氮氣在稠油熱采中的應用

氮氣是一種惰性氣體，不易燃，不易爆，密度小且具有良好的隔熱性，被廣泛應用于各個領(lǐng)域。本文分別從發(fā)展現(xiàn)狀、工作原理及特點、在礦廠的具體實驗方法和工作效果等方面詳細分析了氮氣隔熱助排技術(shù)在稠油熱采中的應用，具有一定的實踐參考價值。

關(guān)鍵詞 稠油熱采；氮氣隔熱助排技術(shù)

以往，稠油的開采使用的是以熱力采油為主的技術(shù)。目前，已經(jīng)有許多稠油田面臨著開采的極限。隨著科技的發(fā)展，近年來，許多油田采用了注入氮氣增產(chǎn)的技術(shù)來改善這一狀況，也取得了較大的經(jīng)濟效益和社會成就，這成為了一項新的稠油熱采的接替技術(shù)。鑒于氮氣是一種惰性氣體，受溫度影響小，有較好的隔熱性，且干燥無爆炸，較為穩(wěn)定，膨脹性大等特性，能提高地面壓力，從而使得油水返排，增加油井的產(chǎn)量，并延長了油田的有效期，提高開采效率。而氮氣泡沫熱力驅(qū)的使用，更是大大提高了氮氣的利用率，擴大了氮氣在稠油熱采中的影響和使用效果。

1、發(fā)展現(xiàn)狀

在中國，使用氮氣進行稠油熱采始于20世紀90年代初期，而美國和加拿大則早在70年代就開始進行室內(nèi)試驗，并一直進行研究。90年代中期，膜分離制氮技術(shù)的發(fā)展，為中國將進行油田開采提供了有利的條件。現(xiàn)在中國，在稠油開采中，氮氣隔熱助排技術(shù)應用于許多大型油田，典型的是在遼河油田和勝利油田的廣泛使用，取得了很大的成果，提高了經(jīng)濟效益和社會效益，成為了油田開采的重要技術(shù)。氮氣泡沫熱力驅(qū)這項技術(shù)更是一次技術(shù)的進步，使得氮氣在油田開采中更多更廣泛的使用，改善了傳統(tǒng)水驅(qū)和蒸汽驅(qū)的弱點。而隨著對氮氣研究的不斷加深，氮氣的各項技術(shù)將得到更好更大的運用，促使我國稠油開采事業(yè)的不斷進步，也將迎頭趕上發(fā)達國家，走在技術(shù)研究的前沿。

2、工作原理及特點

在以前的稠油開采都是采用蒸汽云吞的方法，多次開采后，會使得油田的地面壓力降低，油田質(zhì)量下降，產(chǎn)量降低，經(jīng)濟效益減少。而采用氮氣進行隔熱助排，能夠在蒸汽進入地層的同時，與之混合，再進行稠油熱采。

氮氣的特殊性能，決定了氮氣在隔熱助排方面具有以下的特點: 首先，氮氣能在稠油井蒸汽吞吐后，地層依舊處于高溫狀態(tài)時，進行反復注氣-轉(zhuǎn)軸（桿式泵配套不動管柱直接轉(zhuǎn)軸）。同時可以節(jié)省蒸汽的注入量，發(fā)揮它的助排作用。其次，常規(guī)方法轉(zhuǎn)抽時因等待作業(yè)或技術(shù)問題而導致耽誤有利采油期和對油井的采油極限的影響等問題，可以被這種方法克服，提高產(chǎn)量。再有就是不需要壓井，從而避免了對油層和井場的污染。另外，轉(zhuǎn)軸簡單，節(jié)省了作業(yè)的問題。最后，還可以減少器材的損耗，提高原油的開采率。

3、 礦廠的實驗方法

氮氣使用選井的條件：油井的含油飽和度較低，油藏不均，存在高滲透帶，在多次的開采后，已經(jīng)形成了蒸汽竄進通道，蒸汽與稠油的粘度差異大且油田的底區(qū)水較為活躍的地區(qū)進行使用，來測試氮氣助排技術(shù)的效果作用。大量礦廠的實驗表明，氮氣注入能夠安全有效的提高稠油開采的效率，對稠油開采有很大的作用，是一次技術(shù)的改革。

簡單介紹一下氮氣泡沫熱力驅(qū)這種在礦廠實際運用較多的方法，這是一種新的有效的提高稠油開采率的操作方法。主要是根據(jù)油田在現(xiàn)場提供的原油及起泡劑等原材料和資料，從室內(nèi)和現(xiàn)場兩個方面來進行試驗，研究怎樣提高稠油熱采效率，通過大量的實驗及對泡沫劑的優(yōu)選，使得效率大大提高，比起以前的方法，驅(qū)油效率達到了81.44％，比過去水驅(qū)提高了34.3％。另外實驗表明，氮氣大幅度降低了油田的含水量，提高了開采出來油的質(zhì)量，提高了開采效率。

4 、工作具體效果分析

1）良好的隔熱性能：氮氣具有良好的隔熱性，它的導熱系數(shù)僅為0.0205 w/m.k，因此能在稠油熱采中，使注入蒸汽熱量損失減小。另外，氮氣助排隔熱技術(shù)還能改善開采中套管的性能，從而延長它的使用壽命。專家也已經(jīng)通過檢測，氮氣的隔熱性能符合稠油熱采的要求。

2）較好的助排技術(shù)：地面的壓力一般在2 mpa左右，溫度則在60℃，氮氣在這種地層條件下被壓縮注入地下，可以形成很大的氣頂，從而使得地下能量得到及時補充，起到驅(qū)油助排的作用，這是別的方法所不能比擬的。

3）較大的增加波及的面積：氮氣的滲透性好且膨脹性大，注入蒸汽的同時注入氮氣能很好的擴大蒸汽的作用范圍，加大蒸汽的作用，提升了熱采的效果，加大開采的范圍，更加省時省力。一般來說，注入的氮氣的量越多，開采的效果也就越好。

4）有效控制底水錐進：使用氮氣助排技術(shù)能夠減少措施井的含水量，實踐表明，可以讓油井中的平均含水量從52.3%降到47.2%，整整下降了5.1個百分點，有效地控制了底水錐進。在油田的開采中，這是一個很大的進步，意味著稠油開采的技術(shù)更加科學安全。

5）其他作用：氮氣的密度小，比氣頂氣小且粘度與之相近，也就可以防止注入氮氣時造成的不便。氮氣的膨脹系數(shù)也很大，具有良好的膨脹性，可以增大驅(qū)油時的彈性能量，大大節(jié)省蒸汽的使用量，更好的起到助排的作用。另外，氮氣時不溶于水，少溶于油的，這也就是說，注入氮氣，不會導致地層結(jié)構(gòu)的變化，能夠保持地層能量，不會對地層造成太大影響，這對于稠油的開采是極好的。

5、 結(jié)束語

綜上所述，可以看出，氮氣隔熱助排技術(shù)使用于稠油熱采中，能夠有效地改進和提高稠油吞吐熱采技術(shù)，是油田開采中后期提高效益的有力措施。在應用實踐中可以表明，這項技術(shù)在油田開采中使用，安全有效，開采出來的油量也不斷增加，階段采收率也能有所提高。氮氣泡沫驅(qū)與傳統(tǒng)的蒸汽驅(qū)相比，不僅改善了蒸汽波及范圍較窄的問題，還能有效改善蒸汽的突破問題，可以大大提高稠油開采率。