吞吐稠油注空气油气爆炸分析及控制

第44卷第6期2015年6月当代化工CONTEMPORARYCHEMICALINDUSTRYVO144N06JUNE20I5吞吐稠油注空气油气爆炸分析及控制管九洲中油辽河油田公司曙光采油厂，辽宁盘锦124109摘要吞吐稠油开发后期，利用廉价空气进行保压开采，已成为改善周期吞吐效果新技术。注空气对吞吐稠油具有保压增能、助排、调整吸汽剖面等良好作用。试验表明，注空气对吞吐稠油开发中后期增产潜力巨大。通过理论研究及爆炸实验，确定氧气爆炸极限。并确定了安全风险源、制定安全控制措施，为保障现场试验安全奠定了基础。关键词稠油；注空气；风险分析；安全控制中图分类号TE357文献标识码A文章编号16710460201506144804ANALYSISANDCONTROLOFOILANDGASEXPLOSIONDURINGAIRINJECTIONFORHEAVYCRUDEOILDEVELOPMENTGNJIUZHOUSHUGUANGOILPRODUCTIONPLANT，LIAONINGPANJIN124109，CHINAABSTRACTINTHELATERSTAGEOFHEAVYOILSTIMULATIONDEVELOPMENT，CHEAPAIRISALWAYSUSEDTOKEEPFORMATIONPRESSURE，WHICHHASBECOMEANEWTECHNOLOGYOFIMPROVINGCYCLESTIMULATIONEFFECTAIRINJECTIONFORSTIMULATIONOFHEAVYOILHASMANYFUNCTIONS，SUCHASKEEPINGFORMATIONPRESSURE，CLEANUP，ADJUSTINGTHESTEAMABSORPTIONPROFILEANDSOONTHEEXPERIMENTSHOWSTHATAIRINJECTIONHASHUGEPOTENTIALTOINCREASEPRODUCTIONOFHEAVYOI1INMIDANDLATEDEVELOPMENTINTHISPAPER,THROUGHTHETHEORETICALRESEARCHANDEXPLOSIONEXPERIMENT，THEEXPLOSIONLIMITWASDETERMINEDASWELLASTHERISKSOURCES，ANDCONTROLMEASURESWEREPUTFORWARDKEYWORDSHEAVYOIL；AIRECTION；RISKANALYSIS；SAFETYCONTROL我国稠油资源丰富，目前年产量已突破1000万T。主要采取注蒸汽吞吐热采方式。吞吐稠油开发后期，利用廉价空气进行保压开采，已成为改善周期吞吐效果新技术。辽河油田曙光采油厂自2008年L0月首次进行吞吐稠油注空气采油试验，至今已试验300多井次，增产原油68万T。该技术对开发后期吞吐稠油具有巨大增产潜力，具有广阔的推广应用前景。几年来，不断总结现场试验经验，分析注空气、注蒸汽、焖井和开采过程风险，通过计算进行安全评价，对现场工况条件尾气进行爆炸实验，确定安全氧含量极限，形成人防、技防一整套现场安全控制体系，为吞吐稠油注空气技术的推广奠定了基础。L吞吐稠油注空气安全评价气体爆炸必须有三个基本条件有合适浓度的燃料气体、有合适浓度的氧气、有足够能量的点火源。每种燃料气体在氧气或在空气中都有一个可以发生爆炸的浓度范围。超出这个范围，即使用很强的点火源也不能激发爆炸，这个浓度范围叫做爆炸极限。11三爆炸极限影响因素分析1原始温度爆炸性气体混合物原始温度越高，活性分子相应增加，爆炸极限范围越宽。2原始压力在增加压力情况下，爆炸极限变化不大。压力增加，物质分子间距缩小，碰撞几率增加一般压力增加，爆炸极限范围扩大，且压力升高对上限提高的影响较为显著。当压力降到某一数值时，其上限即与下限重合，出现一个临界值，若压力再下降，气体便不燃不爆。3容器容器的大小对爆炸极限也有影响。实验证明，容器直径越小，爆炸范围越窄。随容器或管道直径的减小，单位体积的气体就有更多的热量消耗在管壁上。当散出热量等于火焰放出能量的23时，火焰即会熄灭，所以热损失的增加必然降低火焰的传收稿日期2014一L202作者简介管九洲1963一，男，工程师，毕业于辽河石油学校石油及天然气钻井专业，研究方向非烃类气体采油。EMAILGJZ63491H163COFFL。44卷第6期堕九洲查口土迪窒竖鉴坌堑播速度并影响爆炸极限。能持续燃烧的条件是新生自由基数量必须等于或大于消失自由基数。随着管径缩小，自由基与反应分子间的碰撞几率也不断减少，而自由基与器壁碰撞的概率反而不断增大，当器壁间距小到某一数值时，这种器壁效应就会使火焰无法继续。4惰性介质若混合物中加入隋性气体，则爆炸极限范围缩小，惰性气体的提高到某值时，可使混合物不燃不爆。图L表明了加入惰性气体NZ、COZ、AR、HE、CC1、水蒸气对甲烷混合气爆炸极限的影响。由图可见，随隋性气体的增加对上限的影响较之对下限的影响更显著。氧含量，201R16141210L412。把865点火能源点火源，如火花的能量、热表面的面积、火源与混合物的接触时间等，对爆炸极限均有影响。例如，甲烷当电压为100V，电流强度为2A时其爆炸界限为59136，而当电流强度为3A时，爆炸界限为585148。一般情况下，点火源能量越大、持续时间越长，则爆炸极限范围越宽。各种爆炸性混合物都有一个最低引爆能量，一般在接近于理论混合比例时出现。除了上述因素外，光的作用对爆炸极限也有影响。6火焰的传播方向点火位置当在爆炸极限测试管中进行爆炸极限测定时，可发现在垂直的测试管中于下部点火，火焰由下向上传播时，爆炸下限值最小，上限值最大；当于上部点火时，火焰向下传播，爆炸下限值最大，上限值最小；在水平管中测试时，爆炸上下限值介于前两者之间。7含氧量空气中的0为21，当混合气中0增加时，爆炸极限范围变宽。由于当处于空气中爆炸的下限时，其组分中的0已经很高，故增加0对爆炸下限的影响不大；而增加0使上限显著增加，是由于氧取代了空气中的氮，使反应更容易进行。12爆炸风险分析吞吐稠油中可燃气主要成分是甲烷，注空气爆炸可能发生的几个环节注空气前井筒中有可燃气体，开始注入空气过程，甲烷与空气中氧气混合达到爆炸浓度，遇明火爆炸。空气注入油层，氧化反应不完全，或直接气窜至相临井，氧含量超标，遇到明火爆炸，主要发生生产井井口、采油站、集输，导致事故发生。注完空气后，油井压力下降，油层甲烷返吐到井筒中，且甲烷与空气中氧气混合达到爆炸浓度，注蒸汽时产生火花发生爆炸。本文主要对以上三个阶段进行分析和制定控制措施。13爆炸极限理论计算131多元爆炸性混合气体爆炸极限计算多种可燃有机蒸汽和空气与氧气混合，其可燃部分爆炸极限可用下式计算L0100一L1L2L321，Z2，Z3，ZF12己，3式中0，一混合气体中可燃部分的爆炸下、上限，；厶，各可燃气体组分的爆炸下、上限，；M一各组分气体的体积比。多元爆炸性混合气体的热力性质取决于组成气体的种类及组成成分。132高温高压条件下有机蒸汽爆炸极限计算1高温状况下对于可燃有机蒸汽或气体，随着温度的升高，爆炸浓度上、下限的宽度会增加，温度增高10，其在空气中的爆炸下限大约降低8，而其上限将提高8，爆炸极限与温度的数学模型公式如下厶2518X10F一2S3UTU2518104T254式中厶，一温度为T时爆炸下、匕限，箜鲞箜塑篁；查塑窒鉴坌堑超标预警值为5，超过预警值启动应急处理预案。结果表明，在注空气、注蒸汽焖井阶段可燃气体组份23优化工艺消除风险源均在安全范围内；现场试验中，通过施工工序的不断完善，有效2通过注入催化剂，可急速氧气消耗，在消除爆炸风险源。经过300多井次不同类型井现场48H内可使氧气浓度降低到5以下，可有效保障试验，从未发生爆炸，有效保障了现场试验安全。注入过程相邻井的生产安全；注空气前，由油套空间和油管补充1000方3爆炸实验结果表明，只要氧气浓度控制在氮气，顶替套管气，使井筒内无可燃气；1047以下，就不会存在爆炸风险。注空气过程中，当邻近生产井套管压力升高4完善施工工艺，有效消除爆炸风险源，是1MPA，从油套环空注氮气1000M，将可燃气顶替避免发生事故的主动性防范措施，对保障现场试验到油层。当氧含量超过5，补充氮气1000M并关安全十分必要。井；参考文献相邻近井采取进高架罐生产方式；注完空气后，油管和油套环空分别注氮气1000M和2000M，并直接注蒸汽，中间间隔时间不能超过5H。需要在监测井井口、采油站、集输动明火时，监测氧气含量为0时方可动工；对注气井相邻300NL内生产井、捞油井、作业井、长停井做好防喷措施。3结论1吉温高压条件下有机蒸汽的爆炸极限计算1邝煜稠油出砂冷采技术及展望LJ】内蒙古石油化工，200261021062】裴润有，等深层稠油混合高温蒸汽吞吐工艺参数优化研究与实践J西安石油大学学报自然科学版，2010，2324448【3吴永彬，等泡沫油稳定性主控因素实验研究J现代地质，2012，261184190【4刘振翼，等不同温度下原油蒸气的爆炸极限和I临界氧含量【J】化工学报，2011，627199820045张利明，等注含氧氮气油藏产出气的爆炸极限与临界氧含量研究J1L中国安全生产科学技术，2013，955106】彭新平，等石油液化气储配站火灾爆炸危险分析与事故后果评价JJ工业安全与环保，2006，3224345光催化纳米二氧化钛在污水废水处理方面应用沈阳理工大学对纳米二氧化钛对染料光催化氧化研究中指出纳米二氧化钛VKTG01，5NM在PH为3左右，添加量为1时，对染料废水的光催化降解有机物的能力越强，光照时间较长，脱色率越高。且可以再次利用。河北大学对纳米二氧化钛光催化剂处理印染废水的研究中指出在活性大红BES模拟印染废水中，PH为4时，纳米二氧化钛VKTG01添加量为03，紫外灯照射一个小时，COD的去除率可达到86以上。而实际印染废水中，PH为9，纳米二氧化钛VKTG01添加量为05，COD去除率为57，脱色率总高于COD去除率。英国伦敦和安大略核于技术环境公司利用常温光催化技术指标的纳米二氧化钛VKTG01，将工业废液和污染的地下水中的多氯联苯类分解为CO、HZO。王惠民采用纳米二氧化钛一TGO1光催化降解有机磷农药时，只需添加少量的FE“就可以大大提高COD的去除率及无机磷的回收率，还可将DDT重点氯完全脱除。李书珍等人利用超声降解和光催化降解氧化技术，采用WLTIO光催化剂以及UVUS联合工艺，研究水中有机物苯酚的降解率，在3O度常压下，氧气流量为100UH，催化剂VKTG02投放量为2530G，PH为34，反应时间为23H，苯酚降解率为100