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安全工程师讲义生产技术第七章第五节

第五节 油气田事故的主要类型

一、石油天然气的危险性

(一)石油

石油是一种黄色乃至黑色、有绿色荧光的稠厚性油状液体。

石油的危险性主要表现在以下几个方面：

1.易燃性

2.易爆性

3.易蒸发性

4.静电荷积聚性

5.扩散、流淌性

6.热膨胀性

7.易沸溢性

(二)天然气

天然气是从油气藏中开采出的可燃气体，其主要成分为气体烷烃;非烷烃气体有氮气、硫化氢、一氧化碳、二氧化碳、水、氧、氢和微量的惰性气体，这些气体与烷烃组成相互不起化学反应的混合物。

天然气中含量最多的成份是甲烷，它是比空气稍轻的无色可燃气体。

天然气属易燃、易爆物质，极易引起燃烧和爆炸。

1.易燃性

2.易爆性

3.易扩散性

4.焦耳—汤姆逊效应

5.水合物

6.高压缩性

二、火灾

火灾(燃烧)是可燃物与氧化剂结合，并释放出能量的化学反应，释放出能量中的一部分用来维持其反应。

(一)燃烧的形式

1.可燃性气体的燃烧有混合燃烧和扩散燃烧2种形式：

(1)混合燃烧

(2)扩散燃烧

2.可燃性液体和固体的燃烧分别属于蒸发燃烧、分解燃烧或表面燃烧等3种形式：

(1)蒸发燃烧

(2)分解燃烧

(3)表面燃烧

(二)燃烧条件

燃烧必须同时具备3个条件，即

(1)有可燃物质存在;

(2)有助燃物质存在，常见者为空气、氧气等;

(3)有可能导致燃烧的能源即点火源，如撞击、摩擦、明火、静电火花、雷击等。

(三)闪点

可燃液体的表面都会有一定量的蒸汽存在，蒸汽的浓度取决于液体的温度。可燃液体的蒸汽与空气所组成的混合物遇明火时产生闪燃，引起闪燃的最低温度称为闪点。

闪燃不能使液体燃烧，原因是在闪点温度下液体蒸发缓慢，可燃液体蒸汽与空气的混合物瞬间燃尽，新的可燃蒸汽来不及补充，故闪燃瞬间就熄灭。

(四)引燃温度

引燃温度是物质(不论是固态、液态或气态)在没有外部火花或火焰的条件下，能自动引燃和继续燃烧的最低温度。

(五)石油的燃烧速度

液体燃料的燃烧速度有2种表示方法：①以每平米面积上1小时烧掉液体的质量表示，称为液体燃烧的质量速度;②以1小时(或1分钟)烧掉液体层的高度来表示，称为液体燃烧的直线速度。

(六)天然气的燃烧速度

(七)燃烧温度

三、爆炸

(一)爆炸极限

可燃气体或液体蒸汽与空气的混合物，在一定的浓度范围内，遇有火焰才能发生爆炸。这个遇有火焰能发生爆炸的浓度范围，称为爆炸浓度极限，通常用体积百分数来表示。

爆炸极限不是一个固定值，它随着各种因素而变化，主要的影响因素有以下几点：

1.爆炸性混合物的原始温度越高，则爆炸极限范围越大;

2.爆炸性混合物的原始压力越大，则爆炸极限范围越大;

3.容器的直径越小爆炸极限范围缩小发生爆炸的危险性降低;

4.混合物中所含惰性气体(氮、二氧化碳、水蒸气等)的百分数增加，则爆炸极限范围缩小;

5.火源性质，如电源强度、热表面的面积，火源与混合物的接触时间等也有影响。

(二)爆炸的类型

石油天然气爆炸可分为物理性爆炸和化学性爆炸。

1.物理性爆炸

物质因状态或压力发生突变等物理变化而引起的爆炸称为物理性爆炸。

2.化学性爆炸

由于物质发生极迅速的化学反应，产生高温、高压而引起的爆炸称为化学性爆炸。化学爆炸前后物质的性质和成分均发生了根本的变化。化学性爆炸按爆炸时所发生的化学变化，可分为：

(1)简单分解爆炸，如乙炔在压力下的分解爆炸。这种爆炸不一定发生燃烧反应，所需热量由爆炸物质本身分解时产生，受轻微震动即可引爆。

(2)复杂分解爆炸，如炸药的爆炸。

(3)爆炸性混合物爆炸，即所有可燃气体、蒸气、雾滴和粉尘与空气混合所形成的混合物的爆炸，包括石油、天然气的爆炸，均属于此类。这类爆炸需要一定条件，如爆炸物质含量、空气含量及激发能源等。其危险虽较前两类化学性爆炸为低，但很普遍，造成的危害也较大。

(三)爆炸的过程

爆炸虽然发生于瞬间，但它还是存在一个发生过程。以化学性爆炸中爆炸性混合物爆炸为例，其发生过程大体分为3个阶段：

1.爆炸性混合物的形成阶段

此时可燃物质与助燃物质相互扩散形成爆炸性混合物，遇明火后，燃爆开始。

2.连锁反应阶段

爆炸性混合物与点火源接触后便有自由原子或自由基生成而成为连锁反应的作用中心，热和连锁载体向外传播，促使邻近一层爆炸混合物起化学反应，然后这一层又成为热和连锁载体的源泉，而引起另一层爆炸混合物的反应。

3.完成爆炸阶段

此时爆炸力造成破坏，甚至是灾难性的破坏。

四、井喷

在我国石油行业中，井喷定义为：地层流体(油、气或水)流入井内并引起井内流体喷出钻台面的现象。经历3个阶段。

(一)溢流阶段

地层中的油气等高压流体侵入井内引起井返出的钻井液量比泵入量大，或停泵后井口钻井液自动外溢的阶段。

(二)井涌阶段

溢流的进一步发展到钻井液涌出防溢管口的阶段。

(三)井喷阶段

钻井井筒中的流体向大气环境释放的流动完全失去控制的阶段。

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