氮气泡沫采油技术
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
g） 降低原油的表面张力。泡沫剂是表面活性剂， 在油层中含油饱和度高时不产生泡沫，但泡沫剂扩散在 油层中能够降低油的表面张力，有利于原油的流动；
氮气泡沫采油作用机理
h） 乳化携带作用。氮气泡沫在地层孔道中移动时， 能够乳化油、吸收油，并把油传送一段距离。地层油会 使泡沫不断破灭，而后面随之而来的泡沫又不断把油继 续向前推动，这样便在泡沫段塞前缘逐渐聚集起一个富 油带，并被推向油井，提高了驱油效率；
1996年以后：自从辽河油田引进的第一套膜制氮 设备投产以来，氮气采油技术得到逐步发展和成熟， 目前已广泛应用，陆上油田年累计施工2000井次 以上。
大庆和吉林油田： 少量应用
新疆油区 氮气隔热助排：100-150井次 氮气气举采油：200井次 氮气置换：管道、储罐
延长油矿
辽河油田 氮气排水诱喷、氮气气举采油 氮气隔热、氮气助排 氮气泡沫调剖、氮气泡沫驱 氮气排液等，1500井次以上
100 氮气隔热、氮气排液
30 氮气隔热、氮气隔热助排、氮气泡沫段塞驱、氮 气泡沫调剖
30 氮气隔热助排
1000 氮气隔热、氮气隔热助排
50 氮气排液、氮气泡沫吞吐
20
1500
膜制氮方法
所谓膜制氮是指利用空气分离膜从空气中提取氮 气。从大气中提取空气，经净化处理后送入空气分离 膜组中进行分离，提取达到规定纯度的氮气，氮气经 检测及增压后送用户使用。
氮气泡沫采油作用机理
f） 贾敏效应。泡沫通过孔隙喉道时，由于气泡界 面变形而对液流产生阻力效应，称之为贾敏效应。当泡 沫进入地层时，先进入高渗透层，由于贾敏效应，流动 阻力将逐渐增加，所以随着注入压力的变大，泡沫可依 次进入低渗透层，提高波及系数。同时，泡沫中的气泡 形状是可变的，因而可以进入和填塞各种结构的孔隙， 把不连续的残余油驱出，从而提高微观波及效率。
物理参数
常用单位
公制单位
分子量
28.013
28.013
氮
沸点
-320.4 oF
-195.78 oC
气
熔点
-345.8 oF
-209.89 oC
的
密度
1.25kg/m3
1.25kg/m3
基
本
临界温度
-228.4 oF
-146.80 oC
性
临界压力
476.5psi
3.398MPa
质Βιβλιοθήκη Baidu
导热系数
0.0205
氮气泡沫驱
氮气压水锥 氮气置换 氮气排液 氮气压裂 氮气泡沫钻井
氮气采油技术的方法
气井 稀油井 稠油井 控制边底水 油气装置和管道 压裂酸化施工
氮气采油技术的发展
国际上：美国、加拿大、前苏联等国家
开始试验阶段：上世纪70年代
广泛应用阶段：上世纪90年代 中国陆上油田：
1996年以前：主要利用液态氮气进行排液和气举 作业，用于油井增产的氮气采油井例很少。
制氮注氮工艺流程如下： 空气源提供系统→空气净化处理系统→空气膜分离制 氮系统→氮气检测和计量→氮气增压系统→送至用户 （注入井下）。
中国现有的制氮注氮设备
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
合计
地区 辽河油田 新疆油田 胜利油田 吉林油田 中原油田 大庆油田 江汉油田 地方单位
数量
备注
9
600、900
研究和完善一 套改善油田开 采效果、提高 原油采收率的、 经济可行的工 艺技术
辽河油田氮气泡沫采油技术应用情况
应用地点
沈阳采油厂
高升采油厂
曙光采油厂
辽 锦州采油厂
河 欢喜岭采油
油
厂
田
冷东公司
特油公司
试采油公司
其它
合计
井次/年
应用工艺
10 氮气泡沫吞吐采油、氮气排液
10 氮气隔热、氮气排液 250 氮气隔热、氮气隔热助排
氮气泡沫采油技术
汇报提纲
一、前言 二、氮气泡沫采油机理 三、氮气泡沫采油工艺应用 四、氮气泡沫驱油方案研究和现场试验 五、NPU900/25DF制氮注氮设备 六、结束语
一、前言
氮气采油是气体采油方法之一。
气
天然气采油
体
二氧化碳采油
采
氮气采油
油 技
空气采油
术
烟道气采油
氮气排水诱喷 氮气气举采油 氮气隔热 氮气助排 氮气泡沫调剖
二 氮气泡沫采油作用机理
在常温常压下，N2为无色无嗅的气体，
氮 液态氮为无色透明的流体，温度为-210℃时
气
凝固成雪状固体。 1m3液氮可变为643m3气氮。
的 基
氮气是化学性质极不活泼的气体，在常态下
本 表现为很大的惰性。氮气的压缩系数很大，
性 是CO2的三倍，受温度的影响较小。氮气的溶 质 解性很小。
胜利油田
氮气助排和氮气泡 沫驱等 氮每气年排1水0中采0多原气井油：次田约100井次
氮气吞吐采油70口井
辽河油田氮气采油技术的研究和发展
1996年开始：进行氮气采油技术的前期研究和试验 2000年：正式在集团公司立项研究，“提高油田开采效果新
技术项目”--氮气泡沫采油技术应用与研究
氮气及泡沫特性和作用机理研究 开发完善氮气泡沫各类配套技术 优化并设计合理的现场实施方法
8
600、900
5
900
1
600
2
900
1
--
3
900
2
900
31
氮气采油技术取得的成效
•形成了氮气采油技术研究的方法；
•氮气采油数值模拟方法和软件； •形成了6种氮气采油工艺系列技术：
氮气排水诱喷 氮气气举采油 氮气隔热 氮气助排 氮气泡沫调剖 氮气泡沫驱 •氮气采油在陆上油田得到广泛推广应用，对油 田的生产起到重要的作用。
i） 降低流度比。 泡沫可降低流度比，提高波及系 数。泡沫的粘度比水高得多，且泡沫特征值越高，粘度 越大，对阻碍高渗透区的窜流，降低流度比越有效，驱 油效果越好。在油层内注入一定体积的泡沫液，就可以 在随后注入的驱动剂（水或气）的前缘形成一粘度较高、 流度较小的段塞，从而减少与地层油的流度比减小指进 现象，提高波及系数。
0.0205
压缩系数Z0
0.291
0.291
氮气泡沫采油作用机理
a) 提高油层能量：注氮气可迅速提高油层压力； b) 重力分异作用驱动残余油：一方面，由于重力 分异作用，注氮气时氮气沿油层上部形成流线，恰好 驱动水驱时饱和度较高的残余油。另一方面，氮气进 入上端封闭孔隙中，驱替出注水遗留下来的残余油； c) 氮气少量溶解或混合在原油中，原油体积膨胀 排出部分残余油； d) 氮气自身弹性能来驱替残余油：注氮气后降压 生产时，被压缩的氮气膨胀，有效驱动地层中的原油； e） 多级混相驱替残余油：氮气在含油层中与原油 中蒸发出的轻组分组成混相，在油气界面附近形成混 相带，增大流动性，提高其扫油效率 ；
氮气泡沫采油作用机理
h） 乳化携带作用。氮气泡沫在地层孔道中移动时， 能够乳化油、吸收油，并把油传送一段距离。地层油会 使泡沫不断破灭，而后面随之而来的泡沫又不断把油继 续向前推动，这样便在泡沫段塞前缘逐渐聚集起一个富 油带，并被推向油井，提高了驱油效率；
1996年以后：自从辽河油田引进的第一套膜制氮 设备投产以来，氮气采油技术得到逐步发展和成熟， 目前已广泛应用，陆上油田年累计施工2000井次 以上。
大庆和吉林油田： 少量应用
新疆油区 氮气隔热助排：100-150井次 氮气气举采油：200井次 氮气置换：管道、储罐
延长油矿
辽河油田 氮气排水诱喷、氮气气举采油 氮气隔热、氮气助排 氮气泡沫调剖、氮气泡沫驱 氮气排液等，1500井次以上
100 氮气隔热、氮气排液
30 氮气隔热、氮气隔热助排、氮气泡沫段塞驱、氮 气泡沫调剖
30 氮气隔热助排
1000 氮气隔热、氮气隔热助排
50 氮气排液、氮气泡沫吞吐
20
1500
膜制氮方法
所谓膜制氮是指利用空气分离膜从空气中提取氮 气。从大气中提取空气，经净化处理后送入空气分离 膜组中进行分离，提取达到规定纯度的氮气，氮气经 检测及增压后送用户使用。
氮气泡沫采油作用机理
f） 贾敏效应。泡沫通过孔隙喉道时，由于气泡界 面变形而对液流产生阻力效应，称之为贾敏效应。当泡 沫进入地层时，先进入高渗透层，由于贾敏效应，流动 阻力将逐渐增加，所以随着注入压力的变大，泡沫可依 次进入低渗透层，提高波及系数。同时，泡沫中的气泡 形状是可变的，因而可以进入和填塞各种结构的孔隙， 把不连续的残余油驱出，从而提高微观波及效率。
物理参数
常用单位
公制单位
分子量
28.013
28.013
氮
沸点
-320.4 oF
-195.78 oC
气
熔点
-345.8 oF
-209.89 oC
的
密度
1.25kg/m3
1.25kg/m3
基
本
临界温度
-228.4 oF
-146.80 oC
性
临界压力
476.5psi
3.398MPa
质Βιβλιοθήκη Baidu
导热系数
0.0205
氮气泡沫驱
氮气压水锥 氮气置换 氮气排液 氮气压裂 氮气泡沫钻井
氮气采油技术的方法
气井 稀油井 稠油井 控制边底水 油气装置和管道 压裂酸化施工
氮气采油技术的发展
国际上：美国、加拿大、前苏联等国家
开始试验阶段：上世纪70年代
广泛应用阶段：上世纪90年代 中国陆上油田：
1996年以前：主要利用液态氮气进行排液和气举 作业，用于油井增产的氮气采油井例很少。
制氮注氮工艺流程如下： 空气源提供系统→空气净化处理系统→空气膜分离制 氮系统→氮气检测和计量→氮气增压系统→送至用户 （注入井下）。
中国现有的制氮注氮设备
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
合计
地区 辽河油田 新疆油田 胜利油田 吉林油田 中原油田 大庆油田 江汉油田 地方单位
数量
备注
9
600、900
研究和完善一 套改善油田开 采效果、提高 原油采收率的、 经济可行的工 艺技术
辽河油田氮气泡沫采油技术应用情况
应用地点
沈阳采油厂
高升采油厂
曙光采油厂
辽 锦州采油厂
河 欢喜岭采油
油
厂
田
冷东公司
特油公司
试采油公司
其它
合计
井次/年
应用工艺
10 氮气泡沫吞吐采油、氮气排液
10 氮气隔热、氮气排液 250 氮气隔热、氮气隔热助排
氮气泡沫采油技术
汇报提纲
一、前言 二、氮气泡沫采油机理 三、氮气泡沫采油工艺应用 四、氮气泡沫驱油方案研究和现场试验 五、NPU900/25DF制氮注氮设备 六、结束语
一、前言
氮气采油是气体采油方法之一。
气
天然气采油
体
二氧化碳采油
采
氮气采油
油 技
空气采油
术
烟道气采油
氮气排水诱喷 氮气气举采油 氮气隔热 氮气助排 氮气泡沫调剖
二 氮气泡沫采油作用机理
在常温常压下，N2为无色无嗅的气体，
氮 液态氮为无色透明的流体，温度为-210℃时
气
凝固成雪状固体。 1m3液氮可变为643m3气氮。
的 基
氮气是化学性质极不活泼的气体，在常态下
本 表现为很大的惰性。氮气的压缩系数很大，
性 是CO2的三倍，受温度的影响较小。氮气的溶 质 解性很小。
胜利油田
氮气助排和氮气泡 沫驱等 氮每气年排1水0中采0多原气井油：次田约100井次
氮气吞吐采油70口井
辽河油田氮气采油技术的研究和发展
1996年开始：进行氮气采油技术的前期研究和试验 2000年：正式在集团公司立项研究，“提高油田开采效果新
技术项目”--氮气泡沫采油技术应用与研究
氮气及泡沫特性和作用机理研究 开发完善氮气泡沫各类配套技术 优化并设计合理的现场实施方法
8
600、900
5
900
1
600
2
900
1
--
3
900
2
900
31
氮气采油技术取得的成效
•形成了氮气采油技术研究的方法；
•氮气采油数值模拟方法和软件； •形成了6种氮气采油工艺系列技术：
氮气排水诱喷 氮气气举采油 氮气隔热 氮气助排 氮气泡沫调剖 氮气泡沫驱 •氮气采油在陆上油田得到广泛推广应用，对油 田的生产起到重要的作用。
i） 降低流度比。 泡沫可降低流度比，提高波及系 数。泡沫的粘度比水高得多，且泡沫特征值越高，粘度 越大，对阻碍高渗透区的窜流，降低流度比越有效，驱 油效果越好。在油层内注入一定体积的泡沫液，就可以 在随后注入的驱动剂（水或气）的前缘形成一粘度较高、 流度较小的段塞，从而减少与地层油的流度比减小指进 现象，提高波及系数。
0.0205
压缩系数Z0
0.291
0.291
氮气泡沫采油作用机理
a) 提高油层能量：注氮气可迅速提高油层压力； b) 重力分异作用驱动残余油：一方面，由于重力 分异作用，注氮气时氮气沿油层上部形成流线，恰好 驱动水驱时饱和度较高的残余油。另一方面，氮气进 入上端封闭孔隙中，驱替出注水遗留下来的残余油； c) 氮气少量溶解或混合在原油中，原油体积膨胀 排出部分残余油； d) 氮气自身弹性能来驱替残余油：注氮气后降压 生产时，被压缩的氮气膨胀，有效驱动地层中的原油； e） 多级混相驱替残余油：氮气在含油层中与原油 中蒸发出的轻组分组成混相，在油气界面附近形成混 相带，增大流动性，提高其扫油效率 ；