氮氣在油田化工設(shè)備中應用

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1、氮氣在油田化工設(shè)備中應用　　【摘要】現(xiàn)代石油工業(yè)中，氮氣技術(shù)廣泛應用于油氣生產(chǎn)的許多環(huán)節(jié)，它具有安全、穩(wěn)定、不易燃燒、高效等特點。本文結(jié)合多年生產(chǎn)實踐，介紹了氮氣在大慶油田化工設(shè)備中的廣泛應用，結(jié)果表明氮氣技術(shù)具有廣泛的應用前景，相信在不久的將會在全油田廣泛推廣?！娟P(guān)鍵詞】氮氣；化工設(shè)備；置換由于氮氣作為一種惰性氣體，其化學性質(zhì)穩(wěn)定，一般不與任何物質(zhì)發(fā)生反應，且與油、水等介質(zhì)互不相溶，無毒、不易燃燒，并且來源廣泛，因此廣泛應用于氣體鉆井、井下壓裂，提高采收率、管道吹掃、裝置置換等油田項目中。作為國家高危甲類一級消防重點單位，我公司生產(chǎn)裝置具有高溫

2、、高壓、高轉(zhuǎn)速、易燃、易爆、易中毒的生產(chǎn)特點，因此在引進氮氣裝置后，廣泛應用于遍布薩、喇、杏及海拉爾油田的深冷、淺冷、原穩(wěn)等27套油氣初加工裝置，2座大型輕烴儲庫，4套集氣裝置，總長1890公里的氣、烴、油管線，氮氣用量每年都在100萬立方米以上，以保證設(shè)備正常運行及動火作業(yè)。一、氮氣氣源4氮氣在大氣中的含量為78%，因此不需采用化學方法制取氮氣，可采用物理方法。目前主要有兩種方法，低溫分離和常溫膜分離。低溫分離采用低溫冷卻的方法將空氣冷卻到-200℃以下，以實現(xiàn)氮氣和氧氣的分離。該方法制取的液氮具有純度高，膨脹體積大等優(yōu)點，但在常溫下儲存，運輸

3、及使用都比較困難。常溫膜分離采用先進的高分子膜技術(shù)，在常溫條件下直接從空氣中分離出純凈氮氣。其優(yōu)點是設(shè)備可車載，可移動，可現(xiàn)場制取，使用成本低廉，缺點是供氣量小，氮氣需求量大時需要長時間作業(yè)。由于大慶油田幅員遼闊，生產(chǎn)裝置分散，因此采用常溫膜分離技術(shù)為通常采取的方法。二、常溫膜分離制氮技術(shù)原理膜分離的核心是利用空氣中不同組分在高分子材料上的擴散速度不同而進行氣體分離的物理過程。高分子材料被制成如頭發(fā)粗細的中空纖維膜，氣體在纖維膜孔內(nèi)通過，水、二氧化碳、氧氣等從膜的側(cè)面通過，排放出去。而氮氣從纖維膜的末端出來，以此得到需要的氮氣[1]。膜分離氮氣原

4、理如下圖三、制氮設(shè)備工作流程制氮設(shè)備主要分為以下幾個單元。柴油機系統(tǒng)，為整套設(shè)備提供動力；空壓機系統(tǒng)，為系統(tǒng)提供充足空氣；空氣處理系統(tǒng)，對空氣進行過濾，凈化；膜組系統(tǒng)，將若干膜并聯(lián)在一起，對空氣進行氮氧分離。根據(jù)不同需要還有增壓系統(tǒng)，通過一套增壓裝置將生產(chǎn)出的氮氣壓縮到一定壓力輸4出，以滿足要求。四、氮氣的實際應用據(jù)筆者得知，目前大慶油田共有4套氮氣設(shè)備，分別為井下作業(yè)，鉆井工程，試油試采，及筆者所在的天然氣公司所有，每套設(shè)備都廣泛應用于該公司的各項作業(yè)中。在井下作業(yè)，鉆井工程及試油試采公司主要應用于氣舉排液、氮氣墊測試、正壓射孔、混注氮氣壓裂、

5、酸化、欠平衡鉆井等技術(shù)。在本人所在的天然氣公司，氮氣裝置可生產(chǎn)純度在95%—99.5%范圍內(nèi)的氮氣，每小時產(chǎn)量500—700立方米，輸出壓力1.0Mpa—6.5Mpa廣泛應用于為生產(chǎn)裝置提供啟機前的氮氣置換，管線和閥組動火作業(yè)前的管線吹掃，以及輕烴儲罐進烴退烴時的置換作業(yè)。2010年至2012年，該設(shè)備累計出勤890天次、置換裝置180套次、置換管線516條次，累計生產(chǎn)氮氣404萬余立方米。4注氮已成為提高油氣采收率經(jīng)濟、成熟的方法，在美國有30多個油田利用氮氣提高采收率。它不僅適用于常規(guī)油藏，也適用于稀油、稠油、海上、丘陵、深油藏、已接近枯竭的

6、油藏或處在開發(fā)早期的油藏等，在低壓、低滲、粘土膠結(jié)等特殊油氣藏中也有獨到的作用。氣舉排液誘噴、注水井氣舉排液、壓裂酸化后的氣舉排液、油氣井井底積水或積砂恢復生產(chǎn)、注氣井注氮試注、原油罐封頂清罐、掃線試壓、氣井排水、作業(yè)壓井、洗井、試油等方面仍有許多應用潛力有待開發(fā)，所以氮氣技術(shù)在石油化工設(shè)備中的應用會越來越廣[2]。五、結(jié)束語從多年的生產(chǎn)實踐看來，氮氣技術(shù)作為一門新興技術(shù)，在國內(nèi)油田采油工程、射孔作業(yè)，化工設(shè)備等方面的應用中只占有很小一部分，但由于安全性、可靠性、可移動制取等優(yōu)點越來越得到廣泛的重視。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代及大規(guī)模普及，其生產(chǎn)成本將越

7、來越低，應用也將越來越廣泛。參考文獻[1]汪冶平.膜制氮技術(shù)及在油氣田的應用.天然氣工業(yè)，2007，27（12）：141-143[2]沈光林.氮氣在油田生產(chǎn)中的應用.特種油氣藏，2005，12（4）：100-102作者簡介王碧，大慶油田天然氣分公司生產(chǎn)維修大隊，技術(shù)員，助理工程師。4