火驅(qū)采油尾氣安全管理

張威

摘 要：火驅(qū)技術(shù)是一種重要的稠油熱采方法，它通過注氣井向地層連續(xù)注入空氣并點(diǎn)燃油層 ，實(shí)現(xiàn)層內(nèi)燃燒，從而將地層改質(zhì)后的原油從注氣井推向生產(chǎn)井。注入的壓縮空氣在地層中參與氧化反應(yīng)后從采油井中產(chǎn)出即形成大量的火驅(qū)尾氣。尾氣中的H2S是一種劇毒的化學(xué)物質(zhì)、CH4具有可燃性、CO2具有較強(qiáng)的腐蝕性。因此，科學(xué)的做好火驅(qū)尾氣安全管理是保證項(xiàng)目安全生產(chǎn)，提高火驅(qū)開發(fā)效果的重要工作。

關(guān)鍵詞：火驅(qū);尾氣;劇毒;安全;效果

1.火驅(qū)開發(fā)概況

1.1地質(zhì)概況

火驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)位于錦91塊中部，被斷層F1、F7、F9和F10夾持，構(gòu)造形態(tài)為單斜構(gòu)造，地層傾角約8～13°。含油面積0.2km2，石油地質(zhì)儲(chǔ)量125.6×104t。

1.2開發(fā)現(xiàn)狀

2016年11月25日，先導(dǎo)試驗(yàn)井組進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)火，2017年8月3日，完成全部4個(gè)井組點(diǎn)火工作，2019年2月線性火驅(qū)5個(gè)井組的點(diǎn)火工作全部完成。目前錦91塊火驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)共有注氣井9口，日注氣13.8×104Nm3，日產(chǎn)尾氣12.2×104Nm3。

2.火驅(qū)尾氣產(chǎn)生的原因及危害

2.1尾氣產(chǎn)生原因

火驅(qū)是將空氣注入地層，人為在地下創(chuàng)造一個(gè)燃燒放熱的條件，形成一個(gè)徑向移動(dòng)的燃燒帶，通過不斷注入空氣持續(xù)燃燒，產(chǎn)生熱量使原油裂解、蒸餾、降粘，并將具有流動(dòng)性的輕質(zhì)油、蒸汽、煙氣驅(qū)向前方。當(dāng)空氣中的氧氣被消耗，氮?dú)饧捌渌鼩怏w混合形成的煙道氣就一起通過生產(chǎn)井排出形成了尾氣。主要由N2、CH4、CO2、O2、CO、H2S等氣體構(gòu)成。

2.2尾氣的危害

2.2.1 H2S的危害

H2S為無色氣體，在低濃度時(shí)具有臭雞蛋氣味，在高濃度時(shí)由于嗅覺迅速麻痹而無法聞到臭雞蛋氣味。分子量34.08，比空氣重，（易積聚在低洼處）密度是空氣的1.19倍。易溶于水，亦溶于醇類、石油溶劑和原油中，有時(shí)可隨水或油類流至遠(yuǎn)離發(fā)生處而引起意外中毒事故。 硫化氫職業(yè)危害程度級(jí)別：高度危害（II級(jí)），屬劇毒。

2.2.2 O2的危害

注入空氣中含有氧氣，氧氣與原油在油藏發(fā)生氧化反應(yīng)，消耗部分氧氣，但在氧化反應(yīng)不完全的情況下，地層中的輕烴組分就會(huì)和氧氣形成混合性爆炸氣體，當(dāng)混合氣的濃度達(dá)到爆炸范圍時(shí)，在一定條件下就會(huì)發(fā)生爆炸事故。天然氣（CH4）在空氣中的爆炸極限范圍5%-15%。在純氧中的爆炸范圍則放大到5%-61%。極限含氧量12%。

3.火驅(qū)尾氣安全管理

3.1建設(shè)全密閉尾氣處理工藝

火驅(qū)開發(fā)特點(diǎn)決定了火驅(qū)產(chǎn)出大量的尾氣，受火驅(qū)實(shí)際效果影響，尾氣中各氣體組分含量具有一定波動(dòng)性。但考慮到尾氣集中輸送、統(tǒng)一處理，混合后的尾氣組分波動(dòng)相比單井較小。因此，參考油田其它火驅(qū)區(qū)塊各采油井的尾氣組分表以及在火驅(qū)尾氣匯管的取樣數(shù)據(jù)，確定本工程尾氣處理工藝采取全密閉方式，單井尾氣計(jì)量后通過匯管進(jìn)入脫硫點(diǎn)緩沖罐，經(jīng)空冷器、分離器，進(jìn)入脫硫裝置，尾氣經(jīng)脫硫處理至H2S含量：≤10mg/m3由放空管排出，凝液經(jīng)污油回收裝置進(jìn)入單井集油管線。尾氣處理過程中工藝全密閉，無中間放空點(diǎn)，規(guī)避了H2S等有害氣體泄露，另外脫硫點(diǎn)內(nèi)設(shè)置可燃?xì)怏w報(bào)警儀和硫化氫氣體報(bào)警儀，確保人員及設(shè)施安全。

3.2建立火驅(qū)尾氣取樣操作規(guī)程

在整個(gè)火驅(qū)尾氣處理流程中，尾氣取樣存在一定的尾氣泄露風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)這點(diǎn)建立了火驅(qū)尾氣取樣操作規(guī)程，規(guī)定了取樣前應(yīng)檢查井口流程及閥門有無滲漏;檢查氣樣袋有無滲漏、開關(guān)是否靈活;檢查便攜式硫化氫檢測(cè)儀是否開啟。取樣中操作人員于上風(fēng)口位置開、關(guān)產(chǎn)出氣取樣閥兩次，排出雜質(zhì)成分;將采氣管與井口取樣閥連接，檢查采氣管是否漏氣，將采氣管與氣樣袋連接，旋轉(zhuǎn)開啟氣樣袋;一手拿氣樣袋，一手緩慢打開取樣閥門，氣樣應(yīng)取到氣樣袋的1/2～2/3之間，關(guān)閉取樣閥門;為保證氣樣符合化驗(yàn)條件、氣樣袋內(nèi)氣體置換完全，將氣樣袋內(nèi)氣體擠出、排凈，重復(fù)采排一次后再取夠氣樣，旋轉(zhuǎn)關(guān)閉氣樣袋;在氣樣袋上標(biāo)明井號(hào)，取樣日期，采樣人;從取樣閥上拆下采氣管，用棉紗擦凈，收拾工具、清理現(xiàn)場(chǎng)。取樣后取樣閥關(guān)嚴(yán)，產(chǎn)出氣流程、閥門無滲漏;對(duì)取樣袋密閉性進(jìn)行檢查。并對(duì)相關(guān)工作進(jìn)行安全提示，針對(duì)可能發(fā)生的危害提出了應(yīng)急處置措施。

3.3建立H2S應(yīng)急防護(hù)區(qū)域

把火驅(qū)試驗(yàn)區(qū)整體化為應(yīng)急防護(hù)區(qū)域，并提出防護(hù)要求：

一是認(rèn)真開展硫化氫防護(hù)知識(shí)培訓(xùn)，重點(diǎn)培訓(xùn)硫化氫理化特性、應(yīng)急救援常識(shí)、報(bào)警儀和空氣呼吸器等防護(hù)裝備使用，培訓(xùn)合格后方可上崗。

二是強(qiáng)化硫化氫日常防護(hù)和檢查。配備風(fēng)向標(biāo)、警示標(biāo)識(shí)、硫化氫報(bào)警儀、空氣呼吸器等防護(hù)設(shè)備設(shè)施，并定期組織檢測(cè)。

三是根據(jù)硫化氫含量不同，分類管理，每月組織對(duì)油井、地面集輸裝置等部位進(jìn)行硫化氫氣體檢測(cè)。

四是加強(qiáng)脫硫裝置管理，及時(shí)更換藥劑，確保脫硫塔出口硫化氫含量達(dá)到要求。

五是強(qiáng)化應(yīng)急管理。配備應(yīng)急救援物資，加強(qiáng)應(yīng)急物資的維護(hù)保養(yǎng)，組織開展實(shí)戰(zhàn)演練，提升應(yīng)急處置能力，進(jìn)一步完善應(yīng)急處置程序。

3.4加強(qiáng)尾氣組分監(jiān)測(cè)和措施調(diào)控

生產(chǎn)井爆炸主要是由于氣竄和氧化不完全造成生產(chǎn)井中氧氣含量過高，與井下輕烴組分形成的混合性爆炸氣體在爆炸范圍內(nèi)，如有足夠點(diǎn)火能量時(shí)將導(dǎo)致爆炸。為此要加強(qiáng)尾氣組分監(jiān)測(cè)。

一是所有火驅(qū)生產(chǎn)井排定取氣樣井號(hào)表，每三天對(duì)火驅(qū)范圍內(nèi)所有生產(chǎn)井產(chǎn)出氣組分監(jiān)測(cè)一次，每周對(duì)轄區(qū)范圍內(nèi)集中脫硫處理裝置匯管氣體組分監(jiān)測(cè)一次，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)填入《火驅(qū)產(chǎn)出氣組分跟蹤監(jiān)測(cè)表》。

二是根據(jù)化驗(yàn)所得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，觀察各單井產(chǎn)出氣組分中含氧量所占比例，正常條件下含氧量應(yīng)低于5%。

三是化驗(yàn)含氧量達(dá)到或超過5%的，應(yīng)連續(xù)取樣化驗(yàn)，排除取樣操作誤差。證實(shí)含氧量大于5%、小于8%的，將生產(chǎn)井倒高架罐生產(chǎn)，同時(shí)跟蹤產(chǎn)出氣組分變化。若含氧量持續(xù)上升，超過8%，生產(chǎn)井實(shí)施關(guān)井，避免井筒內(nèi)形成混合性爆炸氣體。

四是根據(jù)生產(chǎn)井氣組分變化及其它生產(chǎn)數(shù)據(jù)采取注入井調(diào)整注氣量和生產(chǎn)井調(diào)剖、壓裂、控套等措施確保生產(chǎn)和人身安全。

3.5加強(qiáng)管線巡檢和防腐

腐蝕對(duì)管線造成最大影響就是導(dǎo)致管線承受能力降低，管線破裂，氣體泄漏的風(fēng)險(xiǎn)就增加。真對(duì)這點(diǎn)在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)管線進(jìn)行了防腐和保溫處理，對(duì)選用的管材、閥門、管件等進(jìn)行了相應(yīng)要求。投產(chǎn)前進(jìn)行了氣密性和泄漏性試驗(yàn)防止管線泄漏。另外投產(chǎn)后要求如下：一是火驅(qū)生產(chǎn)井每4小時(shí)巡檢一次，巡檢過程中按要求佩戴便攜式硫化氫檢測(cè)儀，從上風(fēng)口方向進(jìn)入巡檢區(qū)域，檢查產(chǎn)出氣管網(wǎng)有無滲漏，壓力是否正常。二是每天按要求錄取壓力、溫度、瞬時(shí)量、累計(jì)產(chǎn)氣量等相關(guān)數(shù)據(jù)。三是冬季巡檢過程中，從管網(wǎng)放空處及氣分離器放空處檢查是否存在冷凝水積液，對(duì)存在積液及時(shí)排空。四是巡檢結(jié)束后，將相關(guān)數(shù)據(jù)填入《火驅(qū)生產(chǎn)井生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表》。

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