氮气隔热油管注汽技术在陈庄油田的应用
氮气在油田生产中的应用
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。
氮气在石油开发中的用途
氮气在石油开发中的用途
嘿，朋友们！今天咱来聊聊氮气在石油开发中那了不起的用途呀！
你说这氮气，就像是石油开发里的一位低调英雄。
咱就拿它在防灭火方面的作用来说吧。
想象一下，那石油开采的现场，要是有点火星啥的，那可不得了。
但有了氮气，它就像个忠诚的卫士，能迅速把可能引发火灾的危险给扑灭咯！这多厉害呀，是不是？
还有啊，氮气在提高石油采收率上也有一手呢！它就像是给石油开采加了一把劲，能把那些原本不容易采出来的石油给“挤”出来。
这就好比你去摘果子，有些果子挂得高高的，你够不着，这时候氮气就像是给了你一把梯子，让你能顺利摘到那些果子。
再说说它在保护油层方面的作用吧。
氮气可以防止其他有害的气体或者物质进入油层，就像是给油层穿上了一层保护衣。
这保护衣可重要了，能让油层保持良好的状态，持续为我们贡献石油呢！
在石油开发的过程中，氮气就这么默默地发挥着自己的作用，真的是功不可没呀！你看，要是没有氮气，那石油开发会不会遇到更多的困难和麻烦呢？这是毋庸置疑的呀！
它就像我们生活中的好朋友，平时可能不太起眼，但关键时刻总能帮上大忙。
我们可不能小瞧了它呀！它虽然不是主角，但没有它，这石油开发的戏可就没那么精彩咯！
所以呀，我们得好好感谢氮气在石油开发中做出的贡献，让我们能享受到石油带来的便利和好处。
下次当你看到石油相关的东西时，可别忘了在背后默默付出的氮气哟！这就是氮气在石油开发中神奇又重要的用途啦！。
稠油水平井双管注汽工艺应用
稠油水平井双管注汽工艺应用摘要：陈家庄油田稠油水平井均采用筛管完井，注汽过程中采用笼统方式注汽，受油层非均质及周边采出影响，蒸汽局部突进、水平段动用不均，热采效果不理想。
文章针对稠油水平井热采现状，为了减少热损失并提高隔热效果，采用同心管双管注汽，井口进行配汽量的调整。
实施效果表明，采用双管注汽后，水平段动用得到较大幅度的改善，生产效益也得到了较大幅度的提高。
关键词：薄层；稠油；水平井；双管注汽陈家庄油田油层平均厚度4m，原油黏度10000mPa.s～50000 mPa.s，是薄层稠油油藏。
该油田采用热采注蒸汽吞吐开发工艺，油井多采用水平井开发，水平井段长度在150m～200m左右。
尽管采用了均匀注汽系统，但受油层非均质及周边采出程度的影响，仍存在蒸汽局部突进、水平井段动用不均的问题。
为了提高水平井段的均匀动用程度，开展了双管注汽试验，取得非常好的效果。
1水平井双管注汽工艺原理及配套技术1.1工艺原理水平井双管注汽工艺原理如图1所示。
采用井口“双悬挂”，管中管注汽方式，蒸汽从两个通道注入，一个是从2”无接箍油管注到水平段B点，一个是从41/2”真空隔热管和2”无接箍油管环空井注到水平段A点。
通过地面流量调解阀门进行流量控制，实现二个出汽点不同排量的控制，另外在内管和外管分流前通过悬流器及混相器实现蒸汽的等干度分配。
在等干度分配的情况下，A点、B点两端形成两个压力场，当达到一定注汽强度后，两端压力场趋于平衡状态，在水平段形成两个相互联接的蒸汽腔，通过双管注汽达到全段均匀配汽的目的。
1.2配套技术①双管注汽井口。
双管注汽井口设计是在常规注汽井口基础上通过增加一个大四通，来实现双注汽管柱悬挂，其中2”无接箍油管是通过变扣(2”平式油管扣变41/2”偏T扣)直接连接在井口上面，41/2”保温管座封到井口内部悬挂器上，管柱之间采用密封件进行密封，其工作压力21MPa，工作温度35～370℃，大四通垂直通径Ф160mm。
陈家庄薄层稠油油藏提高采收率配套工艺推广应用
（ １ ） 对 直 斜 井 热 采防 砂 工 艺模 式ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ进 行 了补 充 、完 善 。针 对
陈南薄层稠油油藏特点，形成了以封隔高压一次充填为主 ，预充 填＋ 高低压充填 、逆向充填 、二次补砂技术 ，先注汽后防砂等 多
种 工 艺 为辅 的机 械 防 砂方 式 ，适 应不 同条件 油 井 的防 砂需 求 ，有
技 术 创 新
肉 枉科 技 ２ ０ １ ３ 年第６ 期
陈家 庄薄层稠 油油藏提 高采收 率配套工 艺推 广应 用
张 培 智 张 立 杰 李 华 玲 孙
中国 石 化 胜 利 油 田河 口采油 厂
强 田云 霞
２ ５ ７ ０ ０ ０ 山东 东 营
摘 要 针 对 陈庄 薄 层稠 油 油藏 层 薄 、油稠 、 出砂 严 重 、 天然 能量 不足 等 因素 ，导致 油 藏 注汽压 力高 、热损 失大 ，产 能
点 ，一 个 是从 ４ １ ／ ２ 真空 隔 热 管和 ２ 无 接 箍 油 管环 空 井 注到 水
１ ２ ０ ０ ～ １ ５ ０ ０ Ｌ ／ ｍｉ ｎ 、砂 比５ ％一 ３ ５ ％ 有效提高 了防砂成功率与应用
效果。
１ ． ２ 注汽 工 艺的优 化 与 改进
平段Ａ 点。通过地面流量调解 阀门进行流量控制 ，实现二个出汽
氮气在石油和天然气工业上的应用
氮气在石油和天然气工业上的应用一．氮气在油田中的应用随着石油工业的发展，石油储量在逐年下降，石油的开采越来越困难了。
然而仍然有近2/3的原油因为一二次未能采出而被封锁在地下，现在人们正为此而全力探索新方法和新技术。
向油层注氮以提高原油采收率，就是其中一项新技术。
利用氮气自身特性进行油层压力保持、混相与非混相驱及重力泄油等技术，可大大提高采收率，对我国石油工业稳产、高产具有很大意义。
按传统作业方法进行一次采油和二次采油采出的原油只有原始地质原油储量的1/3，仍有2/3左右的原油被封闭在油层中。
在美国靠传统的开采技术已采出大约1000亿桶原油，油层中仍还有近70%的原油约3000亿桶残留在地下。
要想尽可能多的采出这部分原油，就必须不断采取提高采收率的新方法。
一般来说，向油藏中注入流体包括液体和气体，就是这样一种新方法。
与注液体相比，注气具有注入质量少与油层不混相等优点。
注入气体有空气、天然气、二氧化碳和氮气等。
由于注入空气可能会导致空气和地下天然气混合达到爆炸极限，而产生爆炸，历史上曾发生过这种悲剧，因此现在注空气已被禁止或严格控制使用。
本世纪60年代期间，以天然气作为提高采收率的主气源，后因天然气供应不足及价格升高等原因，人们又寻求用二氧化碳做气源。
但二氧化碳气源通常在远离井场的地方，因此使用也不方便，而且二氧化碳在原油中有一定的溶解。
70年代后期，开始转向资源丰富的氮气，因为空气中就含有大量的氮气（空气中含有78%的氮气，21%的氧气，1%的其它气体）而且与天然气和二氧化碳相比具有无腐蚀、适应性好、经济等优点。
三者相比较氮气的价格为每立方米约合人民币0.12-0.24元，天然气的价格为每立方米约合人民币0.46-1.38元，而二氧化碳的价格为每立方米约合人民币0.39-0.92元。
目前，美国和加拿大每天向油层中注入高达一千四百多万立方米的氮气，用以提高原油的采收率。
在美国实施注气的30个油田中，注氮气的就有25个。
氮气段塞热处理技术在新庄油田的应用效果评价
（１）保持地层压力，增加弹性能量。氮气是可压缩气体，其体 积系数大，１ｍ３液态氮在常温常压下可化为６９６．５ ｍ３的气体，油井注入 氮气时，氮气体积在高压条件下被压缩存储能量，油井注汽结束后投 入生产时，随着地层压力降低，被压缩存储在地层中的氮气体积会迅 速膨胀，产生较大的附加能量，具有较强的助排作用，在生产中较大 地提高油井产能，提高回采水率。
表２ 措施前后效果统计表
３．２ 措施阶段效果统计 ７１井 次 累 计 注 蒸 汽 １３４１５吨 ， 累 计 注 氮 ７９４１２８标 方 ， 累 计 产 油
７６８４吨，增油６１８７．６吨，平均单井生产５５．１天，单井累计产油１０８．２ 吨，单井日产油２．０吨。油汽比０．５７（见表３）。
（６）驱替作用。利用氮气与原油间的密度差异，重力驱替“顶 存”油藏，降低油水界面，迫使束缚油产出。
（７）抑制边水。氮气优先进入水体，降低油水界面：针对边水 活跃的油藏，注入的氮气可以抑制边水锥进，降低油井综合含水，其 机理是利用油水间粘度差，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，并且降低了油水界面。
２ 氮气段塞热处理技术原理
２．１ 氮气的基本性质 常 温 常 压 下 ， Ｎ２为 无 色 无 味 的 气 体 ， 惰 性 ， 相 对 分 子 质 量 为
２８．０１３，密度为１．１６０ｋｇ／ｍ３。 Ｎ 临２ 界 压 缩 系 数 为 ０．２９２，偏心因子为 ０．０４０。在常压下，温度为２９８Ｋ时，气体粘度为１７５．４４ × １０－７ ＭＰａ· Ｓ，气体热导率为０．０２４７５Ｗ／（ｍ·Ｋ）；温度为１２３Ｋ时，液体粘度为 ０．０３８ ＭＰａ· Ｓ， 液 体 热 导 率 为 ０．０６４６Ｗ／（ ｍ· Ｋ） 。 当 温 度 为 ６３．１５Ｋ时，凝固成雪状的固体。 ２．２ 改善开发技术机理
氮气置换技术在石油石化行业中的应用
氮气置换技术在石油石化行业中的应用
这些年，液化石油气槽车事端接连不断，而且愈演愈烈。
液化石油气槽车事端的防备和应急处置已成为消防部队处置化学事端的要点之一。
跟着经济建设的开展，社会能源需求的添加，往后槽车运送的频率还将持续增大，液化石油气槽车经过城市、交通要道、涵洞地道以及在城市装卸的概率也必定增多。
因而，消防部队有必要深入研究液化石油气槽车事端的应急处置技能，作好事端处置的充分准备。
在液化石油气槽车事端处置中，倒罐是常常选用的处置办法，为了增大液化石油气槽车倒罐处置的成功率，下降倒罐操作的风险性，一些消防部队将氮气置换技能应用到液化石油气槽车事端的倒罐处置中，最大极限的削减了事端带来的损害，取得了杰出的作用。
氮气置换技能是运用氮气置换设备，把氮气充入事端容器中，将液态或气态风险化学品置换出来别的贮存，并对容器进行慵懒气体维护的一种技能。
在处置化学事端时，事端容器内大多是具有易燃易爆物质，直接对事端容器进行堵漏和倒罐处置，操作的风险性很大。
经过氮气的慵懒维护，就可大大添加操作的安全性。
氮气在常温常压下为无色气体，化学性质不生动，不易与其它物质发作化学反应，常被作为慵懒维护气体运用，而且氮气的质量比液化石油气轻。
因而，可运用氮气置换设备，依托氮气瓶的压力置换出事端容器中的化学物质，然后确保倒罐的安全进行。
油田注汽井氮气隔热技术的研究与应用
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氮气隔热油管注汽技术在陈庄油田的应用
【摘要】河口油田稠油油藏主要分布在陈庄油区，对于稠油热采工艺应用比较广泛。
而针对稠油油藏的开采，主要应用稠油热采工艺，采用蒸汽吞吐开采，随着稠油油藏多轮次的注气，隔热管注气逐渐显露疲态。
随着技术的不断革新，低成本、高效率的工艺被广泛应用，氮气隔热油管注气技术有效解决了作业中遇到的难题，大大较少了占井周期、降低了作业成本，为河口采油厂稠油油藏的开发开采做出应有的贡献。
【关键词】渤南稠油作业氮气隔热
1 概述
陈南稠油热采区块区域构造位置为济阳坳陷陈家庄凸起中部，含油系为上第三系ngx1-5砂层组，属高空、高渗砂岩储层；岩性为中细砂岩，其次为细砂岩、含砾砂岩；胶结疏松，出砂严重；储层无速敏、中等偏强水敏、中等酸敏、弱碱敏、润湿性为亲水型；地面脱气原油粘度12000-60000mpa.s，属超稠油油藏。
常规的稠油蒸汽吞吐开采要经过“注汽→焖井→放喷→洗压井→起注汽管柱→下泵→下杆→开抽”几个过程，转抽过程作业周期长，对稠油开采有诸多不利，主要表现为：一是放喷后不能尽快开抽，缩短高峰产油期；二是作业过程洗、压井等工序易对地层造成冷伤害，影响注汽效果；三是作业工序多，占井周期长，作业成本高；四是工人劳动强度大，并且不利于节能减排。
针对这些问题，采用油管一体化工艺技术，将原来的开采工艺缩减为“注汽→焖井→放
喷→正压井→下杆式泵→开抽”。
大大减少了作业施工工作量，节约了作业成本。
2 稠油热采工艺的应用
2.1 油管一体化工艺管柱设计
对于稠油热采井：
管柱结构为：∮76mmn80油管（带油管扶正器）+杆式泵泵座+∮76mmn80油管（带油管扶正器）+喇叭口。
对于水平井采用∮76mmn80油管（带油管扶正器）+杆式泵泵座+隔热管+喇叭口。
杆柱结构为：空心杆+杆式泵。
杆式泵上部结构：主要由上接头、拉杆、锁帽、限位卡簧、密封轴面组成。
杆式泵下井作业时，将空心杆与杆式泵相连，下至预定深度后，拉杆缩回泵筒，限位卡簧在泵座中自锁，以防止抽油时泵被提出，密封轴面与泵座支撑接头形成密封。
起泵作业时，当拉杆提至上死点时，限位卡簧自动解锁，泵筒便可提出泵座。
2.2 氮气隔热技术在稠油热采中的应用
氮气隔热技术是对蒸汽吞吐方式的改进，该技术是利用氮气导热系数低及压力降低后体积迅速膨胀的特点，达到隔热的目的。
由于注采一体化管柱一般采用n80油管，它不像隔热管本身具有隔热性能，而是通过向油套环行空间连续注入氮气，在井眼内起到隔热作用。
注入到地层后，由于注入相当大体积的氮气，局部提高了地层
压力，这样，此项技术在起到隔热作用的同时补充了地层压力，因而可以大幅度的提高地层产能，提高油汽比，减少热损失，改善蒸汽吞吐开采效果。
同时，氮气在油套环空中能够起到保护套管的作用。
2.3 油管一体化管柱优势
（1）充分利用注汽后地层处于高温状态的有利条件，不动管柱直接转抽，并且可以实现多轮次的注汽、采油过程，有利于保持地层能量，减少热损失。
（2）能避免或减少转抽作业时的洗、压井作业，减少入井液对地层的冷伤害。
（3）利用氮气隔热能减少井筒散热，提高产液温度，延长生产周期。
（4）转抽方法简单，占井周期短，减少作业费用，降低工人劳动强度，有利于节能减排工作。
3 应用效果
3.1 作业占井周期对比
首次作业：
以cjc25-x57油管一体化管柱为例：
该井采取油管一体化管柱注汽，注汽作业施工为8个工序，作业占井4天；转抽施工为3个工序，作业占井2天，前后11个工序，作业占井6天。
以cjc34-x66隔热管注汽为例：
该井采取高真空隔热油管注汽，注汽作业施工为8个工序，作业占井4天；转抽施工为5个工序，作业占井3天，前后13个工序，作业占井7天。
后续转周：
以cjc371-p28油管一体化管柱转周为例：
该井采取油管一体化管柱注汽转周，注汽作业施工为3个工序，作业占井1天；转抽施工为3个工序，作业占井1天，前后6个工序，作业占井2天。
而采取高真空隔热油管注汽，注汽作业施工仍为8个工序，作业占井4天；转抽施工仍为5个工序，作业占井3天，前后13个工序，作业占井7天。
可以看出在后续的作业转周过程中，可以减少施工工序7个，减少占井5天。
3.2 作业费用对比
油管一体化用的是新油管，每米按98元计算，下深1290米，外加油管扶正器，分4次摊销，单井发生费用为3.9万元左右；而用新的隔热管，每米按580元计算，下深1290米，分8次摊销，单井发生费用为9.3万元左右。
油管一体化管柱比隔热管注汽少5.4万元，费用主要是少在了注汽作业的材料费，这样大大降低了作业成本。
通过实施氮气隔热油管注气工艺减少了占井周期，提高了作业时效，降低了作业成本，为稠油热采工艺的不断完善提供了宝贵经验
及动力。
4 结论
（1）从后续转周费用看，油管一体化管柱比隔热管注汽节省16.0万元左右，费用主要是少在了注汽和转抽作业的劳务费和材料费，大大节省了后续作业费用。
（2）该井采取油管一体化管柱注汽与采取高真空隔热油管注汽相比，作业减少2个工序，作业占井减少1天。
而在后续的作业转周过程中，减少施工工序7个，减少占井5天，大大提高了作业时效，缩短了占井周期。
（3）油管一体工艺管柱在后续注采周期中由于不需要起下管柱以及洗压井作业，有利于保持地层能量，减少热损失。
（4）从注汽效果来看，由于存在周期递减，生产效果不如上轮，由于生产时间短，效果还有待进一步观察。
参考文献
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