氮氣在稠油熱采中的應(yīng)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(yīng)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(xì)分析了氮氣隔熱助排技術(shù)在稠油熱采中的應(yīng)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(jì)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?，F(xiàn)在中國，在稠油開采中，氮氣隔熱助排技術(shù)應(yīng)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(fù)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(dǎo)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(dǎo)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(xué)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(dǎo)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(yīng)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。