氮气气举采油技术应用探讨
氮气在乐安稠油油田开采中的应用
氮气在乐安稠油油田开采中的应用刘艳波 刘东亮(胜利油田有限公司现河采油厂,山东东营 257068)摘要 针对乐安稠油油田注蒸汽吞吐末期蒸汽超覆及汽窜严重的状况,利用氮气能够稀释降黏、增加弹性气驱能量等特性,进行了氮气以及氮气+泡沫剂的室内研究与评价,筛选出适合本油田开发的高温泡沫剂,在设计合理注气参数的前提下,开展了单纯注氮以及氮气泡沫调剖工艺措施的现场应用试验,相应解决了蒸汽与地下原油密度差引起的蒸汽超覆和汽窜现象以及潜山油藏底水锥进问题,有效缓解了油层平面及纵向上动用不均衡的开采矛盾,为同类型油藏的后期开发提供了依据。
关键词 稠油 氮气 底水 汽窜 泡沫调剖 乐安稠油经过近10年的高速高效开发,井间汽窜以及蒸汽超覆造成的油层动用不均等问题已成为制约油田开发的主要因素。
另外,随着开采时间的延长,草南馆陶组油藏边水侵入,潜山油藏底水锥进现象日益突出,油田递减大幅度提高,油田开发形势十分严峻。
因此,如何提高注汽利用率,扩大油层加热带,增加纵向和平面波及程度,向油层提供驱油动力,对边底水油藏采取行之有效的控水措施,对乐安油田的采收率的提高及稳产具有重要意义。
对氮气辅助蒸汽吞吐、氮气压水锥以及氮气泡沫调剖工艺技术在乐安油田的应用进行了论述,以便为同类油田开采提供借鉴。
1 氮气辅助蒸汽吞吐技术1.1 注氮作用机理(1)保护套管,减少热损失。
在油管注蒸汽的同时从套管环空注入氮气,既减少了井筒热损失,提高了井底蒸汽干度,又能降低套管温度,保护套管。
同时,环空充氮后,隔离了空气中的氧气成分,对套管的防腐蚀也起到积极的作用。
(2)扩大油层加热带。
氮气具有渗透性好且膨胀系数大的特点,注蒸汽的同时注入非凝结性氮气,可扩大蒸汽加热半径,增加蒸汽的波及体积。
一般注入的氮气越多,这种效果越好。
(3)增加弹性气驱能量。
注入的氮气在重力分异的作用下,从油层底部向顶部运移,最终聚集顶部,增加原油附加的弹性气驱能量。
采油时,利用这部分能量可把原油驱向井底,提高采出程度。
氮气气举采油技术应用探讨
氮气气举采油技术应用探讨摘要：当今社会，经济发展水平已经处于较高水平，以此为基础，各国综合国力不断提升，与此同时，科技成为各国实力角逐的关键所在，逐渐成为国际热点话题，渗透到多种发展领域。
石油开采作为一个国家的领导行业，是社会发展的经济命脉。
氮气气举凭借其自身先进的技术支撑，在石油开采的过程中发挥着不可取代的作用，日益成为解决石油开采问题的关键所在。
关键词：氮气气举采油技术应用探讨众所周知，石油开采过程并不简单，且石油深埋于地表下，想要成功开采并非易事，若开采方式不当，就会浪费石油资源，在自然资源逐渐趋于紧张的当今时代，这显然是不利的。
石油开采深度的不确定性，石油出油速度比较慢，使得开采过程需要考虑的外界影响因素有很多，而氮气气举使能够有效将气体压入气筒，促进石油出油率，是提高石油开采效率的技术保障，鉴此，提升氮气气举技术成为当前亟待解决的问题。
一、氮气气举采油技术概述1.氮气气举采油技术的工作原理通常情况下，因为石油的重量而导致石油较难喷出井面，而氮气气举就是将氮气与石油相混合，进而减轻石油重量，在压力的作用下，使石油较为容易地喷出井筒。
制氮设备的工作原理主要有两部分构成：整机工作原理和膜分离制氮工作原理。
其一，整机工作原理中的制氮装置是由两大系统组成，即：制氮系统和注氮系统。
制氮系统是运用空气压缩机，对空气率先进行处理，分离出氮气，随后，在氮气发生系统的作用下，产生石油开采所需要的氮气。
而注氮系统就是对氮气进行增压，在泡沫发生器的作用下，使氮气的纯度可随时调节，保证石油的输出效率。
其二，膜分离制氮工作原理，此过程采用极薄的中空膜，将空气中的氮气直接分离，该种分离氮气的方式可以达到氮气纯化的程度，并可用于车载，在石油开采现场投入使用，将氮气保持在95%左右，是最为标准的，借此方式，可以有效是保证石油开采的质量。
2.氮气气举采油技术的类型氮气气举的类型大致可以分为以下几种形式：连续气举、间歇气举、腔式气举、柱塞气举。
注氮气在稠油热采中的应用研究
注氮气在稠油热采中的应用研究克拉玛依油田九区稠油油藏由于原油黏度高，埋藏浅，地层温度低，天然能量不足，随热采吞吐轮次增加，采油速度降低，存水率升高，油气比下降。
为提高稠油开采效果，由北京中石恒石油技术有限公司承担完成《克拉玛依稠油注氮气辅助蒸汽吞吐效果机理的数值模拟和物理模拟研究》确定油藏物性界限条件、氮气注入方式及合理的注采参数与时机，在九五区，九八区和风城重32井区都开展大量稠油注氮气辅助蒸汽吞吐工作，以J230井区为例在08-09年共实施措施453井次，有效率为85.3%，累计产油7.58x106t，投入产出比1∶3.75，注氮气应用取得了显著效果，为稠油吞吐提高采收率提供了一条有效方法。
标签：稠油油藏；注氮气辅助蒸汽吞吐；注入参数；提高采收率1 九五区地质概况J230井区齐古组油藏为九五区向东延伸的一部份，区域构造位于克--乌断裂上盘超覆尖灭带上，构造比较单一，底部构造形态为西北向东南缓倾的单斜，地层倾角3°～9°，为一套弱氧化环境下的辨状河流相沉积，油层中部深度420m，油层射开平均厚度9.8m，20度原油黏度在13000万mPa·S左右，该区非均质严重，油层由多个单沙体叠加而成，属大容量，高空隙，高渗透储集层。
2 注氮气改善注蒸汽吞吐效果机理（1）保持地层压力，延长吞吐周期：氮气注入油层后井底压力明显高于没加氮气井底压力，起到了补充油层能量的作用。
（2）扩大油层加热带：利用氮气具有渗透性好，膨胀系数大，非凝结性等特点，携带热量进入油层深部，加大了蒸汽波及体积。
（3）增加地层弹性能量有利于回采：溶解在原油中的氮气改善原油中的渗流阻力，呈游离状态的氮气形成弹性驱，增加驱动能量。
（4）提高回采水率：氮气加蒸汽一起注入油层中，由于注入过程中的热损失，部分蒸汽将冷凝为热水，因氮气膨胀系数大，在回采降压阶段，起助排作用。
（5）增大泡沫油：少量溶解于稠油中的氮气以微气泡的形式存在不易脱出，形成泡沫油，而泡沫油的粘度比稠油粘度低，对稠油开采非常有利。
油井注氮气增产技术的研究与应用_孙德浩
表 1 套管温度测量
井号
测量 时间
距井口 20 m 处 距井口 800 m 处
温度/ 压力/ e M Pa
温度/ 压力/ e M Pa
1- 47- 30 1998- 10- 01 283 61 7 1- 43- 532 1998- 12- 05 295 81 0 1- 42- 40 1999- 02- 01 291 91 6
块
油
气
田
第 10 卷第 5 期
½ 由于采用氮气隔热管柱结构, 没有封隔器 卡封, 套管不存在热应力集中的现象, 可以减轻对 套管的损害。
¾能控制底水锥进, 提高原油热采采收率。
2 现场应用
211 应用效果 曙光采油厂 杜 66 块经过多 轮次吞吐 以后,
井口压力只有 115~ 2 M Pa, 单井产量只有 1 t 左 右, 继续蒸汽吞吐开采投入大于产出, 经济效益 很差。1998 年 10 月, 在 杜 66 块曙 1- 47- 30 井运用氮气隔热助排技术, 注入氮气 1117 @ 104 m3, 注入蒸汽 800 m3。井口压力由 115 MP a 上 升到 7 MPa 左右, 产液量由原来的 2 m3/ d 增加 到 20 m3/ d, 同时油井含水量大幅度下降, 为油 田带来了可观 的经济效 益。从 1998 年 10 月至 1999 年 12 月, 在 辽河油田 曙光采油 厂的杜 97 块、杜 66 块、杜 48 块共施工 24 口井, 累积注 氮气 224 @ 104 m3, 注蒸汽 415 @ 104 m3。可以对 比井 21 口, 与上吞吐周期相比, 平均单井压力 提高了 016 MP a, 液面上升 114 m, 节省蒸汽注 入量 422 m3, 累积增油 3 355 t , 平均单井原油 含水下降 511% , 有效率 100% , 投入与产出比 为 1B115。采用杆式泵与此工艺配套, 避免了下 起隔热 管的工序, 这 样平均每口井 节约作业费 316 万元, 创经济效益 151 万元。 212 效果分析 21211 氮气有良好的隔热性能
氮气在稠油热采中的应用
➢ 氮气、水的携带作用将降低残余油饱和度。
注氮气辅助蒸汽吞吐
• 注氮气油藏适宜条件研究
块状油藏和互层状油
藏（有效厚度都是15m）
加入氮气后的吞吐效
果都较前一周期有所
块状油藏
互层状油藏
改善，其中互层状油 藏改善明显。
注氮气辅助蒸汽吞吐
40-7-26井监测结果 井口参数
井底(964m)参数
温度
压力
264.386oC 5.057MPa
253.531oC 4.823MPa
测试干度 66.37% 56.26%
注氮气辅助蒸汽吞吐
• 注氮气对蒸汽吞吐热损失的影响分析
➢ 注蒸汽的同时注入氮气，由于氮气与蒸汽间的密度差，其会 将向上超覆的蒸汽与油层顶部的页岩盖层隔离开，从而减少了 向上覆盖层的热损失。
注氮气辅助蒸汽吞吐
• 注氮气对蒸汽吞吐热损失的影响分析
➢ 数模结果表明,常规蒸汽吞吐将比蒸汽+氮气吞吐热损失 多2％～5％。
注氮气辅助蒸汽吞吐
•注氮气减缓蒸汽吞吐地层能量递减的作用分析
➢ 氮气为非凝析气体，不溶于水，微溶于油，其压缩系数是二氧化碳的三 倍，具有比其他气体(二氧化碳、甲烷、烟道气)更高的膨胀性；由于这些 特点，氮气进入地层后，能及时补充地层能量，增加地层压力。
注氮气辅助蒸汽吞吐
• 注氮气油藏适宜条件研究
日
油层厚度5m
产
油
量
（
累 产 油 量 （
m
3
）
3
）
生产时间（天）
m
日
油层厚度15m
产
油
量
气举采油技术在塔里木油田的研究与应用
年度 总井数 开井数 液量(万吨) 油量(万吨) 水量(万吨) 年度 总井数 开井数 液量(万吨) 油量(万吨)
水量(万吨)
1993 10 3 4.2361 1.5556 2.6805 2000 26 20 59.6138 16.6468
42.9675
1994 12 8 9.2264 4.278 4.9484 2001 23 19 71.866 17.5937
9.72/1409 9.30/1349
二、气举工艺新技术应用情况
TARIM
（二）气举排液工艺在措施井上的应用 HD4-87井酸化排液应用
序号
1
日期
工作内容
20076-5
8:00-11:00下酸化管柱完。主要工具下深:接球器5036.38m,7“RH封隔器 4796.38m,3#气举阀2163.94m,2#气举阀1556.86m,1#气举阀883.17m;拆封井器;换 装采油树,并对盖板法兰、采油树整体及各阀门试压;-18:30酸化准备。
另该井所生产的JⅢ油组结蜡现象较为严重，2006年12月在该井的清蜡 施工中，由于刮蜡片卡，造成清蜡工具掉井无法打捞，需进行起管柱作 业。经分析认为该井较适合“柱塞～气举复合举升工艺”，2007年1月 该井作为该工艺的应用实验井进行作业。
二、气举工艺新技术应用情况
TARIM
（一）柱塞～气举复合举升工艺
概述
从1993年塔里木油田开始进行首批10口井的气举采油先 导试验。在生产过程中形成和发展了气举采油工程设计、气 举工作筒的优选、管柱设计、工况诊断、气举阀校验和投捞、 气举井生产管理与调试等一系列完整的工艺技术，2002年实 施气举工具国产化，经过四年的使用，已成功并全面使用国 产化工具和设计软件，经过十多年的努力，气举采油工艺已 经成为塔里木油田主要机采工艺之一。
氮气在稠油热采中的应用
氮气在稠油热采中的应用摘要氮气是一种惰性气体，不易燃，不易爆，密度小且具有良好的隔热性，被广泛应用于各个领域。
本文分别从发展现状、工作原理及特点、在矿厂的具体实验方法和工作效果等方面详细分析了氮气隔热助排技术在稠油热采中的应用，具有一定的实践参考价值。
关键词稠油热采；氮气隔热助排技术以往，稠油的开采使用的是以热力采油为主的技术。
目前，已经有许多稠油田面临着开采的极限。
随着科技的发展，近年来，许多油田采用了注入氮气增产的技术来改善这一状况，也取得了较大的经济效益和社会成就，这成为了一项新的稠油热采的接替技术。
鉴于氮气是一种惰性气体，受温度影响小，有较好的隔热性，且干燥无爆炸，较为稳定，膨胀性大等特性，能提高地面压力，从而使得油水返排，增加油井的产量，并延长了油田的有效期，提高开采效率。
而氮气泡沫热力驱的使用，更是大大提高了氮气的利用率，扩大了氮气在稠油热采中的影响和使用效果。
1 发展现状在中国，使用氮气进行稠油热采始于20世纪90年代初期，而美国和加拿大则早在70年代就开始进行室内试验，并一直进行研究，处在了世界领先地位。
90年代中期，膜分离制氮技术的发展，为中国将进行油田开采提供了有利的条件。
现在中国，在稠油开采中，氮气隔热助排技术应用于许多大型油田，最典型的是在辽河油田和胜利油田的广泛使用，取得了很大的成果，提高了经济效益和社会效益，成为了油田开采的重要技术。
氮气泡沫热力驱这项技术更是一次技术的进步，使得氮气在油田开采中更多更广泛的使用，改善了传统水驱和蒸汽驱的弱点。
而随着对氮气研究的不断加深，氮气的各项技术将得到更好更大的运用，促使我国稠油开采事业的不断进步，也将迎头赶上发达国家，走在技术研究的最前沿。
2 工作原理及特点在以前的稠油开采都是采用蒸汽云吞的方法，多次开采后，会使得油田的地面压力降低，油田质量下降，产量降低，经济效益减少。
而采用氮气进行隔热助排，能够在蒸汽进入地层的同时，与之混合，再进行稠油热采。
油田注氮气开采技术研究及现场试验的开题报告
油田注氮气开采技术研究及现场试验的开题报告一、研究背景随着国家能源需求的不断增加，油气勘探和生产技术也在不断创新。
注氮气开采技术是一种重要的增产方法，已经在国内外油田得到了广泛应用。
注氮气可以改善油藏中的孔隙压力和使原油流动性得到提高，增加原油的开采量。
但是，目前中国油田注氮气开采技术的研究和应用还不够成熟，需要进一步探索和完善。
二、研究目的本项研究旨在探究油田注氮气开采技术，通过现场试验验证该技术的可行性和有效性。
具体目的如下：1.了解注氮气开采技术的原理和适用范围；2.探讨油田注氮气开采技术在增产方面的作用；3.通过实验分析确定注氮气开采技术在不同油藏条件下的适用性；4.评估注氮气开采技术的经济性和生产效益。
三、研究内容和方法1.注氮气开采技术的研究和分析通过文献调研和案例研究，了解注氮气开采技术的原理和适用范围，分析该技术在国内外的应用情况和发展趋势。
2.现场试验方案设计结合实际情况，设计注氮气开采技术在油田中的试验方案，并制定试验计划，包括试验参数的确定、试验过程的监测与记录等。
3.现场试验的实施和监测按照试验方案，实施注氮气开采试验，并对试验过程进行监测与记录，包括原油产量、氮气注入量、孔隙压力变化等参数的变化情况。
4.数据分析和评估通过数据分析和对试验结果进行比较分析，评估注氮气开采技术的经济性和生产效益，并对其在不同油藏条件下的适用性进行评估。
四、研究意义本项研究旨在探究油田注氮气开采技术的应用，通过现场试验验证其效果，为中国油田的油气勘探和生产提供新思路和新方法。
该研究对于促进国内外注氮气开采技术的发展和完善具有重要意义，同时对于提高中国油气勘探开发的综合效益也具有重要作用。
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氮气气举采油技术应用探讨
摘要：当今社会，经济发展水平已经处于较高水平，以此为基础，各国综合国力不断提升，与此同时，科技成为各国实力角逐的关键所在，逐渐成为国际热点话题，渗透到多种发展领域。
石油开采作为一个国家的领导行业，是社会发展的经济命脉。
氮气气举凭借其自身先进的技术支撑，在石油开采的过程中发挥着不可取代的作用，日益成为解决石油开采问题的关键所在。
关键词：氮气气举采油技术应用探讨
众所周知，石油开采过程并不简单，且石油深埋于地表下，想要成功开采并非易事，若开采方式不当，就会浪费石油资源，在自然资源逐渐趋于紧张的当今时代，这显然是不利的。
石油开采深度的不确定性，石油出油速度比较慢，使得开采过程需要考虑的外界影响因素有很多，而氮气气举使能够有效将气体压入气筒，促进石油出油率，是提高石油开采效率的技术保障，鉴此，提升氮气气举技术成为当前亟待解决的问题。
一、氮气气举采油技术概述
1.氮气气举采油技术的工作原理
通常情况下，因为石油的重量而导致石油较难喷出井面，而氮气气举就是将氮气与石油相混合，进而减轻石油重量，在压力的作用下，使石油较为容易地喷出井筒。
制氮设备的工作原理主要有两部分构成：整机工作原理和膜分离制氮工作原理。
其一，整机工作原理中的制氮装置是由两大系统组成，即：制氮系统和注氮系统。
制氮系统是运用空气压缩机，对空气率先进行处理，分离出氮气，随后，在氮气发生系统的作用下，产生石油开采所需要的氮气。
而注氮系统就是对氮气进行增压，在泡沫发生器的作用下，使氮气的纯度可随时调节，保证石油的输出效率。
其二，膜分离制氮工作原理，此过程采用极薄的中空膜，将空气中的氮气直接分离，该种分离氮气的方式可以达到氮气纯化的程度，并可用于车载，在石油开采现场投入使用，将氮气保持在95%左右，是最为标准的，借此方式，可以有效是保证石油开采的质量。
2.氮气气举采油技术的类型
氮气气举的类型大致可以分为以下几种形式：连续气举、间歇气举、腔式气举、柱塞气举。
所谓连续气举，就是指不间断的向油井内注入氮气，该种方式能够促进油井内部连续不断的生产石油，通过连续的氮气输入，使得是有液体与但其不断混合，降低是由原本的密度，达到源源不断出油的目的。
向油管注入氮气，环空出油只能适用于产油量较高的油田，该种连续出油的管可以是开式，也可以是闭式或半闭式。
间歇气举，顾名思义，就是有间歇地向油井输送氮气，通过其他阀门进入到油管，该种间歇气举一般会采用闭式气举，因为间歇气举的应用对象就是产量较小、流量较低的油井。
由于间歇性作业，导致油井阀门时开时关，
油层容易出现砂砾，造成效率低下，操作困难等情况。
腔式气举其实是间歇气举的一种特殊表现形式，其主要应用对象也是低产能的井田，为方便操作，一般都在下方安置集液腔泡，用此来稳定液压，值得注意的是，氮气气举阀门打开后，腔包的液体会向下方推移，这样液体就会进入油管，这样就能实现循环式的间歇性气举。
最后一种方式是柱塞气举，这种氮气气举技术会在石油液体和气体中间加设柱塞，针对井底流动压力较小这一现状，有时间间隔的实现石油气举。
通过以上几种形式，有效提升氮气气举在石油开采过程中的作用。
二、氮气气举采油技术的应用现状及前景
1.氮气气举采油技术的应用现状
氮气气举采油技术在时代的带动下，逐渐形成了特有的发展模式。
氮气气举石油的开采过程具有以下特点：过程繁杂，机械处理不灵活，安全性能较差等。
但如今的氮气气举将并不活跃的氮气从空气中分离出来，并将其与原油混合在一起，极大地减轻了原有的重量，使得石油较为轻易地喷出地表，可以说，在当前的石油开采行业中，氮气气举石油开采技术已经取得了无可替代的地位，该项技术能够在现场进行氮气分离，也可用于车载，施工技术也渐趋灵活、成熟，从某种程度上说，氮气气举技术已经成为当今石油开此行业的主要手段，是解决石油资源浪费的根本途径。
但是，由于当前技术水平有限，氮气气举技术尚存不足；专业性人才的缺乏导致氮气气举技术后继乏人；施工设备不足，政府资金投入不足，致使氮气分离不纯，影响了石油开采质量。
虽然氮气气举已经取得了较大的发展成果，但是该项技术还应该不断开拓创新，大力培养社会所需要的专业性技术人才，借鉴国内外先进的制氮、注氮技术，开展学术交流等才是解决当前工作现状的重中之重。
2.氮气气举采油技术的运用前景
随着当今社会经济的不断发展，各国技术实力不断增强，全球化浪潮席卷全球，国际交流日益加深，科学技术领域的交融也逐渐深化。
在此时代背景下，氮气气举采油技术也将获得新的发展契机。
在不断发展变更的国际关系下，氮气气举的发展将会不断取其精华去其糟粕，深入借鉴外国文化的有益成果，完善氮气气举过程，加强设备施工设计，通过开展国际交流讲座等形式，深入引进各国优秀的石油开采技术，为本国的石油开采技术再添实力。
石油是一种不可再生的矿物燃料，人类对其开发利用后，将会在很长一段时间内无法再生。
是有的不可再生性对石油的开发技术提出了更高的要求，不合乎技术规范要求的石油开采技术将会对石油资源产生极大的负面作用，导致石油资源浪费现象严重。
除此之外，石油开采的安全性能差，处于地表以下的油井对于石油的开采更具复杂性和考验性。
基于这一时代特征，氮气气举采油技术的应用前景将会更为广阔，因为氮气具有稳定性，不像其他气体一样活跃，基本不会与石油发生化学反应，能够有效保证石油资源的纯度和质量，除此之外，氮气的分离较为简单，也比较容易操作，具有车载、现场分离的优势，在石油的开采过程中占据重要地位，伴随着氮气气举采油技术的不断深化及石油需求的不断加大，需要建立合理化的施工模型，保证氮气气举采油技术逐渐向规范化、技术化方向发展，在人类以后的生活、工作
中占据重要地位。
三、结束语
氮气气举采油技术所独有的技术优势，使得该种采油方式节省了大量的开采成本，为石油开采行业创造了较大的经济效益，加之该项工程可靠性、安全性能极高，在石油开采领域中逐渐占据主导地位，成为保障石油开采效率的根本途径。
技术是经济发展的生命，决定着一个国家的发展水平，鉴此，我们要努力完善氮气气举采油技术，发挥政府的宏观调控职能，加大科技、人才投入力度，完善相关制度体制，为石油行业的发展提供后续力量和物质基础。
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