空气驱过程中爆炸特性及安全控制技术研究

摘要

注空气采油已经被证明是一种行之有效的提高采收率技术,但空气驱过程中存在的爆炸风险是阻碍该技术推广应用的一个重要制约因素,因此可燃油气爆炸特性的研究和应用成为关注的焦点。本论文通过分析研究空气驱采油过程各个环节中可能存在的爆炸风险,提出注空气工艺过程中安全可行的防爆措施。
　　 针对不同工况条件进行了多种可燃气体燃爆实验,考察各种因素对爆炸特性的影响大小和作用方式,并建立了油气爆炸特性参数的计算模型,提出了生产中所允许的最小氧含量安全标准,制定了采油井产出气中氧含量监测和预警措施。实验和模型计算结果表明,在0-2MPa和0-90℃温压条件下,甲烷爆炸所需的临界氧含量为最小(11.71％),一般天然气组分的临界氧含量为12.13％。
　　 研究结果表明,注空气过程的各个环节都存在爆炸风险,其中空气压缩机出现故障的概率最大;注气井中油气回流最易到达爆炸极限,而生产井发生的爆炸造成的损失最严重。温度和压力的升高都会扩大爆炸极限范围,增加爆炸风险;而惰性气体(二氧化碳和氮气)的存在则能降低爆炸的风险。
　　 对注空气过程中发生爆炸的三个必要条件(爆炸极限、临界氧含量和点火能量)分析表明,很难或无法通过油气含量的控制来防止爆炸,而点火源也总是客观存在的因素,因此监测和控制生产过程尤其是生产井中的氧气含量才是降低和避免爆炸风险的关键。
　　 本文研究结果对油气田开发和油气集输过程中预防和降低油气爆炸风险,保障安全生产,具有指导意义。