氮气抑水增油技术在河南古城油田的推广及应用

收稿日期:2004-10-25;改回日期:2005-04-19 作者简介:沈光林(1958-),男,副研究员,硕士研究生,毕业于大连理工大学化学工程专业,现从事气体膜分离的应用研究和技术开发,完成国家级课题3项,已发表学术论文60余篇、申请专利10多项。

文章编号:1006-6535(2005)04-0100-03氮气在油田生产中的应用沈光林(中国科学院大连化学物理研究所膜技术国家工程研究中心,辽宁　大连　116023)摘要:膜法富氮在油田中应用广泛,可用于包括稠油和低渗透油藏在内的各种油田提高采收率、钻井、完井等,一般均具有明显的综合效益。

特别是移动式制氮系统的诞生,极大地增强了膜法富氮的市场竞争力。

关键词:膜法富氮;移动式制氮系统;采收率;钻井;完井;油田中图分类号:TE357 文献标识码:A前　言由于氮气与油、水互不相溶,而且来源广,是气体非混相驱提高采收率的重要气源。

所以氮气在油田系统中的应用非常广泛[1～15],可用于二、三次采油,油气井保护,保持压力和储存气体,钻井平台的惰气保护,管路及设备的吹扫,易燃、易爆物品运输时的保护气等。

随着膜法制氮技术的日趋成熟,特别是移动式制氮系统的诞生,更加适应灵活多变的应用现场,而且具有投资少、流程简单、膜组件寿命长且免维护、能耗低、体积小、露点低、可靠性强、操作弹性大、能适应各种恶劣环境、开启迅速、浓度和流量可在线监控等特点。

同时,所用原料是取之不尽、用之不竭的空气,所以采用膜法可以得到价廉、洁净、质量稳定、易于控制的富氮空气。

氮气浓度一般在9310%～9919%范围内,如果和其它技术集成可满足任意所需的浓度,极大地增强了膜法富氮的市场竞争力。

1　提高采收率随着油田的不断开发,油田利用天然和人工能量开采的阶段完成后,将进入提高油田采收率的三采阶段。

三采的方法主要有热力驱、气驱和化学驱等。

就多数油田而言,气驱应用较多,是国内、外采收率研究的发展趋势。

气驱提高采收率方法的发展趋势是非烃气替代烃类气,其中应用最多、效果最好的是二氧化碳。

注气（氮气）驱油技术发展现状与启示注气（氮气）驱油技术发展现状与启示宋元飞伍晓妮（中国石油长城钻探工程技术研究院）来源：《科技展望》2016/24进入21世纪以来，由于经济发展的需要造成了大量的能源消耗；所以，现阶段实现石油天然气等能源的高效开发就变得至关重要。

在我国剩余的不可再生能源中，油气资源已经成为了主要的勘察对象，而且在该种油气资源开采的各种手段中，采取合理的驱油技术是保证获得最大经济效益的重要条件。

而且经过我国相关技术专家近些年的实践，我国在注气驱油方面已经取得了十分重要的进展。

但是，许多油气开发企业都受传统技术手段的束缚，对注气驱油技术的应用起步较晚，进而在采收率方面还有待提高；而且国内现在还存在注CO2与氮气谁更优的争议。

但是从技术手段、原料采取等方面分析，注氮气要比注二氧化碳具有更好的效果。

下面，本文及注氮气驱油技术发展现状与启示作具体阐述。

[关键词] 氮气注气驱油技术现状与启示1前言随着世界经济水平的不断提高，世界各国对油气资源的需求量不断扩大。

在这样的背景下提高油气田的采收率已成为世界各国关注的问题。

在我国经过石油行业技术人员的不懈努力纷纷诞生了许多高端的驱油技术;其中新水驱、蒸汽驱、SAGD、三元复合驱、火驱等都是近年来新兴起的驱油技术。

而且在过去，许多石油开采企业在注气驱油时所使用的原料气体大多是二氧化碳，这是因为降低二氧化碳的在空气中的含最能够降低温室效应，所以国家对其大力支持。

但是经过多年的探索和研究，氮气驱油技术在我国也有了更大的发展前景。

而且已经受到了广泛的关注。

下面本文通过结合氮气驱油技术现状对如何完善氮气驱油技术做深入探讨。

2使用氮气原料驱油的原因分析氮气是最常见的气体之一其化学式为N2，该气体具有不易燃烧、无毒无腐蚀的特性，而且通常状况下是一种无色无味的气体而且一般氮气比空气密度小，而且在许多化工领域，氮气经常被选作保护气体。

近年来在石油天然气的开采过程中俄国也开始选用氮气作为驱油的气体原料。

科技信息2008年第28期SCIENCE &TECHNO LO GY INFORMATION 泡沫调剖技术现场应用效果统计表1.前言氮气采油技术是往油井中注入氮气、发泡剂,在油层条件下形成氮气泡沫,起到提高驱油效率、调整吸液剖面、封堵窜流、压水锥等作用。

近几年来,河南油田技术人员根据氮气的性质及氮气来源充足、价格低的特点,先后在稠油油区应用了氮气隔热、氮气助排现场应用提高蒸气热采采收率效果明显,目前稠油热采老区已经进入中高周期开发,出现问题越来越多,加大氮气采油技术的研究力度,对这项技术进行综合配套,是目前老井挖潜的一项重要增油措施。

2.氮气泡沫调剖技术应用2.1调剖机理针对发生汽窜的机械防砂井无法实施堵调措施这一现状进行攻关,试验应用了氮气泡沫调剖技术,氮气泡沫调剖技术通过将氮气与泡沫剂按一定比例一起注入油层,在油层中生成稳定气体泡沫,形成叠加的气液阻效应———贾敏效应,改变油层的吸汽剖面,提高蒸汽的波及体积。

2.2技术应用情况2007年6月至2008.1对下挂滤防砂管的汽窜井或未采取任何防砂措施的出砂汽窜井配套了氮气泡沫调剖技术,现场应用10井次,措施增油1519.6吨,减少汽窜减油794.7吨。

(见下表)其中G51823、GJ51824、G51825、G553、L71116、L 71018、L 3906、L Z46、L 71016九口井调剖效果良好,L71118井效果不理想调剖后受L Z46注气干扰影响产量15天,于08年5月17日进行二次调剖,提高了氮气比例,目前生产状况良好。

氮气泡沫调剖技术现场应用吴祖景张海春王小卉(河南油田第二采油厂工程技术研究所河南唐河473400)【摘要】目前稠油热采老区已经进入中高周期开发,蒸汽吞吐油藏类型增多,采出程度高、汽窜问题日益复杂,且随着机械防砂汽窜井的增多,汽窜井治理类型增多。

热采区块汽窜治理形成系列配套技术,可满足不同油藏、不同汽窜类型油井汽窜治理技术要求。

一、油田概况研究区域稠油油藏主要分布在南区及东区，油藏埋深840-960米，油层厚度10-20米，油藏边底水活跃。

稠油经过近二十年高效开发，井间汽窜以及蒸汽超覆造成的油层动用不均等问题成为制约油田开发的主要因素，同时，由于边底水影响，油田产量大幅下滑。

因此，如何提高注汽利用率，扩大油层加热带，对边底水油藏采取行之有效的控水措施，对油田采收率的提高具有重要意义。

二、氮气辅助蒸汽吞吐技术在注蒸汽开采稠油过程中，由于蒸汽与地下原油间密度差引起的重力分异作用和粘度差引起的粘滞指进，以及地层非均质性等因素，导致蒸汽超覆和汽窜现象，造成驱替波及系数小、采收率低。

若在稠油油藏注蒸汽的同时注入氮气，将会有效地改善蒸汽吞吐效果。

三、氮气压水锥技术1.作用机理其机理是利用油水粘度差，注入的氮气首先进入水锥，使其被迫沿地层向构造或油层下部运移，使水锥消失，并且降低油水界面。

同时，由于重力分异作用，氮气从油层底部向顶部运移，从而增加了一个附加弹性能量，延缓了油水界面的恢复。

2.数值模拟研究对于潜山底水油藏注氮气数值模拟研究主要开展了氮气不同粘度、不同注入量、不同注入速度研究。

室内评价认为，在注入氮气量相同条件下，当原油粘度降低时，油藏顶部含气饱和度逐渐增大;随着注入量增加，开采效果变好，当氮气注入量18.3×104m3时，油井开采效果最好，但氮气注入量再增加时，油井开采效果又随之变差;不同注入速度对油井的开采效果影响很小。

四、氮气泡沫调剖技术1.作用机理其机理是利用泡沫剂在地层大孔道中产生的泡沫来降低蒸汽的渗流能力，从而使注汽压力升高，迫使其后注入的蒸汽转向未驱替带，宏观上增大驱替体积，提高波及系数，同时，泡沫剂作为一种表面活性剂，能改善岩石表面的润湿性，提高驱油效率。

2.性能评价利用油田的油砂岩样、脱水原油及其模拟地层水，在室内对国内外几种泡沫剂进行了主要性能评价和筛选。

（1）发泡性及泡沫稳定性。

发泡性是指泡沫形成的难易程度和生成泡沫量的多少，以发泡体积衡量。

氮气抑水增油技术应用分析
氮气抑水增油技术是一种利用氮气驱出油井中的水分子，同时将氮气带入油砂中，使
其展开和渗透，从而提高油井产量的技术。

该技术是在地下油层的开采过程中应用的一种
先进技术。

氮气抑水增油技术的应用主要包括以下几个方面：
1. 氮气抑水：在油井开采过程中，水是一个常见的问题，它不仅会阻碍油的产出，
还会引起地层的压力增加，导致开采工作难以进行。

氮气抑水技术通过注入氮气，将其与
水分子发生反应，从而将水分子驱出。

这样就可以减少水在油井中的积聚，确保油井正常
运行。

2. 氮气增油：氮气在注入油井后会在地下形成气泡，这些气泡会形成压力，迫使原
本在地下的油液向井口运动。

氮气还会促进油井中的油液膨胀，降低油的粘度，使其更容
易流动。

这样就能够增加油井的产量。

3. 氮气驱油：氮气可以取代部分水/蒸汽作为驱油剂，通过改变地下油层的物理性质，使其对油有更好的渗透性。

氮气的低渗透性和高温性质使其能够更好地渗透油层，达到驱
油的目的。

4. 氮气气举技术：氮气气举技术是一种利用氮气代替传统的水泵或电动泵提高油井
产量的技术。

氮气通过注入油井，通过压力使油井中的油液产生涌动，并将其推到井口。

这种方法具有简单、安全、高效、节能等优点，因此得到了广泛的应用。

氮气在石油开采领域中的应用氮气，国外已作为强化采油气体。

美国太阳石油公司原注天然气，如停注最多只能再生产一年；后采用注氮，可再持续生产20年。

美国七十年代开始用含氮气85%以上和含二氧化碳15%以下的烟道气进行提高油田采收率研究和工业试验。

至八十年代中期，日注氮气量总计达到1500万米3（每年50亿米3以上）。

1986年，美国用氮气驱油的油田增加28.6%。

1987年5月，美国德士古公司获准在埋藏41砂层的区块上进行注氮作业，在进行的三个注氮周期中，在每一个周期内，15天注氮110万米3。

由于注氮成功，该区块获增产原油约0.88万吨。

氮气作为“驱油气体”，要求无油无水的干燥氮，纯度99.99%以上，注入压力20~60兆帕，目前广州惠临空气分离设备有限公司专业研制的制氮机设备都能生产出高纯度无油无水的干燥氮，能够满足“驱油气体”各方面的要求。

1985年5月4日，我国首次氮气泡沫压裂在辽河油田施工成功，标志着我国氮气泡沫压裂工艺技术已向国际先进水平起步。

施工中，氮气排量每分钟为540米3，累计用氮气量19879米3，液氮量28.56米3。

施工新用设备中，有液氮泵车4台、45米3贮液罐2个、液氮罐车1台。

施工结束后反排顺利，日产油从压前4吨增加到压后的13吨。

中原油田、大庆油田在压裂增产中，也应用了挤入液氮助排的方法。

从1997年起，天津梅塞尔分别向辽河、江汉、胜利三大油田提供了六套油田制氮机现场制氮注氮装置，用于三次采油来提前采收率，经几年运行均取得可喜成果。

2000年，天津梅塞尔生产的车载式制氮注氮装置NPU-600/25EF-L成功地应用于滇黔贵油田云南云参1号欠平衡钻井，这是中国首次在油田欠平衡钻井中使用现场制氮机制氮注氮装置。

这个具有90年代国际先进水平的欠平衡氮气泡沫钻井技术，是天津梅塞尔与胜利油田钻井工艺研究所共同开发的。

2000年底，天津梅塞尔与中国石油天然气总公司四川石油管理局签订合同，为其承包伊朗石油钻井提供一套“欠平衡空气泡钻井系统装置”，制氮机设备制气能力7200m3/h（标态），注气压力150MPa、柴油机驱动、车载撬装式、合同金额达180万美元，使天津梅塞尔的这一技术第一次走出国门。