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浅析油田膜制氮注氮装置原理及应用

浅析油田膜制氮注氮装置原理及应用 

经历了几十年的开采,我国大部分油田已经进入了二次采油甚至三次采油阶段,开发出的二采和三采方法不断更新。从最初始的水驱,聚合物驱,表面活性驱,复合驱,到目前较新的气体混相驱。
关键词:制氢工艺、注氮工艺气体混相驱中,最开始开发的二氧化碳驱,到目前新开发的注氮法提高采收率。一旦选择注气作为保持压力的最佳方案, 就需考虑以下儿种气体:天然气、CO 2、燃料气、空气以及氮气。并对每种气体进行了多方面的分析,例如:气源供应的可靠性、成本、项目基础设施费、注入成本以及环境与安全规定及对油 藏的影响。通过研究证明,注氮是保持压力的最好方式。
1、  油田膜制氮注氮装置
油田膜制氮注氮装置按运移方式分为车载式和撬装式两种,按驱动方式分为柴油机驱动和电动机驱动。由空气压缩机、 空气处理装置、中空纤维分离膜、氮气增压机组成。
2、制氮工艺原理
膜分离氮气是利用薄膜对不同的气体组分具有不同的选择 性渗透和扩散的特性,使空气通过薄膜进行物理分离,达到获 得氮气目的。 空气中的氧、二氧化碳、水蒸汽等渗透速率“快”, 由高压内侧纤维壁向低压外侧渗出,由膜组件一侧的开口排出;渗透速率小的“慢气”氮气被富集在高压内侧,由膜组件的另一 端排出,从而实现了氧——氮的分离。中空纤维膜分离制氮的膜组件,是一个圆筒状的高分子材料制成的中空纤维膜束,每束 包含上百万根中空纤维,以提供最大限度的分离面积,每根纤 维直径约几十微米。压缩空气由纤维束的一端进入,气体分子 在压力作用下,首先在膜的高压侧接触,然后是吸附、溶解、 扩散、脱溶、逸出。每种气体都有不同的渗透速率。
3、注氮工艺原理
通过往井下注入氮气控制底水锥进的方法源于加拿大的稠油先导实验。该项技术的机理是向多孔介质中注入氮气和高温 发泡剂,以降低岩石的表面张力和界面张力,改善岩石的润湿 性,堵塞大孔道并产生贾敏效应,降低水的相对渗透率,另外注蒸汽的同时注入非凝结性的氮气,可增加蒸汽波及体积,同 时聚集在油层顶部的氮气有效地减少了通过上隔离层散失的热 量。同蒸汽一同注入油层的氮气在蒸汽凝结为热水时仍然是气 态,当回采降压时,游离气和溶解在油水体系中的部分氮气能有效地控制底水锥进和强化助排作用。
4、稠油蒸汽吞吐井注氮
蒸汽吞吐是增加稠油产量经济而有效的一种方法,然而由 于油稠、生产压差小、排液难度大、蒸汽与稠油之问存在密度差、随周期增加地层存水增加和系统热损失加大等诸多不利的 客观因素,造成注汽效果差,同时采收率相对低。稠油蒸汽吞 吐井注氮,即在注汽的同时,往油套环空注入氮,既保护套管, 降低井简热损失,提高井底蒸汽干度,提高油井的回采水率, 简化生产程序和管柱,降低费用;又减少作业对地层的污染和注汽量;还增产并延长有效期等。
5、氮气泡沫调跑技术
对于稠油注汽油井,油层剖面吸汽不均匀,一些吸汽不好的油层,难以动用,有的层位,层问连通,汽串严重,使注汽 开采的效果变差。利用氮气作为磺酸盐发泡剂的充填质,能增 加泡沫强度,延长发泡时问,封堵效果好,使油层的吸汽剖面 得到改善,从而可以动用吸汽差的油层,改善注气效果,增大 驱油面积。对某些注水效果差、成本高又难于汽驱或者汽驱效 果也差的油藏,采用氮气泡沫调剖技术是最有效、最主要的途 径。汽驱初期应尽早采用氮气泡沫调剖技术,越早实施,效益 越好。锦州采油厂试验表明:仅水驱时的驱油效率为 32% 气后达52%,增加了60% 多;如再加泡沫剂,则达到70% ,泡沫剂360t,就增产原油9540t,投入产出比高达1: 3.5。生产井平均含水率由试验前的91.6% 美国Midlay- Sunset油田的C26 区实施了单井网氮气泡沫调 剖实验,观测到的储层纵向和横向蒸汽驱效果都有了相当大的 改善,这直接归因于深层泡沫的存在,试验期问共增油4293t。 汽驱工艺是稠油蒸汽吞吐后期比较成熟的接替技术,根据 汽驱工艺的特点,它的实施必须配套氮气泡沫调剖技术。 结论 由于制氮所用原料是取之不尽、用之不竭的空气,所以采 用膜制氮技术可以得到价廉、洁净、质量稳定、易于控制的富 氮空气;氮气浓度一般在93% —99. 9% 范围内。该技术具有投资 少、流程简单、膜组件寿命长目_免维护、能耗低、体积小、露 点低、可靠性高、操作弹性大、能适应各种恶劣环境、开启迅 速、浓度和流量可在线监控等。 在生产实践中,已经证明使用膜制氮的经济效益。膜制氮技术随着选择性高的膜材料不断开发和研制成功,加上膜法与 有关分离技术的优化集成,将一定会在石油行业中得到越来越 广的应用。
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