SUMER膜制氮产品介绍及在油田中的应用

精于品，诚于行苏州苏麦瑞气体系统有限公司主讲人：Lynn膜分离制氮系统阐述二：膜制氮设备简介三：氮气泡沫的基本原理四：氮气泡沫在油田中的应用五：作业实例六：福山油田施工总结一：膜分离制氮原理主讲人：Lynn膜分离制氮原理当混合气体在驱动力—膜两侧压力差作用下，渗透率相对较快的气体如水、氢气、氦气、硫化氢、二氧化碳等透过膜后，在膜的渗透侧被富集，而渗透率相对较慢的气体，如甲烷、氮气、一氧化碳和氩气等气体则被膜滞留在膜的滞留侧被富集，从而达到混合气体分离之目的。主讲人：Lynn膜分离制氮原理中空纤维截面示意图多孔支撑物分离层涂层不同规格的氮气膜组件产生的氮气中空纤维膜Prism膜：半渗透聚合物材料，纺丝技术形成中空纤维膜；主讲人：Lynn膜分离制氮原理渗透分离制氮过程：利用各气体在Prism膜内渗透扩散速率不同的物理方法分离，排出富氧空气，留下高纯度氮气。H20CO2O2AirNitrogenPrismAlpha分离器富氧空气流空气入口氮气出口中空纤维丝Ar主讲人：Lynn膜分离制氮原理膜分离制氮的工作机理：

当两种或两种以上的气体混合物通过中空纤维膜时，由于各种气体在膜中溶解度和扩散系数的差异，导致不同气体在膜中相对渗透速率之不同。根据这一特性，可将空气中的的各类气体分为“快气”和“慢气

主讲人：Lynn内容三：氮气泡沫的基本原理四：氮气泡沫在油田中的应用五：作业实例六：福山油田施工总结一：膜分离制氮原理二：膜制氮设备简介主讲人：Lynn膜制氮设备简介基本参数1、设计注气压力≤35Mpa2、设计注气量≤1200m3/h，主讲人：Lynn膜制氮设备简介膜分离制氮系统工作流程：空压机—水气分离器—空气过滤器—空气加热器—膜组－增压机-输出高压氮气—井口氮气流量输出压力氮气纯度1-1200Nm3/h1－50MPa95-99.9%主讲人：Lynn膜制氮设备简介膜分离制氮系统工作流程：膜分离制氮机空气压缩机氮气增压机（三）（一）（二）井口阀组压缩空气低压氮气高压氮气主讲人：Lynn膜制氮设备简介主讲人：Lynn膜制氮设备简介主讲人：Lynn内容四：氮气泡沫在油田中的应用五：作业实例六：福山油田施工总结一：膜分离制氮原理二：膜制氮设备简介三：氮气泡沫的基本原理主讲人：Lynn氮气泡沫的基本原理

氮气泡沫的形成使气体压力超过水压，气体进入水中。利用高压水的动力，将气液两相通过一系列固定叶轮，剧烈改变流向，产生流体内的搅动，可以使气泡粉碎，气体成微小气泡分布在水中。搅拌叶轮越多，越均匀。高压氮气由氮气车输送，高压水由高压柱塞泵输送。主讲人：Lynn氮气泡沫流体工艺流程井口阀组柱塞泵（水泥车）氮气增压机泡沫生成撬块水罐高压氮气高压液体高压氮气泡沫氮气泡沫的基本原理主讲人：Lynn氮气泡沫的基本原理泡沫发生器结构图进口气体液体入口氮气泡沫液螺旋叶轮主讲人：Lynn内容五：作业实例六：福山油田施工总结一：膜分离制氮原理二：膜制氮设备简介三：氮气泡沫的基本原理四：氮气泡沫在油田中的应用主讲人：Lynn一：氮气泡沫驱油注氮气泡沫驱油实际是在向井内注入氮气的同时，加入高分子表面活性剂，活性剂在地层中遇水形成稳定的泡沫，在氮气的携带下向油层深处推进，由于泡沫具有“遇油消泡，遇水稳定”的特性，在油层上部含油层段消泡，而在底部高渗条带含水区形成稳定泡沫，从而在近井地带形成泡沫区，根据球泡在流动到孔喉处的毛细管应力公式：P=2δ（1/R1-1/R2）主讲人：Lynn一：氮气泡沫驱油

当气泡大而稳定时，R2越大，其毛细管应力P越大，从而增加了水相流体的渗流阻力，堵塞油层底部大孔道，抑制边水突进，降低油井含水上升速度，实际该效果是人工在油层高渗条带增强贾敏效应造成的。注氮气泡沫的第二个作用是其高分子表面活性剂能有效改变油层岩石的润湿性，使岩石颗粒表面由亲油向亲水方向转化，提高洗油效果。同时，利用氮气在油层中的扩散突进，在一定程度上提高了地层能量，形成氮气驱，增加了油井产液量，从而达到了增加油井产量的目的。主讲人：Lynn二：氮气气举排液1：气举排液原理利用氮气作为安全气体，使用一定压力、排量氮气设备对井筒液体进行举升，随氮气在油套环空的注入，压力随着气体注入量的增加逐渐变大，迫使环间液面下降，井筒液体会不断从放喷口流出。随高压氮气的不断注入和压力的升高，环间液面会持续下降，当环间液面降至油管鞋时，压缩的氮气进入油管，在油管内不断上升，对井底回压迅速降低，地层与井底压差急剧增大，在强大压差的作用下，管注内及近井地带的液体被排出。主讲人：Lynn二：氮气气举排液氮气：惰性气体——安全现场制氮——经济、灵活举升深度大（配合连续油管或气举阀更好）污染小2:氮气气举的优势主讲人：Lynn三：氮气泡沫施工流程图制氮系统加压系统泡沫剂计量泵泡沫发生器1、泡沫调剖流程图制氮系统加压系统单流阀井口2、氮气辅助注气流程图制氮系统加压系统3、氮气压水锥流程图井口主讲人：Lynn四：氮气泡沫冲砂、洗井工艺技术

在用常规流体冲砂、洗井作业中，由于入井液的漏失及滤失，往往会对油气产层造成一定的污染，影响作业后的产能，对于一些漏失严重井，甚至不能建立正常的洗井循环。使用氮气泡沫流体可以有效地解决上述问题，氮气泡沫流体冲砂洗井就是利用泡沫流体粘度高、密度小、携带性能好的特点，将泡沫流体作为携带液或压井液，在油管和环空中循环，控制泡沫密度达到平衡地层压力的目的，依靠泡沫流体冲散井内积砂或结蜡，以达到洗井、冲砂的目的。泡沫流体冲砂洗井可广泛应用于各种油气井。主讲人：Lynn氮气泡沫流体冲砂、洗井主要优点：

氮气泡沫密度低，可实现低压或负压循环，以免漏失；氮气泡沫粘度高、滤失量少、液相成分低，可大大减少对产层的伤害；氮气泡沫的悬浮能力强，可以把井底和油、套管壁上的固体颗粒或其它赃物带出；可以诱导近井地带赃物外排，以解除产层堵塞，同时还可以诱导油流。四：氮气泡沫冲砂、洗井工艺技术主讲人：Lynn在清水（或现场污水）中加入化学起泡剂，在注入适当气体（氮气）的条件下充分搅拌，使气泡的直径变小，气泡充分分散在液体中，就形成氮气泡沫流体。在施工现场配置起泡洗井液，经柱塞泵加压与高压氮气在泡沫发生器中充分混合，形成均匀泡沫注入井筒中。泡沫的密度是用气液的混合比控制的，应计算出在井筒中建立正常循环时的最大允许密度，考虑携砂量的要求，再考虑循环中的压力环境变化和流阻的变化，决定施工控制的地面流体密度。四：氮气泡沫冲砂、洗井工艺技术主讲人：Lynn使用水泥车将混有起泡剂的水溶液与高压气体在泡沫发生器中充分混合，形成均匀的泡沫流体作为冲砂洗井液，在油管和环空间建立正常循环，进行正循环（或反循环）冲砂洗井。建立循环后，控制流体的密度和流量，边循环边下放油管冲洗砂柱，循环出的液体经旋流除砂器清除液体中的砂粒，除砂后泡沫流体可以直接回水箱自然除气，循环使用，如果泡沫太丰富，自然除气不及时，可适量使用消泡剂消泡。在洗井中尽量不要中断循环。四：氮气泡沫冲砂、洗井工艺技术主讲人：Lynn现场图片四：氮气泡沫冲砂、洗井工艺技术主讲人：Lynn五：氮气泡沫排液工艺技术酸化液（残酸）压裂液压井液井底积液各种入井液举通井筒或降液到预定深度，实现诱喷的目的

主讲人：Lynn五：氮气泡沫排液工艺技术主讲人：Lynn与气举机理一致可通过调节泡沫密度、回压来控制压差泡沫携液、携砂能力强启动压力低，可进行深井排液清洗能力强，可解除稠油粘结等有机堵塞氮气泡沫排液机理五：氮气泡沫排液工艺技术主讲人：Lynn

低密度泡沫大量应用于排酸、排泥浆、排压裂液、排压井液等作业中。与单纯气举排液比较有以下优点：◆低密度泡沫可以实现不动管柱作业。特别是针对深井不需采用气举阀或连续管，即可实现深井排液，启动压力低。◆泡沫流体携带性能好。泡沫有良好的携液和携砂性能。五：氮气泡沫排液工艺技术主讲人：Lynn六：氮气泡沫酸酸化工艺技术泡沫酸酸化工艺是一种对低渗、低压、水敏性地层很有效的新型酸化增产技术。常规酸液体系中加入起泡剂和稳泡剂，通过泡沫发生器与氮气混合，形成泡沫体系，同时兼有泡沫流体性质和酸化能力，特别适用于多层非均质油层酸化、低压、低渗井酸化以及老井的重复酸化。主讲人：Lynn氮气泡沫酸酸化特点：泡沫的携带能力较强，利于将酸岩反应生成的微粒和岩屑带到地面，带出的微粒量通常比普通酸高7倍以上；返排到达井口时由于压力突降，泡沫迅速膨胀，形成井筒内的低压并产生回流，利于乏酸返排；泡沫酸中含有大量气体酸液量小，不易引起粘土膨胀，特别适合含水敏性粘土储层的酸化；并且由于泡沫流体的剪切稀释特性，使高渗透层得以暂堵，使酸液转向进入低渗透层，更高效和均匀地分布，达到了转向酸化的目的。六：氮气泡沫酸酸化工艺技术主讲人：Lynn起出井下生产管柱→下光油管至油层底界→挤入前置泡沫段→正挤前置泡沫酸→正挤主体泡沫酸→正挤后置泡沫顶替液，关井反应1～2h，低密度泡沫反洗井排残酸，放喷，排出乏酸。六：氮气泡沫酸酸化工艺技术主讲人：Lynn泡沫酸有深穿透能力，可用于大段碳酸岩储层的酸化施工。多层非均质油层酸化。老井的重复酸化。适用于滤失难以控制的储层。低压、低渗或水敏性储层。六：氮气泡沫酸酸化工艺技术主讲人：Lynn七：氮气泡沫在油田中的其他应用一、泡沫流体在钻井中的应用泡沫液钻井（欠平衡钻井）泡沫液体钻井可以是负压钻井也可以是平衡压力钻井。在一般的泥浆中充入气体降低其密度，可以降低到接近地层压力（平衡压力钻井技术）或低于地层压力（负压钻井技术）。绝大多数是负压钻井。负压钻井中一般使用氮气为气相介质，主要从安全角度考虑。可以防止洗井循环中天然气逸出与空气混合后的爆炸、燃烧等危险。一般使用高压大排量的车装氮气发生装置（最小排量每分钟42方），如膜分离装置产生较高纯度的氮气，用高压气体压缩机增压，注入钻井液内形成低密度泡沫钻井液。

主讲人：Lynn七：氮气泡沫在油田中的其他应用二、泡沫流体排酸技术的应用

酸化后，酸液和岩石反应的生成物若在地层中停留时间过长，将发生某些反应，生成二次沉淀，同时与悬浮在残酸中的一些不溶物质沉降堵塞地层孔道，影响酸化施工效果。常规酸化后往往由于残酸返排不完全，使酸化产物在地层沉淀，造成二次污染使酸化增产效果不明显。低密度泡沫液排酸是利用向油、套环形空间注入低密度泡沫液，将井筒液体从油管内排出。通过不断注入低密度泡沫液进行循环，逐步降低井筒流体的密度，减少液柱对地层的回压，以达到举通井筒或降液到预定深度，实现诱喷的目的。使用低密度泡沫可大大降低井筒的液柱压力，形成井筒较地层的负压，可以使地层中残酸比较完全地排入井筒，进而随泡沫流体排出地面，达到酸化后排酸的目的。

主讲人：Lynn七：氮气泡沫在油田中的其他应用三、泡沫流体混排解堵技术应用油井生产过程中井桶脏、近井地带堵塞问题十分突出。堵塞物成分为无机物结垢、蜡、胶质沥青、粘土、沙粒、铁腐蚀物等，个别井还有作业后未排完的植物胶残渣、水泥残渣等表现为有机、无机等的复合堵塞物非常普遍。现场实践表明，常规的洗井解堵措施对上述堵塞物较难获得满意的处理效果。常规措施效果较差的原因是油井普遍存在低压漏失现象，洗井液进大于出，解堵后返排困难，易造成新的伤害。低密度泡沫流体混排解堵是利用水基和氮气产生泡沫工作液，此技术不仅依靠复配筛选的化学配方来实现它的特殊效果，而且充分利用机械、物理、化学等综合作用，通过有效的地面工艺流程来实现，即可选择堵塞层位，又可有效清洗油垢，并可及时携带反应物杂物返排。其作用机理为：泡沫流体的产生，具有一定的视粘度，这种流体首先进入流动阻力较小的主渗流大孔道（非堵塞层），流动阻力随注入量的增加而增大，当增大到超过小孔道，高低渗透层注入压差平衡条件下，停止注入泡沫前置液，向地层挤入解堵剂，然后利用低密度泡沫流体负压返排，高粘泡沫液携带固体颗粒能力强，并有洗油和冲刷洗涤管线等功能。

主讲人：Lynn七：氮气泡沫在油田中的其他应用四、氮气泡沫流体扫线泡沫流体是气液两相流体，具有流体密度方便调节，通常密度低于水、粘度高于水、携带能力强等优点。性能优良的泡沫具有泡沫稳定性好、耐油性好、洗油能力强等特点，特别适用于输油管线的清洗，泡沫液中表面活性剂成分通常都是优良的表面活性剂，具有较好的洗油能力，同时泡沫的粘度比纯气体和纯液体都大，接近油的粘度，对管线中液体的驱替效果好，粘度大也十分有利于携带固体。使用氮气作为气相，主要利用惰性气体的安全性，可以防止天然气与空气混合后的爆炸危险，采用现场制氮，使用效果好，成本低。海上管线氮气泡沫清管扫线，主要是利用氮气惰性气体的安全性能和泡沫流体的洗油及携液性能，安全地对海上管线进行清扫，满足海上管线维护及清理要求。基本步骤为：使用氮气泡沫和氮气对海上油气管线进行清扫，清扫出的氮气放空，污液进流程或装船。用氮气泡沫做前置段塞，然后用氮气驱动，清扫管线内的污液。主讲人：Lynn内容五：作业实例一：膜分离制氮原理二：膜制氮设备简介三：氮气泡沫的基本原理四：氮气泡沫在油田中的应用六：福山油田施工总结主讲人：Lynn氮气泡沫调驱氮气泡沫冲砂、洗井氮气压水锥、气锥氮气隔热氮气气举采油、排液氮气油层助排氮气吞吐采油氮气泡沫酸化、压裂氮气泡沫防砂氮气泡沫射孔氮气泡沫欠平衡钻井石油管道清扫氮气/泡沫在油田开发上的广泛工艺如下七：氮气泡沫在油田中的其他应用主讲人：Lynn作业实例胜利油田桩西ZG18-3井氮气泡沫诱喷施工

完井日期2008.12.29人工井底5100m完钻井深（m）5100固井质量中等生产井段（m）4281.7-5100生产层位O+∈+Arz补心高（m）10.5油层厚度818.3m孔隙度3-5套管内径220.50mm尾管固井情况水泥固井1671-3900m：基础数据：主讲人：Lynn作业实例施工前对该井的分析

第一：该井地层压力系数低，该井的地层能量相对于其5100m的深度来说显得不足，即使是低密度的泡沫液的液柱压力也可能高于其地层压力，所以该井在施工时应该采用正反交替注入的方式注入。第二：该井油层的渗透性强，且油层厚度较长，在施工过程中漏失量较大，针对这的情况需要首先用泡沫液进行堵漏作业，这样才能可能建立正常的循环。

主讲人：Lynn作业实例施工过程：

10:00人员设备到达施工现场开始做施工前的准备，连接管线，配置发泡剂等。11:10在准备工作完成后启动设备开始作业，从套管反注氮气泡沫液。起始压力2.0MPa，20分钟后压力降至1.8兆帕，泡沫入井密度0.4左右。施工开始3小时以入井压力一直未见升高，从14:30压力有所升高，但过程十分缓慢。到17:30总计用水约135m3最高压力3.6Mpa。由于施工过程中一直未见返液，所以在现场与甲方人员协商在17:30正挤15m3泡沫剂后观察能否建立循环。17:30开始正挤15m3泡沫液，最高挤注压力3.0Mpa，然后再反挤同时从油管口放空，晚上10:00油管出口出现明显返液，12：00诱喷成功。结束后接到公司监督通知可以结束施工撤离现场，关闭油套阀门，待稳定后观察压力情况。主讲人：Lynn作业实例施工总结：和我公司分析的情况大致相同，施工过程中井口压力低且升压缓慢，在这种情况下很难建立循环难以达到施工目的。造成这种情况地主要原因主要有这几方面。第一：地层压力系数低，所以出现井口压力较低的现象。第二：油层的渗透性强，且油层厚度较长，在施工过程中漏失量较大。第三：现场泵车排量最高只有20m3左右且热水供应速度受限，在这种入井量小漏失量大的情况下也使建立循环提高了难度。第四：该井施工最终成功，得到甲方的表扬。这进一步说明氮气泡沫对漏失严重井有其传统工艺所不能比拟的优势。主讲人：Lynn内容五：作业实例一：膜分离制氮原理二：膜制氮设备简介三：氮气泡沫的基本原理四：氮气泡沫在油田中的应用六：福山油田施工总结主讲人：Lynn福山油田施工总结我公司氮气项目部在福山油田的大力支持和指导下，在几个月的时间里对停产井、生产井、试油作业井进行了气举排液施工，并且针对福山油田具体情况总结了一些特定的施工方法，完成了施工要求，并达到了良好的施工效果。主讲人：Lynn积液井气举施工总结施工原因及目的

经过多年的开采地层能量逐年下降的同时含水量逐年增高，地层压力下降较快，仅仅依靠生产井本身的能量已经很难把积液带到井口，积液又抑制生产能力甚至完全把井压死造成停产，同时在近井地带反凝析形成积液堆积。通过施工我们发现通过氮气气举作业能够达到排除井底大部分积液，能够达到恢复一段时间生产的目的。主讲人：Lynn积液井气举施工总结积液井气举施工井次井号开始时间施工时间（h)氮气量（方）花2-18A2010-5-1116:3011.511119花2-7X2010-5-1313:1552.553553花2-32010-5-1421:009.58900花2-13X2010-5-189:001312100花2-17X2010-5-2610:503530700花东1-4X2010-7-98:001212084主讲人：Lynn积液井气举施工总结施工效果举例以花2-18A为例，该井位于福山凹陷花场构造花2-3断块施工前停喷关井。我公司对该井施工作业后，根据现在该井的生产情况和施工前后测井数据的对比以及对现场出液量的计算气举作业能够起到排除井底积液，达到恢复生产能力的目的。利用气举作业把井筒内的压井液举出就能保证一段时间的正常生产。主讲人：Lynn积液井气举施工总结施工效果及制约因素1：对于因积液导致的减产停产井，气举后效果明显。而对于因其他原因如地层能量不足、水淹等情况效果并不明显，还有待更进一步的分析。2：制约气举作业在生产井上的进行施工主要原因是排液流程问题，因考虑到安全以及环保的问题举出的气和液不能够随便排放，必须通过现场流程或者进站流程排放，这就对选井工作制造了很大的障碍。

主讲人：Lynn积液井气举施工总结今后施工建议1：对于出液严重的生产井建议采用周期气举排液的方式，以发挥其最大的产能。2：对于因地层能量不足引起的区块，应采用补充地层能量的方式来延长生产时间。主讲人：Lynn试油作业井气举施工总结施工原因及优势

气举施工能够很好的排出井中的压井液，为试油作业对该井的生产能力的认识提供良好的条件，同时产生较大生产压差能起到解除钻井和作业过程中地层污染问题，及时准确的认识储层，为以后的工作提供了可靠依据。可以缩短作业的时间提高作业效率。气举排液比抽吸排液安全、快捷、掏空深度大。主讲人：Lynn试油作业井气举施工总结试油作业井气举施工井次井号开始时间施工时间（h)氮气量（方）花12X2010-6-114:002119964花2-32010-6-916:001919200花2-11X2010-6-1316:303537088花3-22010-6-169:006052508花东1-10X2010-7-317:2017.518720花东8x2010-7-518:0023.525000花3-22010-7-109:5038.534612花东1-4x2010-7-1410:302.52340莲4X2010-7-216:507.57502花东8x2010-7-2811:0010.510730花12X2010-8-314:00910470主讲人：Lynn福山油田施工总结施工效果举例1：花东1-10X。该井为新井试油阶段，井深3553.9～3574.2米。对该井实施气举作业共举出15方液，作业后很快就对该井该层的产能做出判断。2：花12X第一层试油，通过气举排液很快认识了第一层具有工业油气流价值。花东8井在气举排液施工中，在液排空后见气，点火炬燃烧十余分钟后熄灭，分析该层有油气显示，但产能较低，对认识储层及后期区块开发、单井措施提供了可靠依据，这是受抽吸深度和抽吸强度限制的抽吸工艺很难达到。3：莲4X井原油压井作业后，用气举排液，安全快捷的恢复了产能。而传统抽吸工艺周期长，危险大，很容易造成井筒事故。4：花东1-9X：该井施工目的就是解卡，在气举前可以使用泵车建立循环却不能够解卡，而气举后压井上提，解卡成功主讲人：Lynn福山油田施工总结今后施工建议1：对于一些油气反映较好的新井采用压裂方式进行增产。2：建议一些井实施泡沫酸化、泡沫解堵可快捷彻底的解除钻井和作业过程中的地层污染，可以起到增产的效果。主讲人：Lynn第二次到海南施工情况序号井号开始时间结束时间施工时间累积（h)氮气量（方）井深（米）3花东6-3x2010-10-2417:002010-10-2512:3014162903882.9～3912.94花东6-2x2010-10-2512:002010-10-2522:5012.5119253925.3～3947.05花12X2010-10-298:302010-10-3111:3017197443208.8～3306.6序号井号开始时间结束时间施工时间累积（