注氮氣提高采收率資料

注氮氣提高采收率氮氣氣源

空氣中78%為氮氣,是氮氣的主要來源,但如何從空氣中分離出純凈的氮氣,一直是技術上的難題。目前基本上采用2種方法：

一是利用冷卻技術：根據(jù)氧氣與氮氣不同的沸點,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,但它無法使用普通壓縮機作業(yè),必需專用的液氮設備,而且液氮在常溫條件下儲存、運輸都較為困難,成本也比較高；

二是利用先進的分子膜技術：在常溫條件下直接從空氣中分離出氮氣,優(yōu)點是方便,無氮源遠近之限制,制備出的氮氣可直接用于普通壓縮機處理,省去了液氮運輸花費和不便,更為經(jīng)濟,但它供氣能力有限,需多組并聯(lián)使用,短時間內(nèi)無法滿足壓裂、酸化等大液量、高壓力的工作需求此外,還可利用化學方法生成氮氣,大多工藝復雜、成本高、生成量小,應用范圍僅限于部分特殊需求。

1.注氮氣開采機理

2.注氮氣對地層流體PVT相態(tài)特征的影響3.適合注氮氣的油氣藏條件4.現(xiàn)場注氮氣設備5.注氮氣提高采收率應用實例6.氮氣在油田的應用注氮氣提高采收率1.注氮氣開采機理注氮氣開發(fā)油田通常通過以下機理來提高原油采收率：（1）多次接觸混相驅(包括作為驅替CO2、富氣或其它驅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)；（2）多次接觸非混相驅或近混相驅；（3）循環(huán)注氣保持地層壓力；（4）頂部重力驅?；煜囹尰蚍腔煜囹屵m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

氮氣很難與油藏原油發(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到蒸發(fā)氣驅動態(tài)混相，即注入的氮氣與油藏原油之間經(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，當氣相富化到一定程度時便與原油達成混相。圖1-1氮氣蒸發(fā)氣驅混相過程圖

1.注氮氣開采機理1.1.1連續(xù)注入氮氣混相驅如果用氣液兩相組成的變化來表示這一過程，其驅替機理可用下圖給出的組成三元相圖來描述。圖1-2氮氣多次接觸汽化氣驅前緣混相機理1.注氮氣開采機理注氮氣要求原油的輕烴和中間烴含量高，故一般來說實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、價格低廉的優(yōu)點。為了充分利用CO2和烴類氣體易混相的特點，同時也為了降低使用CO2和烴類氣體的成本，可通過注氮氣推動CO2或烴類氣體段塞混相驅來提高采收率，其開采機理與CO2和烴類氣體混相驅機理相似。如果易混相氣體段塞的尺寸選擇合理，則用氮氣推動混相段塞的驅油效果會比連續(xù)注入氮氣效果較好，經(jīng)濟效益會更高。1.注氮氣開采機理1.1.2注氮氣推動易混相氣體段塞混相驅1.1.3交替注氮氣注水混相驅1.注氮氣開采機理在注氮氣驅過程中，由于氮氣的粘度遠低于油藏原油，產(chǎn)生的流度比會造成前緣氣體的粘性指進。為了減少氣竄的不利影響，保持驅替前沿混相帶的穩(wěn)定性，改進波及效率，在注入工藝上可采用交替注水注氮氣驅替方式。交替注水注氮氣驅替方式主要用于混相驅，也可用于非混相驅。雖然交替注水注氮氣混相驅可將注水和注氣混相驅的優(yōu)點有效地結合在一起，但在現(xiàn)場實施中，會出現(xiàn)注入氣因重力作用而產(chǎn)生超覆現(xiàn)象，注入的水則會因重力作用而下沉，形成垂向上的粘性指進現(xiàn)象。因此針對不同的油藏，需通過長巖心驅替試驗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。對交替注水注氮氣非混相驅，只要在合理的水氮氣比及合理的注入速度下進行，就能采出數(shù)量可觀的水驅剩余油，但其油量在很大程度上取決于油層巖石的相對滲透率特性。1.注氮氣開采機理1.2非混相驅機理當原油與驅替流體之間存在有界面，即存在界面張力時候驅替過程稱之為非混相驅替。當油藏注水開發(fā)到一定程度時，就會產(chǎn)生油藏高含水、水驅采收率較低、注水困難而殘余油飽和度較高等不利情況。這時，可以采用注氮氣開采剩余原油。1.注氮氣開采機理

（1）改變流動方向，驅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氣，改變了滲流空間的壓力分布，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)絡中的殘余油量。

（2）通過原油體積膨脹排出殘余油溶解氮氣后，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和開采。

其主要增產(chǎn)作用機理如下：1.注氮氣開采機理1.3重力穩(wěn)定驅氮氣在原油及地層水中的溶解度都很低，因此其主要驅油機理并不是改變油的流動特性，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和重力舌進來達到提高采收率的目的。注氣重力驅是指對傾斜、垂向滲透率較高的地層，在含油氣構造頂部注氣，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中最高的。1.注氮氣開采機理由于注入氣與原油間存在很大的密度差，因此應低速開采，使重力足以讓密度較小的氣體與原油分離，以便當氣體指進欲形成時得以抑制。同時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。此外，注氣速度還應當小于臨界速度。由于臨界速度與氣液密度差成正比，因此注氮氣重力穩(wěn)定驅時，臨界速度越大，對注入速度的限制就越小。根據(jù)開采方式，可將重力驅分為兩種形式，即向含油構造頂部注氣和向含油氣構造的油柱注氣。1.注氮氣開采機理1.4保持地層壓力對于凝析油田，若用衰竭法開采，由于壓力降到露點壓力之下會在油液內(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)性油藏和許多重質油藏也需要保持壓力來改善開采效果。注氮氣保持壓力的目的是使油氣藏的壓力保持在露點或泡點之上，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.注氮氣開采機理1.注氮氣開采機理

2.注氮氣對地層流體PVT相態(tài)特征的影響

3.適合注氮氣的油氣藏條件4.現(xiàn)場注氮氣設備5.注氮氣現(xiàn)場應用6.氮氣在油田的應用注氮氣提高采收率2.注氮氣對地層流體PVT相態(tài)特征的影響圖2-1氮氣-油藏原油體系溶解-抽提組成變化

2.1氮氣的溶解—抽提(蒸發(fā))效應

圖2-2氮氣-油藏原油體系抽提組成變化

2.注氮氣對地層流體PVT相態(tài)特征的影響

氮氣在地層原油中的溶解度對原油PVT相態(tài)特性的影響，可通過氮氣—地層原油體系的PVT相態(tài)實驗觀測得到。對氮氣驅影響較大的因素包括：在地層原油中注入不同比例氮氣時，氮氣對地層原油飽和壓力的影響，以及飽和壓力下氮氣對地層原油粘度、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)氮氣，通過實驗可觀測到注氮氣量對原油PVT性質的影響。2.2氮氣溶解對地層原油PVT相態(tài)特性的影響2.注氮氣對地層流體PVT相態(tài)特征的影響圖2-3不同注氮氣比例對油氣體系飽和壓力的影響

2.2.1地層油的飽和壓力2.注氮氣對地層流體PVT相態(tài)特征的影響2.2.2地層油粘度的變化圖2-4不同注氮氣比例對油氣體系粘度的影響2.注氮氣對地層流體PVT相態(tài)特征的影響2.2.3容脹特性圖2-5不同注氮氣比例對油氣體系體積系數(shù)的影響

2.注氮氣對地層流體PVT相態(tài)特征的影響據(jù)注入不同比例氮氣和富氣后地層原油的氣油比變化數(shù)據(jù)分析，當注入的氮氣和富氣摩爾百分含量相同時，在飽和壓力下，注氮氣使原油氣油比增加的程度小于注富氣使原油氣油比增加的程度，如圖2-6所示：圖2-6不同注氮氣比例對油氣體系氣油比的影響

2.2.4氣油比2.注氮氣對地層流體PVT相態(tài)特征的影響注氮氣或注富氣時，隨氣體注入比例的增加，飽和壓力下地層原油性質相對變好，其輕質組分含量逐漸增多，當對溶氣原油進行閃蒸分離時，由于輕質組分的影響，使閃蒸分離所得的地面脫氣原油相對變重。圖2-7是氮氣的注入引起脫氣原油密度增加的程度明顯高于注入富氣的情況，

2.注氮氣對地層流體PVT相態(tài)特征的影響2.2.5脫氣原油密度圖2-7不同注氮氣比例對脫氣油密度的影響這正是氮氣對原油產(chǎn)生強烈的閃蒸抽提作用所引起的結果；相反，富氣由于含有較多的中間烴組分，對原油的閃蒸抽提作用要弱得多。在實驗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氣，表2—2分別給出了注入0.14、0.50和1.5倍孔隙體積(PV)的氮氣后，巖心中原油組成所發(fā)生的變化。2.3.1地層油組成變化2.注氮氣對地層流體PVT相態(tài)特征的影響2.3氮氣抽提作用對地層油PVT相態(tài)特性的影響組分注氮氣前注0.14倍PV的氮氣注0.5倍PV的氮氣注1.5倍PV的氮氣CO20.020.000.000.00N20.655.4013.3121.95C145.0235.9715.682.60C212.4511.819.812.50C38.939.129.523.87iC42.622.793.21.59nC43.413.714.472.42iC51.631.832.411.59NC51.391.582.141.48C61.441.321.871.83C7+22.4426.4737.8960.19100.00100.00100.00100.00表2-2注氮氣量對地層油組成的影響(mol%)

2.注氮氣對地層流體PVT相態(tài)特征的影響通過實驗可以觀測到，隨著注氮氣量的增加，氮氣抽提作用使巖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給出了實驗觀測結果）。

圖2-8氮氣注入量對原油密度的影響

2.3.2地層原油密度變化2.注氮氣對地層流體PVT相態(tài)特征的影響由于氮氣的抽提作用可導致地層油組成變重，在巖心驅替過程中注氮氣量的增加必然導致原油粘度增加，正如圖所示。

圖2-9氮氣注入量對原油粘度的影響2.3.3地層原油粘度變化2.注氮氣對地層流體PVT相態(tài)特征的影響由于氮氣抽提作用使巖心中地層油的輕烴和中間組分再汽化，原油的重質組分含量增加，使得氮氣在地層油中的溶解度下降，從而隨著氮氣注入量的增加，引起地層油氣油比降低。圖2-10氮氣注入量對原油氣油比的影響

2.3.4地層原油氣油比變化2.注氮氣對地層流體PVT相態(tài)特征的影響1.注氮氣開采機理2.注氮氣對地層流體PVT相態(tài)特征的影響

3.適合注氮氣的油氣藏條件4.現(xiàn)場注氮氣設備5.注氮氣現(xiàn)場應用

6.氮氣在油田的應用注氮氣提高采收率3.適合注氮氣的油氣藏條件表3-1氮氣參考篩選準則

注氮氣適用于以下各種情況: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油藏注氮氣混相驅替；氣頂油藏注氮氣重力穩(wěn)定開采；重質油藏注氮氣開采。3.適合注氮氣的油氣藏條件

（1）滲透率：垂向滲透率大于200×10-3或更高（重力驅）。

（2）層間非均質性：層狀非均質性使注氣驅油效率降低。

（3）油層深度：僅3000m以上的深油層適合采用氮氣混相驅。

（4）油層溫度：實驗表明，當溫度小于38℃時，注氮氣達不到混相驅條件。

（5）油層壓力：注氮氣要求油層壓力高于27MPa，否則為非混相驅替。3.適合注氮氣的油氣藏條件3.1油層性質

（6）飽和壓力：若飽和壓力大于最低混相壓力，應使注入壓力等于飽和壓力；若對油藏進行保持壓力開發(fā)，應使注入壓力高于油層飽和壓力；若對凝析氣藏進行注氮氣保持壓力開發(fā)，則應選擇注入壓力使氣藏保持在露點壓力以上開發(fā)。

（7）油藏流體的飽和度：通常要求原油飽和度大于20%，對注氮氣非混相驅替，原油飽和度應大于50%。

（8）不利的油氣藏：裂縫發(fā)育、有強烈水驅的油氣藏。3.適合注氮氣的油氣藏條件

（1）原油粘度和相對密度

原油的相對密度高，表明含重質烴類較多，粘度一般較大，此時注氮氣就易發(fā)生粘性指進，導致驅油效率低。

適合于在高壓下注氮氣的油藏，其原油的相對密度一般應小于0.8498，粘度應小于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氣效果相對較差。（3）原油組分和性質如果原油中含有相當量的中間烴，則易形成氮氣與原油的混相，因而要求注氮氣混相驅的油藏原油必須富含中間烴組分。3.適合注氮氣的油氣藏條件3.2原油性質1.注氮氣開采機理2.注氮氣對地層流體PVT相態(tài)特征的影響3.適合注氮氣的油氣藏條件

4.現(xiàn)場注氮氣設備5.注氮氣現(xiàn)場應用6.氮氣在油田的應用注氮氣提高采收率4.現(xiàn)場注氮氣設備油田現(xiàn)場制氮注氮裝置包括兩大部分：一是制氮，二是將制出的氮氣按不同的要求配置注入到地下油藏中。對制氮裝置一般有以下要求。（1）根據(jù)油藏油質、地層結構、制氮的用途，以及對氮氣的純度和產(chǎn)量的要求(一般氮氣在95%～99%左右)，決定制氮設備。（2）注氮裝置包括氮氣壓縮(增壓)機、注氮管線、注氮井口及計量控制裝置。4.1注氮氣設備要求4.現(xiàn)場注氮氣設備（3）注入氮氣的壓力取決于被注入地層的壓力，一般在10～40MPa。（4）制氮注氮裝置應具有移動性。（5）應適宜野外作業(yè)的工作環(huán)境。（6）應滿足體積小、便于撬裝、啟動快、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)驗和先進的工藝設計，參照美國廣泛應用的油田注氮系統(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)氮氣增壓系統(tǒng)混和系統(tǒng)化學劑儲存、計量注入系統(tǒng)4.2油田專用制氮注氮系統(tǒng)4.現(xiàn)場注氮氣設備1.注氮氣開采機理2.注氮氣對地層流體PVT相態(tài)特征的影響3.適合注氮氣的油氣藏條件4.現(xiàn)場注氮氣設備

5.注氮氣現(xiàn)場應用

6.氮氣在油田的應用注氮氣提高采收率5.現(xiàn)場應用試驗區(qū)為衛(wèi)42塊衛(wèi)42-14井組，含油面積為0.44km2，井組共有地質儲量為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，原始氣油比為135m3/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,累計產(chǎn)油2.33×104t，采出程度為7.6%。5.1.1試驗區(qū)地質概況5.1中原油田低滲透油藏氮氣驅礦場先導試驗

選擇衛(wèi)42-14井作為注入井，對應油井有濮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井段實施注氣。5.1.2注氣方案5.現(xiàn)場應用5.現(xiàn)場應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)模先導實驗，使用原中原油田井下作業(yè)公司引進的注液氮車組，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，折合標準態(tài)氮氣15778m3/d，注入總液氮1568m3，總注入周期68d。衛(wèi)42-14井組氮氣驅先導試驗取得了以下幾項成果:(1)在注水極其困難的特低滲透區(qū)塊，注氮氣驅油技術是可行和有效的。衛(wèi)42塊在注水泵壓42MPa下日注只有8m3。注氮氣在泵壓56MPa，能完成配注，最高日注能力可達31.8m3液氮，折合日注標準態(tài)氮氣21814.8m3。這項指標達到并超過方案要求。最高注氣壓力時60MPa，排量為50m3/min氣態(tài)氮氣，相當日注氮氣72000m3。5.1.3注氣方案實施效果5.現(xiàn)場應用(2)單井增油效果明顯。注氮氣前，井組產(chǎn)量具有非常明顯的遞減趨勢，注氮氣后產(chǎn)量有一個明顯的回升。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，累計增油171t，具有明顯的增油效果。井組合計日產(chǎn)油也有明顯的增油效果，平均日增油達到4.6t，截至2000年11月31日，累計增油646t，停止注氣后產(chǎn)量迅速下降。5.現(xiàn)場應用5.2.1地質概況5.現(xiàn)場應用5.2遼河油田錦90注氮氣水氣交替非混相驅試驗

錦90塊為單斜構造上的斷鼻斜坡,沉積相為扇三角洲前緣相砂體,巖性為中—細砂、砂礫巖與泥巖呈互層狀組合。興隆臺油層埋深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)稠油分類標準界于普通稠油Ⅰ類和Ⅱ類之間。5.2.2開采特征5.現(xiàn)場應用錦90塊有11口井投產(chǎn)初期進行了常規(guī)干抽生產(chǎn),平均生產(chǎn)時間161ｄ,平均單井日產(chǎn)油18.5ｔ。蒸汽吞吐階段產(chǎn)量較高,但油藏動用程度較低。當蒸汽吞吐開采到地層壓力為6MPa左右、采出程度22.1%時,4個井組轉入了水驅開發(fā)。一年內(nèi)大部分井見效,日產(chǎn)油由轉驅時的61ｔ升高到137ｔ,日產(chǎn)液由轉驅時的181ｍ3升高到376ｍ3,采注比由0.16升高到1.05。但在這以后一個月內(nèi),由于縱向上吸水強度不均,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)場應用針對錦90塊興隆臺油層的現(xiàn)狀,采用數(shù)值模擬、經(jīng)濟效益預測方法,對后續(xù)開發(fā)方式進行了優(yōu)選(表1、2)。因為非混相驅的調(diào)剖作用,其采收率、凈產(chǎn)油及經(jīng)濟效益(表現(xiàn)在原油成本低)明顯高于其它方式,因此,確定區(qū)塊全面轉為非混相驅開發(fā)。5.現(xiàn)場應用表5-2開發(fā)調(diào)整方式經(jīng)濟效益預測表5-1開發(fā)調(diào)整方式5.2.4開發(fā)調(diào)整優(yōu)化設計5.現(xiàn)場應用數(shù)值模擬分別對氮氣+磺酸鹽溶液的注入速度、注入溫度、氣液比等進行了研究。（1）注入速度

數(shù)模計算了100、150、200、250ｍ3/ｄ4種注入速度的非混相驅效果,以較高的采收率和適當?shù)牟捎退俣葹槟繕?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速度、發(fā)揮表面活性劑的作用,從而提高驅油效率。但從數(shù)模計算結果看,溫度超過80℃,驅替效果變差,采油速度過低。因此確定注入溫度為80℃。5.現(xiàn)場應用（3）氣液比數(shù)模計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。因此確定注入氮氣與水的比值為1∶1.0,當?shù)獨庠谏a(chǎn)井突破時,氣液比可降低。按照上述設計,預計非混相驅可累積生產(chǎn)2600ｄ,累積注水483×104ｔ,其中磺酸鹽1.05×104ｔ,氮氣212×104ｍ3(地下體積),累積產(chǎn)油37.85×104ｔ。階段采收率可達9.03%,最終采收率43.94%。5.現(xiàn)場應用5.3RyckmanCreek油田注氮氣重力驅開發(fā)

5.3.1地質概況該油藏是一個具有厚氣頂、含油環(huán)和底水的油藏，含油面積8.094km2。氣頂天然氣儲量56.6×108m3，凝析油儲量55.6×104t，油環(huán)原油儲量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。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年開始注氮氣重力驅保持壓力開發(fā)。初期注氮氣33.98×104m3/d，到1985年已增至67.96×104m3/d，累積注氮氣達2×108m3，預計最終注氮氣(22.7～25.5)×108m3。方案采用向構造頂部注氣。設計預測，在活躍底水驅和氣頂注氮氣重力驅雙重作用下，該油藏原油的最終采收率可達47.5%，比衰竭式開發(fā)提高14.1%，天然氣采收率達60%，比衰竭式開發(fā)提高7.5%（見圖5—2）。圖5-2RyckmanCreek油田注氮氣開采與不注氮氣開采累積產(chǎn)氣量對比5.現(xiàn)場應用1.注氮氣開采機理2.注氮氣對地層流體PVT相態(tài)特征的影響3.適合注氮氣的油氣藏條件4.現(xiàn)場注氮氣設備5.注氮氣現(xiàn)場應用6.氮氣在油田的應用注氮氣提高采收率6.其他應用氮氣在油氣生產(chǎn)方面的應用可主要概括為:

一是利用氮氣的穩(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，如氮氣置換作業(yè)；

二是根據(jù)氣體密度低的特點,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,加強進入地層流體的返排,如泡沫壓裂、泡沫酸化作業(yè)；

四是作為驅替介質,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,如氮氣欠平衡鉆井。6.其他應用6.1鉆井

嚴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)濟方面頗具吸引力,但在油層中鉆進時,空氣很容易引起燃燒或爆炸。有時也采用天然氣鉆開產(chǎn)層,但仍潛在著很大的安全隱患。用氮氣取代空氣則可消除著火和爆炸的危險,同時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,對返出的鉆屑樣品的分析也更快。氮氣欠平衡鉆井中,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,能夠及時發(fā)現(xiàn)油氣顯示,對油層造成的污染輕,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氣在鉆井方面的應用提供了廣闊的空間。6.其他應用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、有效保護儲層是個難題,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,其減輕劑為氮氣,能在較低的密度下保持較高的強度,而且導熱率、滲透率低。泡沫水泥中的氮氣以細小的、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更為緊密,極大的改變了界面膠結質量。由于泡沫水泥較其他低密度水泥含水少,因此對敏感性粘土、頁巖、巖鹽層的危害較小,更擴大了它的應用范圍。美國、前蘇聯(lián)等國對這一技術的應用較為成熟,國內(nèi)的勝利、長慶等油田采用化學發(fā)氣式泡沫水泥漿固井也取得了滿意的效果。6.其他應用6.3完井（氮氣射孔）6.3.1氮氣負壓射孔負壓射孔具有深穿透、高孔密、安全可靠的優(yōu)點,還可利用負壓導流作用清潔孔眼,在減輕污染和提高產(chǎn)能方面起到了很好的效果。一般情況下射孔負壓值通過控制井筒內(nèi)液柱高度來實現(xiàn),而對一些特殊類型的油氣藏,如稠油、膠結差、出砂、速敏性強的儲層在負壓值的界定上還難以準確把握,若作業(yè)不當,會對儲層帶來較大的傷害。采用氮氣負壓射孔可較好地緩解這一矛盾,用氮氣柱壓力來調(diào)節(jié)射孔負壓差,選值范圍可以更寬一些,射孔后通過調(diào)節(jié)氮氣放空速度來控制誘噴負壓,利用氮氣可放空特性,省去了氣舉誘噴的工序。

這項技術在稠油層中應用較多,它有效避免了壓井液與稠油接觸產(chǎn)生冷敏的危害,在誘導稠油流動方面也優(yōu)于液柱控制。6.其他應用6.3.2氮氣正壓射孔

氮氣正壓射孔是氮氣負壓射孔的進一步發(fā)展,它集正壓射孔、負壓反向沖擊和氣體壓裂為一體。依據(jù)儲層巖石參數(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壓值,爾后向井內(nèi)泵注氮氣加壓至射孔段處破裂壓力以上,引爆射孔槍,井內(nèi)蓄集的高壓氮氣借助射孔彈打開地層的瞬間,正向沖擊地層,沿孔眼壓開一定長度的裂縫,突破射孔壓實帶及鉆井液損害帶,隨后將井內(nèi)氮氣壓力卸掉,在負壓作用下,近井地帶流體涌入井內(nèi),疏通滲流孔道并沖洗孔眼,誘導油氣流出井口。由于裂縫的形成,消除了射孔作業(yè)壓實帶的不利作用,改善了近井筒儲層的滲流條件,在正壓和負壓的雙向沖擊作用及壓力大小的波動下,使堵塞喉道處的污染物松動、脫落、沖散,隨液流吞吐流入井筒,同時清潔孔眼,疏通泄油孔道,達到解堵、增產(chǎn)的目的。6.其他應用6.4修井修井過程中壓井液滲入儲層,引起的水敏、水鎖是造成儲層傷害的主要原因。低滲油藏由于流動孔喉很細,毛管力的束縛力強,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,油質輕,揮發(fā)性強,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。氮氣氣舉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,形成大的返排負壓,激勵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、負壓洗井、混氣水排液等工藝在高氣油比、低壓儲層中也得到了成功的應用。6.其他應用6.5氮氣墊測試

氮氣墊測試主要是控制地層測試的壓差保持在合理范圍,這一點與氮氣負壓射孔相同。常規(guī)的液墊測試不能準確把握負壓的選值,有時只能憑經(jīng)驗而定,氣墊在壓力調(diào)控方面優(yōu)于液墊,測試時一般選用較小壓差值,開井后根據(jù)實際情況確定氮氣放空速度以調(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,同時避免封隔器在瞬時反向壓力下突動,坐封不嚴而導致測試失敗。

用氮氣墊測試能夠取得清潔的地層流體樣品,液性上不會受干擾,計量方面更為準確。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.其他應用6.6混氣壓裂在注入壓裂液的同時注入氮氣,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)機理:

1）利用前置氮氣的隔離作用,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