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注氮?dú)馓岣卟墒章实獨(dú)鈿庠?/p>

空氣中78%為氮?dú)?是氮?dú)獾闹饕獊碓?但如何從空氣中分離出純凈的氮?dú)?一直是技術(shù)上的難題。目前基本上采用2種方法：

一是利用冷卻技術(shù)：根據(jù)氧氣與氮?dú)獠煌姆悬c(diǎn),把空氣冷卻至-200℃以下液化,使二者分離開,這樣獲得的低溫液氮具有純度高、膨脹體積大的特點(diǎn),但它無法使用普通壓縮機(jī)作業(yè),必需專用的液氮設(shè)備,而且液氮在常溫條件下儲(chǔ)存、運(yùn)輸都較為困難,成本也比較高；

二是利用先進(jìn)的分子膜技術(shù)：在常溫條件下直接從空氣中分離出氮?dú)?優(yōu)點(diǎn)是方便,無氮源遠(yuǎn)近之限制,制備出的氮?dú)饪芍苯佑糜谄胀▔嚎s機(jī)處理,省去了液氮運(yùn)輸花費(fèi)和不便,更為經(jīng)濟(jì),但它供氣能力有限,需多組并聯(lián)使用,短時(shí)間內(nèi)無法滿足壓裂、酸化等大液量、高壓力的工作需求此外,還可利用化學(xué)方法生成氮?dú)?大多工藝復(fù)雜、成本高、生成量小,應(yīng)用范圍僅限于部分特殊需求。

1.注氮?dú)忾_采機(jī)理

2.注氮?dú)鈱?duì)地層流體PVT相態(tài)特征的影響3.適合注氮?dú)獾挠蜌獠貤l件4.現(xiàn)場注氮?dú)庠O(shè)備5.注氮?dú)馓岣卟墒章蕬?yīng)用實(shí)例6.氮?dú)庠谟吞锏膽?yīng)用注氮?dú)馓岣卟墒章?.注氮?dú)忾_采機(jī)理注氮?dú)忾_發(fā)油田通常通過以下機(jī)理來提高原油采收率：（1）多次接觸混相驅(qū)(包括作為驅(qū)替CO2、富氣或其它驅(qū)替劑與地層原油混相段塞的后緣注入或者氣水交替注入混相驅(qū))；（2）多次接觸非混相驅(qū)或近混相驅(qū)；（3）循環(huán)注氣保持地層壓力；（4）頂部重力驅(qū)?；煜囹?qū)或非混相驅(qū)適于油層物性較差、原油中含一定溶解氣、原油重度在38～51oAPI(0.8348～0.7753)、油氣藏埋藏較深的輕質(zhì)油藏；循環(huán)注氣保持地層壓力，適于注水效果差、低孔隙、低滲透、原油重度在31～60oAPI范圍、埋藏較淺的油藏；而重力驅(qū)適合于油層物性好、埋藏較深、閉合高度大的鹽丘或背斜油藏。

1.1混相驅(qū)

氮?dú)夂茈y與油藏原油發(fā)生一次接觸混相，但在足夠高的壓力下可與許多油藏原油達(dá)到蒸發(fā)氣驅(qū)動(dòng)態(tài)混相，即注入的氮?dú)馀c油藏原油之間經(jīng)過多次接觸和多次抽提，原油中的中間烴組分不斷蒸發(fā)到氣相中，當(dāng)氣相富化到一定程度時(shí)便與原油達(dá)成混相。圖1-1氮?dú)庹舭l(fā)氣驅(qū)混相過程圖

1.注氮?dú)忾_采機(jī)理1.1.1連續(xù)注入氮?dú)饣煜囹?qū)如果用氣液兩相組成的變化來表示這一過程，其驅(qū)替機(jī)理可用下圖給出的組成三元相圖來描述。圖1-2氮?dú)舛啻谓佑|汽化氣驅(qū)前緣混相機(jī)理1.注氮?dú)忾_采機(jī)理注氮?dú)庖笤偷妮p烴和中間烴含量高，故一般來說實(shí)施的難度比較大且適用范圍較窄，但卻較之于注CO2和烴類氣體具有資源豐富、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。為了充分利用CO2和烴類氣體易混相的特點(diǎn)，同時(shí)也為了降低使用CO2和烴類氣體的成本，可通過注氮?dú)馔苿?dòng)CO2或烴類氣體段塞混相驅(qū)來提高采收率，其開采機(jī)理與CO2和烴類氣體混相驅(qū)機(jī)理相似。如果易混相氣體段塞的尺寸選擇合理，則用氮?dú)馔苿?dòng)混相段塞的驅(qū)油效果會(huì)比連續(xù)注入氮?dú)庑Ч^好，經(jīng)濟(jì)效益會(huì)更高。1.注氮?dú)忾_采機(jī)理1.1.2注氮?dú)馔苿?dòng)易混相氣體段塞混相驅(qū)1.1.3交替注氮?dú)庾⑺煜囹?qū)1.注氮?dú)忾_采機(jī)理在注氮?dú)怛?qū)過程中，由于氮?dú)獾恼扯冗h(yuǎn)低于油藏原油，產(chǎn)生的流度比會(huì)造成前緣氣體的粘性指進(jìn)。為了減少氣竄的不利影響，保持驅(qū)替前沿混相帶的穩(wěn)定性，改進(jìn)波及效率，在注入工藝上可采用交替注水注氮?dú)怛?qū)替方式。交替注水注氮?dú)怛?qū)替方式主要用于混相驅(qū)，也可用于非混相驅(qū)。雖然交替注水注氮?dú)饣煜囹?qū)可將注水和注氣混相驅(qū)的優(yōu)點(diǎn)有效地結(jié)合在一起，但在現(xiàn)場實(shí)施中，會(huì)出現(xiàn)注入氣因重力作用而產(chǎn)生超覆現(xiàn)象，注入的水則會(huì)因重力作用而下沉，形成垂向上的粘性指進(jìn)現(xiàn)象。因此針對(duì)不同的油藏，需通過長巖心驅(qū)替試驗(yàn)和油藏模擬來研究確定合理的氣水比及氣水段塞尺寸，以減少重力分異。對(duì)交替注水注氮?dú)夥腔煜囹?qū)，只要在合理的水氮?dú)獗燃昂侠淼淖⑷胨俣认逻M(jìn)行，就能采出數(shù)量可觀的水驅(qū)剩余油，但其油量在很大程度上取決于油層巖石的相對(duì)滲透率特性。1.注氮?dú)忾_采機(jī)理1.2非混相驅(qū)機(jī)理當(dāng)原油與驅(qū)替流體之間存在有界面，即存在界面張力時(shí)候驅(qū)替過程稱之為非混相驅(qū)替。當(dāng)油藏注水開發(fā)到一定程度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生油藏高含水、水驅(qū)采收率較低、注水困難而殘余油飽和度較高等不利情況。這時(shí)，可以采用注氮?dú)忾_采剩余原油。1.注氮?dú)忾_采機(jī)理

（1）改變流動(dòng)方向，驅(qū)替裂縫通道中的殘余油油田經(jīng)底部注水后改用頂部注氮?dú)猓淖兞藵B流空間的壓力分布，可能“疏通”某些被阻塞的“死油”和“剝脫”裂縫面上的部分粘附油，從而降低裂縫通道網(wǎng)絡(luò)中的殘余油量。

（2）通過原油體積膨脹排出殘余油溶解氮?dú)夂?，殘余油體積膨脹，使得部分的殘余油從其滯留的空間“溢出”而形成可采出油；另一方面，原油在含油流動(dòng)空間中膨脹排擠一部分水而形成油排水過程，可改善油的相對(duì)滲透率。此外，原油溶氣后，粘度明顯降低，這也有利于原油的流動(dòng)和開采。

其主要增產(chǎn)作用機(jī)理如下：1.注氮?dú)忾_采機(jī)理1.3重力穩(wěn)定驅(qū)氮?dú)庠谠图暗貙铀械娜芙舛榷己艿?，因此其主要?qū)油機(jī)理并不是改變油的流動(dòng)特性，而是依靠自身優(yōu)越的條件通過在適宜的地層中控制粘性指進(jìn)和重力舌進(jìn)來達(dá)到提高采收率的目的。注氣重力驅(qū)是指對(duì)傾斜、垂向滲透率較高的地層，在含油氣構(gòu)造頂部注氣，利用重力分異作用保持壓力或部分保持壓力開采原油和天然氣，其采收率是所有非混相驅(qū)中最高的。1.注氮?dú)忾_采機(jī)理由于注入氣與原油間存在很大的密度差，因此應(yīng)低速開采，使重力足以讓密度較小的氣體與原油分離，以便當(dāng)氣體指進(jìn)欲形成時(shí)得以抑制。同時(shí)要求油層具有足夠高的垂向滲透率，以便使油氣在垂向方向能有效地分異和移動(dòng)。此外，注氣速度還應(yīng)當(dāng)小于臨界速度。由于臨界速度與氣液密度差成正比，因此注氮?dú)庵亓Ψ€(wěn)定驅(qū)時(shí)，臨界速度越大，對(duì)注入速度的限制就越小。根據(jù)開采方式，可將重力驅(qū)分為兩種形式，即向含油構(gòu)造頂部注氣和向含油氣構(gòu)造的油柱注氣。1.注氮?dú)忾_采機(jī)理1.4保持地層壓力對(duì)于凝析油田，若用衰竭法開采，由于壓力降到露點(diǎn)壓力之下會(huì)在油液內(nèi)殘留大量的反凝析油，因而采收率很低。凝析氣液一般需要在保持壓力下開采，揮發(fā)性油藏和許多重質(zhì)油藏也需要保持壓力來改善開采效果。注氮?dú)獗３謮毫Φ哪康氖鞘褂蜌獠氐膲毫Ρ３衷诼饵c(diǎn)或泡點(diǎn)之上，以避免出現(xiàn)反凝析或溶解氣逸出而降低凝析油和原油的采收率。1.注氮?dú)忾_采機(jī)理1.注氮?dú)忾_采機(jī)理

2.注氮?dú)鈱?duì)地層流體PVT相態(tài)特征的影響

3.適合注氮?dú)獾挠蜌獠貤l件4.現(xiàn)場注氮?dú)庠O(shè)備5.注氮?dú)猬F(xiàn)場應(yīng)用6.氮?dú)庠谟吞锏膽?yīng)用注氮?dú)馓岣卟墒章?.注氮?dú)鈱?duì)地層流體PVT相態(tài)特征的影響圖2-1氮?dú)?油藏原油體系溶解-抽提組成變化

2.1氮?dú)獾娜芙狻樘?蒸發(fā))效應(yīng)

圖2-2氮?dú)?油藏原油體系抽提組成變化

2.注氮?dú)鈱?duì)地層流體PVT相態(tài)特征的影響

氮?dú)庠诘貙釉椭械娜芙舛葘?duì)原油PVT相態(tài)特性的影響，可通過氮?dú)狻貙釉腕w系的PVT相態(tài)實(shí)驗(yàn)觀測得到。對(duì)氮?dú)怛?qū)影響較大的因素包括：在地層原油中注入不同比例氮?dú)鈺r(shí)，氮?dú)鈱?duì)地層原油飽和壓力的影響，以及飽和壓力下氮?dú)鈱?duì)地層原油粘度、體積系數(shù)、氣油比和脫氣油密度的影響?，F(xiàn)以一典型的油藏原油體系為例來進(jìn)行說明。已知該油藏的地層溫度為82.0℃，地層壓力為26.5MPa；原油的溶解氣油比為174m3/m3。向原油中注入不同比例的工業(yè)氮?dú)猓ㄟ^實(shí)驗(yàn)可觀測到注氮?dú)饬繉?duì)原油PVT性質(zhì)的影響。2.2氮?dú)馊芙鈱?duì)地層原油PVT相態(tài)特性的影響2.注氮?dú)鈱?duì)地層流體PVT相態(tài)特征的影響圖2-3不同注氮?dú)獗壤龑?duì)油氣體系飽和壓力的影響

2.2.1地層油的飽和壓力2.注氮?dú)鈱?duì)地層流體PVT相態(tài)特征的影響2.2.2地層油粘度的變化圖2-4不同注氮?dú)獗壤龑?duì)油氣體系粘度的影響2.注氮?dú)鈱?duì)地層流體PVT相態(tài)特征的影響2.2.3容脹特性圖2-5不同注氮?dú)獗壤龑?duì)油氣體系體積系數(shù)的影響

2.注氮?dú)鈱?duì)地層流體PVT相態(tài)特征的影響據(jù)注入不同比例氮?dú)夂透粴夂蟮貙釉偷臍庥捅茸兓瘮?shù)據(jù)分析，當(dāng)注入的氮?dú)夂透粴饽柊俜趾肯嗤瑫r(shí)，在飽和壓力下，注氮?dú)馐乖蜌庥捅仍黾拥某潭刃∮谧⒏粴馐乖蜌庥捅仍黾拥某潭?，如圖2-6所示：圖2-6不同注氮?dú)獗壤龑?duì)油氣體系氣油比的影響

2.2.4氣油比2.注氮?dú)鈱?duì)地層流體PVT相態(tài)特征的影響注氮?dú)饣蜃⒏粴鈺r(shí)，隨氣體注入比例的增加，飽和壓力下地層原油性質(zhì)相對(duì)變好，其輕質(zhì)組分含量逐漸增多，當(dāng)對(duì)溶氣原油進(jìn)行閃蒸分離時(shí)，由于輕質(zhì)組分的影響，使閃蒸分離所得的地面脫氣原油相對(duì)變重。圖2-7是氮?dú)獾淖⑷胍鹈摎庠兔芏仍黾拥某潭让黠@高于注入富氣的情況，

2.注氮?dú)鈱?duì)地層流體PVT相態(tài)特征的影響2.2.5脫氣原油密度圖2-7不同注氮?dú)獗壤龑?duì)脫氣油密度的影響這正是氮?dú)鈱?duì)原油產(chǎn)生強(qiáng)烈的閃蒸抽提作用所引起的結(jié)果；相反，富氣由于含有較多的中間烴組分，對(duì)原油的閃蒸抽提作用要弱得多。在實(shí)驗(yàn)中取一含地層原油的巖心樣品，在溫度為60℃、壓力為21MPa的條件下向巖心中注入氮?dú)?，?—2分別給出了注入0.14、0.50和1.5倍孔隙體積(PV)的氮?dú)夂螅瑤r心中原油組成所發(fā)生的變化。2.3.1地層油組成變化2.注氮?dú)鈱?duì)地層流體PVT相態(tài)特征的影響2.3氮?dú)獬樘嶙饔脤?duì)地層油PVT相態(tài)特性的影響組分注氮?dú)馇白?.14倍PV的氮?dú)庾?.5倍PV的氮?dú)庾?.5倍PV的氮?dú)釩O20.020.000.000.00N20.655.4013.3121.95C145.0235.9715.682.60C212.4511.819.812.50C38.939.129.523.87iC42.622.793.21.59nC43.413.714.472.42iC51.631.832.411.59NC51.391.582.141.48C61.441.321.871.83C7+22.4426.4737.8960.19100.00100.00100.00100.00表2-2注氮?dú)饬繉?duì)地層油組成的影響(mol%)

2.注氮?dú)鈱?duì)地層流體PVT相態(tài)特征的影響通過實(shí)驗(yàn)可以觀測到，隨著注氮?dú)饬康脑黾樱獨(dú)獬樘嶙饔檬箮r心中地層油的密度增大，顯然這是由于地層原油中的中間組分再汽化作用所至(圖2—8給出了實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果）。

圖2-8氮?dú)庾⑷肓繉?duì)原油密度的影響

2.3.2地層原油密度變化2.注氮?dú)鈱?duì)地層流體PVT相態(tài)特征的影響由于氮?dú)獾某樘嶙饔每蓪?dǎo)致地層油組成變重，在巖心驅(qū)替過程中注氮?dú)饬康脑黾颖厝粚?dǎo)致原油粘度增加，正如圖所示。

圖2-9氮?dú)庾⑷肓繉?duì)原油粘度的影響2.3.3地層原油粘度變化2.注氮?dú)鈱?duì)地層流體PVT相態(tài)特征的影響由于氮?dú)獬樘嶙饔檬箮r心中地層油的輕烴和中間組分再汽化，原油的重質(zhì)組分含量增加，使得氮?dú)庠诘貙佑椭械娜芙舛认陆?，從而隨著氮?dú)庾⑷肓康脑黾?，引起地層油氣油比降低。圖2-10氮?dú)庾⑷肓繉?duì)原油氣油比的影響

2.3.4地層原油氣油比變化2.注氮?dú)鈱?duì)地層流體PVT相態(tài)特征的影響1.注氮?dú)忾_采機(jī)理2.注氮?dú)鈱?duì)地層流體PVT相態(tài)特征的影響

3.適合注氮?dú)獾挠蜌獠貤l件4.現(xiàn)場注氮?dú)庠O(shè)備5.注氮?dú)猬F(xiàn)場應(yīng)用

6.氮?dú)庠谟吞锏膽?yīng)用注氮?dú)馓岣卟墒章?.適合注氮?dú)獾挠蜌獠貤l件表3-1氮?dú)鈪⒖己Y選準(zhǔn)則

注氮?dú)膺m用于以下各種情況:在低滲透油田保持壓力二次采油；在深層高壓或超高壓低滲透輕質(zhì)油藏注氮?dú)饣煜囹?qū)替；氣頂油藏注氮?dú)庵亓Ψ€(wěn)定開采；重質(zhì)油藏注氮?dú)忾_采。3.適合注氮?dú)獾挠蜌獠貤l件

（1）滲透率：垂向滲透率大于200×10-3或更高（重力驅(qū)）。

（2）層間非均質(zhì)性：層狀非均質(zhì)性使注氣驅(qū)油效率降低。

（3）油層深度：僅3000m以上的深油層適合采用氮?dú)饣煜囹?qū)。

（4）油層溫度：實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)溫度小于38℃時(shí)，注氮?dú)膺_(dá)不到混相驅(qū)條件。

（5）油層壓力：注氮?dú)庖笥蛯訅毫Ω哂?7MPa，否則為非混相驅(qū)替。3.適合注氮?dú)獾挠蜌獠貤l件3.1油層性質(zhì)

（6）飽和壓力：若飽和壓力大于最低混相壓力，應(yīng)使注入壓力等于飽和壓力；若對(duì)油藏進(jìn)行保持壓力開發(fā)，應(yīng)使注入壓力高于油層飽和壓力；若對(duì)凝析氣藏進(jìn)行注氮?dú)獗３謮毫﹂_發(fā)，則應(yīng)選擇注入壓力使氣藏保持在露點(diǎn)壓力以上開發(fā)。

（7）油藏流體的飽和度：通常要求原油飽和度大于20%，對(duì)注氮?dú)夥腔煜囹?qū)替，原油飽和度應(yīng)大于50%。

（8）不利的油氣藏：裂縫發(fā)育、有強(qiáng)烈水驅(qū)的油氣藏。3.適合注氮?dú)獾挠蜌獠貤l件

（1）原油粘度和相對(duì)密度

原油的相對(duì)密度高，表明含重質(zhì)烴類較多，粘度一般較大，此時(shí)注氮?dú)饩鸵装l(fā)生粘性指進(jìn)，導(dǎo)致驅(qū)油效率低。

適合于在高壓下注氮?dú)獾挠筒?，其原油的相?duì)密度一般應(yīng)小于0.8498，粘度應(yīng)小于10mPa?s。

（2）原油溶解度含有一定溶解氣的原油適于注N2，而不含溶解氣的原油注氮?dú)庑Ч鄬?duì)較差。（3）原油組分和性質(zhì)如果原油中含有相當(dāng)量的中間烴，則易形成氮?dú)馀c原油的混相，因而要求注氮?dú)饣煜囹?qū)的油藏原油必須富含中間烴組分。3.適合注氮?dú)獾挠蜌獠貤l件3.2原油性質(zhì)1.注氮?dú)忾_采機(jī)理2.注氮?dú)鈱?duì)地層流體PVT相態(tài)特征的影響3.適合注氮?dú)獾挠蜌獠貤l件

4.現(xiàn)場注氮?dú)庠O(shè)備5.注氮?dú)猬F(xiàn)場應(yīng)用6.氮?dú)庠谟吞锏膽?yīng)用注氮?dú)馓岣卟墒章?.現(xiàn)場注氮?dú)庠O(shè)備油田現(xiàn)場制氮注氮裝置包括兩大部分：一是制氮，二是將制出的氮?dú)獍床煌囊笈渲米⑷氲降叵掠筒刂?。?duì)制氮裝置一般有以下要求。（1）根據(jù)油藏油質(zhì)、地層結(jié)構(gòu)、制氮的用途，以及對(duì)氮?dú)獾募兌群彤a(chǎn)量的要求(一般氮?dú)庠?5%～99%左右)，決定制氮設(shè)備。（2）注氮裝置包括氮?dú)鈮嚎s(增壓)機(jī)、注氮管線、注氮井口及計(jì)量控制裝置。4.1注氮?dú)庠O(shè)備要求4.現(xiàn)場注氮?dú)庠O(shè)備（3）注入氮?dú)獾膲毫θQ于被注入地層的壓力，一般在10～40MPa。（4）制氮注氮裝置應(yīng)具有移動(dòng)性。（5）應(yīng)適宜野外作業(yè)的工作環(huán)境。（6）應(yīng)滿足體積小、便于撬裝、啟動(dòng)快、操作方便、能耗低、壽命長、穩(wěn)定可靠性好等要求。依據(jù)空分制氮的經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)的工藝設(shè)計(jì)，參照美國廣泛應(yīng)用的油田注氮系統(tǒng)，我國已開發(fā)了適合中國油田使用的油田現(xiàn)場制氮注氮系統(tǒng)。油田用制氮注氮系統(tǒng)工藝流程:空氣源系統(tǒng)空氣處理系統(tǒng)膜分離制氮系統(tǒng)氮?dú)庠鰤合到y(tǒng)混和系統(tǒng)化學(xué)劑儲(chǔ)存、計(jì)量注入系統(tǒng)4.2油田專用制氮注氮系統(tǒng)4.現(xiàn)場注氮?dú)庠O(shè)備1.注氮?dú)忾_采機(jī)理2.注氮?dú)鈱?duì)地層流體PVT相態(tài)特征的影響3.適合注氮?dú)獾挠蜌獠貤l件4.現(xiàn)場注氮?dú)庠O(shè)備

5.注氮?dú)猬F(xiàn)場應(yīng)用

6.氮?dú)庠谟吞锏膽?yīng)用注氮?dú)馓岣卟墒章?.現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)區(qū)為衛(wèi)42塊衛(wèi)42-14井組，含油面積為0.44km2，井組共有地質(zhì)儲(chǔ)量為0.63×104t。油藏深度3380m，平均孔隙度為13%，平均空氣滲透率為3.5×，地層原油粘度為1.24mPa·s，地面原油粘度為9.01mPa·s，原始?xì)庥捅葹?35m3/t，原始地層水礦化度為27.7×104mg/L，地層溫度為121℃，原始地層壓力為36.15MPa，井組1997年8月開始投產(chǎn)，到1999年2月，共投入5口油井，平均單井日產(chǎn)油12t,到2000年6月平均單井日產(chǎn)油2.1t,累計(jì)產(chǎn)油2.33×104t，采出程度為7.6%。5.1.1試驗(yàn)區(qū)地質(zhì)概況5.1中原油田低滲透油藏氮?dú)怛?qū)礦場先導(dǎo)試驗(yàn)

選擇衛(wèi)42-14井作為注入井，對(duì)應(yīng)油井有濮82井、衛(wèi)42-9、衛(wèi)42-8、衛(wèi)42-4井；與濮82井、衛(wèi)42-8井、衛(wèi)42-9井的井距在200～300m之間，主要生產(chǎn)層位沙三中3、沙三中4油層連通良好。選擇衛(wèi)42-14井沙三中4砂組的1～7小層，在3387.1～3418.0m井段實(shí)施注氣。5.1.2注氣方案5.現(xiàn)場應(yīng)用5.現(xiàn)場應(yīng)用目的層上面下封隔器，采用了RTTS封隔器，位置在3377m處，目的層下面注灰，灰面位置為3470m。由于是小規(guī)模先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，使用原中原油田井下作業(yè)公司引進(jìn)的注液氮車組，購買附近化工廠液氮試注，注入井內(nèi)變?yōu)闅鈶B(tài)。采用連續(xù)注氣方式，日配注氣量23m3液氮，折合標(biāo)準(zhǔn)態(tài)氮?dú)?5778m3/d，注入總液氮1568m3，總注入周期68d。衛(wèi)42-14井組氮?dú)怛?qū)先導(dǎo)試驗(yàn)取得了以下幾項(xiàng)成果:(1)在注水極其困難的特低滲透區(qū)塊，注氮?dú)怛?qū)油技術(shù)是可行和有效的。衛(wèi)42塊在注水泵壓42MPa下日注只有8m3。注氮?dú)庠诒脡?6MPa，能完成配注，最高日注能力可達(dá)31.8m3液氮，折合日注標(biāo)準(zhǔn)態(tài)氮?dú)?1814.8m3。這項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到并超過方案要求。最高注氣壓力時(shí)60MPa，排量為50m3/min氣態(tài)氮?dú)猓喈?dāng)日注氮?dú)?2000m3。5.1.3注氣方案實(shí)施效果5.現(xiàn)場應(yīng)用(2)單井增油效果明顯。注氮?dú)馇埃M產(chǎn)量具有非常明顯的遞減趨勢，注氮?dú)夂螽a(chǎn)量有一個(gè)明顯的回升。2000年6月3日開始注氣，濮82井產(chǎn)量從2000年7月21日的2.6t開始上升，到2000年8月1日產(chǎn)量上升到4.4t，產(chǎn)量升高1.8t，截至10月25日，累計(jì)增油171t，具有明顯的增油效果。井組合計(jì)日產(chǎn)油也有明顯的增油效果，平均日增油達(dá)到4.6t，截至2000年11月31日，累計(jì)增油646t，停止注氣后產(chǎn)量迅速下降。5.現(xiàn)場應(yīng)用5.2.1地質(zhì)概況5.現(xiàn)場應(yīng)用5.2遼河油田錦90注氮?dú)馑畾饨惶娣腔煜囹?qū)試驗(yàn)

錦90塊為單斜構(gòu)造上的斷鼻斜坡,沉積相為扇三角洲前緣相砂體,巖性為中—細(xì)砂、砂礫巖與泥巖呈互層狀組合。興隆臺(tái)油層埋深985～1150ｍ,平均油層有效厚度20.4ｍ(7層),孔隙度21.8%～29.7%,滲透率0.990～1.164μｍ2。50℃脫氣原油粘度494mPa·ｓ,油藏原始條件下原油粘度110～129mPa·ｓ,20℃原油密度0.962ｇ/cm3。根據(jù)稠油分類標(biāo)準(zhǔn)界于普通稠油Ⅰ類和Ⅱ類之間。5.2.2開采特征5.現(xiàn)場應(yīng)用錦90塊有11口井投產(chǎn)初期進(jìn)行了常規(guī)干抽生產(chǎn),平均生產(chǎn)時(shí)間161ｄ,平均單井日產(chǎn)油18.5ｔ。蒸汽吞吐階段產(chǎn)量較高,但油藏動(dòng)用程度較低。當(dāng)蒸汽吞吐開采到地層壓力為6MPa左右、采出程度22.1%時(shí),4個(gè)井組轉(zhuǎn)入了水驅(qū)開發(fā)。一年內(nèi)大部分井見效,日產(chǎn)油由轉(zhuǎn)驅(qū)時(shí)的61ｔ升高到137ｔ,日產(chǎn)液由轉(zhuǎn)驅(qū)時(shí)的181ｍ3升高到376ｍ3,采注比由0.16升高到1.05。但在這以后一個(gè)月內(nèi),由于縱向上吸水強(qiáng)度不均,生產(chǎn)狀況發(fā)生了急劇變化,日產(chǎn)油由137ｔ下降到76ｔ,含水上升,在個(gè)別井上表現(xiàn)出明顯的水竄。5.2.3開發(fā)方式確定5.現(xiàn)場應(yīng)用針對(duì)錦90塊興隆臺(tái)油層的現(xiàn)狀,采用數(shù)值模擬、經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測方法,對(duì)后續(xù)開發(fā)方式進(jìn)行了優(yōu)選(表1、2)。因?yàn)榉腔煜囹?qū)的調(diào)剖作用,其采收率、凈產(chǎn)油及經(jīng)濟(jì)效益(表現(xiàn)在原油成本低)明顯高于其它方式,因此,確定區(qū)塊全面轉(zhuǎn)為非混相驅(qū)開發(fā)。5.現(xiàn)場應(yīng)用表5-2開發(fā)調(diào)整方式經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測表5-1開發(fā)調(diào)整方式5.2.4開發(fā)調(diào)整優(yōu)化設(shè)計(jì)5.現(xiàn)場應(yīng)用數(shù)值模擬分別對(duì)氮?dú)?磺酸鹽溶液的注入速度、注入溫度、氣液比等進(jìn)行了研究。（1）注入速度

數(shù)模計(jì)算了100、150、200、250ｍ3/ｄ4種注入速度的非混相驅(qū)效果,以較高的采收率和適當(dāng)?shù)牟捎退俣葹槟繕?biāo),確定采用150～200ｍ3/ｄ的注入速度。（2）注入溫度溫度升高有利于降低原油粘度和加快分子活動(dòng)速度、發(fā)揮表面活性劑的作用,從而提高驅(qū)油效率。但從數(shù)模計(jì)算結(jié)果看,溫度超過80℃,驅(qū)替效果變差,采油速度過低。因此確定注入溫度為80℃。5.現(xiàn)場應(yīng)用（3）氣液比數(shù)模計(jì)算了注入氣液比分別為1∶0.5，1∶1.0，1∶1.5，1∶2，1∶2.5對(duì)采收率和采油速度的影響。其中1∶1.0采收率較高,采油速度適中。因此確定注入氮?dú)馀c水的比值為1∶1.0,當(dāng)?shù)獨(dú)庠谏a(chǎn)井突破時(shí),氣液比可降低。按照上述設(shè)計(jì),預(yù)計(jì)非混相驅(qū)可累積生產(chǎn)2600ｄ,累積注水483×104ｔ,其中磺酸鹽1.05×104ｔ,氮?dú)?12×104ｍ3(地下體積),累積產(chǎn)油37.85×104ｔ。階段采收率可達(dá)9.03%,最終采收率43.94%。5.現(xiàn)場應(yīng)用5.3RyckmanCreek油田注氮?dú)庵亓︱?qū)開發(fā)

5.3.1地質(zhì)概況該油藏是一個(gè)具有厚氣頂、含油環(huán)和底水的油藏，含油面積8.094km2。氣頂天然氣儲(chǔ)量56.6×108m3，凝析油儲(chǔ)量55.6×104t，油環(huán)原油儲(chǔ)量983×104t。油層為侏羅系的Nugget砂巖，砂巖全厚259.38m，砂巖連續(xù)性好，幾乎無泥巖夾層，油層較均質(zhì)。油田的氣頂最大厚度121.92m，油柱60.96m，油層厚度152.4m。油層平均孔隙度14.7%，滲透率90.2×，束縛水飽和度20.6%，原油重度0.7927，原油體積系數(shù)1.705m3/m3。油層深2133.6m，溫度為66℃，壓力為20.7MPa。

5.現(xiàn)場應(yīng)用5.3.2開發(fā)情況

RyckmanCreek油田1977年開始注天然氣，1981年開始注氮?dú)庵亓︱?qū)保持壓力開發(fā)。初期注氮?dú)?3.98×104m3/d，到1985年已增至67.96×104m3/d，累積注氮?dú)膺_(dá)2×108m3，預(yù)計(jì)最終注氮?dú)?22.7～25.5)×108m3。方案采用向構(gòu)造頂部注氣。設(shè)計(jì)預(yù)測，在活躍底水驅(qū)和氣頂注氮?dú)庵亓︱?qū)雙重作用下，該油藏原油的最終采收率可達(dá)47.5%，比衰竭式開發(fā)提高14.1%，天然氣采收率達(dá)60%，比衰竭式開發(fā)提高7.5%（見圖5—2）。圖5-2RyckmanCreek油田注氮?dú)忾_采與不注氮?dú)忾_采累積產(chǎn)氣量對(duì)比5.現(xiàn)場應(yīng)用1.注氮?dú)忾_采機(jī)理2.注氮?dú)鈱?duì)地層流體PVT相態(tài)特征的影響3.適合注氮?dú)獾挠蜌獠貤l件4.現(xiàn)場注氮?dú)庠O(shè)備5.注氮?dú)猬F(xiàn)場應(yīng)用6.氮?dú)庠谟吞锏膽?yīng)用注氮?dú)馓岣卟墒章?.其他應(yīng)用氮?dú)庠谟蜌馍a(chǎn)方面的應(yīng)用可主要概括為:

一是利用氮?dú)獾姆€(wěn)定性,將空氣與易燃易爆的氣體隔離開,起到安全生產(chǎn)的作用，如氮?dú)庵脫Q作業(yè)；

二是根據(jù)氣體密度低的特點(diǎn),調(diào)節(jié)入井液的密度,主要用于低壓易漏層的作業(yè),如混氣沖砂等施工；

三是依靠壓縮氣體卸壓后的體積膨脹力,加強(qiáng)進(jìn)入地層流體的返排,如泡沫壓裂、泡沫酸化作業(yè)；

四是作為驅(qū)替介質(zhì),用于保持地層壓力,提高油氣采收率；兼有以上2種或3種特性,如氮?dú)馇菲胶忏@井。6.其他應(yīng)用6.1鉆井

嚴(yán)重漏失地層多使用氣體欠平衡鉆井或泡沫鉆井。低成本的空氣鉆井在經(jīng)濟(jì)方面頗具吸引力,但在油層中鉆進(jìn)時(shí),空氣很容易引起燃燒或爆炸。有時(shí)也采用天然氣鉆開產(chǎn)層,但仍潛在著很大的安全隱患。用氮?dú)馊〈諝鈩t可消除著火和爆炸的危險(xiǎn),同時(shí)混氣液或泡沫液密度較低,減輕了鉆頭載荷,提高了鉆頭的穿透力和鉆井速度,鉆成的井壁和油層都比較干凈,對(duì)返出的鉆屑樣品的分析也更快。氮?dú)馇菲胶忏@井中,氣體的介入減少或取代了鉆井操作中常用的鉆井液,使鉆井液的壓力低于地層壓力,能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣顯示,對(duì)油層造成的污染輕,油井可以保持較高的生產(chǎn)能力。90年代后,水平井、分枝井的迅速發(fā)展和連續(xù)油管鉆井的崛起更為氮?dú)庠阢@井方面的應(yīng)用提供了廣闊的空間。6.其他應(yīng)用6.2固井低壓易漏和裂縫發(fā)育地層的固井中如何防止水泥漿漏失、有效保護(hù)儲(chǔ)層是個(gè)難題,目前多采用低密度水泥漿體系加以解決。其中,泡沫水泥漿是一種較新的體系,與添加固形物降密度相比,其減輕劑為氮?dú)?能在較低的密度下保持較高的強(qiáng)度,而且導(dǎo)熱率、滲透率低。泡沫水泥中的氮?dú)庖约?xì)小的、高度分散的穩(wěn)定氣泡存在,使?jié){體具有可壓縮性,水泥套管地層間的膠結(jié)更為緊密,極大的改變了界面膠結(jié)質(zhì)量。由于泡沫水泥較其他低密度水泥含水少,因此對(duì)敏感性粘土、頁巖、巖鹽層的危害較小,更擴(kuò)大了它的應(yīng)用范圍。美國、前蘇聯(lián)等國對(duì)這一技術(shù)的應(yīng)用較為成熟,國內(nèi)的勝利、長慶等油田采用化學(xué)發(fā)氣式泡沫水泥漿固井也取得了滿意的效果。6.其他應(yīng)用6.3完井（氮?dú)馍淇祝?.3.1氮?dú)庳?fù)壓射孔負(fù)壓射孔具有深穿透、高孔密、安全可靠的優(yōu)點(diǎn),還可利用負(fù)壓導(dǎo)流作用清潔孔眼,在減輕污染和提高產(chǎn)能方面起到了很好的效果。一般情況下射孔負(fù)壓值通過控制井筒內(nèi)液柱高度來實(shí)現(xiàn),而對(duì)一些特殊類型的油氣藏,如稠油、膠結(jié)差、出砂、速敏性強(qiáng)的儲(chǔ)層在負(fù)壓值的界定上還難以準(zhǔn)確把握,若作業(yè)不當(dāng),會(huì)對(duì)儲(chǔ)層帶來較大的傷害。采用氮?dú)庳?fù)壓射孔可較好地緩解這一矛盾,用氮?dú)庵鶋毫碚{(diào)節(jié)射孔負(fù)壓差,選值范圍可以更寬一些,射孔后通過調(diào)節(jié)氮?dú)夥趴账俣葋砜刂普T噴負(fù)壓,利用氮?dú)饪煞趴仗匦?省去了氣舉誘噴的工序。

這項(xiàng)技術(shù)在稠油層中應(yīng)用較多,它有效避免了壓井液與稠油接觸產(chǎn)生冷敏的危害,在誘導(dǎo)稠油流動(dòng)方面也優(yōu)于液柱控制。6.其他應(yīng)用6.3.2氮?dú)庹龎荷淇?/p>

氮?dú)庹龎荷淇资堑獨(dú)庳?fù)壓射孔的進(jìn)一步發(fā)展,它集正壓射孔、負(fù)壓反向沖擊和氣體壓裂為一體。依據(jù)儲(chǔ)層巖石參數(shù)及物性參數(shù),將井筒內(nèi)液面控制到一定高度,與地層壓力形成合理的負(fù)壓值,爾后向井內(nèi)泵注氮?dú)饧訅褐辽淇锥翁幤屏褖毫σ陨?引爆射孔槍,井內(nèi)蓄集的高壓氮?dú)饨柚淇讖棿蜷_地層的瞬間,正向沖擊地層,沿孔眼壓開一定長度的裂縫,突破射孔壓實(shí)帶及鉆井液損害帶,隨后將井內(nèi)氮?dú)鈮毫π兜?在負(fù)壓作用下,近井地帶流體涌入井內(nèi),疏通滲流孔道并沖洗孔眼,誘導(dǎo)油氣流出井口。由于裂縫的形成,消除了射孔作業(yè)壓實(shí)帶的不利作用,改善了近井筒儲(chǔ)層的滲流條件,在正壓和負(fù)壓的雙向沖擊作用及壓力大小的波動(dòng)下,使堵塞喉道處的污染物松動(dòng)、脫落、沖散,隨液流吞吐流入井筒,同時(shí)清潔孔眼,疏通泄油孔道,達(dá)到解堵、增產(chǎn)的目的。6.其他應(yīng)用6.4修井修井過程中壓井液滲入儲(chǔ)層,引起的水敏、水鎖是造成儲(chǔ)層傷害的主要原因。低滲油藏由于流動(dòng)孔喉很細(xì),毛管力的束縛力強(qiáng),水鎖引起的不利影響較難解除,高粘土礦物含量更增加了水敏的潛在危害。類似吐哈油田,油質(zhì)輕,揮發(fā)性強(qiáng),且埋藏較深,空氣氣舉安全性差,常規(guī)抽汲排液速度慢,深度有限,難以滿足需求。氮?dú)鈿馀e則是一種非常有效的排液手段,它可以完成中深井的快速掏空,形成大的返排負(fù)壓,激勵(lì)地層回流疏通滲流孔道,加快入井液的返排,解除水鎖的影響,減輕水敏傷害。其它的一些修井作業(yè),比如混氣沖砂、負(fù)壓洗井、混氣水排液等工藝在高氣油比、低壓儲(chǔ)層中也得到了成功的應(yīng)用。6.其他應(yīng)用6.5氮?dú)鈮|測試

氮?dú)鈮|測試主要是控制地層測試的壓差保持在合理范圍,這一點(diǎn)與氮?dú)庳?fù)壓射孔相同。常規(guī)的液墊測試不能準(zhǔn)確把握負(fù)壓的選值,有時(shí)只能憑經(jīng)驗(yàn)而定,氣墊在壓力調(diào)控方面優(yōu)于液墊,測試時(shí)一般選用較小壓差值,開井后根據(jù)實(shí)際情況確定氮?dú)夥趴账俣纫哉{(diào)整測試壓差,這樣做可以防止壓差過大,引起地層出砂堵塞測試工具,同時(shí)避免封隔器在瞬時(shí)反向壓力下突動(dòng),坐封不嚴(yán)而導(dǎo)致測試失敗。

用氮?dú)鈮|測試能夠取得清潔的地層流體樣品,液性上不會(huì)受干擾,計(jì)量方面更為準(zhǔn)確。中淺井中壓差不大,可直接以氣墊測試,而深井中要防止管柱受損,可與液墊配合使用。6.其他應(yīng)用6.6混氣壓裂在注入壓裂液的同時(shí)注入氮?dú)?目的在于提高壓裂液的自身返排能力,降低毛管力的捕集作用,減輕壓裂液滯留于地層所產(chǎn)生的傷害。

主要增產(chǎn)機(jī)理:

1）利用前置氮?dú)獾母綦x作用,有效避免地下原油與壓裂液接觸產(chǎn)生的傷害;

2）分散于壓