略談油田氮氣開采 技術的運用

賈國振(河南油田分公司采油氣工程服務中心， 河南 南陽 473132)

0 引言

現階段世界石油的整體格局在出現非常顯著的變化，石油開采不斷增加，自然壓力下進行石油開采已經難以滿足市場的需求，稠油開采成為行業的一個難題。在這種情況下，開采的技術得到不斷完善以及改進，以往在石油開采中應用蒸汽吞吐的技術，這是提升采收率的一種有效方式。但是受蒸汽的性質影響，采收率升值還是受到十分嚴重的限制，因此找到更加高效和合理的開采技術是十分必要的。在這種背景下，氮氣在石油開采中的應用價值和意義逐漸顯現，展現出非常重要的應用前景，成為石油開采中非常重要的技術手段。比如輔助蒸汽吞吐以及氮氣助排等，這些都是氮氣開采的實際應用途徑。借助氮氣開采，讓石油開采更加高效，開采率也會得到有效提升。

1 氮氣的一般性質和氣源

氮氣本身是化學惰性的氣體，因此其物理化學性質比較獨特，無毒，不燃燒，沒有腐蝕性，十分干燥，壓縮系數非常大，導熱性極差，獲取成本低。這些是氮氣的性質，這些性質讓氮氣在石油開采中，成為輔助蒸汽混注的重要保障。氮氣蒸汽混注可以讓開采的過程更加安全[1]。另外氮氣本身是無腐蝕性和無毒的，這樣可以避免氮氣對裝備造成損壞，也不會對現場的工作人員造成安全威脅。

氮氣在大氣中非常豐富，氮氣的制取也比較容易，比如利用空氣分餾原理可以方便的制取氮氣。在油田生產中，一般情況下，利用制氮車制取氮氣是主要的氮氣來源。使用氮氣車可以隨時在油田開采中，提供穩定充足的氮氣。

2 氮氣開采的應用

2.1 氮氣輔助蒸汽吞吐和氮氣壓水錐聯合法

以往在石油開采中，應用蒸汽吞吐的技術，這是油層殘油、稠油的主要開采手段，也是十分經濟有效的技術手段，但是蒸汽的性質是十分單一的，將蒸汽注入到油層中后，蒸汽抽油的效果，會因為底油含量不斷降低，在稠油層的油藏經過不斷進行吞吐后，形成一定的加熱范圍。給降黏的原油提供一定的流動環境，這樣就會讓底水進行迅速錐進[2]。

從提高采收率的方面進行考慮，進行氮氣和蒸汽的混注，這樣借助氮氣壓水錐的重要原理，將氮氣壓水錐的整個過程進行簡化，然后分成驅油以及驅水兩個主要的過程。然后可以借助物質平衡的原理，對多次進行蒸汽吞吐后的油藏，進行氮氣壓水錐技術的壓力，得到加熱范圍內形成的油氣界面以及油水界面。氮氣注入的油量計算，和原油富集帶的體積計算。這樣可以對氮氣壓水錐形成一定的抑制作用，再次進行錐進，從而讓產量實現增加。

2.2 氮氣泡沫調剖以及氮氣泡沫驅的應用

氮氣以及原油之間存在明顯的密度差，可以借助重力的作用，讓油藏實現“預存”。讓油面界面降低，從而產生束縛油[3]。借助氮氣泡沫，讓氮氣的流度得到降低，對氮氣串流的渠道進行封鎖，然后讓氮氣的曲波系數得到提升。進行氮氣注入，在其中加入適當的泡沫劑為了讓泡沫劑可以形成一定的氣相。氮氣竄進帶內的殘余油，可以幫助泡沫劑更好實現起泡效果。另外是在起泡之后，氮氣可以成為非連續相，這樣但其的流度就會有十分顯著地下降。從微觀上進行分析，泡沫液上的液膜，讓氣體的通道被堵塞，這種情況下液膜就會借助孔隙，在變形以及破裂的時候形成一定的阻力，讓注入壓力得到一定的提升。這樣可以讓氮氣向著飽和度比較高的地方，對原油進行驅替，讓氮氣的波及系數得到提升。

氮氣和水存在明顯的重力差異，氮氣會垂直向上不斷提升，進入到油藏比較高的地方，高部位的水就會不斷向下，這樣就會形成壓水錐的效果，油井存在邊地水的情況下，加入適當的氮氣泡沫劑，這樣就會在油水的界面上形成一定的泡沫流，這樣水相的滲透率就會有顯著降低，油相的滲透率則是會提升，對底水水錐起到良好的控制作用。泡沫劑本身是活性劑，可以對油水界面的張力形成降低的作用[4]。讓驅油的效率得到提升，另外是在飽和度高的位置，泡沫劑本身是易溶于水的，不會產生氣泡，也不會對孔隙造成堵塞。

2.3 氮氣隔熱的應用

在蒸汽吞吐的實際應用中，借助氮氣導熱性極差的性質，讓氮氣起到隔熱的作用。可以對氮氣蒸汽的混注進行應用，在注氣套管中，可以減少一定的熱損失，從而讓注入的效果更加理想。在氮氣的隔熱作用下，套管可以得到良好地保護，避免套管在不斷高溫下使用壽命減少。在進入到地層后，氮氣本身起到隔熱的作用，可以對蒸汽的熱量起到一定的抑制作用，避免蒸汽的熱量進入到上下圍巖，這樣可以讓蒸汽以及原油能量得到良好地保存，讓蒸汽利用率更高。

2.4 氮氣氣舉采油的應用

以往氮氣氣舉在常規的油田排液中，速度慢、靈活度不夠，安全性也不夠好。這些是氮氣氣舉在實際應用中的問題。這些問題影響到過去氮氣氣舉在油田開采中的應用，但是技術在不斷更新，設備也是在不斷改進，現階段在油田開采中，氮氣氣舉已經得到非常明顯改善。主要是借助制氮裝置的膜分離技術，可以在空氣中直接進行氮氣的分離，并實現可移動式制氮。這樣氮氣氣舉的應用范圍得到了提升，氮氣氣舉的實用性也得到提升。在很多的油田中，借助對氮氣氣舉的應用，讓氮氣氣舉成為了常規排液的重要技術手段。另外是在高凝油井內，對氮氣氣舉進行嘗試，讓一些油田的開采獲得了全新的途徑，因此在油田開采中，氮氣氣舉也是一種有著不錯前景的技術手段。

2.5 氮氣排水誘噴和氮氣助排的聯合應用

氮氣是一種比較容易壓縮的氣體，有著非常好的壓縮系數，是二氧化碳壓縮系數的三倍左右。高壓的情況下，讓氮氣進入到地層中，經過壓縮后的氮氣會蓄積能量，然后進行放噴，這樣在地層的壓力下，地層中存儲的氮氣會迅速膨脹，然后形成非常龐大的推動力，從而讓地層中的油水得到排出。氮氣本身還具備一定的粘滯性，經過高壓后，氮氣和水以及其他的物質形成作用，就會形成泡沫，在這種情況下泡沫就會將油層充滿，然后作為一種載體，經過油層，讓熱能得到利用，產液量就會得到顯著提升。氮氣是一種良好的石油助排介質，在很多的油田中，氮氣得到充分應用。借助氮氣，可以讓開采率得到顯著提升。

3 結語

總之，氮氣的性質讓其在石油開采中有非常高的應用價值，借助對氮氣技術的合理應用，油田的開采技術得到改善。如今石油開采的難度在不斷提升，對氮氣展開合理應用，讓氮氣可以起到提升采收率的作用。在當今時代的石油格局中，氮氣開采占據重要地位，積極利用好氮氣開采工藝，將日益發揮更顯著的工程效率和經濟效益。