氮气在石油和天然气工业中最常见的用途

什么是氮气？

氮是一种在自然界中大量发现的元素，它占空气体积组成的 78% 或空气重量的 75%。它是一种无臭、无色、无味的惰性气体。

氮的工业用途多种多样。但是，我们在本文中的重点将放在石油和天然气行业。

氮气是做什么用的？

它具有高可压缩性、惰性，并且与水混溶，使其适用于广泛的工业应用。例如，制药公司使用高纯度氮来合成和保存用于生产药物的化合物。

食品加工公司在易腐烂食品的包装中使用氮气来延长保质期。金属制造商使用 N 2来防止新金属形成过程中的氧化。涉及聚合物生产的行业使用氮气来硬化塑料和橡胶等材料。这些只是氮的一些工业用途。

氮气在上游石油和天然气工业中非常有用，可用于刺激棕地或低渗透率储层的生产。由于其相对惰性的特性，与 CO 2和甲烷气体不同，它不会引起井下燃烧。

氮工业用途横跨陆上和海上应用，包括：

• 氮气注入

• 管道干燥

• 氮气吹扫

• 压力测试

• 氮气覆盖

油气井注氮

通常，油气井的地层压力会在生产持续一段时间后下降。在初级采收阶段，该压力与泵送操作一起使用，以将碳氢化合物流到地面。在这个阶段，只有 10 – 15% 的初始石油 (OIIP) 被回收。

一段时间后，将采用气举（在气顶）和注水（在生产区）等二次采收技术，通过将更多的石油和天然气吹向生产油管来刺激产量，额外采收 20-40%。

当二次采收方法不足以维持生产时，可以采用提高石油采收率 (EOR) 方法。当注入压力耗尽或渗透率低的储层时，氮气可以维持或增加现有产量。也可以使用CO 2和甲烷，但氮气更具成本效益，因为它可以按需生产，并且不需要大量的注入管道。使用氮气注入 EOR 可以帮助运营商回收高达 60% 的 OIIP。

为了进行氮气注入，将加压氮气注入储层，刺激难以到达区域的碳氢化合物流动。特定最小混溶压力的氮气用于操作。在非常大的压力（高达 15,000 psi）下，N 2形成具有强大汽化驱动力的混溶段塞，从而提高了烃类采收率。

管道干燥

管道干燥是一种氮气应用，用于在水压测试后置换污染物（例如不需要的气溶胶）或干燥管道，这通常是管道调试所必需的。

氮气吹扫

氮气吹扫是从工艺系统中置换有害气体和薄雾的过程，以防止与挥发性碳氢化合物发生意外化学反应，并降低易爆环境中的氧气含量。

压力测试

油田操作员在对防喷器 (BOP)、圣诞节（生产）树和压力容器等安全设备进行气压测试时使用氮气。

氮气保护

氮气保护或储罐保护是在储罐中使用氮气，通过置换存在的氧气来防止化学品或挥发性碳氢化合物之间发生挥发性化学反应。

有两种主要的方法可以实现氮的工业使用：

• 氮气制造商在他们的工厂生产氮气，将气体压缩成气瓶，然后运送到客户地点进行销售。

• 工业用户从大气中现场生产氮气。

对于需要为其工艺提供大量氮气的公司，现场生产是最具成本效益的选择。

与使用钢瓶相比，现场制氮具有以下几个优点：

• 安全性和可靠性：现场制氮机是模块化的容器化系统，需要不经常维护。与钢瓶不同，它们不易泄漏和损坏。

• 无限供应：与容量有限的钢瓶不同，现场制氮系统可以持续供应产品。

• 节省成本：氮气发生器使操作员免于在往返现场运输大容量钢瓶时产生过多的物流成本。

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