王洪臣 姚成龍 陳凱
摘 要:無(wú)色、易燃、急性劇毒的硫化氫氣體是鉆井施工過程中潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素,給鉆井施工作業(yè)帶來(lái)了嚴(yán)重威脅,為減少和規(guī)避硫化氫在鉆井施工作業(yè)過程中風(fēng)險(xiǎn),除配備移動(dòng)的和固定的檢測(cè)、防護(hù)設(shè)備外,還必須配置標(biāo)準(zhǔn)要求的硫化氫警示器。本文按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求,對(duì)硫化氫環(huán)境鉆井作業(yè)的警示器進(jìn)行研究,對(duì)鉆井施工硫化氫警示器進(jìn)行了研制。
關(guān)鍵詞:硫化氫;警示器;研制應(yīng)用
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.066
1 研制硫化氫警示器的的背景及意義
(1)硫化氫是一種無(wú)機(jī)化合物,正常情況下是一種無(wú)色、易燃的酸性氣體,濃度低時(shí)帶惡臭;濃度高時(shí)反而沒有氣味。它能溶于水,是一種急性劇毒氣體,吸入少量高濃度硫化氫可于短時(shí)間內(nèi)致命,低濃度的硫化氫對(duì)眼、呼吸系統(tǒng)及中樞神經(jīng)都有影響。我國(guó)陸上西南、西北油區(qū)及東部勝利油區(qū)都含硫化氫。為了消減硫化氫給鉆井施工作業(yè)帶來(lái)潛在的巨大的風(fēng)險(xiǎn),不管是已知的或是未知的鉆井施工作業(yè),2005年5月1日實(shí)施的《含硫化氫油氣井安全鉆井推薦做法》(SY/T5087-2005)石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,對(duì)可能有硫化氫的作業(yè)井場(chǎng)應(yīng)有明顯、清晰的警示器,來(lái)杜絕或降低硫化氫環(huán)境作業(yè)者的風(fēng)險(xiǎn)。
(2)2017年8月1日實(shí)施的《硫化氫環(huán)境人身防護(hù)規(guī)范》(SY/T6277-2017)對(duì)2005年5月1日實(shí)施的《含硫化氫油氣井安全鉆井推薦做法》(SY/T5087-2005)石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)做了修訂,《硫化氫環(huán)境人身防護(hù)規(guī)范》(SY/T6277-2017)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:(1)空氣中硫化氫濃度小于閾限值[15mg/m3(10ppm)]時(shí),白天掛標(biāo)有硫化氫字樣的綠牌、夜晚亮綠燈。(2)空氣中硫化氫濃度超過閾限值[15mg/m3(10ppm)]且小于安全臨界濃度[30mg/m3(20ppm)]時(shí),白天掛標(biāo)有硫化氫字樣的黃牌、夜晚亮黃燈。(3)空氣中硫化氫濃度超過臨界濃度[30mg/m3(20ppm)]且小于危險(xiǎn)臨界濃度[150mg/m3(100ppm)]時(shí),白天掛標(biāo)有硫化氫字樣的紅牌、夜晚亮紅燈。(4)空氣中硫化氫濃度超過臨界濃度[150mg/m3(100ppm)]時(shí),白天掛標(biāo)有硫化氫字樣的藍(lán)牌、夜晚亮藍(lán)燈要求的警示器。
(3)按照《圖形符號(hào) 安全色和安全器 第一部分:安全器和安全標(biāo)記的設(shè)計(jì)原則》(GB/T2893.1-2003)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和《硫化氫環(huán)境人身防護(hù)規(guī)范》(SY/T6277-2017)石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定硫化氫警示器屬于安全狀況器,勝利工程公司所屬143支在運(yùn)行的鉆井隊(duì)的硫化氫警示器各型各異,有的沿用舊標(biāo)準(zhǔn)三種顏色、長(zhǎng)條形式設(shè)置,有的使用圓形三種顏色設(shè)置,各種硫化氫限值的顯示需要進(jìn)行張貼,無(wú)法準(zhǔn)確的顯示鉆井現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施硫化氫環(huán)境限值,既不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的形狀要求,也不符合新標(biāo)準(zhǔn)要求。
(4)通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)目前全國(guó)各個(gè)油田鉆井現(xiàn)場(chǎng)使用的硫化氫警示器也是三種顏色、多種形狀,不符合《圖形符號(hào) 安全色和安全器 第一部分:安全器和安全標(biāo)記的設(shè)計(jì)原則》(GB/T2893.1-2003)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安全狀況器和《硫化氫環(huán)境人身防護(hù)規(guī)范》(SY/T6277-2017)石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定硫化氫警示器。
2 硫化氫警示器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
硫化氫警示器必須滿足《圖形符號(hào) 安全色和安全器 第一部分:安全器和安全標(biāo)記的設(shè)計(jì)原則》(GB/T2893.1-2003)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和《硫化氫環(huán)境人身防護(hù)規(guī)范》(SY/T6277-2017)石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定硫化氫警示器設(shè)計(jì)要求
(1)符合《圖形符號(hào) 安全色和安全器 第一部分:安全器和安全標(biāo)記的設(shè)計(jì)原則》(GB/T2893.1-2003)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安全狀況器和《硫化氫環(huán)境人身防護(hù)規(guī)范》(SY/T6277-2017)石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定硫化氫警示器,包括:支架、警示牌、警示燈、遙控器四大部分。
(2)能夠清晰、醒目的全天候傳遞硫化氫狀況信息。
(3)防爆、安全、耐用,適應(yīng)頻繁搬遷的作業(yè)環(huán)境。
3 硫化氫警示器的結(jié)構(gòu)和工作原理
(1)硫化氫警示器的結(jié)構(gòu),支架。由于鉆井施工作業(yè)流動(dòng)性較強(qiáng),頻繁進(jìn)行搬遷,野外井場(chǎng)放置,以穩(wěn)固性和耐用性為主,以方便移動(dòng)和放置后穩(wěn)固為第一要素。圓鋼單立柱伸縮支架、圓鋼雙立柱伸縮支架雖然重量輕、成本較低,但是需要進(jìn)行埋設(shè)和加裝一定重量的底盤。雖然圓鋼(管)三叉伸縮支架重量上多一些,成本相對(duì)來(lái)說(shuō)較高,但是,方便移動(dòng)和放置后穩(wěn)固上有較大優(yōu)勢(shì),不需要埋設(shè)和加裝一定重量的底盤,選擇圓鋼(管)三叉伸縮支架。
(2)硫化氫警示器的結(jié)構(gòu),電源。如果長(zhǎng)期使用220V交流電源,按照規(guī)定需要進(jìn)行架設(shè),離地面至少2.5米,這樣就增加了施工的工作量,既浪費(fèi)人力又浪費(fèi)物力。220V交流電源不是安全電壓,存在較大的安全隱患,易發(fā)生觸電的危險(xiǎn),一旦遇到井噴等緊急情況需要切斷引起燃爆的電源,硫化氫警示器夜間就無(wú)法正常顯示。根據(jù)我們的資源調(diào)查,雖然可充電電源容量較小,但完全能滿足該裝置設(shè)計(jì)的功率及使用時(shí)間要求,且成本較低,根據(jù)上述分析,選取可充電電源裝置作為該工具的供電電源。
(3)硫化氫警示器的結(jié)構(gòu),燈具。通過調(diào)查分析,由于白熾燈和日光燈不能通過電路控制色彩,需要在燈罩或燈的外部涂抹色彩層,需要四種燈源,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,色彩差,亮度差,易損毀。故采用直流驅(qū)動(dòng)的超低功耗器件,抗震、耐沖擊、無(wú)熱輻射、安全、穩(wěn)定、可靠,無(wú)需考慮散熱,燈體靈巧,安裝簡(jiǎn)便的15CM遙控全彩LED燈盤。它功耗和維護(hù)費(fèi)用較低,壽命長(zhǎng),性能穩(wěn)定,環(huán)境要求不高,10年更換一次的LED燈,既省電又可避免頻繁換燈之苦。
(4)硫化氫警示器的結(jié)構(gòu),警示牌。為保證器牌的使用強(qiáng)度,并且降低研制成本,采用鋁合金板材,按照《安全器及其使用導(dǎo)則》(GB2894-2008)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),器牌的外層涂抹四色磷光材料或粘貼反光面紙,形狀為長(zhǎng)方形,長(zhǎng)*寬400mm。采用鋁合金板材既減輕裝置重量,又滿足了器的使用要求。
(5)硫化氫警示器工作原理。
1)將支架移動(dòng)至鉆井井場(chǎng)大門前面,伸開支架,白天根據(jù)鉆井施工硫化氫空氣中的濃度含量選取四色中的一種顏色面板,將面板放置在最外面。a.空氣中硫化氫濃度小于閾限值[15mg/m3(10ppm)]時(shí),白天掛標(biāo)有硫化氫字樣的綠牌。b.空氣中硫化氫濃度超過閾限值[15mg/m3(10ppm)]且小于安全臨界濃度[30mg/m3(20ppm)]時(shí),白天掛標(biāo)有硫化氫字樣的黃牌。c.空氣中硫化氫濃度超過臨界濃度[30mg/m3(20ppm)]且小于危險(xiǎn)臨界濃度[150mg/m3(100ppm)]時(shí),白天掛標(biāo)有硫化氫字樣的紅牌。d.空氣中硫化氫濃度超過臨界濃度[150mg/m3(100ppm)]時(shí),白天掛標(biāo)有硫化氫字樣的藍(lán)牌。
2)將支架移動(dòng)至鉆井井場(chǎng)大門前面,伸開支架,夜晚根據(jù)鉆井施工硫化氫空氣中的濃度含量,打開電源開關(guān),操作遙控器,選取四色中的一種顏色按鈕。a.空氣中硫化氫濃度小于閾限值[15mg/m3(10ppm)]時(shí),夜晚亮綠燈。b.空氣中硫化氫濃度超過閾限值[15mg/m3(10ppm)]且小于安全臨界濃度[30mg/m3(20ppm)]時(shí),夜晚亮黃燈。c.空氣中硫化氫濃度超過臨界濃度[30mg/m3(20ppm)]且小于危險(xiǎn)臨界濃度[150mg/m3(100ppm)]時(shí),夜晚亮紅燈。d.空氣中硫化氫濃度超過臨界濃度[150mg/m3(100ppm)]時(shí),夜晚亮藍(lán)燈。
4 硫化氫警示器的主要參數(shù)
支架高度1500~2000mm可調(diào);
支腿最大直徑1400mm;
電源:額定容量5000mAh;
電壓:輸入電壓4.5V;
輸出電壓5V;
光源額定功率:4W;
光源色:LED全彩;
續(xù)航時(shí)間:大于24h;
充電時(shí)間:3h。
5 應(yīng)用效果
通過鉆井隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用,達(dá)到了預(yù)期效果。白天能夠清晰的看到硫化氫環(huán)境顯示的安全狀態(tài),四色警示板方便更換。通過遙控器控制四色的變化,夜間通過燈光能夠清晰的看到硫化氫環(huán)境顯示的安全狀態(tài)。支架穩(wěn)固牢靠,適宜鉆井現(xiàn)場(chǎng)地面環(huán)境,移動(dòng)方便,拆卸收取方便。符合《硫化氫環(huán)境人身防護(hù)規(guī)范》(SY/T6277-2017)石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的硫化氫警示器規(guī)定。
6 結(jié)論
經(jīng)過對(duì)硫化氫警示器的實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用,不斷地進(jìn)行反饋與改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了白天20m清晰顯示四色器,夜間四色燈光顯示。該裝置使用后,作業(yè)員工科全天候、清晰的觀察到硫化氫環(huán)境狀態(tài),提升了高處作業(yè)人員的安全性,提高了硫化氫環(huán)境作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化。具有廣泛的推廣和應(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn):
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[2]GB/T2893.1-2003.圖形符號(hào)安全色和安全器 第一部分:安全器和安全標(biāo)記的設(shè)計(jì)原則[S].2003.
[3]SY/T6277-2017.硫化氫環(huán)境人身防護(hù)規(guī)范[S].2017.
作者簡(jiǎn)介:王洪臣(1963-),男,山東東營(yíng)人,本科,石油鉆井高級(jí)技師,主要從事鉆井現(xiàn)場(chǎng)QHSE管理工作。