酸盐的高温还原作用而产生硫化氢；的高温还原作用而产生硫化氢；3.3.通过裂缝等通道，下部地层中硫酸盐层的硫化氢通过裂缝等通道，下部地层中硫酸盐层的硫化氢上窜而来。上窜而来。含硫化氢油气田在区域分布上，多存在于碳酸盐岩含硫化氢油气田在区域分布上，多存在于碳酸盐岩-蒸发岩地层中，其含量随地层埋深增加而增大。蒸发岩地层中，其含量随地层埋深增加而增大。根据天然气中硫化氢含量，将气藏划分为五类：根据天然气中硫化氢含量，将气藏划分为五类：序序 类别类别 硫化氢含量硫化氢含量(体积比体积比)1 1 无硫气藏无硫气藏 0.0014%0.0014%2 2 低含硫气藏低含硫气藏 0.0014-0.3%0.0014-0.3%3 3 含硫气藏含硫气藏 0.3-1.0%0.3-1.0%4 4 中含硫气藏中含硫气藏 1.0-5.0%1.0-5.0%5 5 高含硫气藏高含硫气藏 5.0%5.0%第二章第二章 硫化氢的性质及对人体的危害硫化氢的性质及对人体的危害一、硫化氢的物理化学性质一、硫化氢的物理化学性质 硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体。低浓度的硫化氢是一种无色、剧毒、强酸性气体。低浓度的硫化氢气体有臭蛋味，甚至在浓度硫化氢气体有臭蛋味，甚至在浓度0.13ppm0.13ppm的情况下都的情况下都可闻到它的臭味；但其浓度高于可闻到它的臭味；但其浓度高于4.6ppm4.6ppm时，由于其对人时，由于其对人的嗅神经末梢的麻痹作用，人反而对其臭味反应减弱，的嗅神经末梢的麻痹作用，人反而对其臭味反应减弱，甚至完全闻不出来。甚至完全闻不出来。硫化氢对空气的相对密度为硫化氢对空气的相对密度为1.1761.176，较空气重，它，较空气重，它容易聚集在地势低下、空气不流通的地方，如钻台下、容易聚集在地势低下、空气不流通的地方，如钻台下、方井（或圆井）中以及机房与循环池之间。硫化氢易溶方井（或圆井）中以及机房与循环池之间。硫化氢易溶于水，又易以溶解状态变成游离状态。于水，又易以溶解状态变成游离状态。硫化氢燃点为硫化氢燃点为260260，燃烧时呈兰色火焰，产生，燃烧时呈兰色火焰，产生有毒的二氧化硫。硫化氢与空气混合浓度达有毒的二氧化硫。硫化氢与空气混合浓度达4.3 4.3 4646时就形成一种遇火将产生爆炸的混合物。时就形成一种遇火将产生爆炸的混合物。人对不同浓度的硫化氢，其感觉程度可分成：人对不同浓度的硫化氢，其感觉程度可分成：1.1.硫化氢在低浓度（硫化氢在低浓度（0.13 0.13 4.6PPm4.6PPm）时可以闻）时可以闻到臭鸡蛋味。当浓度高于到臭鸡蛋味。当浓度高于4.6PPm4.6PPm时，人的嗅觉迅速被时，人的嗅觉迅速被钝化而闻不到臭鸡蛋味。此种情况是最危险的。钝化而闻不到臭鸡蛋味。此种情况是最危险的。2.2.浓度在浓度在7 7 11mg/m11mg/m3 3时时,即使已经习惯硫化氢气即使已经习惯硫化氢气味的人也会感到难受；味的人也会感到难受；3.3.浓度为浓度为280 280 400mg/m400mg/m3 3时，气味与低浓度时一时，气味与低浓度时一样不大，也不那么臭。样不大，也不那么臭。二、硫化氢对人体的危害二、硫化氢对人体的危害 危害的生理过程：危害的生理过程：硫化氢只有进入人体并与人体的新陈代谢发生作用后，硫化氢只有进入人体并与人体的新陈代谢发生作用后，才会对人体造成伤害。才会对人体造成伤害。硫化氢主要通过人的呼吸器官，只有少量经过皮肤和硫化氢主要通过人的呼吸器官，只有少量经过皮肤和胃进入人的肌体。吸入的硫化氢大部分滞留在呼吸道里。胃进入人的肌体。吸入的硫化氢大部分滞留在呼吸道里。硫化氢是一种神经毒剂，亦为窒息性和刺激性气体。硫化氢是一种神经毒剂，亦为窒息性和刺激性气体。可与人体内部某些酶发生作用，抑制细胞呼吸，造成组织可与人体内部某些酶发生作用，抑制细胞呼吸，造成组织缺氧。硫化氢进入人体，将与血液中的溶解氧发生化学反缺氧。硫化氢进入人体，将与血液中的溶解氧发生化学反应。当硫化氢浓度极低时，它将被氧化，对人体威胁不大；应。当硫化氢浓度极低时，它将被氧化，对人体威胁不大；而硫化氢浓度较高时，将夺去血液中的氧，使人体器官缺而硫化氢浓度较高时，将夺去血液中的氧，使人体器官缺氧而中毒，甚至死亡。主要危害在于对中枢神经、血液氧氧而中毒，甚至死亡。主要危害在于对中枢神经、血液氧化过程的毒性。化过程的毒性。硫化氢对血液的作用最初是红血球数量升高然后硫化氢对血液的作用最初是红血球数量升高然后下降，血红蛋白的含量下降，血液的凝固性和粘度上下降，血红蛋白的含量下降，血液的凝固性和粘度上升。硫化氢使血液中氧气的饱和能力降低。升。硫化氢使血液中氧气的饱和能力降低。硫化氢被吸入人体，通过呼吸道，经肺部，由血硫化氢被吸入人体，通过呼吸道，经肺部，由血液运送到人体各个器官。首先刺激呼吸道，使嗅觉钝液运送到人体各个器官。首先刺激呼吸道，使嗅觉钝化、咳嗽，严重时将灼伤；眼睛被刺痛，严重时将失化、咳嗽，严重时将灼伤；眼睛被刺痛，严重时将失明；刺激神经系统，导致头晕，丧失平衡，呼吸困难；明；刺激神经系统，导致头晕，丧失平衡，呼吸困难；心脏跳动加速，严重时心脏缺氧而死亡。心脏跳动加速，严重时心脏缺氧而死亡。中毒症状：中毒症状：1.1.慢性中毒慢性中毒 人体暴露在低浓度硫化氢环境人体暴露在低浓度硫化氢环境(如如50-10050-100ppmppm)下，下，将会慢性中毒，症状是：头痛、晕眩、兴奋、恶心、口将会慢性中毒，症状是：头痛、晕眩、兴奋、恶心、口干、昏睡、眼睛剧痛、连续咳嗽、胸闷及皮肤过敏等。干、昏睡、眼睛剧痛、连续咳嗽、胸闷及皮肤过敏等。长时间在低浓度硫化氢条件下工作，也可能造成人员窒长时间在低浓度硫化氢条件下工作，也可能造成人员窒息死亡。长期低浓度接触，可出现神经衰弱综合症和植息死亡。长期低浓度接触，可出现神经衰弱综合症和植物神经功能紊乱。硫化氢作用的主要靶器是中枢神经系物神经功能紊乱。硫化氢作用的主要靶器是中枢神经系统和呼吸系统，亦可伴有心脏等多器官损害，对硫化氢统和呼吸系统，亦可伴有心脏等多器官损害，对硫化氢作用最敏感的组织是脑和粘膜接触部位。作用最敏感的组织是脑和粘膜接触部位。2.2.急性中毒急性中毒 吸入高浓度的硫化氢气体会导致气喘，脸色苍白，吸入高浓度的硫化氢气体会导致气喘，脸色苍白，肌肉痉挛；当硫化氢浓度大于肌肉痉挛；当硫化氢浓度大于700700ppmppm时，人很快失时，人很快失去知觉，几秒钟后就会窒息，呼吸和心脏停止工作，去知觉，几秒钟后就会窒息，呼吸和心脏停止工作，如果未及时抢救，会迅速死亡。而当硫化氢浓度大如果未及时抢救，会迅速死亡。而当硫化氢浓度大于于20002000ppmppm时，人体只需吸一口气，就很难抢救而立时，人体只需吸一口气，就很难抢救而立即死亡。即死亡。硫化氢急性中毒后，会引起肺炎、肺水肿、脑膜炎硫化氢急性中毒后，会引起肺炎、肺水肿、脑膜炎和脑炎等疾病。人经硫化氢中毒后，对其敏感性提和脑炎等疾病。人经硫化氢中毒后，对其敏感性提高，如人肺受硫化氢中毒后，即使空气中硫化氢浓高，如人肺受硫化氢中毒后，即使空气中硫化氢浓度较低时，也会引起新的中毒。度较低时，也会引起新的中毒。硫化氢的毒性较一氧化碳大五六倍，几乎与硫化氢的毒性较一氧化碳大五六倍，几乎与氰化氢同样剧毒氰化氢同样剧毒，不同浓度的硫化氢对人体的危害：不同浓度的硫化氢对人体的危害：硫化氢浓度硫化氢浓度 百分比百分比 mg/mmg/m3 3 人人 体体 中中 毒毒 情情 况况 0.001 15 0.001 15 0.002 30 0.002 30 0.01 150 0.01 150 0.02 300 0.02 300 0.05 750 0.05 750 0.07 1050 0.07 1050 0.10 1500 0.10 1500可嗅到一种明显的和讨厌的臭蛋气味可嗅到一种明显的和讨厌的臭蛋气味可在露天安全工作小时可在露天安全工作小时3 31515分钟可抑制嗅觉能刺痛眼和喉道分钟可抑制嗅觉能刺痛眼和喉道很短时间内就抑制嗅觉，刺痛眼和喉道很短时间内就抑制嗅觉，刺痛眼和喉道人发晕，几分钟内停止呼吸需立即作人工呼吸人发晕，几分钟内停止呼吸需立即作人工呼吸很快就不省人事，若不作人工呼吸将导致死亡很快就不省人事，若不作人工呼吸将导致死亡立即不省人事，几分钟内死亡立即不省人事，几分钟内死亡 第三章第三章 硫化氢对金属材料的腐蚀硫化氢对金属材料的腐蚀 硫化氢溶解在水中形成弱酸（在硫化氢溶解在水中形成弱酸（在76mm76mm汞柱即汞柱即10.13kPa3010.13kPa30时约为时约为3000mg/L)3000mg/L)，对金属的腐蚀形式有，对金属的腐蚀形式有电化学腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀开裂，以后两者为电化学腐蚀、氢脆和硫化物应力腐蚀开裂，以后两者为主一般统称为氢脆破坏。主一般统称为氢脆破坏。第一节第一节 硫化氢电化学腐蚀机理硫化氢电化学腐蚀机理 1.1.硫化氢溶在水中按下式分步离解：硫化氢溶在水中按下式分步离解：硫化氢硫化氢HSHS-+H+H+S S2-2-+2H+2H+反应平衡式向左或向右取决于溶液的反应平衡式向左或向右取决于溶液的PHPH值，在中性值，在中性和碱性介质中含硫氢离子最多，在酸性介和碱性介质中含硫氢离子最多，在酸性介质中含分子硫化氢最多（见图质中含分子硫化氢最多（见图1 1）。硫化氢在溶液中的）。硫化氢在溶液中的饱和度随温度升高而降低，随压力增大而增加。饱和度随温度升高而降低，随压力增大而增加。从图中可看出，当从图中可看出，当pH在在36时，硫化氢几乎完时，硫化氢几乎完全以分子形式存在，而全以分子形式存在，而pH值在值在69之间则有硫之间则有硫化氢分子与化氢分子与HS-和和S2-共存。共存。pH值高时，硫化氢分子转为离子态硫化物，值高时，硫化氢分子转为离子态硫化物，它对人体无直接危害。但当它对人体无直接危害。但当pH值下降时，硫化值下降时，硫化物离子则还原成硫化氢分子造成严重问题。物离子则还原成硫化氢分子造成严重问题。分子所占比例分子所占比例离子所占比例离子所占比例百百分分比比金属的电化学失重腐蚀指金属与介质发生金属的电化学失重腐蚀指金属与介质发生电化学反应而引起的变质和损坏的现象。电化学反应而引起的变质和损坏的现象。金属与电解质溶液接触时，由于金属表面金属与电解质溶液接触时，由于金属表面的不均匀性，如金属种类、组织、结晶方向、的不均匀性，如金属种类、组织、结晶方向、内应力等，或者由于与金属不同部位接触的电内应力等，或者由于与金属不同部位接触的电介液的种类、浓度、温度、流速等的差别，从介液的种类、浓度、温度、流速等的差别，从而在金属表面出现阳极和阴极区。阳极区和阴而在金属表面出现阳极和阴极区。阳极区和阴极区通过金属本身互相闭合而形成许多腐蚀微极区通过金属本身互相闭合而形成许多腐蚀微电池和宏观电池。电化学失重腐蚀就是通过这电池和宏观电池。电化学失重腐蚀就是通过这些阳极区和阴极区反应过程进行的。些阳极区和阴极区反应过程进行的。宏观腐蚀电池：宏观腐蚀电池：异金属接触电池异金属接触电池浓差电池浓差电池（盐浓差电池和氧浓差电池）（盐浓差电池和氧浓差电池）温差电池温差电池微观腐蚀电池：微观腐蚀电池：金属化学成分的不均匀性金属化学成分的不均匀性组织结构的不均匀性组织结构的不均匀性金属表面膜的不完整性金属表面膜的不完整性金属表面物理状态的不均匀性金属表面物理状态的不均匀性硫化氢对金属的腐蚀是氢去极化过程，反应式硫化氢对金属的腐蚀是氢去极化过程，反应式如下：如下：阳极氧化反应：阳极氧化反应：Fe2eFe2+阴极还原反应：阴极还原反应：2H+2eH2Fe2+与硫化氢总的腐蚀过程的反应：与硫化氢总的腐蚀过程的反应：xFe2+y硫化氢硫化氢FexSy+H2上述反应式简化表述了硫化氢对金属材料的上述反应式简化表述了硫化氢对金属材料的电化学失重腐蚀机理，而实际腐蚀机理要复杂电化学失重腐蚀机理，而实际腐蚀机理要复杂得多。得多。FexSy表示各种硫化铁通式。当硫化氢浓度在表示各种硫化铁通式。当硫化氢浓度在2.0mg/L以下时，金属表面的硫化物薄膜由陨铁以下时，金属表面的硫化物薄膜由陨铁矿矿FeS和黄铁矿和黄铁矿FeS2组成，其晶粒组成，其晶粒0.02m以下，以下，晶格缺陷相对较小，可阻止铁阳离子扩散，因晶格缺陷相对较小，可阻止铁阳离子扩散，因而对金属有一定的保护作用。但当硫化氢浓度而对金属有一定的保护作用。但当硫化氢浓度在在2.0mg/L以上时，就生成以上时，就生成Fe9S8（所谓坎西特）（所谓坎西特）。当硫化氢浓度高于。当硫化氢浓度高于20mg/L时，腐蚀产物以时，腐蚀产物以Fe9S8居多，晶体也增大居多，晶体也增大0.075m.。其晶体不完。其晶体不完整，不能阻止铁阳离子扩散，也就不具备对金整，不能阻止铁阳离子扩散，也就不具备对金属的防护作用，其腐蚀速度也加快。属的防护作用，其腐蚀速度也加快。钢材受到硫化氢腐蚀以后阳极的最终产物就是钢材受到硫化氢腐蚀以后阳极的最终产物就是硫化铁，该产物通常是一种有缺陷的结构，它硫化铁，该产物通常是一种有缺陷的结构，它与钢铁表面的粘结力差，易脱落，易氧化，且与钢铁表面的粘结力差，易脱落，易氧化，且电位较正，于是作为阴极与钢铁基体构成一个电位较正，于是作为阴极与钢铁基体构成一个活性的微电池，与之形成的电位差可达活性的微电池，与之形成的电位差可达0.2V0.4V，对钢铁基体继续进行腐蚀，导致油气，对钢铁基体继续进行腐蚀，导致油气田设备、工具很深的田设备、工具很深的“溃烂溃烂”，并很快破坏。，并很快破坏。金属的电化学失重腐蚀是集中在金属局部区金属的电化学失重腐蚀是集中在金属局部区域域阳极区，阴极区没有金属腐蚀，因此电阳极区，阴极区没有金属腐蚀，因此电化学失重腐蚀实质上是局部腐蚀。化学失重腐蚀实质上是局部腐蚀。局部腐蚀是设备腐蚀破坏的一种重要形式，局部腐蚀是设备腐蚀破坏的一种重要形式，工程中的重大突发腐蚀事故多是由于局部腐蚀工程中的重大突发腐蚀事故多是由于局部腐蚀造成的。造成的。8种局部腐蚀形态：电偶腐蚀、孔蚀（点蚀）、种局部腐蚀形态：电偶腐蚀、孔蚀（点蚀）、缝隙腐蚀、沿晶腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀缝隙腐蚀、沿晶腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀。开裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀。（1）电偶腐蚀：异种金属彼此接触或通过其它）电偶腐蚀：异种金属彼此接触或通过其它导体连通，处于同一介质中，会造成接触部分导体连通，处于同一介质中，会造成接触部分的局部腐蚀。其中电位较低的金属，溶解速度的局部腐蚀。其中电位较低的金属，溶解速度增大，电位较高的金属，溶解速度反而减小，增大，电位较高的金属，溶解速度反而减小，这种腐蚀称为电偶腐蚀，或称接触腐蚀、双金这种腐蚀称为电偶腐蚀，或称接触腐蚀、双金属腐蚀。属腐蚀。（2）孔蚀（点蚀）：又叫点蚀、坑蚀，是一种集中）孔蚀（点蚀）：又叫点蚀、坑蚀，是一种集中发生在某些点处并向金属内部发展的孔、坑状腐蚀。发生在某些点处并向金属内部发展的孔、坑状腐蚀。孔蚀是一种隐蔽性极强、破坏性极大的腐蚀形式，由孔蚀是一种隐蔽性极强、破坏性极大的腐蚀形式，由于难于预估及检测，往往造成金属腐蚀穿孔，引起容于难于预估及检测，往往造成金属腐蚀穿孔，引起容器、管道等设施的破坏，而且诱发其它的局部腐蚀形器、管道等设施的破坏，而且诱发其它的局部腐蚀形式，导致突发的灾难性事故。式，导致突发的灾难性事故。（3）缝隙腐蚀：金属部件在介质中，由于金属与金）缝隙腐蚀：金属部件在介质中，由于金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙，使缝隙内属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙，使缝隙内的介质处于滞流状态，引起缝内金属的加速腐蚀。的介质处于滞流状态，引起缝内金属的加速腐蚀。（4）沿晶腐蚀：腐蚀沿着金属或合金的晶）沿晶腐蚀：腐蚀沿着金属或合金的晶粒边界或其它的邻近区域发展，晶粒本身腐粒边界或其它的邻近区域发展，晶粒本身腐蚀很轻微，这种腐蚀便称为沿晶腐蚀，又叫蚀很轻微，这种腐蚀便称为沿晶腐蚀，又叫作晶间腐蚀。作晶间腐蚀。（5）选择性腐蚀：合金在腐蚀过程中，腐）选择性腐蚀：合金在腐蚀过程中，腐蚀介质不是按合金的比例侵蚀，而是发生了蚀介质不是按合金的比例侵蚀，而是发生了其中某种成分的选择性溶解，使合金的机械其中某种成分的选择性溶解，使合金的机械强度下降，这种腐蚀形态称之为成分选择腐强度下降，这种腐蚀形态称之为成分选择腐蚀，或称为选择性腐蚀。蚀，或称为选择性腐蚀。（6）应力腐蚀开裂（）应力腐蚀开裂（SCC）：简称应力腐）：简称应力腐蚀，它是在拉应力和特定的腐蚀介质共同作蚀，它是在拉应力和特定的腐蚀介质共同作用下发生的金属材料的破断现象。用下发生的金属材料的破断现象。（7）腐蚀疲劳：金属在腐蚀介质和交变应）腐蚀疲劳：金属在腐蚀介质和交变应力共同作用下引起的破坏为腐蚀疲劳。力共同作用下引起的破坏为腐蚀疲劳。（8）磨损腐蚀：指在磨损和腐蚀的综合作）磨损腐蚀：指在磨损和腐蚀的综合作用下材料发生的加速腐蚀破坏。有三种表现用下材料发生的加速腐蚀破坏。有三种表现形式：摩振腐蚀、湍流腐蚀和空泡腐蚀。形式：摩振腐蚀、湍流腐蚀和空泡腐蚀。2.2.硫化氢对金属的腐蚀是氢去极化过程硫化氢对金属的腐蚀是氢去极化过程,反应式如反应式如下：下：FeFe2eFe2eFe2+2+（阳极反应）（阳极反应）2H2H+2eH+2eH2 2 （阴极反应）（阴极反应）FeFe2+2+与硫化氢反应与硫化氢反应 XFeXFe2+2+Y+Y硫化氢硫化氢FeFex xS Sy y+2YH+2YH+上述反应式简化表述了硫化氢对金属材料的电化上述反应式简化表述了硫化氢对金属材料的电化学腐蚀机理，而实际腐蚀机理要复杂得多。学腐蚀机理，而实际腐蚀机理要复杂得多。FeFex xS Sy y表示各种硫化铁通式，是一种疏松的物质。表示各种硫化铁通式，是一种疏松的物质。硫化铁对于铁和钢是阴极，与之形成的电位差可达硫化铁对于铁和钢是阴极，与之形成的电位差可达0.20.20.4V0.4V，电化学腐蚀使钢材表面产生蚀坑、斑点和大，电化学腐蚀使钢材表面产生蚀坑、斑点和大面脱落，造成设备变薄、穿孔、强度减弱等现象，甚面脱落，造成设备变薄、穿孔、强度减弱等现象，甚至造成破坏。至造成破坏。第二节第二节 影响硫化氢腐蚀的主要因素影响硫化氢腐蚀的主要因素一、硫化氢浓度（或分压）一、硫化氢浓度（或分压）硫化氢浓度对金属的腐蚀影响是很复杂的，对金属硫化氢浓度对金属的腐蚀影响是很复杂的，对金属的电化学失重腐蚀影响和硫化物应力腐蚀开裂影响是不的电化学失重腐蚀影响和硫化物应力腐蚀开裂影响是不同的。同的。硫化氢浓度对金属电化学失重腐蚀的影响如图硫化氢浓度对金属电化学失重腐蚀的影响如图3 34 4所示。当硫化氢浓度由所示。当硫化氢浓度由2ppm2ppm增加到增加到150ppm150ppm，金属腐蚀速，金属腐蚀速率迅速增加；硫化氢浓度增加到率迅速增加；硫化氢浓度增加到400ppm400ppm，腐蚀速率达到，腐蚀速率达到高峰；但当硫化氢浓度继续增加到高峰；但当硫化氢浓度继续增加到1600ppm1600ppm时，腐蚀速时，腐蚀速率反而下降（由于金属材料表面形成硫化铁保护膜）；率反而下降（由于金属材料表面形成硫化铁保护膜）；当硫化氢浓度在当硫化氢浓度在1600ppm1600ppm2400 ppm2400 ppm时，则腐蚀速率基时，则腐蚀速率基本不变。本不变。在涉及硫化氢浓度对金属氢脆和硫化物应力腐在涉及硫化氢浓度对金属氢脆和硫化物应力腐蚀开裂的影响时，往往以含硫化物气体的总压力和蚀开裂的影响时，往往以含硫化物气体的总压力和硫化氢分压作为衡量指标。硫化氢分压作为衡量指标。总压力总压力硫化氢分压硫化氢分压硫化氢浓度硫化氢浓度H+pH值值氢去极化腐蚀加剧氢去极化腐蚀加剧腐腐蚀加速蚀加速天然气的总压等于或大于天然气的总压等于或大于0.4MPa（60Psia），），而且该天然气中硫化氢分压等于或大于而且该天然气中硫化氢分压等于或大于0.0003MPa；或硫化氢含量大于；或硫化氢含量大于75mg/m3（50ppm）的天然气）的天然气属酸性环境，必须考虑使用抗硫金属材料。属酸性环境，必须考虑使用抗硫金属材料。某些研究认为：对于中低压（某些研究认为：对于中低压（6.9MPa）的含）的含硫天然气，必须考虑使用抗硫材料的硫化氢下限硫天然气，必须考虑使用抗硫材料的硫化氢下限浓度为浓度为0.005g/m3；对于压力高于；对于压力高于6.9MPa的含硫的含硫天然气，必须计算其硫化氢分压后再确定。天然气，必须计算其硫化氢分压后再确定。图35碳钢在不同浓度硫化氢溶液中的近似断裂时间由图可知，介质中的硫化氢浓度在由图可知，介质中的硫化氢浓度在50ppm以下，以下，敏感金属材料硫化物应力腐蚀开裂的时间较长；敏感金属材料硫化物应力腐蚀开裂的时间较长；介质中的硫化氢浓度在介质中的硫化氢浓度在50ppm以上，高强度敏感以上，高强度敏感金属材料发生硫化物应力腐蚀开裂的时间与浓度金属材料发生硫化物应力腐蚀开裂的时间与浓度无关。这说明硫化物应力腐蚀开裂存在一个下限无关。这说明硫化物应力腐蚀开裂存在一个下限值，而且在很短时间内发生硫化物应力腐蚀开裂。值，而且在很短时间内发生硫化物应力腐蚀开裂。当介质中的硫化氢浓度很低（当介质中的硫化氢浓度很低（0.1ppm）时，仍能）时，仍能使高强度敏感金属材料发生硫化物应力腐蚀开裂，使高强度敏感金属材料发生硫化物应力腐蚀开裂，只是破裂时间较长。只是破裂时间较长。二、细菌腐蚀二、细菌腐蚀 危害最大的是硫酸盐还原菌和硫菌，危害最大的是硫酸盐还原菌和硫菌，80%80%生生产井的设备腐蚀都与硫酸盐还原菌有关。细菌产井的设备腐蚀都与硫酸盐还原菌有关。细菌腐蚀易发生在积水的设备、管柱部位腐蚀易发生在积水的设备、管柱部位,如容器、如容器、油井套管柱、冷却冷凝设备底部等。硫酸盐还油井套管柱、冷却冷凝设备底部等。硫酸盐还原菌不断氧化水中的分子氢，从而使亚硫酸盐原菌不断氧化水中的分子氢，从而使亚硫酸盐和硫酸盐转变成硫化氢：和硫酸盐转变成硫化氢：2H2H+SO+SO4 42-2-+4H+4H2 2硫化氢硫化氢+4H+4H2 2O O 铁在介质中仅有硫化氢时的腐蚀速度为铁在介质中仅有硫化氢时的腐蚀速度为0.3 0.3 0.5mm/a0.5mm/a，由于硫酸盐还原菌的存在会加剧油，由于硫酸盐还原菌的存在会加剧油气田设备、管材的腐蚀。气田设备、管材的腐蚀。三、氢脆和硫化物应力腐蚀开裂三、氢脆和硫化物应力腐蚀开裂 硫化氢对金属材料的腐蚀破坏，其主要危险还不硫化氢对金属材料的腐蚀破坏，其主要危险还不在于电化学腐蚀，而是由于其加剧了金属的渗氢作用，在于电化学腐蚀，而是由于其加剧了金属的渗氢作用，导致金属材料的氢脆破坏和硫化物应力腐蚀开裂。导致金属材料的氢脆破坏和硫化物应力腐蚀开裂。比较经典的氢脆破坏理论是内压力理论：硫化氢比较经典的氢脆破坏理论是内压力理论：硫化氢电化学腐蚀产生的氢原子，在向钢材内部扩散过程中电化学腐蚀产生的氢原子，在向钢材内部扩散过程中遇到裂缝空隙、晶格层间错断、夹渣或其它缺陷时，遇到裂缝空隙、晶格层间错断、夹渣或其它缺陷时，氢原子就在这些地方结合成比氢原子体积大氢原子就在这些地方结合成比氢原子体积大2020倍的氢倍的氢分子（用氢探测装置对试样检查证实了氢是以分子形分子（用氢探测装置对试样检查证实了氢是以分子形式存在），体积膨胀。这样就在钢材内部产生极大的式存在），体积膨胀。这样就在钢材内部产生极大的压力压力(即内应力，可高达即内应力，可高达30MPa30MPa以上以上)，致使低碳钢或，致使低碳钢或H1晶格中溶解氢；111捕集吸附态的氢；H2分子态氢图32氢在钢中的状态软钢发生氢鼓泡，高强度钢或硬度高的钢材内部产生软钢发生氢鼓泡，高强度钢或硬度高的钢材内部产生微裂纹，使钢材变脆，延展性下降，出现破裂，即为微裂纹，使钢材变脆，延展性下降，出现破裂，即为氢脆。氢脆。所谓硫化物应力腐蚀开裂，就是钢材在足所谓硫化物应力腐蚀开裂，就是钢材在足够大的外加拉力或残余张力下，与氢脆裂纹同时作用够大的外加拉力或残余张力下，与氢脆裂纹同时作用下发生的破裂。下发生的破裂。大量研究和现场情况表明，金属处于静载荷条件大量研究和现场情况表明，金属处于静载荷条件下的氢脆导致金属的持久强度降低（称之为静力氢疲下的氢脆导致金属的持久强度降低（称之为静力氢疲劳）。金属强度愈高，则金属静力氢疲劳破坏的倾向劳）。金属强度愈高，则金属静力氢疲劳破坏的倾向也愈大。也愈大。金属材料的硬度愈大，其静力氢疲劳倾向也愈大，金属材料的硬度愈大，其静力氢疲劳倾向也愈大，而低强度塑性好的钢材则具有良好的耐静力氢疲劳性而低强度塑性好的钢材则具有良好的耐静力氢疲劳性能。因此，相关标准规定含硫油气田使用的钢材，其能。因此，相关标准规定含硫油气田使用的钢材，其屈服极限小于屈服极限小于65.5MPa65.5MPa，硬度不大于硬度不大于HRC22HRC22。若需使用屈服极限和硬度比上述要。若需使用屈服极限和硬度比上述要求高的钢材，必须经适当的热处理（如调质、固溶处求高的钢材，必须经适当的热处理（如调质、固溶处理等）并在含硫化氢介质环境中试验，证实其具有抗理等）并在含硫化氢介质环境中试验，证实其具有抗硫化氢应力腐蚀开裂性能后，方可采用。硫化氢应力腐蚀开裂性能后，方可采用。应力和硬度对应力腐蚀破坏的影响见图应力和硬度对应力腐蚀破坏的影响见图3 3。硫化物应力腐蚀开裂的五个特征：硫化物应力腐蚀开裂的五个特征：1.1.断口平整，象陶瓷断口，不存在塑性变断口平整，象陶瓷断口，不存在塑性变形；形；2.2.主要发生在受拉应力时，断口主裂纹与主要发生在受拉应力时，断口主裂纹与拉力方向垂直；拉力方向垂直；3.3.多发生在设备使用不久，属于低应力下多发生在设备使用不久，属于低应力下破裂；破裂；4.4.这种破裂往往是突然性断裂，没有任何这种破裂往往是突然性断裂，没有任何先兆；先兆；5.5.裂源多发生在应力集中点。裂源多发生在应力集中点。四、四、温度温度 温度对硫化氢应力腐蚀开裂的影响较大。温度对硫化氢应力腐蚀开裂的影响较大。在一定温在一定温度范围内，温度升高，硫化物应力腐蚀开裂倾向减小。度范围内，温度升高，硫化物应力腐蚀开裂倾向减小。在在2525左右，金属被破坏所用的时间最短，硫化氢应力左右，金属被破坏所用的时间最短，硫化氢应力腐蚀最为活跃；当温度升高到一定值腐蚀最为活跃；当温度升高到一定值(93)(93)以上，氢的以上，氢的扩散速度极大，反而从钢材中逸出，不会发生应力腐蚀。扩散速度极大，反而从钢材中逸出，不会发生应力腐蚀。因此，当井下温度高于因此，当井下温度高于9393时，油气井中的套管和时，油气井中的套管和钻铤可以不考虑其抗硫性能。钻铤可以不考虑其抗硫性能。(对电化学腐蚀而言，温对电化学腐蚀而言，温度升高则腐蚀速度加快。研究表明，温度每升高度升高则腐蚀速度加快。研究表明，温度每升高1010，腐蚀速度增加腐蚀速度增加2 24 4倍。倍。)图图4 4表示了钢材的硫化物应力腐蚀破裂的敏感性与表示了钢材的硫化物应力腐蚀破裂的敏感性与温度的关系。温度的关系。五、五、PHPH值值 PHPH值值对对电电化化学学失失重重腐腐蚀蚀和和硫硫化化物物应应力力腐腐蚀蚀开开裂裂的的影影响响都都大大。随随着着溶溶液液PHPH值值降降低低(酸酸性性增增大大)，电电化化学学失失重重腐腐蚀蚀和和硫硫化化物物应应力力腐腐蚀蚀都都增增加加。当当PH6PH6PH6时时，产产生生一一般般腐腐蚀蚀；当当PH9PH9时时，就就很很少少发发生生硫硫化化物物应应力力腐腐蚀蚀开开裂裂。故故而而在在钻钻开开含含硫硫地地层层后后，钻钻井井液液的的PHPH值应始终控制在值应始终控制在9.59.5以上。以上。图图5 5表示在含硫化氢和不含硫化氢溶液中表示在含硫化氢和不含硫化氢溶液中PHPH值对钢材破坏时间的影响。值对钢材破坏时间的影响。图图5 5 在含硫化氢和不含硫化氢溶液中在含硫化氢和不含硫化氢溶液中PHPH值值 对钢材破坏时间的影响对钢材破坏时间的影响 第四章第四章 硫化氢对非金属材料和钻井液的影响硫化氢对非金属材料和钻井液的影响一、硫化氢能加速非金属材料的老化一、硫化氢能加速非金属材料的老化 在油气田勘探开发中在油气田勘探开发中,地面设备、钻井和完井井口地面设备、钻井和完井井口装置以及井下工具中大量采用装置以及井下工具中大量采用橡胶、浸油石墨、石棉橡胶、浸油石墨、石棉等等非金属材料制作的密封件。它们在硫化氢环境中使用一非金属材料制作的密封件。它们在硫化氢环境中使用一定时间后，橡胶会产生鼓泡胀大、失去弹性；浸油石墨定时间后，橡胶会产生鼓泡胀大、失去弹性；浸油石墨及石棉绳上的油被溶解而导致密封件的失效。及石棉绳上的油被溶解而导致密封件的失效。二、硫化氢对钻井液的污染二、硫化氢对钻井液的污染 硫化氢主要是对水基钻井液有较大的污染。它会使硫化氢主要是对水基钻井液有较大的污染。它会使钻井液性能发生很大变化，如密度下降、钻井液性能发生很大变化，如密度下降、PHPH值下降、粘值下降、粘度上升，以致形成流不动的冻胶；颜色变为瓦灰色、墨度上升，以致形成流不动的冻胶；颜色变为瓦灰色、墨色或墨绿色。色或墨绿色。第五章第五章 钻井工程防硫化氢腐蚀措施钻井工程防硫化氢腐蚀措施 钻井和开发用井下管材及地面设备应采用抗硫材质钻井和开发用井下管材及地面设备应采用抗硫材质或有相应的防硫措施。或有相应的防硫措施。一、金属材料一、金属材料 除前述硫化氢环境使用的钢材其屈服极限不大于除前述硫化氢环境使用的钢材其屈服极限不大于65.5MPa65.5MPa，硬度不大于，硬度不大于HRC22HRC22以外，可在钻井液中加入缓以外，可在钻井液中加入缓蚀剂（包括生产井）和除硫剂来减缓硫化氢对金属材料蚀剂（包括生产井）和除硫剂来减缓硫化氢对金属材料的腐蚀速率，以延长井下管材和地面设备的使用寿命。的腐蚀速率，以延长井下管材和地面设备的使用寿命。1.1.缓蚀剂缓蚀剂 缓蚀剂可分为有机和无机化合物两大类。缓蚀剂可分为有机和无机化合物两大类。(1)(1)有机化合物类缓蚀剂。缓蚀作用原理大多是经有机化合物类缓蚀剂。缓蚀作用原理大多是经物理吸附物理吸附(静电引力等静电引力等)和化学吸附和化学吸附(氮、氮、氟、磷、硫非共价电子对氟、磷、硫非共价电子对)覆盖在金属表面而对金属起覆盖在金属表面而对金属起到保护作用到保护作用(不含化学变化不含化学变化)。当有机缓蚀剂以其极性基附于金属表面、其碳氢当有机缓蚀剂以其极性基附于金属表面、其碳氢链非极性基部分则在金属表面形成屏蔽层（膜）起到链非极性基部分则在金属表面形成屏蔽层（膜）起到抑制金属腐腐的作用。此外，有的缓蚀剂与金属阳离抑制金属腐腐的作用。此外，有的缓蚀剂与金属阳离子生成不溶性物质或稳定的络合物，在金属表面形成子生成不溶性物质或稳定的络合物，在金属表面形成沉淀性保护膜而起到抑制金属腐蚀的作用。沉淀性保护膜而起到抑制金属腐蚀的作用。这类缓蚀剂有脂肪酸胺盐（这类缓蚀剂有脂肪酸胺盐（PA-40PA-40、PA-50PA-50等），等），胺（双氢胺、甲基丙基矾胺、尼凡胺（双氢胺、甲基丙基矾胺、尼凡J18J18、康托尔），酰、康托尔），酰胺（胺（70197019、川天、川天2-12-1、川天、川天2-22-2、川天、川天2-32-3、PA-75PA-75、A-A-162162等），季胺盐（等），季胺盐（72517251、45024502等），咪唑林（等），咪唑林（10171017），），吡啶（粗吡啶、吡啶（粗吡啶、重质吡啶重质吡啶19011901等），聚酰胺（兰等），聚酰胺（兰4-A4-A等）。经室等）。经室内评定和现场使用来看，酰胺型缓蚀剂较其它内评定和现场使用来看，酰胺型缓蚀剂较其它缓蚀剂具有更高的缓蚀率，其用量少，成膜性缓蚀剂具有更高的缓蚀率，其用量少，成膜性能好且牢固，无臭味，抗氢渗透能力强，不污能好且牢固，无臭味，抗氢渗透能力强，不污染环境。染环境。(2)(2)无机化合物缓蚀剂。其缓蚀剂作用原理无机化合物缓蚀剂。其缓蚀剂作用原理是使金属表面氧化而生成钝化膜或改变金属腐是使金属表面氧化而生成钝化膜或改变金属腐蚀电位来达到抑制金属腐蚀的目的。这类缓蚀蚀电位来达到抑制金属腐蚀的目的。这类缓蚀剂又称之为钝化剂或阳性缓蚀剂。这类缓蚀剂剂又称之为钝化剂或阳性缓蚀剂。这类缓蚀剂有络酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐、磷酸盐等。有络酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐、磷酸盐等。2.2.除硫剂除硫剂 在含硫油气层钻进时，用除硫剂经化学反在含硫油气层钻进时，用除硫剂经化学反应将随岩屑和溢流进入钻井液中的硫化氢转变应将随岩屑和溢流进入钻井液中的硫化氢转变为一为一种稳定的惰性物质，不与钢材起反应，达到抑种稳定的惰性物质，不与钢材起反应，达到抑制腐蚀的目的。大多数除硫剂都是通过吸附或制腐蚀的目的。大多数除硫剂都是通过吸附或离子反应沉淀方式起作用。若为表面吸附式，离子反应沉淀方式起作用。若为表面吸附式，则泥浆需充分搅拌以保证与硫化氢之间有充分则泥浆需充分搅拌以保证与硫化氢之间有充分接触的机会；若为离子反应沉淀式，则需了解接触的机会；若为离子反应沉淀式，则需了解除硫剂的特点，保证钻井液各种参数（如除硫剂的特点，保证钻井液各种参数（如PHPH值值和含盐量等）以有利于除硫剂充分发挥作用。和含盐量等）以有利于除硫剂充分发挥作用。除硫剂主要有铜、锌和铁的金属化合物。除硫剂主要有铜、锌和铁的金属化合物。(1)(1)碳酸铜。铜化合物中碳酸铜的除硫效果碳酸铜。铜化合物中碳酸铜的除硫效果最好。当铜离子和亚铜离子与二价硫化物离子最好。当铜离子和亚铜离子与二价硫化物离子反应生成惰性硫化铜和硫化亚铜沉淀，而脱除反应生成惰性硫化铜和硫化亚铜沉淀，而脱除钻井液中的硫化氢。其对钻井液性能不会产生钻井液中的硫化氢。其对钻井液性能不会产生不利影响不利影响,但铜与钢材会形成但铜与钢材会形成Cu-FeCu-Fe腐蚀原电腐蚀原电池，反而加速钢材电化学腐蚀，即以一种腐蚀池，反而加速钢材电化学腐蚀，即以一种腐蚀代替了另一种腐蚀，这样就限制了它的使用。代替了另一种腐蚀，这样就限制了它的使用。目前，现场最常用的除硫剂为微孔碱式碳目前，现场最常用的除硫剂为微孔碱式碳酸锌和氧化铁（海绵铁）。酸锌和氧化铁（海绵铁）。(2)(2)碱式碳酸锌。碳酸锌作为除硫剂能避免碱式碳酸锌。碳酸锌作为除硫剂能避免碳酸铜带来的双金属腐蚀问题，但碳酸锌和硫碳酸铜带来的双金属腐蚀问题，但碳酸锌和硫化氢的反应受化氢的反应受PHPH值的影响，如果值的影响，如果PHPH值降低，则值降低，则硫化氢可能再生，故它作为除硫剂已被碱式碳硫化氢可能再生，故它作为除硫剂已被碱式碳酸锌所取代。如四川石油设计院生产的川设酸锌所取代。如四川石油设计院生产的川设6-16-1微孔碱式碳酸锌为一种白色、无毒、无臭的粉微孔碱式碳酸锌为一种白色、无毒、无臭的粉末状物质末状物质,它与钻井液中的硫化物反应生成不它与钻井液中的硫化物反应生成不溶于水的硫化锌沉淀。当钻井液溶于水的硫化锌沉淀。当钻井液PHPH值在值在9 91111时，时，其除硫效果最好。其除硫效果最好。它与硫化物的化学反应如下：它与硫化物的化学反应如下：ZnCOZnCO3 3Zn(OH)Zn(OH)2 22Zn2Zn2+2+CO+CO3 32+2+2OH+2OH-硫化氢硫化氢H H+HS+HS-2H2H+S+S2-2-Zn Zn2+2+S+S2-2-ZnSZnS 1kg 1kg川设川设6 61 1能除掉能除掉3.1kg3.1kg的硫化氢，其除的硫化氢，其除硫效率比海绵铁高。它不仅能除净钻井液中的硫效率比海绵铁高。它不仅能除净钻井液中的硫化物，而且对钻具也有很好的缓蚀作用。但硫化物，而且对钻具也有很好的缓蚀作用。但该除硫剂加过量时，对钻井液的流变性有影响该除硫剂加过量时，对钻井液的流变性有影响(增加泥浆的静切力增加泥浆的静切力)。添加了川设。添加了川设6 61 1除硫剂除硫剂后的泥浆严禁与酸接触，否则会使后的泥浆严禁与酸接触，否则会使ZnSZnS溶解而放溶解而放出硫化氢。出硫化氢。碳酸锌的密度较大（与重晶石相似），所碳酸锌的密度较大（与重晶石相似），所以在悬浮能力较低的钻井液和盐水中易沉淀。以在悬浮能力较低的钻井液和盐水中易沉淀。铬酸锌本是一种有效的除硫剂，在钻井液铬酸锌本是一种有效的除硫剂，在钻井液PHPH值值高于高于9 9时与硫化氢反应生成硫酸盐，但却带来了环保问时与硫化氢反应生成硫酸盐，但却带来了环保问题。题。另外，可形成溶液的锌有机螯合物也是一种钻井另外，可形成溶液的锌有机螯合物也是一种钻井液除硫剂，较之碱式碳酸锌，其分散得更均匀，锌有液除硫剂，较之碱式碳酸锌，其分散得更均匀，锌有机螯合物的含锌量为机螯合物的含锌量为202025%25%（重量）。中和（重量）。中和1kg1kg硫化硫化氢需氢需10kg10kg以上锌有机螯合物。以上锌有机螯合物。(3)(3)氧化铁（海绵铁）是一种人工合成的氧化铁，氧化铁（海绵铁）是一种人工合成的氧化铁，其分子式为其分子式为FeFe3 3O O4 4，与硫化氢反应不受时间（反应瞬时，与硫化氢反应不受时间（反应瞬时完成）或温度的限制。海绵铁具有海绵的多孔结构，完成）或温度的限制。海绵铁具有海绵的多孔结构，每克海绵铁具有约每克海绵铁具有约10m10m2 2的表面，其吸附能力强。与硫的表面，其吸附能力强。与硫化氢反应生成性能较稳定的二硫化铁（黄铁矿），且化氢反应生成性能较稳定的二硫化铁（黄铁矿），且不会使泥浆性能恶化。海绵铁与硫化氢的反应式为：不会使泥浆性能恶化。海绵铁与硫化氢的反应式为：在碱性条件下在碱性条件下 FeFe3 3O O4 4+4+4硫化氢硫化氢3FeS+4H3FeS+4H2 2O+SO+S FeS+SFeS FeS+SFeS2 2 在酸性条件下在酸性条件下 FeFe3 3O O4 4+6+6硫化氢硫化氢3FeS3FeS2 2+2H+2H2 2+4H+4H2 2O O 海绵铁密度与重晶石一样，其粒度范围在海绵铁密度与重晶石一样，其粒度范围在1.51.55050微米之间，其球状粒度均匀，产生的磨微米之间，其球状粒度均匀，产生的磨损较小。它的磁饱和度高，剩磁少，不被钻杆损较小。它的磁饱和度高，剩磁少，不被钻杆和套管吸附，因而还可替代重晶石作加重剂。和套管吸附，因而还可替代重晶石作加重剂。在重视和实施硫化氢对金属材料直接腐蚀在重视和实施硫化氢对金属材料直接腐蚀的同时，还应认真对待硫酸盐还原菌对腐蚀的的同时，还应认真对待硫酸盐还原菌对腐蚀的影响影响。目前目前，杀菌剂也得到广泛应用杀菌剂也得到广泛应用，如使用含如使用含氮有机化合物二乙胺脂族胺盐氮有机化合物二乙胺脂族胺盐、N N羟甲基二胺羟甲基二胺和季和季胺盐（烷基三甲基氯化铵、烷基芳基二甲基氯化胺盐（烷基三甲基氯化铵、烷基芳基二甲基氯化铵等）。另外，磺酸类杀菌剂如芳基亚磺酸、咔唑烷铵等）。另外，磺酸类杀菌剂如芳基亚磺酸、咔唑烷基磺酸等，同时能用作除硫剂和杀菌剂。前苏联的石基磺酸等，同时能用作除硫剂和杀菌剂。前苏联的石油工业在钻开含硫地层时，为抑制井下管材和设备被油工业在钻开含硫地层时，为抑制井下管材和设备被硫化氢腐蚀，常在钻井液中加入硫化氢腐蚀，常在钻井液中加入2 210%10%的硫酸铜和硫的硫酸铜和硫酸铁水溶液，并使其在钻井液中的浓度为酸铁水溶液，并使其在钻井液中的浓度为0.010.010.2%0.2%。若只有少量的硫化氢（如钻屑气）进入井筒时，钻井若只有少量的硫化氢（如钻屑气）进入井筒时，钻井液中加入液中加入2 2 5%5%的硅酸钾或硅酸钠；也有使用碱性溶的硅酸钾或硅酸钠；也有使用碱性溶液形成的酸类有机化合物的。液形成的酸类有机化合物的。3.3.管材表面涂层保护管材表面涂层保护 表面涂层保护是使金属与硫化氢等腐蚀介质隔绝，表面涂层保护是使金属与硫化氢等腐蚀介质隔绝，不让腐蚀介质与金属直接接触，免受不让腐蚀介质与金属直接接触，免受硫化氢的腐蚀破坏。从硫化氢的腐蚀破坏。从6060年代初国外就在推广年代初国外就在推广应用该技术。比如钻杆内壁涂层技术，美国在应用该技术。比如钻杆内壁涂层技术，美国在7070年代末大约有年代末大约有90%90%左右的钻杆制造厂在其出售左右的钻杆制造厂在其出售的产品中都有内涂层。此外，法国、德国、日的产品中都有内涂层。此外，法国、德国、日本也都生产涂层钻杆。国内从本也都生产涂层钻杆。国内从7070年代末开始研年代末开始研究并推广应用钻杆内涂层技术。用得较广泛，究并推广应用钻杆内涂层技术。用得较广泛，效果更好的涂层材料是塑料，用塑料涂层保护效果更好的涂层材料是塑料，用塑料涂层保护钻具。有涂层的钻杆，使用寿命可延长二至三钻具。有涂层的钻杆，使用寿命可延长二至三倍，并且由于涂层光滑，从而降低了磨损，提倍，并且由于涂层光滑，从而降低了磨损，提高了液流速度，减少了钻杆消耗和事故。高了液流速度，减少了钻杆消耗和事故。涂层必须具有良好的与钢材的粘结能力和涂层必须具有良好的与钢材的粘结能力和化学稳定性、抗硫化氢等腐蚀气体的渗透性和化学稳定性、抗硫化氢等腐蚀气体的渗透性和耐温性。比如国内外广泛采用的双氧酚醛树脂，耐温性。比如国内外广泛采用的双氧酚醛树脂，其具有防腐涂层的优良性能。其具有防腐涂层的优良性能。(1)(1)对钢材表面的粘结力强对钢材表面的粘结力强 双氧树脂中具有极性的脂肪羟基和醚键使双氧树脂中具有极性的脂肪羟基和醚键使双氧树脂能和金属表面的游离键起反应形成化双氧树脂能和金属表面的游离键起反应形成化学键，因而其涂层的粘结力特别强。而双氧树学键，因而其涂层的粘结力特别强。而双氧树脂中含有稳定的醚键和苯环，因而其结构紧密，脂中含有稳定的醚键和苯环，因而其结构紧密，能耐有机溶剂和抗化学腐蚀。若是高分子量的能耐有机溶剂和抗化学腐蚀。若是高分子量的双氧树脂，其刚性更强，机械强度更高。双氧树脂，其刚性更强，机械强度更高。(2)(2)涂膜抗腐蚀气体的渗透性好涂膜抗腐蚀气体的渗透性好 温度、腐蚀气体和涂膜性质是影响涂膜抗温度、腐蚀气体和涂膜性质是影响涂膜抗腐蚀气体渗透性的主要因素。腐蚀气体的渗透腐蚀气体渗透性的主要因素。腐蚀气体的渗透途径是涂膜密度松弛出现的自由体积或空穴通途径是涂膜密度松弛出现的自由体积或空穴通道。当温度升高时，涂膜膨胀，出现气体渗透道。当温度升高时，涂膜膨胀，出现气体渗透的通道增加，因而腐蚀气体的渗透量也增加，的通道增加，因而腐蚀气体的渗透量也增加，也就提供了腐蚀气体和金属接触的机会。据对也就提供了腐蚀气体和金属接触的机会。据对腐蚀气体和涂膜性质的研究表明，经扫描电镜腐蚀