火驅采油尾氣安全管理

張威

摘 要：火驅技術是一種重要的稠油熱采方法，它通過注氣井向地層連續注入空氣并點燃油層 ，實現層內燃燒，從而將地層改質后的原油從注氣井推向生產井。注入的壓縮空氣在地層中參與氧化反應后從采油井中產出即形成大量的火驅尾氣。尾氣中的H2S是一種劇毒的化學物質、CH4具有可燃性、CO2具有較強的腐蝕性。因此，科學的做好火驅尾氣安全管理是保證項目安全生產，提高火驅開發效果的重要工作。

關鍵詞：火驅;尾氣;劇毒;安全;效果

1.火驅開發概況

1.1地質概況

火驅先導試驗區位于錦91塊中部，被斷層F1、F7、F9和F10夾持，構造形態為單斜構造，地層傾角約8～13°。含油面積0.2km2，石油地質儲量125.6×104t。

1.2開發現狀

2016年11月25日，先導試驗井組進入現場點火，2017年8月3日，完成全部4個井組點火工作，2019年2月線性火驅5個井組的點火工作全部完成。目前錦91塊火驅先導試驗區共有注氣井9口，日注氣13.8×104Nm3，日產尾氣12.2×104Nm3。

2.火驅尾氣產生的原因及危害

2.1尾氣產生原因

火驅是將空氣注入地層，人為在地下創造一個燃燒放熱的條件，形成一個徑向移動的燃燒帶，通過不斷注入空氣持續燃燒，產生熱量使原油裂解、蒸餾、降粘，并將具有流動性的輕質油、蒸汽、煙氣驅向前方。當空氣中的氧氣被消耗，氮氣及其它氣體混合形成的煙道氣就一起通過生產井排出形成了尾氣。主要由N2、CH4、CO2、O2、CO、H2S等氣體構成。

2.2尾氣的危害

2.2.1 H2S的危害

H2S為無色氣體，在低濃度時具有臭雞蛋氣味，在高濃度時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，有時可隨水或油類流至遠離發生處而引起意外中毒事故。 硫化氫職業危害程度級別：高度危害（II級），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生氧化反應，消耗部分氧氣，但在氧化反應不完全的情況下，地層中的輕烴組分就會和氧氣形成混合性爆炸氣體，當混合氣的濃度達到爆炸范圍時，在一定條件下就會發生爆炸事故。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.火驅尾氣安全管理

3.1建設全密閉尾氣處理工藝

火驅開發特點決定了火驅產出大量的尾氣，受火驅實際效果影響，尾氣中各氣體組分含量具有一定波動性。但考慮到尾氣集中輸送、統一處理，混合后的尾氣組分波動相比單井較小。因此，參考油田其它火驅區塊各采油井的尾氣組分表以及在火驅尾氣匯管的取樣數據，確定本工程尾氣處理工藝采取全密閉方式，單井尾氣計量后通過匯管進入脫硫點緩沖罐，經空冷器、分離器，進入脫硫裝置，尾氣經脫硫處理至H2S含量：≤10mg/m3由放空管排出，凝液經污油回收裝置進入單井集油管線。尾氣處理過程中工藝全密閉，無中間放空點，規避了H2S等有害氣體泄露，另外脫硫點內設置可燃氣體報警儀和硫化氫氣體報警儀，確保人員及設施安全。

3.2建立火驅尾氣取樣操作規程

在整個火驅尾氣處理流程中，尾氣取樣存在一定的尾氣泄露風險。針對這點建立了火驅尾氣取樣操作規程，規定了取樣前應檢查井口流程及閥門有無滲漏;檢查氣樣袋有無滲漏、開關是否靈活;檢查便攜式硫化氫檢測儀是否開啟。取樣中操作人員于上風口位置開、關產出氣取樣閥兩次，排出雜質成分;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，旋轉開啟氣樣袋;一手拿氣樣袋，一手緩慢打開取樣閥門，氣樣應取到氣樣袋的1/2～2/3之間，關閉取樣閥門;為保證氣樣符合化驗條件、氣樣袋內氣體置換完全，將氣樣袋內氣體擠出、排凈，重復采排一次后再取夠氣樣，旋轉關閉氣樣袋;在氣樣袋上標明井號，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、清理現場。取樣后取樣閥關嚴，產出氣流程、閥門無滲漏;對取樣袋密閉性進行檢查。并對相關工作進行安全提示，針對可能發生的危害提出了應急處置措施。

3.3建立H2S應急防護區域

把火驅試驗區整體化為應急防護區域，并提出防護要求：

一是認真開展硫化氫防護知識培訓，重點培訓硫化氫理化特性、應急救援常識、報警儀和空氣呼吸器等防護裝備使用，培訓合格后方可上崗。

二是強化硫化氫日常防護和檢查。配備風向標、警示標識、硫化氫報警儀、空氣呼吸器等防護設備設施，并定期組織檢測。

三是根據硫化氫含量不同，分類管理，每月組織對油井、地面集輸裝置等部位進行硫化氫氣體檢測。

四是加強脫硫裝置管理，及時更換藥劑，確保脫硫塔出口硫化氫含量達到要求。

五是強化應急管理。配備應急救援物資，加強應急物資的維護保養，組織開展實戰演練，提升應急處置能力，進一步完善應急處置程序。

3.4加強尾氣組分監測和措施調控

生產井爆炸主要是由于氣竄和氧化不完全造成生產井中氧氣含量過高，與井下輕烴組分形成的混合性爆炸氣體在爆炸范圍內，如有足夠點火能量時將導致爆炸。為此要加強尾氣組分監測。

一是所有火驅生產井排定取氣樣井號表，每三天對火驅范圍內所有生產井產出氣組分監測一次，每周對轄區范圍內集中脫硫處理裝置匯管氣體組分監測一次，將監測數據填入《火驅產出氣組分跟蹤監測表》。

二是根據化驗所得監測數據，觀察各單井產出氣組分中含氧量所占比例，正常條件下含氧量應低于5%。

三是化驗含氧量達到或超過5%的，應連續取樣化驗，排除取樣操作誤差。證實含氧量大于5%、小于8%的，將生產井倒高架罐生產，同時跟蹤產出氣組分變化。若含氧量持續上升，超過8%，生產井實施關井，避免井筒內形成混合性爆炸氣體。

四是根據生產井氣組分變化及其它生產數據采取注入井調整注氣量和生產井調剖、壓裂、控套等措施確保生產和人身安全。

3.5加強管線巡檢和防腐

腐蝕對管線造成最大影響就是導致管線承受能力降低，管線破裂，氣體泄漏的風險就增加。真對這點在設計時對管線進行了防腐和保溫處理，對選用的管材、閥門、管件等進行了相應要求。投產前進行了氣密性和泄漏性試驗防止管線泄漏。另外投產后要求如下：一是火驅生產井每4小時巡檢一次，巡檢過程中按要求佩戴便攜式硫化氫檢測儀，從上風口方向進入巡檢區域，檢查產出氣管網有無滲漏，壓力是否正常。二是每天按要求錄取壓力、溫度、瞬時量、累計產氣量等相關數據。三是冬季巡檢過程中，從管網放空處及氣分離器放空處檢查是否存在冷凝水積液，對存在積液及時排空。四是巡檢結束后，將相關數據填入《火驅生產井生產日報表》。

參考文獻：

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