非烃类注气讲座

非烃类注气讲座第一页，共十五页，2022年，8月28日内容纲要烃类，非烃类气体概念非烃类注气的分类氮气，二氧化碳的性质氮气注气的作用和机理氮气注气存在的问题二氧化碳注气的作用和机理二氧化碳注气存在的问题非烃类注气施工检查标准第二页，共十五页，2022年，8月28日烃类，非烃类气体概念烃类气体：主要成分由C和H分子组成的烷类气体称作烃类气体，如：天然气，甲烷，环烷。非烃类气体：主要成分由非烷类组成的气体，如：二氧化碳，一氧化碳，氮气，烟道气。第三页，共十五页，2022年，8月28日非烃类注气的分类一：利用氮气和二氧化碳的特殊性质，作为驱替剂常注化，用于保持地层压力,来提高采收率。

国内从上世纪60年代起开始研究非烃类注气驱油技术。目前在辽河、胜利、江苏等油田均进行了试验，取得了一定的增油效果。对于超稠油油藏，单独注气会导致地层冷伤害，出现无法产液的情况。辽河冷37-51-582井：初期进行单独CO2吞吐，油井堵塞，后注30t低干度蒸汽解堵未成，又注2000t高干度蒸汽解堵，油井恢复生产。二：与蒸汽吞吐工艺复合或是配套，一般是先注入非烃类气体，再注入蒸汽，这样既能起到驱替，改善油水界面，酸化解堵等作用，又能避免单独注气导致的地层冷伤害，以提高采收率。第四页，共十五页，2022年，8月28日氮气，二氧化碳的性质二氧化碳的性质纯CO2的临界温度为31.11℃，临界压力为7.53MPa。常温条件下其密度比空气重50％，并且具有很低的压缩因子。与空气的密度相比，CO2的密度具有异常特性。在339K（60℃）和17MPa条件下，CO2的密度为690kg/m3，而在同样温度、压力下，空气的密度为160kg/m3，CO2密度更接近典型的轻质油密度。因此，在驱替过程中CO2重力分异的倾向比空气小得多。CO2溶于水生成碳酸。

氮气的性质常温常压下，氮气为无色无味的气体，温度为0℃，其密度为1.25kg/m3，它的导热系数为0.0205cal/m·h·℃，粘度为0.0169mPa·s；1m3液氮可变为643m3气氮。氮在室温和大气压力下是无色、无嗅、无毒和不可燃的气体。沸点为-195.8℃，冷凝点：-210℃。氮是化学性质极不活泼的气体，在常态下表现为很大的惰性，氮气的压缩因子最大，是CO2的3倍，在相同条件下，它的压缩因子也比天然气高。较大的膨胀性有利于驱油。氮气的性质受温度的影响较小，氮气在淡水、盐水及原油中的溶解性很弱，二氧化碳和天然气都比它易溶于水和油，该特性有利于用其保持油藏压力开采气藏。相同压力和温度下，氮气粘度比CO2和天然气都低。相同的压力、温度条件下氮气的密度要比CO2的密度小，比甲烷的密度高，但比其它烃类气体的密度低得多。第五页，共十五页，2022年，8月28日

利用氮气的热传导性差的特点在油套环空注氮气，可改善隔热效果，提高井底蒸汽干度,降低套管温度，保护套管。

一：注氮气减小热损失

数值模拟：井深1000m井口注汽压力15MPa温度343℃蒸汽干度0.7机理氮气注气的作用和机理第六页，共十五页，2022年，8月28日二：氮气的封堵作用。向地层注入氮气，氮气在地层空隙中发泡,堵塞大孔道，调整产液剖面。三：氮气的非混相驱替作用。注入氮气能降低水相相对渗透率，降低界面张力。四：氮气的重力分异驱替作用。在向油层注入氮气后，由于重力分异，注入的氮气就会进入微构造高部位形成次生小气顶，驱替顶部原油向下移动。五：氮气不溶于水，较少溶于油，且具有良好的膨胀性，驱油时弹性能量大，节省注气量。氮气注气的作用和机理

六：氮气的非凝特性注入地层后具有较强的压制边底水的作用，运用氮气吞吐技术能够有效地压制水锥高度，降低井底附近油水界面；同时抑制边水突进，减缓边水侵入影响，降低油井含水率，提高采收率。第七页，共十五页，2022年，8月28日氮气注气存在的问题一：N2在稠油中的溶解度很小，不起降粘作用，其增产机理主要为提高蒸汽的波及体积及补充地层能量。二：对于特、超稠油其增产效果相对较差，对于粘度小于5000mPa.s（50℃）的稠油具有较好的增产及助排效果。三：注液氮，近井地带半径1m内温度下降约为10-20℃，对于特、超稠油容易造成施工压力升高，注氮困难，因此，在施工工艺上采取先蒸汽预热地层然后注氮气再注蒸汽的方式，或者是混合注入（克拉玛依现场实施表明段塞式注入增产效果较混合注入好）。四：N2辅助蒸汽吞吐技术在油藏蒸汽吞吐的初期增产不明显，但可以起到一定的助排作用，蒸汽吞吐后期，其可以提高蒸汽波及体积并有效补充地层能量，增产效果比较明显。第八页，共十五页，2022年，8月28日二氧化碳注气的作用和机理一：溶解降粘：溶解于稠油中，（可使原油体积膨胀11%）。降低稠油粘度，增强油相流动性（羧化作用，降低油分子间引力），改善油水流度比，提高蒸汽驱替效率。二：降低界面张力：改善油水界面亲和力，增加界面活性，降低残余油饱和度。三：提高蒸汽波及体积：与蒸汽形成气泡，堵塞孔喉，产生贾敏效应，暂堵高渗透层，提高蒸汽波及体积。四：补充地层能量：溶解于稠油中，使稠油体积膨胀，产生溶解驱作用，此外，当地层压力低于饱和压力时，逸出原油补充地层能量，提高驱油效率。五：酸化解堵：溶解于水中，呈酸性，解除部分杂质。第九页，共十五页，2022年，8月28日

理一：注液态CO2，近井地带半径1m内温度下降约为10-20℃对于特、超稠油容易造成施工压力升高，注氮困难，二：由于CO2溶于水生成碳酸而引起电化学反应导致管材发生腐蚀。（检测生产井产液的PH值，井下使用防腐管具，加密观察地面计，储，运设备）。三：由于其酸化解堵作用，易造成相邻井的地层联通，发生汽窜。（H9)（做好邻井的油套压、产气量以及产出二氧化碳浓度监测，要求自施工时起至焖井结束期间，加密录取）。四：由于CO2易溶于原油中，在开采过程中经过泡沫流后，分离出来，成为伴生气进入系统，导致缓冲罐分离出的天然气烃类含量降低，不能燃烧。（25G-21）（安全排放）。

二氧化碳注气存在的问题第十页，共十五页，2022年，8月28日罐车泵车注入管线井口变频器配电柜非烃类气体注气流程第十一页，共十五页，2022年，8月28日非烃类注气施工检查标准1、按要求检查各项安全手续（临时用电许可票、HSE告知书、安全监督派遣单；工作前安全分析表、现场施工检查表、通用作业许可票、施工记录单）；2、所有进入现场施工的人员必须按要求正确穿戴劳保着装，系好衣扣和帽带，劳保用品必须在有效期内；3、含有H2S气体的施工现场施工方操作人员必须随身携带H2S气体检测仪。4、施工现场实施封闭管理，施工区域设置安全警界线及安全警示标志，禁止采用井场设备固定安全警界线；5、施工井场车辆车头朝外，禁止正对井口，车辆摆放不能处于下风口，避开闸门朝向；6、罐车增压泵与注入泵采用金属软管连接，距离不大于5m，注入泵出口与注入井之间必须采用硬管线连接，弯头处用铁链固定，距离井口大于9m，禁止穿越高压管线，禁止带压拆卸；7、变频控制柜距离井口大于10m，并固定好，变频控制柜下底与地面的垂直距离必须大于0.3m，小于1.5m，控制柜上应有危险标识；8、注入泵电机和变频控制柜必须设置接零（地）保护；9、现场用电缆和电线无破损、无接头，线路摆放整齐，严禁拖地或挂在绷绳、井架或其它铁器上，并应避免机械损伤和介质腐蚀；10、车载式注入泵的四个车轮必须垫上固定式枕木；11、雷雨、冰雪、大雾、六级以上大风等恶劣天气禁止施工；12、试压，（15MPa，15分钟)所接井口及地面管线保证在设计压力下不刺不漏，井口闸门手轮灵活好用。13、严禁同时施工，禁止交叉作业。

第十二页，共十五页，2022年，8月28日第十三页，共十五页，2022年，8月28日施工中巡回检查内容序号检查部位检查内容