馬強1，2
（1.中油遼河油田公司金馬油田開發公司，遼寧盤錦 124010；
2.大慶石油學院，黑龍江大慶 163318）
摘要：小窪油田是遼河油田較早發現伴生氣中含有二氧化碳的稠油區塊，通過研究小窪油田二氧化碳產生機理，分析了二氧化碳的分布規律，確定了相應的防治措施和監測方案，在遼河油田率先建立了比較完善的二氧化碳監測與防治體系。
關鍵詞：二氧化碳；產生機理；監控；小窪油田；防治措施
前言蒸汽驅做為稠油熱採蒸汽吞吐後期提高採收率的有效開發方式已相繼在齊40和窪38等區塊獲得了成功[1]，但近年來在汽驅井組的伴生氣中發現了硫化氫和二氧化碳氣體，硫化氫及二氧化碳的出現增加了安全生產隱患，因此認真分析其產生機理是做好科學控制及預防工作的關鍵。
二氧化碳易溶於**，針對稠油開採而言，井下**中二氧化碳的存在可有效降低稠油粘度並有助提高採收率[2]，但伴生氣中二氧化碳含量過高會導致天然氣可燃成分及發熱值降低，經常會造成加熱爐爐火熄滅，同時二氧化碳溶於水生成碳酸後會對金屬產生腐蝕，極易造成井下及地面管線的腐蝕穿孔，嚴重影響正常的生產執行。
1 小窪油田二氧化碳分布
小窪油田發現二氧化碳後，對小窪油田轉油站氣系統和油井套管氣進行了取樣分析，共計取樣68個。從天然氣組分分析結果看，二氧化碳主要分布在汽驅井組內，雙項受效井濃度較高，同時沙三汽驅井組濃度高與東三汽驅井組（表1、表2）。從地面位置看，二氧化碳主要分布在窪3站、窪5站和窪10站（表3）。
表1 東三汽驅井組天然氣中二氧化碳含量
表2 沙三汽驅井組天然氣中二氧化碳含量
表3 小窪油田轉油站二氧化碳含量統計表
2 二氧化碳產生機理
二氧化碳的成因可分為無機成因和有機成因兩大類，有機成因的二氧化碳是有機質在不同的地球化學作用中形成的,無機成因的二氧化碳是無機礦物或元素在有關化學作用中形成的。碳同位素(δ13 cco2) 是一種鑑別有機成因和無機成因二氧化碳的有效指標。有機成因δ13主要在- 10 ‰～ - 39 ‰區間;無機成因δ13 cco2 值主要在- 8 ‰～10 ‰區間。
2.1 有機成因
有機成因的二氧化碳主要有以下幾種形式：一是地下礦化水中的褐鐵礦可與烴類作用生成二氧化碳；二是有機物熱裂解產生二氧化碳；三是有機物微生物對有機質和石油天然氣具有降解作用形成二氧化碳[3]。根據小窪地區地下水分析資料可知，目前地層水鐵離子濃度僅為0.
1mg/l，而微生物生存的上限溫度為80℃，因此可以初步判斷導致二氧化碳增加的主要因素為有機物熱裂解。
在蒸汽吞吐或蒸汽驅時（160～240℃），稠油發生水熱裂解反應，烴類在有水參與的熱裂解過程中會生成大量的co2，其反應方程式如下[4]：
2ch4+3h2o → 7h2+co+co2
同時,在水蒸汽的存在下,co 經歷水煤氣轉換反應生成co2:
co+h2o → co2 +h2
根據實驗資料（100g稠油）繪製的關係曲線（圖1）。按實驗結論計算，1t稠油發
生水熱裂解時，最初的24h可產生二氧化碳約13m3，隨後以0.75m3/h的速度增加。
圖1水熱裂解過程中二氧化碳產量與反應時間關係曲線
2.2 無機成因
無機成因的二氧化碳主要來自地幔或碳酸鹽熱化學分解，地幔脫氣產生的二氧化碳多屬於原生性二氧化碳氣藏，小窪地區岩性為砂岩，因此也不存在碳酸鹽熱化學分解的可能。
3 二氧化碳防治措施
3.1 監測方案
為了研究二氧化碳的分布規律，有效監測二氧化碳的產出情況，對小窪油田油井二氧化碳產出情況進行普查和日常監控。
表4 日常監測費用統計表
3.2 加熱爐熄滅斷氣保護裝置
小窪油田原天然氣燃燒器是天然氣和空氣自然混合後，在負壓條件下進行燃燒，當點火不成功、二氧化碳含量過高熄火或因各種原因意外熄火時，管道內的天然氣仍源源不斷地輸送到爐膛內，造成天然氣中所含的硫化氫氣體洩露。而天然氣燃燒器自動監測及熄火保護裝置在天然氣管道上安裝進口電磁閥，在原燃燒器燃燒頭處安裝火焰監測器，用於檢測火焰狀態並傳遞熄火訊號給電磁閥，當點火不成功或執行中意外熄火時，自動切斷燃氣供給，並自動報警確保執行安全。小窪油田目前已含硫化氫區域安裝熱爐熄滅斷氣保護裝置的有113臺，有效解決了由於加熱爐熄火漏氣帶來的安全隱患。
3.3 制定套管氣**進站管理制度
為規範油井套管氣**進站管理，防止套管氣內含有阻燃氣體進入氣系統，導致加熱爐爐火熄滅事件的發生，制定套管氣**進站管理制度。同時根據不同油井伴生氣中的二氧化碳含量對井口進行相應的標識。
3.4 二氧化碳處理設施
為了防止小窪油田二氧化碳濃度過高影響安全生產，後期可以考慮新建二氧化碳和硫化氫集中處理站，配套建設集氣管網。新建二氧化碳處理設施一套，主要採用二級膜過濾脫碳，具體流程如圖。日處理規模為4.
0×104m3/d，進口含量為80％～82％，出口含量為20%，脫出率為75%。
圖2 二氧化碳處理流程
4 結論及建議
（1）小窪油田二氧化碳的產生是由於稠油的水熱裂解，是在產生硫化氫的同時產生二氧化碳。
（2）二氧化碳主要分布在汽驅井組內，雙項受效井濃度較高，同時沙三汽驅井組濃度高與東三汽驅井組。從地面位置看，二氧化碳主要分布在窪3站、窪5站和窪10站。
（3）應進一步完善二氧化碳管理制度、操作規程和應急預案。明確含二氧化碳天然氣的取樣化驗等技術資料的操作要求和技術方法，提高硫化氫處理的經濟性、高效性和穩定性。
參考文獻
[1] 馬強．調堵排一體化技術在小窪油田的研究與應用[j]．石油地質與工程，2009，23（2）：116-119．
[2] 陳濤平，胡靖邦．石油工程[m] ．北京：石油工業出版社，2000： 232-235.
[3] 劉永建，鐘立國，范洪富，等．稠油的水熱裂解反應及其降粘機理[j]．大慶石油學院學報，2002，26（3）：95-98.
[4] 范洪富，劉永建，趙曉非．稠油在水蒸汽作用下組成變化研究[j]．燃料化學學報，2001，29（3）：269-272.
二氧化碳用途
食品和飲料 二氧化碳飲料的碳酸化。作為一種天然的防菌物質，二氧化碳還能用於延長乳製品的貨架時間，保證口味和質地，減少天然或人工防腐劑的使用。其它應用包括 食品冷凍和冷卻，包裝，混合和攪拌冷卻，配料冷卻和運輸以及運輸過程中的冷藏。二氧化碳的固體形式也稱作乾冰。許多人知道二氧化碳可用於食品冷凍 碳酸飲料...
二氧化碳雷射
二氧化碳雷射於1964年首次運用其波長為10.6m。因為這是一種非常有效率的雷射，作為商業模型來說其轉換效率達到10 所以二氧化碳雷射廣泛用於雷射切割，焊接，鑽孔和表面處理。作為商業應用雷射可達45千瓦，這是目前最強的物質處理雷射。1 運作原理 二氧化碳雷射是一種分子雷射。主要的物質是二氧化碳分子。...
二氧化碳的性質小故事
caco3與ca hco3 2的相互轉變關係時，教師可以輔助講乙個 屠狗洞秘密 的故事。在義大利某地有個奇怪的山洞，人過這個洞安然無恙，而狗走進山洞就一命嗚呼了。因此，當地居民稱它為 屠狗洞 其中的奧秘在 呢？原來，這是個石灰岩洞，石灰岩洞是難溶於水的，但雨水中溶有少量的二氧化碳，於是就發生了下面的...