氮气化学辅助吞吐工艺技术
氮气辅助措施在稠油热采中的应用
氮气辅助措施在稠油热采中的应用摘要通过注氮气改善蒸汽吞吐效果，将氮气辅助措施应用在稠油热采中的方法作为提高吞吐阶段采收率，减缓超稠油产量递减提供一条有效途径，目前在新疆、辽河、胜利等油田已有应用，而且取得了很好的效果。
本文分别从氮气辅助措施提高稠油热采开发效果的机理、氮气辅助措施改善稠油热采的敏感因素以及氮气辅助措施改善稠油热采效果的参数优化选择三个方面来对氮气辅助措施在稠油热采中的应用进行深刻的剖析和说明。
A关键词氮气辅助；蒸汽吞吐；稠油热采；实际应用中图分类号TE357 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2012)051-0152-021 氮气辅助措施提高稠油热采开发效果的原因与机理分析1.1 添加氮气可以提高稠油热采开发效果的原因添加氮气可以提高稠油热采开发效果的原因主要包括如下几点：一是可以保持地层压力，延长吞吐周期；二是可以使原油的溶气膨胀，改变饱和度分布，加快原油排出；三是界面张力降低可以提高驱油效率；四是注入氮气可以减小热损失；五是注入氮气可以增加波及体积；六是注入氮气可以提高原油的回采率。
1.2 添加氮气可以提高稠油热采开发效果的机理1）原油粘度下降及膨胀的机理。
由于氮气溶解降粘率及膨胀系数不十分显著，注氮气溶解降粘和膨胀作用不是改善蒸汽吞吐效果的主要机理。
2）泡沫油的机理。
注入氮气后，氮气虽然少量溶解与超稠油中，但当进行吞吐生产时井底压力下降，气体从原油中析出，对于超稠油，溶解在原油中的气体以微气泡的形式存在而不易脱出，即形成泡沫油，而泡沫油的粘度比原始的超稠油粘度低很多，这对超稠油吞吐开采是非常有利的。
3）增加地层弹性能量的机理。
注入的氮气增加了油藏能量，在吞吐回采过程中，溶解在油中的氮气改善油的渗流阻力，呈游离状态的氮气形成气驱，增加了驱动能量。
4）改善蒸汽波及体积的机理。
注蒸汽后紧接着注氮气或蒸汽氮气同注时，氮气携带部分热量迅速进入油藏深部和上部，增加了蒸汽的波及体积。
水平井、氮气及降黏剂辅助蒸汽吞吐技术——以准噶尔盆地春风油田浅薄层超稠油为例
石 油 勘 探 与 开 发
２ ０ １ ３年 ２月
ＰＥＴＲＯ ＬＥＵ Ｍ ＥＸＰＬ０Ｒ Ｔ１ ０Ｎ ＡＮ Ｄ Ｄ ＥＶ ＥＬ０ＰＭ ＥＮ Ｔ ＶＯ １ ． ４０ ＮＯ １
．
９ ７
文 章编号 ：１ ０ ０ ０ — ０ ７ ４ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ ． ０ ０ ９ ７ ． ０ ６
ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｒ ， ｎ ｉ ｒ ｔ ｏ ｇ ｅ ｎ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｅ ａ ｍ ｌ ｆ ｏ ｏ ｄ ｉ ｎ ｇ（ Ｈ Ｄ ＮＳ ） ｗ ａ ｓ ｐ ｕ ｔ ｆ ｏ ｒ ｗ ａ ｒ ｄ ， ａ ｎ ｄ ｐ ｉ ｌ ｏ ｔ ｔ ｅ ｓ ｔ ｗ ａ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ｉ ｎ Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｍ Ｐ ａ ｉ ６ ０ １ ｓ ａ ｎ ｄ ｂ ｏ ｄ ｙ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ
氮气二氧化碳辅助吞吐技术在高升采油厂研究与应用
氮气二氧化碳辅助吞吐技术在高升采油厂研究与应用作者：马海峰来源：《中国科技纵横》2017年第17期摘要：高升采油厂坐落在辽宁省盘锦市盘山县高升镇境内，已进入蒸汽吞吐开采后期，油井平均吞吐周期为7轮，可采地层储量程度达到92.72%，油层压力降至目前的0.95-1.61MPa，由于地层压力降低和吞吐轮次的增加，原油的采出越来越困难，为有效解决上述问题，采取氮气二氧化碳辅助吞吐技术，提高地层能量及采收率。
关键词：牛心坨；空心杆电加热；油管电加热；生产能耗中图分类号：TE357 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）17-0133-01高升采油厂坐落在辽宁省盘锦市盘山县高升镇境内，主要开发高升、牛心坨两个油田，动用含油面积29.25km2，石油地质储量14315×104t，经过30多年的开发，已进入蒸汽吞吐开采后期，油井平均吞吐周期为7轮，其中大部分井吞吐已达4-8次，累计注汽1614×104t，累产油1842.94×104t，累计产水681.68×104m3，地下亏空846×104t，可采地层储量程度达到92.72%，油层压力由原始的16.1-18.4MPa降至目前的0.95-1.61MPa，由于地层压力降低和吞吐轮次的增加，原油的采出越来越困难，本文研究的氮气二氧化碳能够有效补层地层能量，增强原油的流动性，降低原油粘度，有效提高采收率。
1 吞吐原理1.1 氮气吞吐原理（1）增强了原油的流动性：先注氮气后跟进蒸汽，被原油捕集的压缩氮气受热膨胀聚集，使连续的油被小的氮气段塞分隔为段塞式油，原油的连续性被打破，流动形态发生改变，相互之间的作用力减小，原油流动性增加，有利于采出。
（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，加大蒸汽波及体积。
（3）提高回采水率：氮气和蒸汽一起注入到油藏，在回采的过程中，由于压力下降、气体膨胀，超助排作用，改善多周期的开发效果。
氮气辅助吞吐措施选井及方案编写建议
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8
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压力梯度(MPa/m)
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流量(m3/d)
(1)细管中L33133井油样的温度拐点为63.53℃； (2)高渗管中温度高于70℃启动压力梯度降为0；
措施选井选层原则：
2、氮气辅助吞吐选井选层建议：采出 程度相对小于25%（非均质严重中厚油层小 于35%）的普通稠油、特稠油井层。
氮气辅助吞吐措施： 1、氮气助排 2、氮气吞吐 3、氮气辅助热处理
➢氮气助排
氮气助排的目的是扩大了蒸汽波及体积，有效补充地层能 量，增加油气藏流体的压力,从而有效改善油井生产效果。
0.3745
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不同粘度稠油流动的温度拐点决定措施类型
粘度(mPa s·)
(3)特稠油粘温关系（L33133井）
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氮气辅助吞吐措施地质方案 编写建议
汇报提纲
一、措施选井选层建议 二、地质方案编写内容
措施选井选层原则：
1、氮气辅助吞吐措施选井选层界限：井下技术状况 不清、系统压力达不到配注压力（或吸汽能力差）、边 水能量强的相对均质油层、汽窜严重的薄油层（小于3米， 汽窜通道大于3条）、距离断层或剥蚀线近（平面距离小 于30米）的井层原则上不能实施氮气辅助吞吐措施；
浅析稠油油藏注氮气辅助蒸汽吞吐的应用—化工管理
浅析稠油油藏注氮气辅助蒸汽吞吐的应用—化工管理2016年12月浅析稠油油藏注氮气辅助蒸汽吞吐的应用—化工管理杨凯（辽河油田欢喜岭采油厂热注作业一区，辽宁盘锦124010）摘要：注氮气可以改善蒸汽吞吐效果，目前在国内新疆、辽河、胜利等油田已有应用，取得了很好的效果。
开展稠油油藏注氮气提高采收率，尤其是辽河油田，多数为稠油油藏，吞吐注蒸汽的过程中注入氮气，有效减缓稠油产量递减，本文结合其注氮适应性、作用机理、操作参数进行粗浅的探索。
关键词：辽河油田；稠油油藏；蒸汽吞吐；采收率；氮气；蒸汽；采收率目前我国已开发油田的标定采收率为32.3％，仍然有60%以上的地质储量需要采用新工艺、新方法、注入新介质进行开采，提高采收率有较大的余地。
提高采收率工作是油田开发工作者永恒的主题。
目前蒸汽吞吐使用各种助剂改善吞吐效果，助剂主要有天然气、氮气、溶剂(轻质油)及高温泡沫剂(表面活性剂)，生产周期延长，吞吐采收率由15%提高到20%以上。
20世纪70年代美国和加拿大不仅开展了室内实验，而且对不同的油藏进行了注氮气开发。
89年我国开始了注氮气开发油田的实验，到90年代中期，由于膜分离制氮技术在中国的发展，为氮气在油田开采上的应用提供了有利条件。
目前辽河油田、克拉玛依稠油油藏应用广泛。
1注氮气加蒸汽吞吐提高开发效果的机理通过氮气加蒸汽注入稠油油藏，保持地层压力，延长吞吐周期，通过实践数据可使吞吐时间延长1~2个月。
原油溶气膨胀，改变饱和度分布，加快原油排出。
随着注入气量的增加，原油溶解气膨胀相当于增加了地层含油饱和度，也提高了油相的相对渗透率。
底部含油饱和度较高，溶气膨胀是注氮气提高采收率的一个重要原因。
界面张力降低可以提高驱油效率，油氮气的界面张力比油水之间的界面张力降低了近70%，有利于提高驱油效率.注氮气减小热损失，环空注氮气，可改善隔热效果，提高井底蒸汽干度,降低套管温度，保护套管。
注氮气增加波及体积，在注蒸汽的同时注入氮气，在油层中可扩大加热带。
氮气化学辅助吞吐参数优化研究
３ 氮 气 化 学 辅助 吞 吐 时 机 优 选
氮气提 高稠 油产量 的作用 除 降低原 油黏度 之外 ，还 具有 为油藏 提供 弹性 驱能量 ，降黏剂 的主要 作用 就是 降低近井 地带 原油 黏度 。一般 来说 ，地层 压力 下 降得 越 多 ，就 越 有利 于氮 气 随蒸 汽 的进 一 步扩 展 ， 波及体 积更 大 ，弹性驱 作用 明显 。３种油 藏优化 结果 表 明 ，在保 持 蒸 汽量 、氮 气量 和 降黏 剂用 量 不 变
果 见表 ４ 。
表 ４ 不 同油 藏 类 型 注 氯 气 量 优 化 方 案 预 测 结 果
石 油 天 然 气 工 程
２ ０ １ ３年 １ Ｏ 月
从表 ４中可见 ，随着 原油 黏度增 加 ，每米 油层 注入氮 气量 略有减 少 。其 中 ，对 于普通 稠油 油藏 注氮 气量 为 ｌ Ｏ ０ ０ ｍ。 ／ ｍ 时油藏 开采效 果最 好 ；特 稠油 油 藏 最优 注 氮 气 量 为 ８ ０ ０ ｍ。 ／ ｍ，超 稠 油 油 藏最 优 注 氮
其 使 用 质 量 分 数 ，优 化 了注 入 工 艺 ，对 蒸 汽 注 入 量 、 氮 气 注 入 量 等 参 数 进 行 了优 化 设 计 。 现 场 应 用 实 施 １ ６口井 ，２ ９井 次 。 应用 结果 表 明 ，措 施 后 油井 生产 时 间 得 到 了延 长 ，周 期 产 油 量 大 幅 度 上 升 ， 日产 油 能 力 得 到 提 高 ，油 汽 比提 高 。
石油天然气学报江汉石油学院学报2013年1o月第35卷第1o期journalofoilandgastechnologyjjpioct2013vo135no10氮气化学辅助吞吐参数优化研究蔡汉文中石化河南油田分公司第二采油厂河南南阳473400摘要针对稠油油田高周期生产特点分别以普通稠油特稠油和超稠油为试验对象优选了降黏剂及其使用质量分数优化了注入工艺对蒸汽注入量氮气注入量等参数进行了优化设计
氮气辅助吞吐工艺技术在单家寺稠油油藏的应用
２ ０ １ ５ 年 ・ １ 月 ・ 下 期
学 术・ 理 论 现代衾 害
氮气 辅助 吞 吐工艺技 术在单 家寺稠 油油藏 的应 用
章红 卫 （ 中 国石 化 胜 利 油 田分 公 司 滨 南 采 油 厂 山 东 滨州 ２ ５ ６ ６ ０ ０）
摘 要 ：单家寺稠 油油藏已经进入 多轮 次吞吐 中后期 ，油井生产 效益逐周下 滑，综合含水上 升 ，汽窜加剧 ，油汽 比下降。针对这 一现状 ， ２ ０ １ ３年 以来试验 实施 了氯气辅助吞吐工 艺技术措施 ，通过建立地质模型、历史拟合、注氮方式筛选、确定注氮选井原 则以及 实际应 用中如何编 写设 计、加 强注氮现场管理 等，在 转周 注汽前或 注汽过程 中向地层 注入一定量氮 气，实现提 高单 井吞吐效果 的作 用。应用表 明，氯气辅助吞吐 工艺技 术措 施能够扩大蒸汽及 热水带的加 热油层体积 ，调整纵 向吸汽剖 面，减 少蒸汽热损失 ，从 而有效提 高稠 油井周期吞吐效果 ，实现稠油 油 田 “ 精 细 开发 、 效 益 开发 ” 。 关 键 词 ：氮 气 辅 助吞 吐 工 艺技 术 应 用 效 益 单 家 寺稠 油 油藏 单家寺稠油油 田含 油面积 ２ ０ ．５ ｋ ｍ ，石油地 质储量 ８ ７ ６ ３ ．７ ３ Ｘ １ ０ ４ ｔ ，动用地 质储量 ７ ９ １ ０ ．９ ６× １ ０ ４ ｔ ，采 出程度 １ ７ ．４ ３ ％ ，主要包 括 单２ 块、 单 １ Ｏ 块 、单 ８ ３块 、单 ６ 西 、单 ５ ６块 、单 ｌ １ ３ 块等 ６个稠油 开发区块。经过 ３ ０多年 的蒸 汽吞 吐开采 ，油稠 、出砂 、汽窜 、高 含 水等油 田开发矛盾逐渐显现 ，油汽 比 下降， 单井 开发效益下 降。为有 效提高单井吞吐效果 ，提 高油 田开发 效益 ，在分 析开发 矛盾 的基 础 上 ，积极探索适合稠油单井蒸 汽吞吐 的工艺技 术 ，深挖剩 余油潜 力 ， 取得了 良好的经济和社会效益。
氮气脉冲吞吐解堵
氮气脉冲吞吐解堵氮气脉冲吞吐解堵是一种新型的管道解堵方法，通过采用氮气的脉冲吞吐机理，能够有效地清除管道中的堵塞物，而且还能避免对管道的损坏和环境的污染，被广泛应用于石油、化工、制药等行业中。
一、氮气脉冲吞吐解堵的工作原理氮气脉冲吞吐解堵的工作原理就是利用氮气的高压和高速流动，产生一种气体脉冲波，将管道中的堵塞物推动或者冲刷掉。
其中主要包括以下几个步骤：1.将氮气通入管道内：首先需要将氮气通入管道内，并且调节到一定的压力，这样能够产生足够的气流速度和压力，以便对管道进行清洗。
2.调节气流速度：为了使氮气清洗效果更好，需要对气流速度进行调节，通常将气流速度控制在100-150m/s之间，这样即能够保证清洗效果，同时又不会对管道产生太大的破坏。
3.产生脉冲波：在气流速度较高的情况下，采用一定的脉冲频率、时间、强度和幅值等因素进行调节，将气流变成有规律的脉冲波，这样能够对管道中的堵塞物进行有效地冲刷，加速堵塞物的分解。
4.清除堵塞物：当氮气脉冲波通过管道中的堵塞物时，会产生一定的压力差，这样就能够将堵塞物推动或者冲刷掉，从而清除管道中的障碍物。
二、氮气脉冲吞吐解堵的优点1.效率高：氮气脉冲吞吐解堵可以在短时间内清除管道中的堵塞物，通常只需要几分钟到几小时的时间，就能够将堵塞物清除干净。
2.安全可靠：氮气脉冲吞吐解堵不会对管道造成破坏，而且不会对环境产生污染，可以保护员工的工作安全和环境的健康。
3.适用范围广：氮气脉冲吞吐解堵可以应用于石油、化工、制药等行业中的管道、反应器、换热器、蒸汽冷凝器等设备，具有广泛的应用前景。
4.节能环保：与传统的解堵方法相比，氮气脉冲吞吐解堵不需要使用大量的化学药剂和机械设备，并且消耗的能量比较少，符合节能环保的要求。
三、氮气脉冲吞吐解堵的操作流程1.检查管道的状况：在进行氮气脉冲吞吐解堵之前，需要对管道的状况进行检查，例如管道的尺寸、管道的材质、管道内部的条件等，这样能够确定氮气脉冲吞吐解堵是否适合进行清洗。
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行 破乳 剂脱 水实 验 。结果 表 明 ，破乳 剂平 均脱 水率 （ ２ ）氮 气 提 高 吞 吐 效 果 机 理 。 氮 气 导 热 系 数 在 ９ ２ ％以上 ，脱 出水 清 ，呈 乳 白色 ，脱 出水 平 均含 低 ，油井 在 注蒸 汽 时 ，通过 向油 井油 套环 形 空 间注 油 量在 ８ ０ ｍｇ ／ Ｌ以下 ，说 明该 化学 降 黏 剂 不影 响原
积 的 目的 ，从 而达 到提 高原 油 采收率 的效果 。
（ ２ ）化学降黏剂用量按蒸汽作用油层半径 、油
层厚度 、油层孔隙度等综合确定 ，氮气量按平均混
注ｔ ｔ ３ ｏ： １ ， 结合油层条件、 采出情况进化优化设计。 （ ３ ）氮气结合化学降黏辅助吞吐措施结 了合氮
２ 室 内研 究
油气田地面工程 （ ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｗ ｗ ｗ ． ｙ ｑ ｔ ｄ ｍｇ ｃ ． ｃ ｏ ｍ） ～２ ７ —
氮气辅助蒸汽吞吐地质模拟 实验表明，氮气、蒸汽最佳混注比例 ２ ５： １ － ４ ５： １ 范围内．注入时机 在３ ～ ７ 周期 效果最佳。 氮气量优化设 计 时应考虑 油层 条件 、采 出程度 、吞 吐周期 等 因素 。
关键词：稠油 ；蒸汽吞吐 ；注氮气 ；降黏剂
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ — ６ ８ ９ ６ ． ２ ０ １ ４ ． ２ ． ０ １ ６
第３ ３ 卷第 ２ 期 （ ２ ０ １ ４ ． ０ ２ ）（ 试验研 究）
氮气化学辅助吞吐工艺技术
孔 东胜 彭富更 张永 平 张建军 雷洲 张红梅 河南 油田 采油 二厂
摘要 ：河南油田稠油油藏开发过程 中暴露 出的问题主要有 高轮 次吞吐后 回采水率低 、注汽 开 采 成 本 较 高等 。 分 别选 择 三 种 不 同类 型黏 度 的稠 油 、特 超稠 油 、超 稠 油原 油 进行 降黏 实验 。
（ ３ ）氮 气结 合化 学 降黏 剂辅 助蒸 汽吞 吐作用 原
理 。蒸汽在稠油热采 中起着主导作用 。注氮气有助 于降低热损失 ，补 充地层能量 ，提高油层 动用程
３ 结论
（ １ ）试 验所 选择 的化学 降 黏剂 能够 承 受 ３ ０ ０。 Ｃ
度 。氮气结合化学 降黏剂辅助蒸汽吞 能把 氮气助 的高温 ，稳定性好 ，降黏能力强 ，与现用破乳剂的 排 、原油降黏 、蒸汽降黏有机结合 ，形成合力 ， 起 配伍性好 ，不影响采出原油的后续脱水处理。 到增加地层能量 、降低原油黏度 ，扩大蒸汽波及体
１ 技术 原理
入 氮气驱替 出导 热系数高 的水 ，降低 注汽时热损 油 的后续脱 水 ，与破乳 剂 的配伍 性好 。 失 。测井 数据 表 明 ，井筒 注入 氮 气后 ，井 底 干度 上 （ ４ ）氮气辅助蒸汽吞吐工艺中注入时机及混注 升 ，套管温度降低 ，热损 失率下降 。注蒸汽 的同 比。根据河南油田工程院做的氮气辅助蒸汽吞吐地 时 ，注入 非凝 结性 氮气 ，提高 了地 层压 力 。 当油井 质模拟实验 ，氮气、蒸汽最佳混注比例 ２ ５： １ ￣ ４ ５： １ 开抽 时 ， 氮气体积膨胀 ，注入地层 中的氮气反向流 范 围内 ，注入时机在 ３ ￣ ７ 周期效果最佳 。氮气量优 入井内，使油水返排 ，起到助排 的作用 ，从而增加 化设计时应考虑油层条件 、采出程度 、吞吐周期等 了油井产 量 。 因素 。
（ １ ）化学降黏剂的降黏能力 。分别选择 ３ 种不 气助排和化学降黏的双重作用 ，平均单井增油 １ ０ ０ ｔ 同类型黏度 的稠油 、特超稠油 、超稠油原油进行降 以上 ，增油效果明显 ，经济效益 良好 ，是提高高周
黏 实 验 ，油 水 比为 ７ ：３ ，降 黏剂 加 入后 浓 度为 期吞吐效果的有效技术手段 。 ３ ％ ０ ，在温度为 ５ ０ 。 Ｃ 时进行旋转黏度测试。实验结 （ 栏 目主 持 杨过 程 中暴露 出的 问题 主 果表明，原油黏度大大降低 ，有的甚至降到 １ ０ ０ ｍＰ ａ・ Ｓ
要有高轮次吞吐后 回采水率低 ，地下存水增多 ，原 以下 ，所选两种降黏剂对这 ３ 种原油的降黏率均能 油产量下降 ，套管变形或损坏数量增加 ，低产低效 达 到 ９ ７ ％以上 ，能够满 足原 油 降黏 的需要 。 井增多 ，开发效果差 ，注汽开采成本高等 ，需要提 高油井采收率 ，以改善开发效果。 （ ２ ）化学降黏剂 的热稳定 。将装有化学降黏剂
溶液的耐温耐压密封容器放人马弗炉 中，３ ０ ０。 Ｃ 下
恒温一周后取 出进行降黏实验 。实验结果表明：与
原来 降黏率相比 ，两种降黏剂 的降黏率略有降低 ， （ １ ）氮气 的性 质 。氮气具有导 热系数 （ ０ ． ０ ２ ４ 但 仍 能达 到 ９ ５ ％以上 ，说 明该 降黏 剂有 较强 的热 稳 ７ ５ Ｗ／ ｍ・ Ｋ）低 ， 比热 容 大 ，化 学性 质 不 活跃 ，不 定性。