注氣（氮?dú)猓?qū)油技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與啟示

錢(qián)程 張文學(xué)（西北油田分公司塔河采油二廠 新疆輪臺(tái) 841604）

一、氮?dú)怛?qū)油技術(shù)概述

1.氮?dú)庑再|(zhì)簡(jiǎn)介

氮?dú)馐且环N較為特殊的氣體，首先，它具有惰性。還有，它具備不易燃燒、無(wú)毒無(wú)腐蝕性的特點(diǎn)。氮?dú)庠诳諝庵兴嫉谋壤s四分之三，并且在常溫常壓下（壓力為0.101 Mpa，溫度為21℃），它的密度為1.16 kg/m3。由于氮?dú)馐且环N非常穩(wěn)定的氣體，所以其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的要求較為嚴(yán)苛。

2.采用氮?dú)怛?qū)油原因

氮?dú)饽軌虮贿\(yùn)用在注氣驅(qū)油技術(shù)中，是因?yàn)槠鋼碛幸韵聨讉€(gè)特性。第一個(gè)比較重要的特性便是氮?dú)獾捏w積系數(shù)，這一特性幫助注氮?dú)馓岣卟墒章省Ｒ驗(yàn)楫?dāng)其與其他氣體注入相同的體積，在較大的體積系數(shù)幫助下，氮?dú)怛?qū)出的原油體積較大。其次，氮?dú)獾膲嚎s系數(shù)高并且膨脹性大，這兩點(diǎn)特性也非常關(guān)鍵。前者能夠增加地表的溫度，給予其一定的能量，后者主要是能幫助原油更好地流動(dòng)，有利于驅(qū)油。氮?dú)膺€擁有溫度和壓力能改變其自身密度的特性，其中與前者成反比，與后者成正比。氮?dú)獾倪@一特性能夠更好地將殘余的原油驅(qū)出。最后，氮?dú)膺€有導(dǎo)熱性差和表面張力差的特點(diǎn)，能夠有效地提高驅(qū)油效率。

二、注氮?dú)忾_(kāi)采機(jī)理

1.混相驅(qū)

（1）連續(xù)注入氮?dú)饣煜囹?qū)

在進(jìn)行注氮?dú)怛?qū)油的過(guò)程之中，壓力值會(huì)不斷產(chǎn)生變化，并且呈上升趨勢(shì)。這是在氣體與原油碰觸和抽取的次數(shù)不斷增多的過(guò)程中所必然產(chǎn)生的情況。由于氮?dú)夂茈y與油藏原油發(fā)生以此接觸混相，所以借此讓其與許多油藏原油達(dá)到蒸發(fā)氣汽驅(qū)動(dòng)態(tài)混相。原油中的中間烴不斷進(jìn)入到氣體中，一旦到達(dá)某一臨界點(diǎn)時(shí)，它便會(huì)和原油形成特殊的現(xiàn)象。

（2）注氮?dú)馔苿?dòng)易混相氣體段塞混相驅(qū)

氮?dú)膺@一氣體不像二氧化碳和注烴類氣體，來(lái)源途徑狹窄并且價(jià)格昂貴。所以，氮?dú)庀啾扔谶@兩種優(yōu)勢(shì)在注氣驅(qū)油技術(shù)中占有更大的優(yōu)勢(shì)。注氮?dú)馔苿?dòng)易混相氣體段塞混相驅(qū)的方法便能良好地利用氮?dú)獾膬纱髢?yōu)勢(shì)，并且也解決了注氮?dú)怛?qū)油在運(yùn)用上存在技術(shù)難題，并且不能被廣泛運(yùn)用的問(wèn)題。這種做法不僅可以利用二氧化碳和烴類氣體易混相的特點(diǎn)，并且也有效地降低了二者的成本。并且氮?dú)馔苿?dòng)混相段塞若能選擇合適的段塞尺寸，會(huì)取得比持續(xù)注入氮?dú)飧玫男Ч瑥亩岣呓?jīng)濟(jì)收益。

（3）交替注氮?dú)庾⑺煜囹?qū)

氮?dú)獾恼扯缺仍偷停圆捎媒惶孀⒌獨(dú)庾⑺煜囹?qū)的方法能有效提高采收率。這種方式可以改善在進(jìn)行驅(qū)油時(shí)產(chǎn)生的一系列影響，例如降低氣體流竄時(shí)的影響等。

2.非混相驅(qū)機(jī)理

油藏注水方式在開(kāi)采中被廣泛使用，但是其在開(kāi)發(fā)到一定程度時(shí)卻會(huì)產(chǎn)生以下情況。原油中含有大量的水分、驅(qū)油沒(méi)有達(dá)到很好的效果、難以將水注入、剩余的原油含有很高的飽和度等。這些不利的情況下可以使用注氮?dú)怛?qū)油方式開(kāi)采剩余的原油，主要是采取調(diào)整原油的流向，將殘油驅(qū)出和脹大原油的體積將其驅(qū)出這兩種方式。第一種方法從頂部注入氫氣，裂縫通道中的殘余油由于滲流空間壓力的改變，會(huì)有一份被剝落。第二種方法是氮?dú)獗蝗芙庵螅瑲堄嘤偷捏w積會(huì)相應(yīng)膨脹形成可采出油，并且可以改變?cè)偷南鄬?duì)滲透率和粘度，這些都有利于改善原油的流動(dòng)，易于開(kāi)采。

3.重力穩(wěn)定驅(qū)

當(dāng)原油掩埋的深度大、原油擁有良好的物性時(shí)，可以采用重力穩(wěn)定驅(qū)油方法。這些原油所儲(chǔ)藏的地方一般較為陡峭，所以注氣位置要經(jīng)過(guò)縝密的考量。在開(kāi)采原油時(shí)，采用重力穩(wěn)定驅(qū)方式能夠?qū)毫ζ疠^強(qiáng)的維持作用，從而保證了驅(qū)油的采收率。在開(kāi)采過(guò)程中還有需要引起關(guān)注的兩點(diǎn)，其中之一是低速開(kāi)采。還有注氣速度要小于臨界速度這一點(diǎn)需要引起關(guān)注，這是因?yàn)榕R界速度與氣液密度差成正比。

4.保持地層壓力

保持一定的壓力，將壓力值維持在一定的數(shù)值內(nèi)，是在對(duì)一些特殊的原油進(jìn)行開(kāi)采時(shí)所具備的特殊條件。目前還沒(méi)有相關(guān)的技術(shù)對(duì)其進(jìn)行妥善的解決，導(dǎo)致殘余油量較多，采收率不高。注氮?dú)夥椒茌^為顯著地改善這一情況，將壓力維持在數(shù)值之內(nèi)，取得良好的采收率。

三、適宜使用氮?dú)怛?qū)油技術(shù)的油氣藏條件

1.油層性質(zhì)

若想使用氮?dú)怛?qū)油技術(shù)，對(duì)油層的滲透率、層狀非均質(zhì)性、油層深度、油層溫度、油層壓力、飽和壓力、油藏流體的飽和度和油氣藏自身有一定的要求。油層的垂直滲透率要大于200×10-3μ m3或更高。原油的埋藏深度要高于三千米才能采用氮?dú)怛?qū)油。層狀非均質(zhì)性對(duì)采收率有一定的影響，溫度達(dá)不到指定的要求則無(wú)法采用該方式驅(qū)油。油層壓力要求不小于27 Mpa，否則需要采用非混相驅(qū)代替。原油的飽和度要達(dá)到一半，并且開(kāi)采條件較為惡劣的油氣藏也不適合采用注氮?dú)怛?qū)油。

2.原油性質(zhì)

氮?dú)怛?qū)油技術(shù)除了對(duì)油層的性質(zhì)有要求之外，對(duì)油性性質(zhì)也有要求，主要是對(duì)其原油粘度和相對(duì)密度、原油溶解度、原油組分和性質(zhì)有一定的要求。原油的相對(duì)密度要不大于0.8498，粘度應(yīng)不大于10 Mpa.s。原油需要含有一定量的溶解氣，這樣才有利于氮?dú)獾淖⑷搿榱巳菀仔纬傻獨(dú)馀c原油的混相，需要要求原油中含有豐富的中間烴組分。

四、氮?dú)怛?qū)發(fā)展現(xiàn)狀及啟示

1.氮?dú)怛?qū)的運(yùn)用實(shí)例不多

目前我國(guó)較常使用的是注二氧化碳驅(qū)油技術(shù)，注氮?dú)怛?qū)油技術(shù)發(fā)展緩慢，在實(shí)際中的運(yùn)用實(shí)例也較少。這主要是由于重力驅(qū)還未得到實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致采收率不高。但是，針對(duì)我國(guó)的油藏特點(diǎn)，適宜采用注氮?dú)怛?qū)油的原油儲(chǔ)量數(shù)量巨大。可見(jiàn)，在我國(guó)發(fā)展注氮?dú)怛?qū)油技術(shù)是可行的。

2.積極發(fā)展氮?dú)怛?qū)技術(shù)

雖然注氮?dú)怛?qū)油技術(shù)的發(fā)展在我國(guó)的發(fā)展前景良好，但是相關(guān)的技術(shù)攻關(guān)和先導(dǎo)試驗(yàn)還未步入正軌。相關(guān)研究成果的缺失，也是導(dǎo)致注氮?dú)怛?qū)油技術(shù)無(wú)法被廣泛運(yùn)用的主要原因。所以，政府投入資金，組織相關(guān)人員積極開(kāi)展注氮?dú)怛?qū)油技術(shù)的研究非常迫切。

小結(jié)

注氮?dú)怛?qū)油技術(shù)有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，但由于研究的滯后，導(dǎo)致其利用率不高。所以需要投入大量的科研人員，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，解決技術(shù)上的難題，使注氮?dú)怛?qū)油技術(shù)快速發(fā)展，并且將其運(yùn)用到原油開(kāi)采中。

[1]李孟濤.低滲透油田注氣驅(qū)油實(shí)驗(yàn)和滲流機(jī)理研究[D].中國(guó)科學(xué)院研究生院（滲流流體力學(xué)研究所）,2006.

[2]郭平,苑志旺,廖廣志.注氣驅(qū)油技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與啟示[J].天然氣工業(yè),2009,08:92-96+143-144.

[3]侯濤.油田三次采油驅(qū)油技術(shù)應(yīng)用探討[J].化學(xué)工程與裝備,2014,04:110-111.