注氮提高采收率的应用与其设备的优化配置.doc

注氮提高采收率的应用经历的几十年的开采，我国大部分油田已经进入了二次采油甚至三次采油阶段，开发出的二采和三采方法不断更新。从最初始的水驱，聚合物驱，表面活性驱，复合驱，到目前较新的气体混相驱。 气体混相驱中，最开始开发的二氧化碳驱，到目前新开发的注氮法提高采收率。一旦选择注气作为保持压力的最佳方案，就需考虑以下儿种气体:天然气、CO2、燃料气、空气以及氮气。并对每种气体进行了多方面的分析，例如:气源供应的可靠性、成本、项目基础设施费、注入成本以及环境与安全规定及对油藏的影响。通过研究证明，注氮是保持压力的最好方式。根据国内外文献调研及油藏动态分析，考虑注入的蒸汽与氮气的儿种比例为1:10.1、1:20.1、1:30.1、1:50.1、 1:100，结合吞吐井的现场注汽情况，确定的最佳混注比例为1:20到1:50，即注It蒸汽的同时注入氮气量20-50m3。 其它注入参数参照热采优化参数进行设计，分别如下: 注入压力:l0 Mpa 注入温度:蒸汽300oC以上 氮气:20oC常温 注入速率:蒸汽14.6m3/h氮气400- 600m3/h 注入干度：取混合值50% 就成本而论，注氮的现场成本为$0.04/m3，而注天然气的现场成本则为$0.1/m3选择注氮后对氮气供应采取承包制，价格确定为$0.01/m3左右。 注氮的其他优点是: 1、对油层无污染; 2、氮气供应不受限制; 3、氮气是惰性气体，不会造成环境污染，也不具有可燃性和腐蚀性; 4、注氮气可节省天然气3965×104m3/ d(如果选择注气方式)，占墨西哥天然气总量的31%。 方法逐步改进，气体混相驱是由于氮气与油、水互不相溶，而目来源广，是气体非混相驱提高采收率的重要气源。所以氮气在石化工业特别是在油田系统中的应用非常广泛可用于二/三次采油、油气井保护、保持压力和储存气体、容器内气氛的置换、钻井平台的惰气保护、管路及设备的吹扫、易燃、易爆物品运输时的保护气氛、溶剂回收等[1-4]。随着膜法制氮这一高新技术的日趋成熟，特别是移动式制氮系统的诞生，更加适应灵活多变的应用现场，而且具有投资少、流程简单、膜组件寿命长且免维护、能耗低、体积小、氮气露点低、可靠性高、操作弹性大、能适应各种恶劣环境、开启迅速、浓度和流量可在线监控等优点。同时所用原料是取之不尽、用之不竭的空气。所以采用膜法可以得到价廉、洁净、质量稳定和易于控制的富氮空气，氮气纯度一般在93%99.9%范围内。如果和其它技术集成可满足任意所需的氮气纯度，极大地增强了膜法富氮的市场竞争力。 随着各行各业的不断发展，对石油化工产品的需求量越来越大，种类越来越多，而世界各大油田尤其是稠油田目前普遍存在进入开采中后期时吨油成本上升、递减率加快等现象。为此，国外从上世纪70年代开始进行了油田注氮技术的开发应用。当时主要以深冷法和变压吸附法制氮及液氮等方式注井。上世纪80年代末美国首次开发成功膜法富氮技术，并于上世纪90年代中期开发了移动式膜法富氮车，成功应用于油田领域，效果十分显著。 有关专家经过现场实际论证:在井口采用移动富氮装置用于蒸汽隔热和助排，采油效益明显，施工方便，费用低廉，其成本仅为液氮的1/10左右，天然气的1/ 5左右。 中国科学院大连化学物理研究所从上世纪90年代初开始就紧跟世界富氮技术发展潮流，对移动式膜法富氮车技术进行跟踪研究，1999年下半年开始进行此项目实施，研制开发成功的国内第一台车载移动式膜法富氮装置，在辽河油田开车成功。各项运行参数基本达到设计要求，基本满足了设备的野外运行要求，经历了45oC高温和－35oC低温的严峻考验，改变了我国此类装置依赖进口的局面。新开发的车载移动式富氮装置，集成了中科院大连化学物理研究所的专有技术和膜分离技术，它将传统的多车式变为整体单车式，具有成本低、节能、灵活、高效和操作方便等特点。 膜法移动式富氮系统一般分车载式和撬装式两种;如果按驱动方式来分，又有柴油机驱动和高压电驱动。通常车载式富氮系统要比撬装式的容量要小些，但它更灵活和方便。移动式油用膜法富氮 设备结构如图1所示。 (1)移动设备:载重车或集装箱，用来将膜法富氮设备运到应用现场; (2)动力系统:可以是柴油发电机组或高压电驱，用于给空压机、增压机和其它动力设备提供动力源; (3)自控系统:包括富氮流量、纯度和压力等自压的自动调节、控制，压缩机报警，冷干机报警动排液阀报警，加热器报警，氧报警，泵报警力低报警，过滤器压差报警和膜的运行状态监控等等; (4)空压机:一般选用防爆型螺杆式压缩机，它还包括空气过滤器、油冷却器、气冷却器等; (5)前处理单元:主要包括冷冻式干燥机和加热器，根据选用膜单元的性能要求来确定进入膜单元的压缩空气的温度范围，并自动调节和控制; (6)膜单元