火烧油层工艺安全性分析.ppt

火烧油层工艺安全性分析姓名：唐建波学号：1104050111指导老师：王林元2024/4/21 周日1汇报提纲p主 要 研 究 内 容 及 研 究 思 路p研究目的、意义p详述研究内容p研究结论p国内外研究现状2一、研究目的、意义研究目的：1.世界稠油资源丰富,火烧油层技术提高采收率具有广阔的应用前景，采收率可达50%以上。2.火烧油层技术既可用于注水后的三次采油，也可用于不适合注水开发油田的二次采油。3.火烧油层技术因在地层内注入空气带来火灾爆炸的潜在危险性，对其安全性研究得到了油田开采的广泛关注。研究意义：如果能确保火烧油层技术的安全实施，那么稠油开采将迎来新的高峰。3二、国内外研究现状国外研究现状：1.世界上最早的一次火烧油层现场试验是1942年在美国俄克拉荷马州的伯特勒斯维尔油田进行的。2.罗马尼亚于1969年同法国合作，先后在17个油田进行了试验，试验表明：火烧油层采收率可由5%9%提高到50%以上。3.罗马尼亚的Suplacu de Barcau的商业化干式ISC项目。该项目已经经营了34年以上。4.印度的Balol和Santhal项目也已经经营了7年以上，并已经应用了湿式模式。5.Bayou State石油公司（BSOC）在美国路易斯安那州经营的项目Bellevue每天生产51m3。该BSOC Bellevue干式ISC项目已经运行了34年以上，并且是以井网（面积）形式实施的。目前，该项目拥有15口注入井和90口生产井。4二.国内外研究现状国内研究现状：1.我国从1958年起，先后在新疆、玉门、胜利、吉林和辽河等油田开展了火烧油层试验研究。2.中国石油天然气集团公司石油勘探开发院于1989年建立了火烧驱油物理模拟系统。3.1997年李少池对火烧物理模拟相似准则和三大参数（燃烧生成量、自燃点及注气速度）进行了介绍。4.2000年，张毅等人进行的火烧油层湿式燃烧的室内试验得出了湿式燃烧的最优注水时间。5.正在进行火烧油层现场大规模试验的油田有新疆油田红浅1井区，吉林套保油田白92块，胜利油田郑408敏感性稠油油藏，辽河油田杜66蒸汽吞吐后稠油油藏、杜48、冷37等区块火烧油层。二、国内外研究现状5三、主要研究内容及思路主要研究内容：1.火烧油层工艺主要风险因素2.火烧油层工艺安全性事故树分析3.火烧油层工艺故障类型和影响分析6研究思路：三、主要研究内容及思路查找资料，熟悉火烧油层工艺技术找出火烧油层工艺主要风险因素确定风险因子部分重要元件故障类型绘制事故树事故树定性分析故障类型和影响分析确定故障严重度等级根据分析结果提出相应解决措施7 火烧油层是一种在油层内部产生热量开采高粘度原油的常用方法。因在地层内注入空气带来火灾爆炸的潜在危险性，对其安全性研究得到了油田开采的广泛关注。四、火烧油层工艺主要风险因素1.火烧油层工艺简介空气区空气区燃烧区燃烧区蒸馏区蒸馏区原油区原油区混合气混合气已燃带燃烧带焦炭带蒸汽带冷凝带轻质油带富油带混合气预热高温氧化高温裂解低温氧化蒸馏形成泡沫驱替气体携带作用8四、火烧油层工艺主要风险因素2.工艺流程风险因素风险类型风险类型造成原因造成原因空压机爆炸高温运行，积炭，供油不当注气管线爆炸腐蚀穿孔，静电集聚，着火注入井爆炸空气注入压力低，防回流措施失效生产井爆炸突破时氧含量高，氧气监测失败注采井腐蚀氧气腐蚀，二氧化碳腐蚀人为风险工程设计缺陷，人为失误9四、火烧油层工艺主要风险因素3.火烧油层工艺技术风险因素风险类型风险类型造成原因造成原因点火失败风险点火工具故障，点火井固井差，油层缺乏燃料，加热温度过低管火失控风险地质因素，井网井距因素，火井位置不合理，完井方式选择不当，管理不善控火失败风险控火方案设计不合理，控火对象无重点选择10四、火烧油层工艺主要风险因素4.火烧油层工艺常见问题风险因素风险类型风险类型造成原因造成原因井下设备损坏原油燃烧生热，设备选用不当原油堵塞原油乳化，燃烧结焦油井出砂储层疏松，防砂措施不到位硫化氢危害硫铁矿物高温产生，监测与防护措施不到位11五、火烧油层工艺安全性事故树分析1.事故树分析法简介：事故树分析是一种图形演绎法，它把系统不希望出现的事件作为事故树的顶事件，用规定的逻辑符号自上而下分析导致顶事件发生的所有可能的直接因素和间接因素及其相互间的逻辑关系 事故树分析的最终目的是为了找出系统的薄弱环节，提高系统的安全性和可靠性。通过建立火烧油层工艺风险事故树模型，求出各事故树的最小割集和结构重要度，每一个最小割集都表示顶事件发生的一种可能，最小割集越多、每个割集内包含基本事件的个数越少，系统的危险性就越大，以此来比较各风险发生概率的大小。2.建立火烧油层工艺事故树模型 12空气压缩机存在风险分析事故树五、火烧油层工艺安全性事故树分析13注气管线爆炸危险分析事故树五、火烧油层工艺安全性事故树分析14注入井爆炸危险分析事故树五、火烧油层工艺安全性事故树分析15生产井爆炸危险分析事故树五、火烧油层工艺安全性事故树分析16注采井腐蚀风险分析事故树五、火烧油层工艺安全性事故树分析17人为风险分析事故树五、火烧油层工艺安全性事故树分析18点火失败风险分析事故树五、火烧油层工艺安全性事故树分析19管火失控风险分析事故树五、火烧油层工艺安全性事故树分析20控火失败风险分析事故树五、火烧油层工艺安全性事故树分析21现场突发状况风险分析事故树五、火烧油层工艺安全性事故树分析22事故树事故树最小割集最小割集结构重要度结构重要度空压机风险分析事故树X1，X7，X9，X5,X6，X2，X3，X4，X12，X8，X10，X11IX1=IX2=IX3=IX4=IX12=IX7=IX8=IX9=IX10=IX11IX5=IX6注气管线爆炸风险分析事故树X1，X3，X5，X2，X4，X6IX1=IX2=IX3=IX4=IX5=IX6注入井爆炸风险分析事故树X1,X6，X2,X6，X3,X6，X4,X6，X5,X6，X1,X7，X2,X7，X3,X7，X4,X7，X5,X7IX6=IX7IX1=IX2=IX3=IX4=IX5生产井爆炸风险分析事故树X1,X6，X3,X6，X2,X6，X4,X6，X5,X6，X1,X7，X3,X7，X2,X7，X4,X7，X5,X7IX6=IX7IX1=IX2=IX3=IX4=IX5注采井腐蚀风险分析事故树X1,X2，X4,X5，X1,X3IX1IX2=IX3=IX4=IX5事故树分析运算结果23事故树分析运算结果事故树事故树最小割集最小割集结构重要度结构重要度人为风险分析事故树X1，X5，X2，X3，X4，X6，X7，X8IX1=IX2=IX3=IX4=IX5=IX6=IX7=IX8点火失败风险分析事故树X4，X3，X2，X1，X5，X6，X7IX3=IX2=IX1=IX4=IX5=IX6=IX7管火失控风险分析事故树X4，X8，X1，X2，X3，X5，X6，X7，X9，X10IX1=IX2=IX3=IX4=IX5=IX6=IX7=IX8=IX9=IX10控火失败风险分析事故树X1，X5，X2，X3，X4，X6IX1=IX2=IX3=IX4=IX5=IX6IX1=IX2=IX3=IX4=IX5=IX6=IX7=IX8现场突发状况风险分析事故树X1,X2，X3,X4，X5,X6，X7,X8243.结论 通过对火烧油层工艺中工艺流程、点火技术、管火技术、控火技术以及现场突发状况等环节的事故树定性分析对比得出，空气压缩机事故树模型拥有11个最小割集，且割集阶数为一阶和二阶，火烧油层工艺中空气压缩机发生事故的概率最大，其次是注入井爆炸和生产井爆炸事故，它们均拥有10个二阶割集，发生的概率仅次于空压机事故，注采井腐蚀事故发生的概率最小。五、火烧油层工艺安全性事故树分析254.火烧油层工艺风险应对措施事故类型事故类型事故后果事故后果应对措施应对措施爆炸空气压缩机爆炸造成设备损坏，导致油田停产，造成巨大的经济损失；甚至会造成现场工作人员受伤，严重威胁生命财产安全定期进行积炭清理；采用优质冷却水注气管线爆炸定期进行试压，腐蚀检验；设计和施工严格把关；巡线检查生产井爆炸加强产出气体中氧气含量的检测注入井爆炸注入氮气或水将空气推入地层以防止回流五、火烧油层工艺安全性事故树分析26事故类型事故类型事故后果事故后果应对措施应对措施腐蚀注气管线导致设备腐蚀穿孔，造成可燃气体泄漏，从而引发爆炸事故定期检查，清理注采井管柱及抽汲设备采用永久型注入封隔器隔离环空，并充填防腐剂点火失败使工艺无法继续进行根据不同的油藏特性选择合适的点火方式管火失控燃烧不稳定，燃烧前沿无法正常向前传递以“注采平衡，动态调整，工艺循环，保障强度”为原则设计管火方案控火失败导致火窜，气体外溢，单层突进，低温过火等现象发生从设计方案入手，以“调，控，疏，堵”为原则进行控火五、火烧油层工艺安全性事故树分析27事故类型事故类型事故后果事故后果应对措施应对措施设备损坏套管等熔化穿孔，与其他地层窜槽严格控制火烧井和采油井井底温度，对油套管进行技术防护油井出砂油田停产，造成经济损失；增加人员工作量使用多种类型的抽油泵；有针对性的采取防砂配套技术原油堵塞造成管线冻堵，影响产量；增加作业费用加入破乳剂进行破乳降粘H2S危害腐蚀金属设备；造成作业人员中毒对现场进行实时监测；做好安全防护措施；将产出气进行回收处理五、火烧油层工艺安全性事故树分析281.故障类型和影响分析法简介 故障类型和影响分析（Failure Mode and Effects Analysis，FMEA）是美国20世纪50年代为评价飞机发动机故障而开发的一种方法，目前许多国家在核电、化工、机械、电子、仪表工业中都广泛应用。FMEA能找出设备运行中潜在的故障及其影响后果六、火烧油层故障类型和影响分析292.事故严重度分级按照事故可能导致的最严重的潜在后果，可将事故严重度分成以下四级：I级：轻微的不足以造成人身伤害、职业病、财产损失或系统破坏，但是需要额外的维护或修理；II级：临界的可能造成轻伤、职业病、少量财产损失、轻度的系统破坏（造成生产延误、系统可靠性或功能下降）；III级：严重的可能导致重伤、严重职业病、重大财产损失、严重的系统破坏（造成长时间停产或生产损失的）；IV级：致命的可能导致死亡或系统损失。六、火烧油层故障类型和影响分析303.部分重要元件FMEA结果系统系统部件名称部件名称故障类型故障类型严重度等级严重度等级地面注入系统管线穿孔IV空气压缩机异响II发热IV排气量波动IV慢打风II压力失衡IV油压变低II进气阀损坏II排气阀损坏II六、火烧油层故障类型和影响分析31系统系统部件名称部件名称故障类型故障类型严重度等级严重度等级地面注入系统安全阀意外打开I阀片断裂III活塞环磨损I井下管柱系统套管穿孔II断裂I封隔器破损III油套环空失效II漏气I六、火烧油层故障类型和影响分析32系统系统部件名称部件名称故障类型故障类型严重度等级严重度等级地面生产处理系统分离器开裂II法兰泄漏法兰破裂螺栓断裂法兰垫片破损泄压装置失灵IV蠕变涂层脱落I焊缝夹渣II超压IV六、火烧油层故障类型和影响分析33系统系统部件名称部件名称故障类型故障类型严重度等级严重度等级地面生产处理系统焚化炉操纵杆卡死IV脱水器积砂严重II电路断电II接触不良I电表故障III过电流保护动作II水位灯不亮III过滤器滤芯堵死II六、火烧油层故障类型和影响分析344.结论 根据工艺流程故障类型和影响分析表可以得出结论：地面注入系统和地面生产处理系统最有可能发生故障，而地面注入系统以空气压缩机的故障概率最大，地面生产处理系统以分离器的故障概率最大，且它们的故障后果最为严重。因此，在火烧油层工艺的现场运用中，我们应该对空气压缩机和分离器有足够的重视，提前制定相应的防范措施，定期进行安全检查，尽可能避免事故的发生。六、火烧油层故障类型和影响分析35（1）本文对火烧油层工艺技术的各个环节进行危险性分析，得出了火烧油层工艺技术的安全性受到很多因素的影响，如原油开采设备（主要包括空气压缩机、地面管线、注入井筒、生产井筒等），工艺技术（点火技术、管火技术、控火技术）等的影响等结论。（2）对火烧油层工艺中主要风险因素进行分析，找出了工艺过程中爆炸、腐蚀等事故的影响因素，得到了点火技术、管火技术、控火技术的成败关键，并且根据各类风险因素的特点提出了相应的应对措施，以确保避免事故的发生。七、研究结论36（3）对火烧油层工艺存在的风险进行事故树分析，通过布尔代数运算得到了各事故树模型的最小割集和结构重要度，近似分析出各基本事件对顶事件的影响概率，得出各个风险发生可能性的大小，其中空气压缩机的危险性最大，其次是注入井爆炸、生产井爆炸和管火失败，注采井的腐蚀风险发生的可能性最小。（4）对火烧油层工艺进行故障类型和影响分析，得到了部分工艺过程中最有可能发生故障的部件的故障严重度等级，空气压缩机和分离器是整个系统中最容易出现故障的设备，可以提前对空气压缩机和分离器制定相应的检修维护措施，防止设备故障发生而影响生产甚至造成事故。七、研究结论3738