注空气采油过程中油田伴生气临界氧体积分数试验研究

在注空气采油过程中,井筒内油田伴生气的存在可能导致油井发生爆炸事故。避免此类事故发生的最有效方法是控制注气作业过程中的氧体积分数,因此需要对井筒高温高压条件下可燃气体的临界氧体积分数进行研究。本文通过理论分析和试验测试对油田伴生气的临界氧体积分数进行了研究,初始温度为40℃和80℃,初始压力为1~15 MPa。结果表明,相较于温度,压力对临界氧体积分数的影响更为显著,临界氧体积分数随初始压力的升高而降低,且压力的影响逐渐减弱;依据试验结果提出了临界氧体积分数的经验计算公式;结合现场工艺提出了相关监控指标和方法,为注空气采油过程的安全防护提供了一定的技术依据。

注空气管内原油蒸气爆炸过程数值分析

在注空气采油生产过程中,必须高度重视可燃油蒸气的爆炸问题。本文借助AutoReaGas气体爆炸模拟软件对注空气管内原油蒸气在高压状态(30MPa)不同初始温度下发生爆炸的过程进行了数值模拟。结果表明,爆炸产生的超压可达450MPa,温度可达2400K,会对油管和井口采气树等设施造成严重破坏;管内爆炸超压值与初始温度关系密切,在爆炸冲击波与反射波未叠加前,初始温度升高会导致爆炸超压的下降,在叠加区域内爆炸初始温度升高会导致爆炸超压的明显升高,750m远处压力基本不再变化;初始温度对爆炸温度影响甚微,初始压力为30MPa时,无论初始温度多大管内温度在距井口600m以后都恢复到初始温度。分析可知,爆炸只会造成充气区域及其附近管段内压力和温度急剧升高,对远场作用不明显。

高温高压条件下可燃性气体爆炸极限的试验研究

注空气采油技术是一种重要的采油方法,在注空气采油过程中容易形成可燃性气体混合物,在地层高温高压环境下有发生火灾或爆炸事故的可能性。为了保证注空气采油过程的安全性,需要对高温高压条件下可燃气体的爆炸特性进行研究。设计了一种测定高温高压条件下可燃气体爆炸极限的试验系统,通过试验研究了采油现场实测可燃气体混合物在40-60℃和1-10 MPa下的爆炸极限,同时利用经验公式对可燃气体混合物的爆炸极限进行了理论估算。结果表明,压力对爆炸上限的影响很大,高压下尤为明显,在高压状态下,温度的影响比常压下更为明显,10 MPa、120℃的爆炸上限高达50. 6%。而温度和压力对爆炸下限的影响很小。

地层条件下油气混合气安全氧含量实验研究

为了确定地层高温高压环境下油气混合气的安全氧含量,避免在采油过程中形成可燃性混合气体引发燃烧或者爆炸事故,保证注空气采油工艺过程的安全性,设计了1种测试地层高温高压环境下油气混合气体安全氧含量的实验装置;通过对采油现场井筒内的气体进行取样分析,选取一定组分的混合气体,在理论分析的基础上,对混合气体分别在1,5,10 MPa和40,120℃条件下的安全氧含量进行了实验研究,并将实验结果与理论分析结果进行了比较分析。研究结果表明:随着温度和压力的升高,安全氧含量逐渐降低;在地层高温高压环境下所测得的安全氧含量要远低于常温常压下的理论估算值;在10 MPa,120℃时达到8.27%,很大程度上增加了采油工艺过程的危险性。