二氧化碳驱存在的主要风险和防控对策

二氧化碳驱作为一项改善油田开发效果、提高采收率的采油技术, 柳赞油田于2012年开始进行二氧化碳驱实验, 取得了良好的开发效果, 但是气驱的复杂性也给安全生产带来了严峻的挑战, 分析二氧化碳驱存在的风险并采取有效的防控对策, 对于保障二氧化碳驱的安全稳定生产具有重要意义。

1 二氧化碳驱存在的风险

1.1 低温风险

二氧化碳驱注入的是液态的二氧化碳, 在注入过程中由于温度、压力的变化, 有一部分液态的二氧化碳要气化并从环境中吸收大量的热, 施工现场可见设备、流程表面覆盖厚达5厘米的霜, 这些低温可能对操作人员造成冻伤。

1.2 中毒风险

二氧化碳驱在气体配送、设备流程泄压时都会在附件空气中产生高浓度的二氧化碳, 如果环境中的二氧化碳浓度过高就会造成窒息。

1.3 高压伤害

二氧化碳注入井的注入压力一般都在20兆帕以上, 一旦发生泄漏, 高压必将对操作人员造成伤害, 但是在注水过程中同样存在高压伤害风险, 对于此类风险防控措施比较成熟有效。

1.4 机械伤害

现阶段气驱一般都是使用柱塞泵将二氧化碳加压注入到地层, 其过程中存在的机械伤害风险主要为柱塞泵产生的风险, 只要按要求对柱塞泵进行保养并按照操作规程进行操作该风险可以得到有效的规避。

1.5 井控风险

由于气体在地层中的移动速度远快于液体在地层中的移动速度, 从而造成了气驱和水驱形成了一个显著的区别, 就是水驱在受效过程中压力一般是渐变的, 但是气驱在受效过程中压力几乎都是以突变的形式展现。就柳赞油田来说, 绝大多数受效井都是受效前后一夜间井口压力变化达到20兆帕, 如果这些巨大的压力变化不能被及时的发现并采取有效的措施, 极有可能造成井喷失控产生安全事故, 井控风险也是二氧化碳驱目前面临的主要风险之一。

1.6 腐蚀风险

二氧化碳属于酸性气体, 溶解于水就是碳酸。弱酸性的碳酸同样会与设备、流程中的铁发生反应, 对设备和流程的腐蚀, 尤其是温度升高时对流程的腐蚀更为明显, 柳赞油田2012年对二氧化碳驱管理的探索过程中, 曾经发生过一个月由于二氧化碳的腐蚀造成管线穿孔28次, 在柳赞油田这样一个井场、管廊带附件都是水沟、养殖池的地域环境下, 每一次管线穿孔都暗藏着巨大的环保风险。因此将二氧化碳对管线的腐蚀风险也是当前二氧化碳驱的主要风险之一。

2 井控风险的防控对策

2.1 提高设备本质安全性

气窜的显著变化就是短时间内压力显著增加, 当井口压力达到或者超过采油树的承压能力时, 就会对采油树造成破坏以及发生井控事故。柳赞油田原有油井多数使用卡箍连接的250采油树, 在实施二氧化碳驱后将相关注入井和受效井全部更换为法兰连接的350采油树, 提高了采油树的耐压等级, 通过提高设备的本质安全性规避了一定风险。

2.2 加强受效井的预警

对与注入井同层位的油井、与注入井连通性较好的油井、与注入井井距小的可能受效的油井纳入重点管理, 一旦受效就能够及时发现并有效处理。

2.3 加强巡回检查

对于此类风险性较大的油井就要纳入到特护管理, 就需要加强巡检, 缩短巡检时间间隔, 一旦井口出现压力变化、流程渗漏能够在第一时间发现。

2.4 采取技术手段进行监控

柳赞油田在管理中充分发挥了井口自动化设备的作用, 对压力表设置了报警最大值, 一旦井口压力超过设置的最大值即通过自动化网络进行报警。同时鉴于抽油机井在受效时可能由于抽喷引发事故, 自主研制了抽油机井超压自动停机装置。通过自动化的技术手段实现了对油井生产状况的跟踪报警, 对风险进行有效规避。

3 管线腐蚀的防控对策

3.1 对产出液进行脱气

加强对受效井产出液二氧化碳含量的监测, 当产出液中二氧化碳含量较高时就需先对产出液进行脱气处理, 最简单的方式就是将产出液导入大罐待脱气后打入集输系统, 条件允许的也可采用分离器进行脱气, 这样就可避免少数几口井产生的高浓度的二氧化碳对整个集输系统造成污染和腐蚀破坏。

3.2 加强腐蚀监测

为有效了解产出液对流程腐蚀的速度和程度, 可以在与流程相连的过滤缸中进行挂片试验, 通过对挂片的表面观察和称重来分析挂片的腐蚀情况, 并通过挂片的腐蚀情况推测管线的腐蚀情况和防腐效果。

3.3 加药延缓腐蚀

导致管线腐蚀的根本原因是由于产出液中含有二氧化碳导致液体呈现酸性, 如果向管网中人工加入碱性的缓蚀剂与管网中的二氧化碳发生中和反应, 减小或者除去液体中的酸性就可降低管网的腐蚀。

3.4 加强管线检测与更换

如果腐蚀不可避免, 就需要加强管线检测, 做到对管网的腐蚀程度心中有数, 对于检测出来严重腐蚀的管线和多次发生穿孔的管线段进行更换, 以此降低管线穿孔的几率, 规避环境风险。

4 结语

作为一种新兴的采油技术, 二氧化碳驱过程中固然存在着很多风险。但是只要我们对其存在的风险进行辨识, 确定其中的主要风险并采取有针对性的对策, 就能保证二氧化碳驱在受控的状态下进行。现阶段气窜井控风险可以通过更换高承压采油树、加强气窜预警、通过人工和自动化加强巡检监控手段进行控制, 管线的腐蚀穿孔风险可以通过脱气降低产出液中二氧化碳含量、添加缓蚀剂、检测和更换管线进行控制。

摘要：本文分析了二氧化碳驱存在的风险, 突出阐述了井控风险和腐蚀风险, 并提出了应对这两项主要风险的防控对策, 对于实施二氧化碳驱的风险管控具有较强的借鉴意义。

关键词：二氧化碳驱,风险,防控对策

参考文献

[1] 李季.二氧化碳驱油的安全风险分析[J].化工管理, 2014, 9:87.