氮气在稠油热采中的应用课件.ppt

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1、氮气在稠油热采中的应用,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气对蒸汽吞吐热损失的影响分析,氮气导热系数低(导热系数为0.0328)，注蒸汽过程中，由光油管注入蒸汽，油套环空注入氮气，既可减小井筒热损失，又能降低套管温度，保护套管。,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气对蒸汽吞吐热损失的影响分析,尤其对埋深浅的油层,此项工艺技术取消了高温隔热管、伸缩管等井下工具，减少了作业次数，不仅节省了费用，也防止了油井因压井而造成的热损失及其对地层的伤害。,抽油杆,注蒸汽,注氮气,光油管,套管,一次管柱泵或杆式泵,油层,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气对蒸汽吞吐热损失的影响分析,根据现场实测资料，若采用7套管、41/2隔热油管，则环空

2、有水时，井筒总传热系数(Uti)为2028w/m2.oC环空注入氮气、无水时，井筒总传热系数为10w/m2.oC 即井筒热损失将降低12倍.,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气对蒸汽吞吐热损失的影响分析,数模结果表明，对于深度1000m的油井，井口注汽压力15MPa，温度343oC，蒸汽干度70，注汽速度6t/h时，,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气对蒸汽吞吐热损失的影响分析,截止到1999年底，辽河油田先后在齐40块齐40-7-26等三口汽驱注汽井进行单纯注氮隔热施工；监测数据证明隔热效果良好，超过了下隔热管、热采封隔器、伸缩管等的隔热效果。,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气对蒸汽吞吐热损失的影响分析,截止到1

3、999年底，辽河油田先后在齐40块齐40-7-26等三口汽驱注汽井进行单纯注氮隔热施工；监测数据证明隔热效果良好，超过了下隔热管、热采封隔器、伸缩管等的隔热效果。,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气对蒸汽吞吐热损失的影响分析,注蒸汽的同时注入氮气，由于氮气与蒸汽间的密度差，其会将向上超覆的蒸汽与油层顶部的页岩盖层隔离开，从而减少了向上覆盖层的热损失。,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气对蒸汽吞吐热损失的影响分析,数模结果表明,常规蒸汽吞吐将比蒸汽+氮气吞吐热损失多25。,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气减缓蒸汽吞吐地层能量递减的作用分析,氮气为非凝析气体，不溶于水，微溶于油，其压缩系数是二氧化碳的三倍，具有比其他气

4、体(二氧化碳、甲烷、烟道气)更高的膨胀性；由于这些特点，氮气进入地层后，能及时补充地层能量，增加地层压力。,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气减缓蒸汽吞吐地层能量递减的作用分析,从数模结果来看，蒸汽氮气吞吐的开采效果明显比常规蒸汽吞吐好。,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气减缓蒸汽吞吐地层能量递减的作用分析,表中为标况下统计结果，净产油指去除燃料油及注氮费用的产油量。,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气减缓蒸汽吞吐地层能量递减的作用分析,压力对比显示，添加氮气后地层能量得到了恢复。注氮蒸汽吞吐地层能量比常规蒸汽吞吐高0.20.3。,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气减缓蒸汽吞吐地层能量递减的作用分析,注氮气对蒸汽吞吐地层压力

5、的影响目前尚无实例，但从9597年在新疆九6区J11油藏注氮气辅助提高蒸汽吞吐效果试验结果来看，实施注氮气后，平均周期产油580t，比上个周期提高了218t，周期生产293d，生产时间延长了51d。,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气减缓蒸汽吞吐地层能量递减的作用分析,与其他纯蒸汽吞吐的井相比，在相同条件下，注氮井平均周期产量达到1026t，周期生产天数293d，油汽比0.45，回采水率104，而单纯注蒸汽井平均周期产油238t，周期生产天数81d，油汽比0.11，回采水率474.。这相当于注氮气使蒸汽吞吐地层弹性能量增加0.66倍。,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气拓展蒸汽吞吐加热范围的作用分析,注蒸汽的

6、同时注入氮气，由于氮气的分压作用，使已冷凝的蒸汽被再次汽化，携带热量向冷油区扩散。 稠油因油水流度比较大，故常规蒸汽吞吐的冷凝水指进较严重。当水和氮气混注时，由于氮气微气泡的作用和气体的可压缩性，抑制了水的指进，使油层吸气剖面得到一定改善。,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气拓展蒸汽吞吐加热范围的作用分析,由于氮气的贾敏效应将使热水波及到被微气泡堵塞孔洞以外的区域，从而扩大了加热范围。 通常情况下，蒸汽前缘将是热水，主要驱替油藏下部；注入氮气由于重力的作用携带部分热量向上运移，从而扩大了垂向加热范围。,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气拓展蒸汽吞吐加热范围的作用分析,冷4393158井注氮前后吸汽剖面对比图,

7、吸汽量（）,深度（m）,注氮后,注氮前,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气拓展蒸汽吞吐加热范围的作用分析,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气拓展蒸汽吞吐加热范围的作用分析,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气提高蒸汽吞吐回采水率的作用研究,氮气为非凝析气体，体积随温度变化不大,油层中氮始终是气态；因氮气体积系数大，在吞吐回采降压阶段，气体膨胀，可强化助排油、水,尤其可以增加回采水率，降低近井地带含水饱和度，改善吞吐效果；这种效果在高轮次吞吐井中尤为明显。,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气提高蒸汽吞吐回采水率的作用研究,目前注氮助排技术已被越来越广泛的使用。9597年新疆油田注氮吞吐使回采水率比上一轮次提高12141。,注氮气

8、辅助蒸汽吞吐,注氮气提高蒸汽吞吐回采水率的作用研究,98年底，辽河油田在杜84块超稠油水平1井进行注氮排水施工效果明显。（注氮前水平1井注汽量为8m3/h，水平2井产液量为84m3/d，井底积水较多。）,*（控制井口）：因温度、压力高，故井口控制排量,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气提高蒸汽吞吐回采水率的作用研究,数模结果进一步表明，注氮将提高吞吐回采水率。,注氮气辅助蒸汽吞吐,其他注氮气的作用,在适宜的条件下，氮气可以溶于原油，从而降低原油粘度，膨胀原油。 从国外的实验室资料来看，氮气可以抽提原油中的轻质成份，改善油品性质。 氮气、水的携带作用将降低残余油饱和度。,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气油藏适

9、宜条件研究,块状油藏和互层状油藏（有效厚度都是15m）加入氮气后的吞吐效果都较前一周期有所改善，其中互层状油藏改善明显。,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气油藏适宜条件研究,层状油藏,（增产率：注氮后产油量增量/常规吞吐产油量）,层状与块状油藏注氮吞吐增产效果对比,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气油藏适宜条件研究,这是由于，在条件相同的情况下，块状油藏常规吞吐的开采效果就比层状油藏好，主要表现在热损失小，加热范围大，产出投入比高等；加入氮气后，由于氮气在减少热损失、增加地层弹性能量以及扩大加热范围等方面的作用，将弥补层状油藏的不足，大幅改善吞吐开采效果。,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气油藏适宜条件研究,注氮气辅

10、助蒸汽吞吐,注氮气油藏适宜条件研究,增产效果对比说明，油层厚度薄，增产幅度大。,（增产幅度：加氮以后产油量/加氮前产油量）,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气油藏适宜条件研究,研究结果表明，相同条件下，常规吞吐油层下限为5m时，注氮辅助蒸汽吞吐的油层下限可以放宽至4m。,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气操作条件优化研究,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气操作条件优化研究,IR蒸汽吞吐生产的日效益，元/d； Qo蒸汽吞吐产油量，m3； Qf蒸汽吞吐燃油量，m3（取1m3原油产生14t蒸汽，标况下注氮成本按1.26元/m3 ）； Pr油价，元/m3（按1000元/m3计算）； Ci注汽作业费，元（优化中取10万元/次）

11、； Cp单井操作费，元/d（优化中取600元/d）； t生产时间，d。,优化中采用的目标函数,注氮气辅助蒸汽吞吐,注氮气操作条件优化研究,注氮气与注蒸汽强度存在一最佳比例，九6区以及杜66块两个井组的最优注氮气强度均为注蒸汽强度的0.71.0倍（地层条件下）。 注氮时机与地层的吸气能力有关，实施中应考虑油层实际吸气能力以及可能的增产效果进行开发设计。第三或第四周期开始注氮将较为适宜；前两周期注氮效果不好，且注气动态表明，设计的注气量难以完全注入，并影响注蒸汽动态。,注氮气泡沫非混相驱,氮气泡沫非混相驱开采机理及物模实验结论,氮气是一种非凝析气体，在水和油中的溶解度虽然很低，但在地层中能够形成微

12、气泡，油气水三相形成似乳状液的流体，降低了原油粘度，提高了驱油效率；泡沫剂是一种表面活性剂，能大大降低油水界面张力，使驱油效率进一步提高。,注氮气泡沫非混相驱,氮气泡沫非混相驱开采机理及物模实验结论（续）,氮气泡沫非混相驱可大幅度提高驱油效率。热采所采用锦45块原油所做的室内物模实验结果，可以看到，在相同驱替倍数条件下，氮气泡沫驱替方式的驱油效率比水驱和氮气水驱的驱油效率高约20%。,注氮气泡沫非混相驱,氮气泡沫非混相驱开采机理及物模实验结论（续）,氮气泡沫非混相驱可以封堵调剖，改善波及系数。室内实验表明，当岩心中含油饱和度低于20%时，在岩心孔隙孔道中可以形成稳定的泡沫流，流动阻力提高几十倍

13、，从而封堵水窜通道。此外，渗透率越高，形成泡沫的封堵能力越强。,注氮气泡沫非混相驱,氮气泡沫非混相驱开采机理及物模实验结论（续）,由于重力分离作用，注入气体在地层中上浮，可以波及注入水所达不到的地方，从而改善油层的垂向波及系数。,注氮气泡沫非混相驱,氮气泡沫非混相驱开采机理及物模实验结论（续）,物模实验结果表明，非混相驱由于驱替液（化学剂+水+氮气）形成微泡的作用和气体的可压缩性，有效地控制了水油流度比，减少了驱替液的指进，抑制了注入水的突进，从而有利于径向封堵高渗透层，扩大扫油面积及驱油效率。,注氮气泡沫非混相驱,锦90断块非混相驱试验井组基础油藏参数,注氮气泡沫非混相驱,辽河油田锦90块氮

14、气泡沫非混相驱现场试验情况分析,注入井油、套压大幅度上升 生产井见到了明显的封窜、调剖增产效果 吸水剖面较水驱阶段有所改善,注氮气泡沫非混相驱,辽河油田锦90块氮气泡沫非混相驱参数优化,起始注剂浓度在0.5%，在生产井出现突破后将注剂浓度降为0.3%。采用小段塞注入方式，持续时间在10-30天。气液比应保持在1:1。突破前注液速度保持120m3/d。采用污水回注方式，可以节约能量并简化注入工艺。,注氮气泡沫非混相驱,辽河油田锦90块氮气泡沫非混相驱预测及评价,非混相驱采出程度 1113比同等条件下水驱提高 57泡沫剂成本对项目的经济效益影响较大，选择合适的泡沫剂是此类项目经济可行的关键锦90块氮气泡沫非混相驱的内部收益率为15,导热系数的定义,1 导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K,C）,在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米?度（W/m?K,此处的K可用C代替）。2 导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。3 通常把导热系数较低的材料称为保温材料，而把导热系数在0.05瓦/米?度以下的材料称为高效保温材料。,