火驱采油尾气安全管理

张威

摘 要：火驱技术是一种重要的稠油热采方法，它通过注气井向地层连续注入空气并点燃油层 ，实现层内燃烧，从而将地层改质后的原油从注气井推向生产井。注入的压缩空气在地层中参与氧化反应后从采油井中产出即形成大量的火驱尾气。尾气中的H2S是一种剧毒的化学物质、CH4具有可燃性、CO2具有较强的腐蚀性。因此，科学的做好火驱尾气安全管理是保证项目安全生产，提高火驱开发效果的重要工作。

关键词：火驱;尾气;剧毒;安全;效果

1.火驱开发概况

1.1地质概况

火驱先导试验区位于锦91块中部，被断层F1、F7、F9和F10夹持，构造形态为单斜构造，地层倾角约8～13°。含油面积0.2km2，石油地质储量125.6×104t。

1.2开发现状

2016年11月25日，先导试验井组进入现场点火，2017年8月3日，完成全部4个井组点火工作，2019年2月线性火驱5个井组的点火工作全部完成。目前锦91块火驱先导试验区共有注气井9口，日注气13.8×104Nm3，日产尾气12.2×104Nm3。

2.火驱尾气产生的原因及危害

2.1尾气产生原因

火驱是将空气注入地层，人为在地下创造一个燃烧放热的条件，形成一个径向移动的燃烧带，通过不断注入空气持续燃烧，产生热量使原油裂解、蒸馏、降粘，并将具有流动性的轻质油、蒸汽、烟气驱向前方。当空气中的氧气被消耗，氮气及其它气体混合形成的烟道气就一起通过生产井排出形成了尾气。主要由N2、CH4、CO2、O2、CO、H2S等气体构成。

2.2尾气的危害

2.2.1 H2S的危害

H2S为无色气体，在低浓度时具有臭鸡蛋气味，在高浓度时由于嗅觉迅速麻痹而无法闻到臭鸡蛋气味。分子量34.08，比空气重，（易积聚在低洼处）密度是空气的1.19倍。易溶于水，亦溶于醇类、石油溶剂和原油中，有时可随水或油类流至远离发生处而引起意外中毒事故。 硫化氢职业危害程度级别：高度危害（II级），属剧毒。

2.2.2 O2的危害

注入空气中含有氧气，氧气与原油在油藏发生氧化反应，消耗部分氧气，但在氧化反应不完全的情况下，地层中的轻烃组分就会和氧气形成混合性爆炸气体，当混合气的浓度达到爆炸范围时，在一定条件下就会发生爆炸事故。天然气（CH4）在空气中的爆炸极限范围5%-15%。在纯氧中的爆炸范围则放大到5%-61%。极限含氧量12%。

3.火驱尾气安全管理

3.1建设全密闭尾气处理工艺

火驱开发特点决定了火驱产出大量的尾气，受火驱实际效果影响，尾气中各气体组分含量具有一定波动性。但考虑到尾气集中输送、统一处理，混合后的尾气组分波动相比单井较小。因此，参考油田其它火驱区块各采油井的尾气组分表以及在火驱尾气汇管的取样数据，确定本工程尾气处理工艺采取全密闭方式，单井尾气计量后通过汇管进入脱硫点缓冲罐，经空冷器、分离器，进入脱硫装置，尾气经脱硫处理至H2S含量：≤10mg/m3由放空管排出，凝液经污油回收装置进入单井集油管线。尾气处理过程中工艺全密闭，无中间放空点，规避了H2S等有害气体泄露，另外脱硫点内设置可燃气体报警仪和硫化氢气体报警仪，确保人员及设施安全。

3.2建立火驱尾气取样操作规程

在整个火驱尾气处理流程中，尾气取样存在一定的尾气泄露风险。针对这点建立了火驱尾气取样操作规程，规定了取样前应检查井口流程及阀门有无渗漏;检查气样袋有无渗漏、开关是否灵活;检查便携式硫化氢检测仪是否开启。取样中操作人员于上风口位置开、关产出气取样阀两次，排出杂质成分;将采气管与井口取样阀连接，检查采气管是否漏气，将采气管与气样袋连接，旋转开启气样袋;一手拿气样袋，一手缓慢打开取样阀门，气样应取到气样袋的1/2～2/3之间，关闭取样阀门;为保证气样符合化验条件、气样袋内气体置换完全，将气样袋内气体挤出、排净，重复采排一次后再取够气样，旋转关闭气样袋;在气样袋上标明井号，取样日期，采样人;從取样阀上拆下采气管，用棉纱擦净，收拾工具、清理现场。取样后取样阀关严，产出气流程、阀门无渗漏;对取样袋密闭性进行检查。并对相关工作进行安全提示，针对可能发生的危害提出了应急处置措施。

3.3建立H2S应急防护区域

把火驱试验区整体化为应急防护区域，并提出防护要求：

一是认真开展硫化氢防护知识培训，重点培训硫化氢理化特性、应急救援常识、报警仪和空气呼吸器等防护装备使用，培训合格后方可上岗。

二是强化硫化氢日常防护和检查。配备风向标、警示标识、硫化氢报警仪、空气呼吸器等防护设备设施，并定期组织检测。

三是根据硫化氢含量不同，分类管理，每月组织对油井、地面集输装置等部位进行硫化氢气体检测。

四是加强脱硫装置管理，及时更换药剂，确保脱硫塔出口硫化氢含量达到要求。

五是强化应急管理。配备应急救援物资，加强应急物资的维护保养，组织开展实战演练，提升应急处置能力，进一步完善应急处置程序。

3.4加强尾气组分监测和措施调控

生产井爆炸主要是由于气窜和氧化不完全造成生产井中氧气含量过高，与井下轻烃组分形成的混合性爆炸气体在爆炸范围内，如有足够点火能量时将导致爆炸。为此要加强尾气组分监测。

一是所有火驱生产井排定取气样井号表，每三天对火驱范围内所有生产井产出气组分监测一次，每周对辖区范围内集中脱硫处理装置汇管气体组分监测一次，将监测数据填入《火驱产出气组分跟踪监测表》。

二是根据化验所得监测数据，观察各单井产出气组分中含氧量所占比例，正常条件下含氧量应低于5%。

三是化验含氧量达到或超过5%的，应连续取样化验，排除取样操作误差。证实含氧量大于5%、小于8%的，将生产井倒高架罐生产，同时跟踪产出气组分变化。若含氧量持续上升，超过8%，生产井实施关井，避免井筒内形成混合性爆炸气体。

四是根据生产井气组分变化及其它生产数据采取注入井调整注气量和生产井调剖、压裂、控套等措施确保生产和人身安全。

3.5加强管线巡检和防腐

腐蚀对管线造成最大影响就是导致管线承受能力降低，管线破裂，气体泄漏的风险就增加。真对这点在设计时对管线进行了防腐和保温处理，对选用的管材、阀门、管件等进行了相应要求。投产前进行了气密性和泄漏性试验防止管线泄漏。另外投产后要求如下：一是火驱生产井每4小时巡检一次，巡检过程中按要求佩戴便携式硫化氢检测仪，从上风口方向进入巡检区域，检查产出气管网有无渗漏，压力是否正常。二是每天按要求录取压力、温度、瞬时量、累计产气量等相关数据。三是冬季巡检过程中，从管网放空处及气分离器放空处检查是否存在冷凝水积液，对存在积液及时排空。四是巡检结束后，将相关数据填入《火驱生产井生产日报表》。

参考文献：

[1]孙守港.低渗透油藏注空气提高采收率配套技术﹝J﹞.油气与采收率，2002，9（6）;29-30.

[2]张增亮.可燃气体（液体蒸气）的爆炸极限与最大允许氧含量的对比研究﹝J﹞.中国安全科学学报，2005，12;64-68.