基于绝热火焰温度的空气钻井井下燃爆界限预测方法研究

作者：李一博; 李红涛^*; 赵强; 孟英峰; 李皋; 黄婉妮

来源：中国安全生产科学技术, 2023, 19(08): 59-65.

• 绝热火焰温度
• 燃爆界限
• 空气钻井
• 快速预测

为进一步准确、高效预测空气钻井井下燃爆界限，首先基于恒压、恒焓原则下的绝对焓守恒理论，推导出CHO化合物燃烧的绝热火焰温度普适模型，提出使用绝热火焰温度预测空气钻井井下燃爆界限的方法；然后利用高温高压(0.1×106～10×106 Pa, 20～90℃)条件下的甲烷-空气燃爆实验数据，分析燃爆界限预测结果的有效性；最后，以马1-X井为例，提出基于绝热火焰温度预测燃爆界限的钻井现场应用方法。研究结果表明：预测结果与实验结果一致性较高，最大绝对误差为3.84%;随着井深增加，井下燃爆界限范围不断变宽，燃爆上限变化幅度大于燃爆下限；通过摩尔分数与体积流量之间关系，能够使燃爆界限以甲烷产量的形式得以表现。研究结果可实现在钻井现场快速、准确预测燃爆界限，为预防井下燃爆、提高空气钻井安全性提供一定参考。

• 单位
  西南石油大学; 中国石油集团渤海钻探工程有限公司第四钻井工程分公司; 油气藏地质及开发工程国家重点实验室