空气泡沫驱安全控制技术的研究应用.docx

4空气泡沫驱安全控制技术的研究应用摘要:由于空气气源丰富成本低廉注空气泡沫驱油逐步成为低渗透油田进一步挖掘剩余储量的经济而有效的方法。2022年以来空气泡沫驱技术已在中原油田采油五厂成功应用4井次目前仍在扩大试验之中。鉴于该技术对安全的特殊要求通过深入调查研究和试验探索对空气压缩机、施工管线、注入井、生产井等存在的隐患进行了安全评估并作出了有效管理控制达到了消除潜在安全隐患、高效施工的目的。通过现场试验提出了下步可能存在的安全隐患和应对办法。主题词:空气泡沫驱压缩机注气管线爆炸极限安全控制一、引言2022年以来在中原油田采油五厂试验应用空气泡沫调驱4井次无论从工艺的适应性或增油效果都显示了该技术广泛的优越性目前仍在扩大试验之中。但该工艺在施工过程当中使用高压空气压缩机组设备、管网、井筒都处在高温、高压、高氧、强腐蚀的环境下安全问题将成为工艺成败的决定因素。众所周知空气中含有大量的氧当空气与天然气混合时形成混合气体在一定条件下易发生爆炸同时空气和泡沫密度小注入压力高因此对注入设备、地面管线及井筒的安全要求远大于常规的调驱施工。通过广泛深入的调查研究和现场探索对空气压缩机、施工管线、注入井、生产井等存在的隐患进行了安全评估编制了注空气现场试验安全控制预案并作出了有效管理控制达到了消除潜在安全隐患、高效施工的目的。二、空气泡沫驱安全控制技术应用注空气安全控制技术研究主要包括空气压缩机安全控制；采出气的爆炸极限研究和临界氧含量监测；注气管线安全控制；注入井井筒安全控制。1、空气压缩机安全控制空压机因长期高温运转和积碳两方面因素造成安全隐患。积碳在高温状态下发生自燃极容易造成空压机发生爆炸国内外因空压机气路系统发生爆炸的案例比比皆是。（1）高温形成空压机高温的主要原因是冷却效果不好冷却系统在设计上存在缺陷造成非最优冷却；空压机部件质量低劣及2号机散热器外部脏无法清理散热能力变差造成高温表现在气温高时预警系统自动停机不能开机；进、排气阀使用期限短漏气严重也是运转温度过高的重要原因。（2）积碳积碳的形成首先与润滑油供给量有着密切联系。供油过少气缸润滑不良容易造成烧缸；供油过多则易形成积碳。空压机在运转中的污水污油沉积在后冷却器及储气罐底部由于不及时排放附在上面的污油被高温蒸发也易形成积碳。由于积碳本身易燃易爆此时若遇积碳自燃、油质劣化闪点降低、排气管或气缸等温度过高或受机械冲击、气流中硬质颗粒在运动中冲击或碰撞、静电积聚等都能引起空压机系统燃烧甚至爆炸。在调研分析的基础上采取了如下安全控制方案确保了空压机安全运转。（1）通过对国内部分压缩机生产厂的调研目前能进入油田现场应用的空压机设备及生产厂家主要有重庆及蚌埠。最终选用的空压机型号为：W－7/400型其最大工作压力为40MPa最大排量7m3/min。(2)提高检测、修理质量严格控制因密封不严而使润滑油窜入气缸内；对冷却器进行技术监控冷却器芯由于其质量或长时间运转振动影响冷却效果应采用铜制波纹管式冷却器芯并加强检查；及时调整风压避免空负荷运转;对于高压压缩需要级间冷却压缩空气使排出温度低于149。（3）根据油田现场经验选用高质量的高温合成双脂润滑剂将原矿物油更换为全合成油；按照国家标准掌握润滑油的用量(国家标准≤105g/hL515-40/8型号Ⅰ级缸每分钟15～20滴Ⅱ级缸每分钟15～18滴)；定期清理后冷却器的积碳。(4)加强管理定期巡检及时调整制定合理排污周期。２、采出气的爆炸极限研究和临界氧含量监测爆炸极限:当可燃性气体与空气在一定范围以内均匀混合遇到火源会发生爆炸。研究结果表明爆炸极限不是一个固定值它受多种因素影响。（1）原始温度：爆炸性气体混合物的原始温度越高则爆炸极限范围越大即爆炸下限降低而爆炸上限增高。（2）系统初始压力：混合物的原始压力对爆炸极限有特别大影响压力增大爆炸极限范围也扩大爆炸下限变化不大但爆炸上限显著提高。压力减小爆炸范围缩小压力降低至某一数值时下限和上限相会成一点；压力再降低混合物变为不可爆。（3）氧含量：混合物中含氧量增加爆炸极限范围扩大。（4）惰性气体：在爆炸混合物中惰性气体的含量越高爆炸范围越小。（5）能源：各种爆炸性混合物有一个最低引爆能量即点火能。临界含氧量:若氧含量高于此临界氧浓度便会发生燃烧或爆炸氧含量低于此浓度便不会发生燃烧或爆炸。理论计算结果表明对大多数石油产物而言氧含量安全限值为（10～11）%氧含量低于这个值即使遇明火也不会发生爆炸。控制措施：(1)合理实施注气工艺延长空气在地层中与原油的接触反应时间降低氧气产出机会。（2）注气井所有对应油井采用便携式气体检测仪和气相色谱仪相结合的办法进行含氧监测。当氧气浓度达到3%时油井关井注入井停注当氧气浓度＜3%时油井恢复生产当氧气浓度＜1%时注入井恢复注空气泡沫或注水等安全控制技术实施控制确保先导