空气泡沫驱安全控制技术的研究应用(新编版)

( 安全技术 )

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空气泡沫驱安全控制技术的研

究应用(新编版)

Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people

make mistakes

空气泡沫驱安全控制技术的研究应用(新

编版)

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。2007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

2007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行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、排气阀使用寿命短，漏气严重，也是运行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。空压机在运行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行。（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)提高检修质量，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行振动，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；按国家标准掌握润滑油的用量(国家标准≤105g/h，L515-40/8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很大影响，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，确保先导试验期间的安全。

(3)产出气体高部位放空。

３、注气管线的安全控制

注气管线爆炸因素：

（1）管线内的锈皮及其他固体微粒随空气高速流动时的摩擦热和碰撞（尤其在管道拐弯处）。