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产业综述
空气泡沫驱天然气与含氧量安全限值的确定
2008-09-22 00:00
这几年,国内外油田注空气泡沫驱提高采收率技术得到了广泛的应用。注空气泡沫过程中存在很多的安全隐患,主要有停注和重新启动后油气向井筒回流造成注入井内爆炸;氧气突破造成生产井和地面设施内氧气含量过高而引起爆炸;其爆炸造成的损失极为严重,将直接导致生产井和注入井的废弃以及注气管线的全面破坏,更有甚者将会引起井喷造成更大的人员财产损失。要使注空气技术从实验室走出来进行现场应用,就必须首先考虑到这些不安全因素,制定一系列的安全措施,最大程度的防止事故发生。在制定安全措施中,含氧量安全值起着至关重要的作用。


    1、爆炸极限的定义


    可燃性气体或蒸汽与助燃气体的均匀混合系在标准测试条件下引起爆炸的浓度极限值,称为爆炸极限。助燃性气体可以是空气、氧气或辅助性气体。一般情况下,爆炸极限是指可燃气体或蒸汽在空气中的浓度极限,能够引起爆炸的可燃气体的最低含量称为爆炸下限Low Explosion–Leve(LEL),最高浓度为下限Upper Explosion–Level(UEL)。混合的组分不同,爆炸极限也不同。同一混合系,由于初始温度、系统压力、惰性介质含量以及点火能量的大小等都能使爆炸极限发生变化[1]。


    2、爆炸极限理论


    可燃气体或蒸气与空气的混合物,并不是在任何组成下都可以燃烧或爆炸,而且燃烧(或爆炸)的速率也随组成而变。实验发现,当混合物中可燃气体浓度接近化学反应式的化学计量比时,燃烧最快、最剧烈。若浓度减小或增加,火焰蔓延速率则降低。若其浓度在爆炸下限以下或爆炸上限以上,便不会着火或爆炸[2]。


    爆炸极限一般用可燃气体或蒸气在混合气体中的体积百分数表示,有时也用单位体积可燃气体的质量(kg·m-3 )表示。混合气体浓度在爆炸下限以下时含有过量空气,由于空气的冷却作用,活化中心的消失数大于产生数,阻止了火焰的蔓延。若浓度在爆炸上限以上,含有过量的可燃气体,助燃气体不足,火焰也不能蔓延。但此时若不能补充空气,仍有火灾和爆炸的危险。


    所以浓度在爆炸上限以上的混合气体不能认为是安全的。燃烧和爆炸从化学反应的角度看并无本质区别。当混合气体燃烧时,燃烧波面上的反应可表示为

 

    A+B→C+D+Q        &nb

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