氮?dú)庠谟吞锘ぴO(shè)備中的應(yīng)用

【摘要】現(xiàn)代石油工業(yè)中，氮?dú)饧夹g(shù)廣泛應(yīng)用于油氣生產(chǎn)的許多環(huán)節(jié)，它具有安全、穩(wěn)定、不易燃燒、高效等特點(diǎn)。本文結(jié)合多年生產(chǎn)實(shí)踐，介紹了氮?dú)庠诖髴c油田化工設(shè)備中的廣泛應(yīng)用，結(jié)果表明氮?dú)饧夹g(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景，相信在不久的將會(huì)在全油田廣泛推廣。

【關(guān)鍵詞】氮?dú)猓换ぴO(shè)備；置換

由于氮?dú)庾鳛橐环N惰性氣體，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，一般不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，且與油、水等介質(zhì)互不相溶，無毒、不易燃燒，并且來源廣泛，因此廣泛應(yīng)用于氣體鉆井、井下壓裂，提高采收率、管道吹掃、裝置置換等油田項(xiàng)目中。作為國(guó)家高危甲類一級(jí)消防重點(diǎn)單位，我公司生產(chǎn)裝置具有高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、易燃、易爆、易中毒的生產(chǎn)特點(diǎn)，因此在引進(jìn)氮?dú)庋b置后，廣泛應(yīng)用于遍布薩、喇、杏及海拉爾油田的深冷、淺冷、原穩(wěn)等27套油氣初加工裝置，2座大型輕烴儲(chǔ)庫，4套集氣裝置，總長(zhǎng)1890公里的氣、烴、油管線，氮?dú)庥昧棵磕甓荚?00萬立方米以上，以保證設(shè)備正常運(yùn)行及動(dòng)火作業(yè)。

一、氮?dú)鈿庠?/p>

氮?dú)庠诖髿庵械暮繛?8%，因此不需采用化學(xué)方法制取氮?dú)?，可采用物理方法。目前主要有兩種方法，低溫分離和常溫膜分離。低溫分離采用低溫冷卻的方法將空氣冷卻到-200℃以下，以實(shí)現(xiàn)氮?dú)夂脱鯕獾姆蛛x。該方法制取的液氮具有純度高，膨脹體積大等優(yōu)點(diǎn)，但在常溫下儲(chǔ)存，運(yùn)輸及使用都比較困難。常溫膜分離采用先進(jìn)的高分子膜技術(shù)，在常溫條件下直接從空氣中分離出純凈氮?dú)?。其?yōu)點(diǎn)是設(shè)備可車載，可移動(dòng)，可現(xiàn)場(chǎng)制取，使用成本低廉，缺點(diǎn)是供氣量小，氮?dú)庑枨罅看髸r(shí)需要長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)。由于大慶油田幅員遼闊，生產(chǎn)裝置分散，因此采用常溫膜分離技術(shù)為通常采取的方法。

二、常溫膜分離制氮技術(shù)原理

膜分離的核心是利用空氣中不同組分在高分子材料上的擴(kuò)散速度不同而進(jìn)行氣體分離的物理過程。高分子材料被制成如頭發(fā)粗細(xì)的中空纖維膜，氣體在纖維膜孔內(nèi)通過，水、二氧化碳、氧氣等從膜的側(cè)面通過，排放出去。而氮?dú)鈴睦w維膜的末端出來，以此得到需要的氮?dú)鈁1]。膜分離氮?dú)庠砣缦聢D

三、制氮設(shè)備工作流程

制氮設(shè)備主要分為以下幾個(gè)單元。柴油機(jī)系統(tǒng)，為整套設(shè)備提供動(dòng)力；空壓機(jī)系統(tǒng)，為系統(tǒng)提供充足空氣；空氣處理系統(tǒng)，對(duì)空氣進(jìn)行過濾，凈化；膜組系統(tǒng)，將若干膜并聯(lián)在一起，對(duì)空氣進(jìn)行氮氧分離。根據(jù)不同需要還有增壓系統(tǒng)，通過一套增壓裝置將生產(chǎn)出的氮?dú)鈮嚎s到一定壓力輸出，以滿足要求。

四、氮?dú)獾膶?shí)際應(yīng)用

據(jù)筆者得知，目前大慶油田共有4套氮?dú)庠O(shè)備，分別為井下作業(yè)，鉆井工程，試油試采，及筆者所在的天然氣公司所有，每套設(shè)備都廣泛應(yīng)用于該公司的各項(xiàng)作業(yè)中。在井下作業(yè)，鉆井工程及試油試采公司主要應(yīng)用于氣舉排液、氮?dú)鈮|測(cè)試、正壓射孔、混注氮?dú)鈮毫选⑺峄?、欠平衡鉆井等技術(shù)。在本人所在的天然氣公司，氮?dú)庋b置可生產(chǎn)純度在95%—99.5%范圍內(nèi)的氮?dú)猓啃r(shí)產(chǎn)量500—700立方米，輸出壓力1.0Mpa—6.5Mpa廣泛應(yīng)用于為生產(chǎn)裝置提供啟機(jī)前的氮?dú)庵脫Q，管線和閥組動(dòng)火作業(yè)前的管線吹掃，以及輕烴儲(chǔ)罐進(jìn)烴退烴時(shí)的置換作業(yè)。2010年至2012年，該設(shè)備累計(jì)出勤890天次、置換裝置180套次、置換管線516條次，累計(jì)生產(chǎn)氮?dú)?04萬余立方米。

注氮已成為提高油氣采收率經(jīng)濟(jì)、成熟的方法，在美國(guó)有30多個(gè)油田利用氮?dú)馓岣卟墒章?。它不僅適用于常規(guī)油藏，也適用于稀油、稠油、海上、丘陵、深油藏、已接近枯竭的油藏或處在開發(fā)早期的油藏等，在低壓、低滲、粘土膠結(jié)等特殊油氣藏中也有獨(dú)到的作用。氣舉排液誘噴、注水井氣舉排液、壓裂酸化后的氣舉排液、油氣井井底積水或積砂恢復(fù)生產(chǎn)、注氣井注氮試注、原油罐封頂清罐、掃線試壓、氣井排水、作業(yè)壓井、洗井、試油等方面仍有許多應(yīng)用潛力有待開發(fā)，所以氮?dú)饧夹g(shù)在石油化工設(shè)備中的應(yīng)用會(huì)越來越廣[2]。

五、結(jié)束語

從多年的生產(chǎn)實(shí)踐看來，氮?dú)饧夹g(shù)作為一門新興技術(shù)，在國(guó)內(nèi)油田采油工程、射孔作業(yè)，化工設(shè)備等方面的應(yīng)用中只占有很小一部分，但由于安全性、可靠性、可移動(dòng)制取等優(yōu)點(diǎn)越來越得到廣泛的重視。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代及大規(guī)模普及，其生產(chǎn)成本將越來越低，應(yīng)用也將越來越廣泛。

參考文獻(xiàn)

[1]汪冶平.膜制氮技術(shù)及在油氣田的應(yīng)用.天然氣工業(yè)，2007，27（12）：141-143

[2]沈光林.氮?dú)庠谟吞锷a(chǎn)中的應(yīng)用.特種油氣藏，2005，12（4）：100-102

作者簡(jiǎn)介

王碧，大慶油田天然氣分公司生產(chǎn)維修大隊(duì)，技術(shù)員，助理工程師。