略谈油田氮气开采 技术的运用

贾国振(河南油田分公司采油气工程服务中心， 河南 南阳 473132)

0 引言

现阶段世界石油的整体格局在出现非常显著的变化，石油开采不断增加，自然压力下进行石油开采已经难以满足市场的需求，稠油开采成为行业的一个难题。在这种情况下，开采的技术得到不断完善以及改进，以往在石油开采中应用蒸汽吞吐的技术，这是提升采收率的一种有效方式。但是受蒸汽的性质影响，采收率升值还是受到十分严重的限制，因此找到更加高效和合理的开采技术是十分必要的。在这种背景下，氮气在石油开采中的应用价值和意义逐渐显现，展现出非常重要的应用前景，成为石油开采中非常重要的技术手段。比如辅助蒸汽吞吐以及氮气助排等，这些都是氮气开采的实际应用途径。借助氮气开采，让石油开采更加高效，开采率也会得到有效提升。

1 氮气的一般性质和气源

氮气本身是化学惰性的气体，因此其物理化学性质比较独特，无毒，不燃烧，没有腐蚀性，十分干燥，压缩系数非常大，导热性极差，获取成本低。这些是氮气的性质，这些性质让氮气在石油开采中，成为辅助蒸汽混注的重要保障。氮气蒸汽混注可以让开采的过程更加安全[1]。另外氮气本身是无腐蚀性和无毒的，这样可以避免氮气对装备造成损坏，也不会对现场的工作人员造成安全威胁。

氮气在大气中非常丰富，氮气的制取也比较容易，比如利用空气分馏原理可以方便的制取氮气。在油田生产中，一般情况下，利用制氮车制取氮气是主要的氮气来源。使用氮气车可以随时在油田开采中，提供稳定充足的氮气。

2 氮气开采的应用

2.1 氮气辅助蒸汽吞吐和氮气压水锥联合法

以往在石油开采中，应用蒸汽吞吐的技术，这是油层残油、稠油的主要开采手段，也是十分经济有效的技术手段，但是蒸汽的性质是十分单一的，将蒸汽注入到油层中后，蒸汽抽油的效果，会因为底油含量不断降低，在稠油层的油藏经过不断进行吞吐后，形成一定的加热范围。给降黏的原油提供一定的流动环境，这样就会让底水进行迅速锥进[2]。

从提高采收率的方面进行考虑，进行氮气和蒸汽的混注，这样借助氮气压水锥的重要原理，将氮气压水锥的整个过程进行简化，然后分成驱油以及驱水两个主要的过程。然后可以借助物质平衡的原理，对多次进行蒸汽吞吐后的油藏，进行氮气压水锥技术的压力，得到加热范围内形成的油气界面以及油水界面。氮气注入的油量计算，和原油富集带的体积计算。这样可以对氮气压水锥形成一定的抑制作用，再次进行锥进，从而让产量实现增加。

2.2 氮气泡沫调剖以及氮气泡沫驱的应用

氮气以及原油之间存在明显的密度差，可以借助重力的作用，让油藏实现“预存”。让油面界面降低，从而产生束缚油[3]。借助氮气泡沫，让氮气的流度得到降低，对氮气串流的渠道进行封锁，然后让氮气的曲波系数得到提升。进行氮气注入，在其中加入适当的泡沫剂为了让泡沫剂可以形成一定的气相。氮气窜进带内的残余油，可以帮助泡沫剂更好实现起泡效果。另外是在起泡之后，氮气可以成为非连续相，这样但其的流度就会有十分显著地下降。从微观上进行分析，泡沫液上的液膜，让气体的通道被堵塞，这种情况下液膜就会借助孔隙，在变形以及破裂的时候形成一定的阻力，让注入压力得到一定的提升。这样可以让氮气向着饱和度比较高的地方，对原油进行驱替，让氮气的波及系数得到提升。

氮气和水存在明显的重力差异，氮气会垂直向上不断提升，进入到油藏比较高的地方，高部位的水就会不断向下，这样就会形成压水锥的效果，油井存在边地水的情况下，加入适当的氮气泡沫剂，这样就会在油水的界面上形成一定的泡沫流，这样水相的渗透率就会有显著降低，油相的渗透率则是会提升，对底水水锥起到良好的控制作用。泡沫剂本身是活性剂，可以对油水界面的张力形成降低的作用[4]。让驱油的效率得到提升，另外是在饱和度高的位置，泡沫剂本身是易溶于水的，不会产生气泡，也不会对孔隙造成堵塞。

2.3 氮气隔热的应用

在蒸汽吞吐的实际应用中，借助氮气导热性极差的性质，让氮气起到隔热的作用。可以对氮气蒸汽的混注进行应用，在注气套管中，可以减少一定的热损失，从而让注入的效果更加理想。在氮气的隔热作用下，套管可以得到良好地保护，避免套管在不断高温下使用寿命减少。在进入到地层后，氮气本身起到隔热的作用，可以对蒸汽的热量起到一定的抑制作用，避免蒸汽的热量进入到上下围岩，这样可以让蒸汽以及原油能量得到良好地保存，让蒸汽利用率更高。

2.4 氮气气举采油的应用

以往氮气气举在常规的油田排液中，速度慢、灵活度不够，安全性也不够好。这些是氮气气举在实际应用中的问题。这些问题影响到过去氮气气举在油田开采中的应用，但是技术在不断更新，设备也是在不断改进，现阶段在油田开采中，氮气气举已经得到非常明显改善。主要是借助制氮装置的膜分离技术，可以在空气中直接进行氮气的分离，并实现可移动式制氮。这样氮气气举的应用范围得到了提升，氮气气举的实用性也得到提升。在很多的油田中，借助对氮气气举的应用，让氮气气举成为了常规排液的重要技术手段。另外是在高凝油井内，对氮气气举进行尝试，让一些油田的开采获得了全新的途径，因此在油田开采中，氮气气举也是一种有着不错前景的技术手段。

2.5 氮气排水诱喷和氮气助排的联合应用

氮气是一种比较容易压缩的气体，有着非常好的压缩系数，是二氧化碳压缩系数的三倍左右。高压的情况下，让氮气进入到地层中，经过压缩后的氮气会蓄积能量，然后进行放喷，这样在地层的压力下，地层中存储的氮气会迅速膨胀，然后形成非常庞大的推动力，从而让地层中的油水得到排出。氮气本身还具备一定的粘滞性，经过高压后，氮气和水以及其他的物质形成作用，就会形成泡沫，在这种情况下泡沫就会将油层充满，然后作为一种载体，经过油层，让热能得到利用，产液量就会得到显著提升。氮气是一种良好的石油助排介质，在很多的油田中，氮气得到充分应用。借助氮气，可以让开采率得到显著提升。

3 结语

总之，氮气的性质让其在石油开采中有非常高的应用价值，借助对氮气技术的合理应用，油田的开采技术得到改善。如今石油开采的难度在不断提升，对氮气展开合理应用，让氮气可以起到提升采收率的作用。在当今时代的石油格局中，氮气开采占据重要地位，积极利用好氮气开采工艺，将日益发挥更显著的工程效率和经济效益。