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??????? 摘要: 由于空氣氣源豐富，成本低廉，注空氣泡沫驅(qū)油逐步成為低滲透油田進(jìn)一步挖掘剩余儲量的經(jīng)濟(jì)而有效的方法。2007年以來空氣泡沫驅(qū)技術(shù)已在中原油田采油五廠成功應(yīng)用4井次，目前仍在擴(kuò)大試驗(yàn)之中。鑒于該技術(shù)對安全的特殊要求，通過深入調(diào)查研究和試驗(yàn)探索，對空氣壓縮機(jī)、施工管線、注入井、生產(chǎn)井等存在的隱患進(jìn)行了安全評估，并作出了有效管理控制，達(dá)到了消除安全隱患、高效施工的目的。通過現(xiàn)場試驗(yàn)，提出了下步可能存在的安全隱患和應(yīng)對辦法。
??????? 主題詞:空氣泡沫驅(qū)?? 壓縮機(jī)? 注氣管線?? 爆炸極限? 安全控制?
??????? 一、引言
??????? 2007年以來在中原油田采油五廠試驗(yàn)應(yīng)用空氣泡沫調(diào)驅(qū)4井次，無論從工藝的適應(yīng)性或增油效果都顯示了該技術(shù)廣泛的優(yōu)越性，目前仍在擴(kuò)大試驗(yàn)之中。
??????? 但該工藝在施工過程中使用高壓空氣壓縮機(jī)組，設(shè)備、管網(wǎng)、井筒都處在高溫、高壓、高氧、強(qiáng)腐蝕的環(huán)境下，安全問題將成為工藝成敗的決定因素。
??????? 眾所周知，空氣中含有大量的氧，當(dāng)空氣與天然氣混合時，形成混合氣體，在一定條件下易發(fā)生爆炸，同時空氣和泡沫密度小，注入壓力高，因此對注入設(shè)備、地面管線及井筒的安全要求遠(yuǎn)大于常規(guī)的調(diào)驅(qū)施工。通過廣泛深入的調(diào)查研究和現(xiàn)場探索，對空氣壓縮機(jī)、施工管線、注入井、生產(chǎn)井等存在的隱患進(jìn)行了安全評估，編制了注空氣現(xiàn)場試驗(yàn)安全控制預(yù)案，并作出了有效管理控制，達(dá)到了消除安全隱患、高效施工的目的。
??????? 二、空氣泡沫驅(qū)安全控制技術(shù)應(yīng)用
??????? 注空氣安全控制技術(shù)研究主要包括空氣壓縮機(jī)安全控制；采出氣的爆炸極限研究和臨界氧含量監(jiān)測；注氣管線安全控制；注入井井筒安全控制。
??????? 1、空氣壓縮機(jī)安全控制
??????? 空壓機(jī)因長期高溫運(yùn)行和積碳兩方面因素造成安全隱患。積碳在高溫狀態(tài)下發(fā)生自燃，極易造成空壓機(jī)發(fā)生爆炸，國內(nèi)外因空壓機(jī)氣路系統(tǒng)發(fā)生爆炸的案例比比皆是。
??????? （1）高溫
??????? 形成空壓機(jī)高溫的主要原因是冷卻效果不好，冷卻系統(tǒng)在設(shè)計上存在缺陷造成非最優(yōu)冷卻；空壓機(jī)部件質(zhì)量低劣及2號機(jī)散熱器外部臟無法清理，散熱能力變差造成高溫，表現(xiàn)在氣溫高時預(yù)警系統(tǒng)自動停機(jī)，不能開機(jī)；進(jìn)、排氣閥使用壽命短，漏氣嚴(yán)重，也是運(yùn)行溫度過高的重要原因。
??????? （2）積碳
??????? 積碳的形成首先與潤滑油供給量有著密切聯(lián)系。供油過少，氣缸潤滑不良，容易造成燒缸；供油過多，則易形成積碳。空壓機(jī)在運(yùn)行中的污水污油沉積在后冷卻器及儲氣罐底部，由于不及時排放，附在上面的污油被高溫蒸發(fā)也易形成積碳。由于積碳本身易燃易爆，此時若遇積碳自燃、油質(zhì)劣化閃點(diǎn)降低、排氣管或氣缸等溫度過高或受機(jī)械沖擊、氣流中硬質(zhì)顆粒在運(yùn)動中沖擊或碰撞、靜電積聚等，都能引起空壓機(jī)系統(tǒng)燃燒，甚至爆炸。
?????????? 在調(diào)研分析的基礎(chǔ)上，采取了如下安全控制方案，確保了空壓機(jī)安全運(yùn)行。（1）通過對國內(nèi)部分壓縮機(jī)生產(chǎn)廠的調(diào)研，目前能進(jìn)入油田現(xiàn)場應(yīng)用的空壓機(jī)設(shè)備及生產(chǎn)廠家主要有重慶及蚌埠。最終選用的空壓機(jī)型號為：W－7/400型，其最大工作壓力為40MPa，最大排量7m3/min。
??????? (2) 提高檢修質(zhì)量，嚴(yán)格控制因密封不嚴(yán)而使?jié)櫥透Z入氣缸內(nèi)；對冷卻器進(jìn)行技術(shù)監(jiān)控，冷卻器芯由于其質(zhì)量或長時間運(yùn)行振動，影響冷卻效果，應(yīng)采用銅制波紋管式冷卻器芯并加強(qiáng)檢查；及時調(diào)整風(fēng)壓，避免空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn); 對于高壓壓縮，需要級間冷卻壓縮空氣，使排出溫度低于149 。
??????? （3）根據(jù)油田現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)選用高質(zhì)量的高溫合成雙脂潤滑劑，將原礦物油更換為全合成油；按國家標(biāo)準(zhǔn)掌握潤滑油的用量 (國家標(biāo)準(zhǔn)≤105g/h， L515-40/8型號Ⅰ級缸每分鐘15～20滴，Ⅱ級缸每分鐘15～18滴)；定期清理后冷卻器的積碳。
??????? (4)加強(qiáng)管理，定期巡檢，及時調(diào)整，制定合理排污周期。
??????? ２、采出氣的爆炸極限研究和臨界氧含量監(jiān)測
??????? 爆炸極限:當(dāng)可燃性氣體與空氣在一定范圍內(nèi)均勻混合，遇到火源會發(fā)生爆炸。研究結(jié)果表明，爆炸極限不是一個固定值，它受多種因素影響。
??????? （1）原始溫度：爆炸性氣體混合物的原始溫度越高，則爆炸極限范圍越大，即爆炸下限降低而爆炸上限增高。
??????? （2）系統(tǒng)初始壓力：混合物的原始壓力對爆炸極限有很大影響，壓力增大，爆炸極限范圍也擴(kuò)大，爆炸下限變化不大，但爆炸上限顯著提高。壓力減小，爆炸范圍縮小，壓力降低至某一數(shù)值時，下限和上限相會成一點(diǎn)；壓力再降低，混合物變?yōu)椴豢杀?br /> ??????? （3）氧含量：混合物中含氧量增加，爆炸極限范圍擴(kuò)大。
??????? （4）惰性氣體：在爆炸混合物中惰性氣體的含量越高，爆炸范圍越小。
??????? （5）能源：各種爆炸性混合物有一個最低引爆能量，即點(diǎn)火能。
??????? 臨界含氧量:若氧含量高于此臨界氧濃度，便會發(fā)生燃燒或爆炸，氧含量低于此濃度便不會發(fā)生燃燒或爆炸。
??????? 理論計算結(jié)果表明，對大多數(shù)石油產(chǎn)物而言，氧含量安全限值為（10～11）%，氧含量低于這個值，即使遇明火也不會發(fā)生爆炸。
??????? 控制措施：
??????? (1)合理實(shí)施注氣工藝，延長空氣在地層中與原油的接觸反應(yīng)時間，降低氧氣產(chǎn)出機(jī)會。
??????? （2）注氣井所有對應(yīng)油井采用便攜式氣體檢測儀和氣相色譜儀相結(jié)合的辦法進(jìn)行含氧監(jiān)測。當(dāng)氧氣濃度達(dá)到3%時，油井關(guān)井，注入井停注，當(dāng)氧氣濃度＜3%時，油井恢復(fù)生產(chǎn)，當(dāng)氧氣濃度＜1%時，注入井恢復(fù)注空氣泡沫或注水等安全控制技術(shù)實(shí)施控制，確保先導(dǎo)試驗(yàn)期間的安全。