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浏阳制氮机:浅析油田氮气开采技术的运用

2020年11月01日 17:34:24   分类: 湖南制氮机

一、氮气技术运用的背景与发展趋势

当今,世界石油格局不断发生变化,自然压力下易开采的石油之后,油井中剩余石油(稠油)的开采面临新的技术难题。传统的蒸汽吞吐是提高石油采收率经济有效的方法之一,但由于蒸汽本身的性质,使得石油采收率的升值受到限制;寻求一种经济高效的新开采工艺势在必行。

二、氮气的一般性质及产源

氮气具有惰性气体的性质,干燥、难燃烧、无爆炸性、无腐蚀、无毒、压缩系数大(0.291是二氧化碳的3倍),且其热传导性极差以及造价低的特点等,为氮气蒸汽混注提供了极大的安全保障;同时氮气的无腐蚀、无毒性避免了装备的损害及现场工作人员生命威胁;常以变压吸附制氮车或膜制氮车为氮源,可随时随地广泛提供充足的氮气。

三、氮气技术的运用方法及原理

1.氮气辅助蒸汽吞吐与氮气压水锥联合法

传统蒸汽吞吐石油开采是现今油井开采油层残油、剩油及稠油等一种经济有效的方法,由于蒸汽性质单一,在注入油层后,蒸汽扫油及助排的效果随底油含量锐减;当底下油层稠油底水油藏经过多轮次蒸汽吞吐所形成的加热范围为受热降黏后的原油提供了流动空间,从而容易造成底水的快速锥进。以提高原油采收率的机理分析,采用氮气蒸汽混注,运用氮气压水锥原理,同时把注氮气压水锥过程简化为气驱油和驱水两个过程,利用物质平衡法,对多轮次蒸汽吞吐后稠油低水油藏的氮气压水锥工艺进行了研究。得到了蒸汽吞吐加热范围内注氮气过程中油气界面、油水界面;注入氮气的启动油量以及原油富集带体积的计算方法。以对胜利油田某底水稠油生产井的氮气压水锥过程进行的相应计算为例;由计算结果可知:以600、900、1200m3/h(标准状态)的注氮速度分别注氮20、13和10d可以将水锥压回原始油水界面,富集油带厚度,分别达到12.45、12.14、和12.45m,实现抑制水锥再次锥进和增加原油产量的目的[1]。

2.氮气泡沫调剖与氮气泡沫驱的运用

同时利用氮气与原油的密度差异,重力驱替“预存”油藏,降低油面界面,迫使束缚油产生;形成氮气泡沫,降低氮气流度,封堵氮气串流通道,提高氮气驱波及系数。注入氮气中加入泡沫剂时,为泡沫剂起泡提供气相,氮气窜进带中级低的残余油饱和度有利于泡沫剂起泡。起泡后氮气为非连续相,氮气流度急剧降低。微观上泡沫液膜堵塞了大量气体通道,液膜通过孔隙喉道时变形、破裂产生附加阻力,使注入压力提升,迫使氮气转向含油饱和度高的部位驱替原油,从而提高氮气波及系数;由于氮气和水的重力差异不同,氮气在垂向上进入油藏高部位,迫使高部位的水向下运动从而起到压水锥的作用。对于有边底水的油井,注入氮气泡沫剂,在油水界面处形成泡沫流,使水相渗透率降低,油相渗透率增加,起到控制底水水锥的作用;泡沫剂是一种表面活性剂,能降低油水界面张力,提高驱油效率。在含油饱和度高的油层部位,泡沫剂易溶于油。不起泡,不堵塞孔隙孔道,提高洗油效率[2]。

3.氮气隔热的运用

在蒸汽吞吐降粘采油的过程中,氮气以低的导热系数(为0.028w/m.k),运用氮气置换、氮气隔热原理,采取氮气蒸汽混注法,注气套管反注后减少蒸汽热损失,保证蒸汽注入质量,保护套管不受持续高温的损害,延长使用寿命。进入地层后,由于氮气的导热系数低,还可以抑制蒸汽热量传入上下围岩,保持蒸汽及原油能量,提高蒸汽利用率。

4.氮气气举采油的运用

氮气气举采油在油田常规排液存在不灵活、速度慢、深度浅且安全性差等问题上,借以制氮注氮装置所采用先进的膜分离技术,直接从空气中分离制取氮气, 可移动、车载、现场制氮的特点,使氮气气举采油技术应用范围更广,适应性更强。几年来,成功地进行了氮气气举返排压裂液,氮气气举排水采气,氮气气举深度掏空地层排出泥浆等工艺试验。氮气气举不仅成为常规油井排液的主要手段,而且在高凝油井的成功尝试,使辽河油田利用氮气气举工艺技术在特种油的开采方面拓展了新的途径[3]。

5.氮气排水诱喷与氮气助排的联合运用

氮气是易压缩气体,压缩系数大(0.291是二氧化碳的3倍),氮气在高压条件下进入地层,压缩后蓄积能量,转抽、放喷后,地层压力下降,储存地层中的氮气体积迅速膨胀,产生巨大的推动力,强力排出地层中的油水。加之氮气具有粘滞性,在高压下与水及其它物质作用,产生泡沫,泡沫将极大的充满着含油底层,作为载体扫过油层,使热能充分利用,较充分的冲扫含油油层,进而提高产液量。同时运用氮气的高压缩性,在高压低温条件下,将氮气液化(1m3液态氮气在常温常压条件下可气化为696.5m3的气体),以此特性,发展为氮气助排开采稠油[4]。由于氮气经压缩储存强大的能量,液氮由高压液泵注入油井,液氮进入油井,受温度压强影响,液氮快速气化,与此同时氮气体积迅速膨胀,产生极大的附加能量,加速驱动地层中的稠油及冷凝的水快速反排。

四、结语

运用氮气的稳定性、安全性、高压缩性、低热传导性、粘滞性以及资源丰富造价低廉等特性,辅助蒸汽吞吐,结合为注氮气辅助蒸汽吞吐、氮气排水诱喷、氮气助排、氮气采油技术的方法、氮气气举采油、氮气泡沫调剖、氮气隔热、氮气泡沫驱、氮气压水锥及氮气排液等工艺技术,结合石油开采实地情况及具体油层现状,运用氮气的不同性质针对不同开采对象,以及上列所述各性能相互结合相互作用的结果,共同促进原油底油、残油的开采,极大的提高了原油的采收率。油田氮气开采技术的运用在现今石油格局下已起着至关重要的作用。


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