?

?

　　溫度、壓力和惰性氣體等因素都對(duì)爆炸極限和氧含量產(chǎn)生不同程度的影響。根據(jù)它們的不同影響，可通過(guò)加入惰性氣體減少反應(yīng)中氧濃度，或者是降壓、降溫等辦法以縮小爆炸極限范圍，降低氧濃度，從而將其控制在爆炸范圍之外。

　　在可燃性混合氣體中，當(dāng)加入惰性氣體，如氮?dú)?，混合氣體中的氧含量相對(duì)減小，會(huì)有效縮小爆炸極限范圍，使爆炸下限有少量上移，爆炸上限卻下移許多。爆炸范圍最終聚為一點(diǎn)，該點(diǎn)則為爆炸臨界點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氧含量即為最低臨界氧含量。如果加入的惰性氣體能使可燃性氣體的氧濃度在最低臨界氧含量以下，無(wú)論可燃性氣體與惰性氣體含量發(fā)生任何變化，也不會(huì)發(fā)生爆炸。要控制爆炸的發(fā)生，將可燃?xì)怏w控制在爆炸范圍以外或者氧含量低于臨界氧含量的最低值即安全氧含量是最安全的方法。

　　從經(jīng)濟(jì)、作業(yè)因素的具體條件而論，無(wú)法控制可燃?xì)怏w的濃度和爆炸范圍，所以只能將氧含量控制在安全氧含量以下，并適當(dāng)附加一定的安全系數(shù)。

　　油田各個(gè)油井的平均溫度在90℃左右，生產(chǎn)井中環(huán)空管一般處于放空狀態(tài)，壓力在1MPa左右，所以取與工況條件相似的一組數(shù)據(jù)分析作圖(見(jiàn)表3、圖4、圖5)，可以直觀地看出：

?

?

　　1)甲烷隨著氮?dú)饬康脑黾樱躞w積分?jǐn)?shù)逐漸下降，爆炸極限范圍迅速縮小，其中下限升高幅度不大，而上限急劇下降；

　　2)在氮?dú)饬吭黾拥揭欢ū壤龝r(shí)，爆炸范圍會(huì)聚為一點(diǎn)，超過(guò)此點(diǎn)混合氣體即退出爆炸范圍，此點(diǎn)為爆炸臨界點(diǎn)；

　　3)對(duì)應(yīng)的氧含量也集中到一點(diǎn)，為最低臨界氧含量；

　　4)可見(jiàn)增加氮?dú)饬砍说獨(dú)獾亩杌饔?，主要是減小了混合氣體中的氧含量，導(dǎo)致爆炸極限發(fā)生變化。當(dāng)?shù)獨(dú)?甲烷大于6時(shí)進(jìn)入不爆范圍。

?

　　從圖中可以明顯看出，在整個(gè)爆炸范圍內(nèi)，氧含量對(duì)爆炸下限影響較小，而對(duì)上限影響卻很大。隨著氮?dú)獗壤脑龃?，下限附近的氧含量相?duì)上限附近的氧含量下降較快，而甲烷爆炸上限卻下降更快，下限變化不大。

　　分析可知：在下限附近，氧始終處于過(guò)剩狀態(tài)，爆炸與否主要是在于可燃?xì)怏w的含量大小，由于過(guò)量空氣或其他氣體的冷卻作用，阻止了火焰的蔓延和反應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)生，因此，即使增加或減少氧氣，下限也不會(huì)有明顯變化。

　　在上限附近，可燃性混合氣體存在發(fā)生爆炸時(shí)所需的最大氧含量，上限值所對(duì)應(yīng)的氧含量即是其時(shí)所需的最小氧含量，二者之間是此消彼長(zhǎng)的關(guān)系，若上限值增大，所需要的最小氧含量減小，反之最小氧含量增大。

　　臨界氧濃度與爆炸極限成正比關(guān)系，若氧含量低于上限對(duì)應(yīng)的臨界氧濃度，上限值也會(huì)迅速減小直至臨界可燃濃度；反之若加大氧氣比例至純氧環(huán)境，上限還會(huì)繼續(xù)增大，直至純氧環(huán)境中的上限值。

　　在爆炸范圍內(nèi)，可燃物每一濃度都對(duì)應(yīng)惟一的臨界氧濃度，因此，可運(yùn)用數(shù)值分析原理根據(jù)所給定的部分?jǐn)?shù)據(jù)擬合出相應(yīng)的規(guī)律函數(shù)。筆者選取最接近工況條件的一組數(shù)據(jù)來(lái)擬合出4次函數(shù)：

?

　　其對(duì)應(yīng)模擬圖形如圖6所示。這樣對(duì)可燃?xì)獗ǚ秶鷥?nèi)不同濃度所對(duì)應(yīng)的臨界氧濃度都可以從理論上估算出。

　　3結(jié)論

　　1)用甲烷替代天然氣或采出氣來(lái)做實(shí)驗(yàn)，取得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還必須從安全的角度出發(fā)，考慮一些特殊情況或意外因素導(dǎo)致的危險(xiǎn)有害因素的影響后，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上加以一定的安全系數(shù)才可以應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。

　　2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出，該項(xiàng)研究中測(cè)得的臨界氧含量的最小值(12.35%)大于目前公認(rèn)的理論臨界氧含量的最小值(10%)。

　　3)由于現(xiàn)場(chǎng)條件的復(fù)雜性及安全控制的要求，通過(guò)分析研究在注空氣過(guò)程中外界因素對(duì)油氣混合物爆炸的影響，建議將實(shí)驗(yàn)值乘以一定的安全系數(shù)，提出現(xiàn)場(chǎng)安全氧含量的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為8%，其參考范圍為5%～8%。即當(dāng)監(jiān)測(cè)到生產(chǎn)井內(nèi)氧氣濃度超過(guò)5%時(shí)，應(yīng)啟動(dòng)安全預(yù)警措施；當(dāng)氧氣濃度達(dá)到8%時(shí)，油井關(guān)井，注入井停注。關(guān)井一段時(shí)間后，連續(xù)加密取樣監(jiān)測(cè)氧氣的含量，當(dāng)氧氣濃度小于5%時(shí)，油井恢復(fù)生產(chǎn)，當(dāng)氧氣濃度小于3%時(shí)，注入井恢復(fù)注空氣、空氣泡沫或注水等措施。