注气（氮气）驱油技术发展现状与启示

钱程 张文学（西北油田分公司塔河采油二厂 新疆轮台 841604）

一、氮气驱油技术概述

1.氮气性质简介

氮气是一种较为特殊的气体，首先，它具有惰性。还有，它具备不易燃烧、无毒无腐蚀性的特点。氮气在空气中所占的比例约四分之三，并且在常温常压下（压力为0.101 Mpa，温度为21℃），它的密度为1.16 kg/m3。由于氮气是一种非常稳定的气体，所以其发生化学反应的要求较为严苛。

2.采用氮气驱油原因

氮气能够被运用在注气驱油技术中，是因为其拥有以下几个特性。第一个比较重要的特性便是氮气的体积系数，这一特性帮助注氮气提高采收率。因为当其与其他气体注入相同的体积，在较大的体积系数帮助下，氮气驱出的原油体积较大。其次，氮气的压缩系数高并且膨胀性大，这两点特性也非常关键。前者能够增加地表的温度，给予其一定的能量，后者主要是能帮助原油更好地流动，有利于驱油。氮气还拥有温度和压力能改变其自身密度的特性，其中与前者成反比，与后者成正比。氮气的这一特性能够更好地将残余的原油驱出。最后，氮气还有导热性差和表面张力差的特点，能够有效地提高驱油效率。

二、注氮气开采机理

1.混相驱

（1）连续注入氮气混相驱

在进行注氮气驱油的过程之中，压力值会不断产生变化，并且呈上升趋势。这是在气体与原油碰触和抽取的次数不断增多的过程中所必然产生的情况。由于氮气很难与油藏原油发生以此接触混相，所以借此让其与许多油藏原油达到蒸发气汽驱动态混相。原油中的中间烃不断进入到气体中，一旦到达某一临界点时，它便会和原油形成特殊的现象。

（2）注氮气推动易混相气体段塞混相驱

氮气这一气体不像二氧化碳和注烃类气体，来源途径狭窄并且价格昂贵。所以，氮气相比于这两种优势在注气驱油技术中占有更大的优势。注氮气推动易混相气体段塞混相驱的方法便能良好地利用氮气的两大优势，并且也解决了注氮气驱油在运用上存在技术难题，并且不能被广泛运用的问题。这种做法不仅可以利用二氧化碳和烃类气体易混相的特点，并且也有效地降低了二者的成本。并且氮气推动混相段塞若能选择合适的段塞尺寸，会取得比持续注入氮气更好的效果，从而提高经济收益。

（3）交替注氮气注水混相驱

氮气的粘度比原油低，所以采用交替注氮气注水混相驱的方法能有效提高采收率。这种方式可以改善在进行驱油时产生的一系列影响，例如降低气体流窜时的影响等。

2.非混相驱机理

油藏注水方式在开采中被广泛使用，但是其在开发到一定程度时却会产生以下情况。原油中含有大量的水分、驱油没有达到很好的效果、难以将水注入、剩余的原油含有很高的饱和度等。这些不利的情况下可以使用注氮气驱油方式开采剩余的原油，主要是采取调整原油的流向，将残油驱出和胀大原油的体积将其驱出这两种方式。第一种方法从顶部注入氢气，裂缝通道中的残余油由于渗流空间压力的改变，会有一份被剥落。第二种方法是氮气被溶解之后，残余油的体积会相应膨胀形成可采出油，并且可以改变原油的相对渗透率和粘度，这些都有利于改善原油的流动，易于开采。

3.重力稳定驱

当原油掩埋的深度大、原油拥有良好的物性时，可以采用重力稳定驱油方法。这些原油所储藏的地方一般较为陡峭，所以注气位置要经过缜密的考量。在开采原油时，采用重力稳定驱方式能够对压力起较强的维持作用，从而保证了驱油的采收率。在开采过程中还有需要引起关注的两点，其中之一是低速开采。还有注气速度要小于临界速度这一点需要引起关注，这是因为临界速度与气液密度差成正比。

4.保持地层压力

保持一定的压力，将压力值维持在一定的数值内，是在对一些特殊的原油进行开采时所具备的特殊条件。目前还没有相关的技术对其进行妥善的解决，导致残余油量较多，采收率不高。注氮气方法能较为显著地改善这一情况，将压力维持在数值之内，取得良好的采收率。

三、适宜使用氮气驱油技术的油气藏条件

1.油层性质

若想使用氮气驱油技术，对油层的渗透率、层状非均质性、油层深度、油层温度、油层压力、饱和压力、油藏流体的饱和度和油气藏自身有一定的要求。油层的垂直渗透率要大于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气驱油。层状非均质性对采收率有一定的影响，温度达不到指定的要求则无法采用该方式驱油。油层压力要求不小于27 Mpa，否则需要采用非混相驱代替。原油的饱和度要达到一半，并且开采条件较为恶劣的油气藏也不适合采用注氮气驱油。

2.原油性质

氮气驱油技术除了对油层的性质有要求之外，对油性性质也有要求，主要是对其原油粘度和相对密度、原油溶解度、原油组分和性质有一定的要求。原油的相对密度要不大于0.8498，粘度应不大于10 Mpa.s。原油需要含有一定量的溶解气，这样才有利于氮气的注入。为了容易形成氮气与原油的混相，需要要求原油中含有丰富的中间烃组分。

四、氮气驱发展现状及启示

1.氮气驱的运用实例不多

目前我国较常使用的是注二氧化碳驱油技术，注氮气驱油技术发展缓慢，在实际中的运用实例也较少。这主要是由于重力驱还未得到实现，导致采收率不高。但是，针对我国的油藏特点，适宜采用注氮气驱油的原油储量数量巨大。可见，在我国发展注氮气驱油技术是可行的。

2.积极发展氮气驱技术

虽然注氮气驱油技术的发展在我国的发展前景良好，但是相关的技术攻关和先导试验还未步入正轨。相关研究成果的缺失，也是导致注氮气驱油技术无法被广泛运用的主要原因。所以，政府投入资金，组织相关人员积极开展注氮气驱油技术的研究非常迫切。

小结

注氮气驱油技术有较为明显的优势，但由于研究的滞后，导致其利用率不高。所以需要投入大量的科研人员，进行实验探究，解决技术上的难题，使注氮气驱油技术快速发展，并且将其运用到原油开采中。

[1]李孟涛.低渗透油田注气驱油实验和渗流机理研究[D].中国科学院研究生院（渗流流体力学研究所）,2006.

[2]郭平,苑志旺,廖广志.注气驱油技术发展现状与启示[J].天然气工业,2009,08:92-96+143-144.

[3]侯涛.油田三次采油驱油技术应用探讨[J].化学工程与装备,2014,04:110-111.