淺析油田膜制氮注氮裝置原理及應用

經歷了幾十年的開采，我國大部分油田已經進入了二次采油甚至三次采油階段，開發出的二采和三采方法不斷更新。從最初始的水驅，聚合物驅，表面活性驅，復合驅，到目前較新的氣體混相驅。

關鍵詞：制氫工藝、注氮工藝氣體混相驅中，最開始開發的二氧化碳驅，到目前新開發的注氮法提高采收率。一旦選擇注氣作為保持壓力的最佳方案， 就需考慮以下兒種氣體:天然氣、CO 2、燃料氣、空氣以及氮氣。并對每種氣體進行了多方面的分析，例如:氣源供應的可靠性、成本、項目基礎設施費、注入成本以及環境與安全規定及對油 藏的影響。通過研究證明，注氮是保持壓力的最好方式。

1、  油田膜制氮注氮裝置

油田膜制氮注氮裝置按運移方式分為車載式和撬裝式兩種，按驅動方式分為柴油機驅動和電動機驅動。由空氣壓縮機、 空氣處理裝置、中空纖維分離膜、氮氣增壓機組成。

2、制氮工藝原理

膜分離氮氣是利用薄膜對不同的氣體組分具有不同的選擇 性滲透和擴散的特性，使空氣通過薄膜進行物理分離，達到獲 得氮氣目的。 空氣中的氧、二氧化碳、水蒸汽等滲透速率“快”， 由高壓內側纖維壁向低壓外側滲出，由膜組件一側的開口排出；滲透速率小的“慢氣”氮氣被富集在高壓內側,由膜組件的另一 端排出,從而實現了氧——氮的分離。中空纖維膜分離制氮的膜組件，是一個圓筒狀的高分子材料制成的中空纖維膜束，每束 包含上百萬根中空纖維，以提供最大限度的分離面積，每根纖 維直徑約幾十微米。壓縮空氣由纖維束的一端進入，氣體分子 在壓力作用下，首先在膜的高壓側接觸，然后是吸附、溶解、 擴散、脫溶、逸出。每種氣體都有不同的滲透速率。

3、注氮工藝原理

通過往井下注入氮氣控制底水錐進的方法源于加拿大的稠油先導實驗。該項技術的機理是向多孔介質中注入氮氣和高溫 發泡劑，以降低巖石的表面張力和界面張力，改善巖石的潤濕 性，堵塞大孔道并產生賈敏效應，降低水的相對滲透率，另外注蒸汽的同時注入非凝結性的氮氣，可增加蒸汽波及體積，同 時聚集在油層頂部的氮氣有效地減少了通過上隔離層散失的熱 量。同蒸汽一同注入油層的氮氣在蒸汽凝結為熱水時仍然是氣 態，當回采降壓時，游離氣和溶解在油水體系中的部分氮氣能有效地控制底水錐進和強化助排作用。

4、稠油蒸汽吞吐井注氮

蒸汽吞吐是增加稠油產量經濟而有效的一種方法，然而由 于油稠、生產壓差小、排液難度大、蒸汽與稠油之問存在密度差、隨周期增加地層存水增加和系統熱損失加大等諸多不利的 客觀因素，造成注汽效果差，同時采收率相對低。稠油蒸汽吞 吐井注氮，即在注汽的同時，往油套環空注入氮，既保護套管， 降低井簡熱損失，提高井底蒸汽干度，提高油井的回采水率， 簡化生產程序和管柱，降低費用;又減少作業對地層的污染和注汽量;還增產并延長有效期等。

5、氮氣泡沫調跑技術

對于稠油注汽油井，油層剖面吸汽不均勻，一些吸汽不好的油層，難以動用，有的層位，層問連通，汽串嚴重，使注汽 開采的效果變差。利用氮氣作為磺酸鹽發泡劑的充填質，能增 加泡沫強度，延長發泡時問，封堵效果好，使油層的吸汽剖面 得到改善，從而可以動用吸汽差的油層，改善注氣效果，增大 驅油面積。對某些注水效果差、成本高又難于汽驅或者汽驅效 果也差的油藏，采用氮氣泡沫調剖技術是最有效、最主要的途 徑。汽驅初期應盡早采用氮氣泡沫調剖技術，越早實施，效益 越好。錦州采油廠試驗表明:僅水驅時的驅油效率為 32% 氣后達52%，增加了60% 多;如再加泡沫劑，則達到70% ,泡沫劑360t，就增產原油9540t，投入產出比高達1: 3.5。生產井平均含水率由試驗前的91.6% 美國Midlay- Sunset油田的C26 區實施了單井網氮氣泡沫調 剖實驗，觀測到的儲層縱向和橫向蒸汽驅效果都有了相當大的 改善，這直接歸因于深層泡沫的存在，試驗期問共增油4293t。 汽驅工藝是稠油蒸汽吞吐后期比較成熟的接替技術，根據 汽驅工藝的特點，它的實施必須配套氮氣泡沫調剖技術。 結論 由于制氮所用原料是取之不盡、用之不竭的空氣，所以采 用膜制氮技術可以得到價廉、潔凈、質量穩定、易于控制的富 氮空氣；氮氣濃度一般在93% —99. 9% 范圍內。該技術具有投資 少、流程簡單、膜組件壽命長目_免維護、能耗低、體積小、露 點低、可靠性高、操作彈性大、能適應各種惡劣環境、開啟迅 速、濃度和流量可在線監控等。 在生產實踐中，已經證明使用膜制氮的經濟效益。膜制氮技術隨著選擇性高的膜材料不斷開發和研制成功，加上膜法與 有關分離技術的優化集成，將一定會在石油行業中得到越來越 廣的應用。

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