注氣（氮氣）驅(qū)油技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與啟示

錢程 張文學(xué)（西北油田分公司塔河采油二廠 新疆輪臺 841604）

一、氮氣驅(qū)油技術(shù)概述

1.氮氣性質(zhì)簡介

氮氣是一種較為特殊的氣體，首先，它具有惰性。還有，它具備不易燃燒、無毒無腐蝕性的特點。氮氣在空氣中所占的比例約四分之三，并且在常溫常壓下（壓力為0.101 Mpa，溫度為21℃），它的密度為1.16 kg/m3。由于氮氣是一種非常穩(wěn)定的氣體，所以其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的要求較為嚴(yán)苛。

2.采用氮氣驅(qū)油原因

氮氣能夠被運用在注氣驅(qū)油技術(shù)中，是因為其擁有以下幾個特性。第一個比較重要的特性便是氮氣的體積系數(shù)，這一特性幫助注氮氣提高采收率。因為當(dāng)其與其他氣體注入相同的體積，在較大的體積系數(shù)幫助下，氮氣驅(qū)出的原油體積較大。其次，氮氣的壓縮系數(shù)高并且膨脹性大，這兩點特性也非常關(guān)鍵。前者能夠增加地表的溫度，給予其一定的能量，后者主要是能幫助原油更好地流動，有利于驅(qū)油。氮氣還擁有溫度和壓力能改變其自身密度的特性，其中與前者成反比，與后者成正比。氮氣的這一特性能夠更好地將殘余的原油驅(qū)出。最后，氮氣還有導(dǎo)熱性差和表面張力差的特點，能夠有效地提高驅(qū)油效率。

二、注氮氣開采機理

1.混相驅(qū)

（1）連續(xù)注入氮氣混相驅(qū)

在進(jìn)行注氮氣驅(qū)油的過程之中，壓力值會不斷產(chǎn)生變化，并且呈上升趨勢。這是在氣體與原油碰觸和抽取的次數(shù)不斷增多的過程中所必然產(chǎn)生的情況。由于氮氣很難與油藏原油發(fā)生以此接觸混相，所以借此讓其與許多油藏原油達(dá)到蒸發(fā)氣汽驅(qū)動態(tài)混相。原油中的中間烴不斷進(jìn)入到氣體中，一旦到達(dá)某一臨界點時，它便會和原油形成特殊的現(xiàn)象。

（2）注氮氣推動易混相氣體段塞混相驅(qū)

氮氣這一氣體不像二氧化碳和注烴類氣體，來源途徑狹窄并且價格昂貴。所以，氮氣相比于這兩種優(yōu)勢在注氣驅(qū)油技術(shù)中占有更大的優(yōu)勢。注氮氣推動易混相氣體段塞混相驅(qū)的方法便能良好地利用氮氣的兩大優(yōu)勢，并且也解決了注氮氣驅(qū)油在運用上存在技術(shù)難題，并且不能被廣泛運用的問題。這種做法不僅可以利用二氧化碳和烴類氣體易混相的特點，并且也有效地降低了二者的成本。并且氮氣推動混相段塞若能選擇合適的段塞尺寸，會取得比持續(xù)注入氮氣更好的效果，從而提高經(jīng)濟(jì)收益。

（3）交替注氮氣注水混相驅(qū)

氮氣的粘度比原油低，所以采用交替注氮氣注水混相驅(qū)的方法能有效提高采收率。這種方式可以改善在進(jìn)行驅(qū)油時產(chǎn)生的一系列影響，例如降低氣體流竄時的影響等。

2.非混相驅(qū)機理

油藏注水方式在開采中被廣泛使用，但是其在開發(fā)到一定程度時卻會產(chǎn)生以下情況。原油中含有大量的水分、驅(qū)油沒有達(dá)到很好的效果、難以將水注入、剩余的原油含有很高的飽和度等。這些不利的情況下可以使用注氮氣驅(qū)油方式開采剩余的原油，主要是采取調(diào)整原油的流向，將殘油驅(qū)出和脹大原油的體積將其驅(qū)出這兩種方式。第一種方法從頂部注入氫氣，裂縫通道中的殘余油由于滲流空間壓力的改變，會有一份被剝落。第二種方法是氮氣被溶解之后，殘余油的體積會相應(yīng)膨脹形成可采出油，并且可以改變原油的相對滲透率和粘度，這些都有利于改善原油的流動，易于開采。

3.重力穩(wěn)定驅(qū)

當(dāng)原油掩埋的深度大、原油擁有良好的物性時，可以采用重力穩(wěn)定驅(qū)油方法。這些原油所儲藏的地方一般較為陡峭，所以注氣位置要經(jīng)過縝密的考量。在開采原油時，采用重力穩(wěn)定驅(qū)方式能夠?qū)毫ζ疠^強的維持作用，從而保證了驅(qū)油的采收率。在開采過程中還有需要引起關(guān)注的兩點，其中之一是低速開采。還有注氣速度要小于臨界速度這一點需要引起關(guān)注，這是因為臨界速度與氣液密度差成正比。

4.保持地層壓力

保持一定的壓力，將壓力值維持在一定的數(shù)值內(nèi)，是在對一些特殊的原油進(jìn)行開采時所具備的特殊條件。目前還沒有相關(guān)的技術(shù)對其進(jìn)行妥善的解決，導(dǎo)致殘余油量較多，采收率不高。注氮氣方法能較為顯著地改善這一情況，將壓力維持在數(shù)值之內(nèi)，取得良好的采收率。

三、適宜使用氮氣驅(qū)油技術(shù)的油氣藏條件

1.油層性質(zhì)

若想使用氮氣驅(qū)油技術(shù)，對油層的滲透率、層狀非均質(zhì)性、油層深度、油層溫度、油層壓力、飽和壓力、油藏流體的飽和度和油氣藏自身有一定的要求。油層的垂直滲透率要大于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氣驅(qū)油。層狀非均質(zhì)性對采收率有一定的影響，溫度達(dá)不到指定的要求則無法采用該方式驅(qū)油。油層壓力要求不小于27 Mpa，否則需要采用非混相驅(qū)代替。原油的飽和度要達(dá)到一半，并且開采條件較為惡劣的油氣藏也不適合采用注氮氣驅(qū)油。

2.原油性質(zhì)

氮氣驅(qū)油技術(shù)除了對油層的性質(zhì)有要求之外，對油性性質(zhì)也有要求，主要是對其原油粘度和相對密度、原油溶解度、原油組分和性質(zhì)有一定的要求。原油的相對密度要不大于0.8498，粘度應(yīng)不大于10 Mpa.s。原油需要含有一定量的溶解氣，這樣才有利于氮氣的注入。為了容易形成氮氣與原油的混相，需要要求原油中含有豐富的中間烴組分。

四、氮氣驅(qū)發(fā)展現(xiàn)狀及啟示

1.氮氣驅(qū)的運用實例不多

目前我國較常使用的是注二氧化碳驅(qū)油技術(shù)，注氮氣驅(qū)油技術(shù)發(fā)展緩慢，在實際中的運用實例也較少。這主要是由于重力驅(qū)還未得到實現(xiàn)，導(dǎo)致采收率不高。但是，針對我國的油藏特點，適宜采用注氮氣驅(qū)油的原油儲量數(shù)量巨大?？梢?，在我國發(fā)展注氮氣驅(qū)油技術(shù)是可行的。

2.積極發(fā)展氮氣驅(qū)技術(shù)

雖然注氮氣驅(qū)油技術(shù)的發(fā)展在我國的發(fā)展前景良好，但是相關(guān)的技術(shù)攻關(guān)和先導(dǎo)試驗還未步入正軌。相關(guān)研究成果的缺失，也是導(dǎo)致注氮氣驅(qū)油技術(shù)無法被廣泛運用的主要原因。所以，政府投入資金，組織相關(guān)人員積極開展注氮氣驅(qū)油技術(shù)的研究非常迫切。

小結(jié)

注氮氣驅(qū)油技術(shù)有較為明顯的優(yōu)勢，但由于研究的滯后，導(dǎo)致其利用率不高。所以需要投入大量的科研人員，進(jìn)行實驗探究，解決技術(shù)上的難題，使注氮氣驅(qū)油技術(shù)快速發(fā)展，并且將其運用到原油開采中。

[1]李孟濤.低滲透油田注氣驅(qū)油實驗和滲流機理研究[D].中國科學(xué)院研究生院（滲流流體力學(xué)研究所）,2006.

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