內(nèi)容
一、前言 空氣泡沫驅(qū)是一種廣泛應用于石油、化工等領域，用于提高采收率和處理泄漏事故的安全技術。本規(guī)程旨在規(guī)范空氣泡沫驅(qū)的安全操作，確保作業(yè)人員的生命安全和設備的正常運行。
二、基本概念與原理
1. 空氣泡沫驅(qū)：通過將空氣與發(fā)泡劑混合，生成大量泡沫，利用其浮力和滲透性改變流體在地層中的流動狀態(tài)，達到驅(qū)油或控制泄漏的目的。
2. 安全控制：預防和控制操作過程中可能出現(xiàn)的危險，包括設備安全、人員防護和環(huán)境監(jiān)控。
三、設備準備與檢查
1. 設備安裝：確保所有設備安裝穩(wěn)固，管道連接無泄漏，電氣線路絕緣良好。
2. 設備檢查：每次作業(yè)前，全面檢查設備運行狀態(tài)，包括壓力表、閥門、泵浦等關鍵部件。
四、操作流程
1. 泡沫生成：按照比例添加發(fā)泡劑和水，啟動空氣壓縮機，生成泡沫。
2. 泡沫注入：通過井口或其他注入點，將泡沫均勻注入地層。
3. 實時監(jiān)控：通過壓力計和流量計，持續(xù)監(jiān)控泡沫的生成和注入情況。
五、安全措施
1. 個人防護：作業(yè)人員必須佩戴防護裝備，如防毒面具、防護服、安全帽等。
2. 應急預案：制定詳細應急預案，包括泄漏處理、火源控制和人員疏散。
3. 安全培訓：定期進行安全操作培訓，確保所有人員熟悉操作流程和應急措施。
六、環(huán)境管理
1. 污染防控：設置收集裝置，防止泡沫溢出污染地面和地下水。
2. 監(jiān)測與記錄：定期監(jiān)測周圍環(huán)境指標，如空氣質(zhì)量、水質(zhì)等，并做好記錄。
七、維護與保養(yǎng)
1. 設備維護：定期對設備進行清潔、潤滑和維修，確保設備性能穩(wěn)定。
2. 故障處理：發(fā)現(xiàn)設備異常應立即停機，排除故障后方可繼續(xù)操作。
八、結(jié)束作業(yè)
1. 泡沫清理：作業(yè)結(jié)束后，及時清理現(xiàn)場泡沫殘留，避免對環(huán)境造成影響。
2. 設備關閉：按照正確順序關閉設備，斷電并鎖定。
九、監(jiān)督與評估
1. 安全審計：定期進行安全審計，評估操作流程和安全措施的有效性。
2. 不斷改進：根據(jù)審計結(jié)果，及時調(diào)整和完善安全控制方案。
標準
1. 符合國家及行業(yè)相關安全標準和規(guī)定，如《石油天然氣工程安全規(guī)程》、《化工企業(yè)安全生產(chǎn)標準化通用規(guī)范》等。
2. 遵守企業(yè)內(nèi)部的安全操作規(guī)程，結(jié)合實際工作環(huán)境和設備狀況，制定具體的實施細節(jié)。
3. 定期更新和修訂本規(guī)程，以適應技術和法規(guī)的最新變化。
以上規(guī)程旨在提供一個安全、高效的操作框架，但具體操作還需根據(jù)現(xiàn)場實際情況靈活調(diào)整，確保作業(yè)安全和效率。
空氣泡沫驅(qū)安全控制技術規(guī)程范文
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一步挖掘剩余儲量的經(jīng)濟而有效的方法。2007年以來空氣泡沫驅(qū)技術已在中原油田采油五廠成功應用4井次,目前仍在擴大試驗之中。鑒于該技術對安全的特殊要求,通過深入調(diào)查研究和試驗探索,對空氣壓縮機、施工管線、注入井、生產(chǎn)井等存在的隱患進行了安全評估,并作出了有效管理控制,達到了消除安全隱患、高效施工的目的。通過現(xiàn)場試驗,提出了下步可能存在的安全隱患和應對辦法。
主題詞:空氣泡沫驅(qū) 壓縮機 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應用空氣泡沫調(diào)驅(qū)4井次,無論從工藝的適應性或增油效果都顯示了該技術廣泛的優(yōu)越性,目前仍在擴大試驗之中。
但該工藝在施工過程中使用高壓空氣壓縮機組,設備、管網(wǎng)、井筒都處在高溫、高壓、高氧、強腐蝕的環(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,因此對注入設備、地面管線及井筒的安全要求遠大于常規(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、施工管線、注入井、生產(chǎn)井等存在的隱患進行了安全評估,編制了注空氣現(xiàn)場試驗安全控制預案,并作出了有效管理控制,達到了消除安全隱患、高效施工的目的。
二、空氣泡沫驅(qū)安全控制技術應用
注空氣安全控制技術研究主要包括空氣壓縮機安全控制;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、空氣壓縮機安全控制
空壓機因長期高溫運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,極易造成空壓機發(fā)生爆炸,國內(nèi)外因空壓機氣路系統(tǒng)發(fā)生爆炸的案例比比皆是。
(1)高溫
形成空壓機高溫的主要原因是冷卻效果不好,冷卻系統(tǒng)在設計上存在缺陷造成非最優(yōu)冷卻;空壓機部件質(zhì)量低劣及2號機散熱器外部臟無法清理,散熱能力變差造成高溫,表現(xiàn)在氣溫高時預警系統(tǒng)自動停機,不能開機;進、排氣閥使用壽命短,漏氣嚴重,也是運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?？諌簷C在運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)劣化閃點降低、排氣管或氣缸等溫度過高或受機械沖擊、氣流中硬質(zhì)顆粒在運動中沖擊或碰撞、靜電積聚等,都能引起空壓機系統(tǒng)燃燒,甚至爆炸。
在調(diào)研分析的基礎上,采取了如下安全控制方案,確保了空壓機安全運行。(1)通過對國內(nèi)部分壓縮機生產(chǎn)廠的調(diào)研,目前能進入油田現(xiàn)場應用的空壓機設備及生產(chǎn)廠家主要有重慶及蚌埠。最終選用的空壓機型號為: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,嚴格控制因密封不嚴而使?jié)櫥透Z入氣缸內(nèi);對冷卻器進行技術監(jiān)控,冷卻器芯由于其質(zhì)量或長時間運行振動,影響冷卻效果,應采用銅制波紋管式冷卻器芯并加強檢查;及時調(diào)整風壓,避免空負荷運轉(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;按國家標準掌握潤滑油的用量 (國家標準≤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;壓力再降低,混合物變?yōu)椴豢杀?/p>
(3)氧含量:混合物中含氧量增加,爆炸極限范圍擴大。
(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)合理實施注氣工藝,延長空氣在地層中與原油的接觸反應時間,降低氧氣產(chǎn)出機會。
(2)注氣井所有對應油井采用便攜式氣體檢測儀和氣相色譜儀相結(jié)合的辦法進行含氧監(jiān)測。當氧氣濃度達到3%時,油井關井,注入井停注,當氧氣濃度<3%時,油井恢復生產(chǎn),當氧氣濃度<1%時,注入井恢復注空氣泡沫或注水等安全控制技術實施控制,確保先導試驗期間的安全。
(3)產(chǎn)出氣體高部位放空。
3、注氣管線的安全控制
注氣管線爆炸因素:
(1)管線內(nèi)的銹皮及其他固體微粒隨空氣高速流動時的摩擦熱和碰撞(尤其在管道拐彎處)。
(2)空氣流的作用使管線與空氣壓縮機之間的閥門沾有油脂。
(3)管線漏氣,在管線外圍形成爆炸性氣體滯留空間,遇明火發(fā)生著火和爆炸。
(4)空氣壓縮機著火導致注氣管線著火爆炸。
(5)注氣管線因腐蝕等原因造成強度下降而破裂,壓縮空氣能量瞬間釋放引起爆炸。
控制措施:
(1)對注氣管線進行內(nèi)部涂層,防止內(nèi)部生銹,減少銹皮與高速流動的空氣磨擦產(chǎn)生的熱。
(2)盡量減小注氣管線的拐彎,管道連接應采用焊接,但與設備、閥門和附件的連接處可采用法蘭或螺紋連接。
(3)防止空氣壓縮機爆炸,將明火倒入管道內(nèi)部。
(4)進行氣密性和泄露性試驗防止管線泄漏。
4、注入井井筒的安全控制
當停注和重新啟動后,注入井井底壓力下降,地層中的油氣容易回流進入注氣井,與井筒中的高壓空氣混合,當該混合氣體達到爆炸極限時,在火源的作用下就會發(fā)生爆炸。
控制措施:
(1)所有注氣井采用封隔器保護,環(huán)空注氮氣,防止油氣上竄。
(2)根據(jù)監(jiān)測到的回流油氣成分估算其爆炸極限,評估是否有爆炸傾向。
(3)在注入井中保持正空氣壓力是防止油氣回流安全操作的基本要求。當壓縮機的停機時間超過30分鐘時,向井內(nèi)泵入氮氣、水或2%的氯化鉀水溶液,將剩余的空氣推入地層,以阻止烴向井筒回流。
三、空氣泡沫驅(qū)安全控制技術的探討與拓展
空氣泡沫驅(qū)技術在中原油田的礦場應用是安全可行的,隨著該項技術的擴大試驗,必將面臨更多的安全課題,因此有必要做進一步研究和拓展,以應對更為復雜多樣的挑戰(zhàn)。
1、空壓機老化
隨著使用年限的增長,在高溫高壓運行下的空壓機將會面臨部件老化的問題,出現(xiàn)爆炸的幾率大大增加,空壓機安全性能大幅度降低。應及早與壓縮機廠家建立規(guī)范的定期維護檢修關系,同時從采油廠內(nèi)部挑選專業(yè)對口、責任心強的高技能人才進行系統(tǒng)培訓,做到有備無患。
2、后期氧氣竄出
注入空氣中的氧氣在地溫下與原油產(chǎn)生氧化作用,其反應取決于原油性質(zhì)、巖石與流體關系、溫度和壓力等,反應熱使溫度升高,從而使部分輕質(zhì)油汽化。驅(qū)動氣體因而不再是注入的空氣,而是就地產(chǎn)生的由一氧化碳、二氧化碳、氮氣和汽化的輕質(zhì)烴組成的煙道氣。注空氣提高采收率,最重要的條件是油藏溫度必須足夠高、石油活性強,氧氣通過低溫氧化而消耗掉,以免生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)存在氧氣而導致爆炸。
中原油田已實施的4口注氣井所對應的油井經(jīng)檢測有偶有少量氧氣竄出,濃度在安全限值內(nèi),分析空氣在目前的油藏條件下得到了較充分的氧化反應,同時泡沫作為優(yōu)勢滲流通道的屏障阻礙了氣體的外竄,因此做到了安全施工。但施工后,隨著后續(xù)注入水逐步推進,地下原油將逐漸減少,泡沫會逐漸消泡,未完全反應的氧氣可能沿優(yōu)勢滲流通道大量竄出,形成極大的安全隱患;當前在19塊即將實施稠油空氣泡沫驅(qū),空氣與稠油難以徹底進行低溫氧化反應,大量未反應的氧氣一旦突破,后果嚴重。
借鑒國內(nèi)外諸多油田的成功經(jīng)驗,認為可以采用火燒油層的辦法提高氧氣利用率,減少安全隱患,尤其對大幅度提高稠油油藏采收率效果顯著。火燒油層即將空氣注入到油層,在井底加熱到可以點燃原油的溫度,或通過空氣與氧氣在油層自然氧化生熱達到著火點,使原油在地下燃燒,燃燒過程中消耗部分原油產(chǎn)生熱量,將產(chǎn)生稠油降粘、蒸餾等一系列有利于原油采出的正向作用,成為原油采出的動力,從而提高采收率?；馃蛯泳哂凶⑵３钟蛯訅毫Φ奶攸c,且波及系數(shù)要高得多;具有注二氧化碳和氮氣的性質(zhì);該工藝適用范圍廣,既可用于深層(3500m),薄層(小于6m)、含水較高(大于75%)的水驅(qū)稀油油藏,又可用于稠油油藏; 綜合了熱驅(qū)、氣驅(qū)、混相驅(qū)和非混相驅(qū)的機理,能量利用率高、適應范圍廣,是一種充分利用石油資源、較徹底的石油開采技術。
開發(fā)應用與現(xiàn)場自動化防控警報系統(tǒng)相連的氧氣探測器監(jiān)測生產(chǎn)、測試設備中的氧氣含量,產(chǎn)出氣樣定期送往實驗室做分析,同時繼續(xù)采用便攜式測氧儀隨時監(jiān)測,及時反饋信息并根據(jù)安全預案做出及時應對措施。
3、注氣井腐蝕造成的安全隱患
從胡12-152井取出的腐蝕監(jiān)測環(huán)和油管從外觀可明顯發(fā)現(xiàn)嚴重腐蝕,對地面管線、注入管柱帶來安全隱患,建議使用鈦納米聚合物防腐涂層油管、鍍鎢合金防腐油管,或間歇性注入qh-01緩蝕劑和下入陰極保護短節(jié)等多種防腐手段,提高綜合防腐效果,減少管柱腐蝕帶來的一系列安全問題。
4、井場安全環(huán)保
空氣泡沫驅(qū)施工在活性劑配制過程中會出現(xiàn)大量泡沫,極易漫灌,大風天氣大量落至附近農(nóng)田,造成了環(huán)境污染?？刹扇p少單罐配制量和頂部部分密封的方式杜絕污染。
四、結(jié) 論
1、空氣泡沫驅(qū)技術在現(xiàn)場實施過程中得到了有效安全控制。
2、加深對空壓機理論和構(gòu)造的認識,加強對空壓機維修和保養(yǎng)力度是今后空氣泡沫驅(qū)施工能否安全高效開展的重要前提。
3、在進一步試驗應用空氣泡沫驅(qū)技術時,盡可能(尤其稠油油藏)采用油層燃燒的方式,達到完全耗氧,增加地層能量,提高剩余油采收率,減少氧氣產(chǎn)出帶來的安全隱患。
4、建立完善氧氣自動化監(jiān)測系統(tǒng),加強注氣井對應油井產(chǎn)氧檢測力度。
5、重視注入管線及井下管柱的強腐蝕現(xiàn)象,盡快研究應用多種有效的防腐措施,減少腐蝕帶來的危害。
