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1、氮气应用技术,主要内容,1.氮气的性质 2.氮气设备 3.氮气的应用,氮气的性质,液态氮密度为807.7kgm(6.741bgal)，沸点一195.8C(一320.36F)。 液态氮转化为气态氮， 其体积将增大为原体积的696倍。1加仑液氮可产生93.1标准立方英尺氮气。 氮气属于惰性气体，不容易于其它物质发生化学反应，无腐蚀，低溶入油和水。,氮气设备,1.液氮储存装置 2.氮气转化设备(氮气泵),液氮储存装置,常见的液氮储存装置是氮气罐，它分为低压和高压两种，低压罐承压在100psi以下，高压罐承压在100psi以上。其容积一般为2000加仑和2500加仑两种。其结构分为内外两层，内层由不锈
2、钢制成，外层由锻钢制成，两层之间有隔热层，防止热交换。罐上配有调压阀，液位表，安全阀，放压阀等。,2000加仑低压氮气罐,2500加仑高压氮气罐,氮气转化设备（氮气泵）,氮气泵的作用就是将低压液氮转化成高压常温氮气。由于制造厂商不同氮气泵的结构大不相同，但是其基本原理是一样的。首先将低压液氮增压至50到100psi，然后由高压泵泵出，最高压力可达15000psi，最后经过加热得到我们所需的氮气。,SPU90氮气泵,SPU230氮气泵,氮气应用,1)气驱作业。 2)增压手段。 3)混合气体。,气驱作业,1.驱动通径规对地面管线通径。 2.将油管中或油井系统的液体驱替出来。 1）替空油管或环空。
3、2）气举作业。与连续油管配合连续不断地替出井内液体。,地面管线通径氮气量计算,1.首先要确定驱动通径规所需压力; 2.管线温度; 3.管线容积; 根据手册查出体积系数,计算出氮气用量。,例： 对内径12“长度20公里管线通径，假设所需氮气压力为300psi，温度为600F，计算所需氮气量。 管线内容积 V=0.25 x 3.14 x12 x12 x 0.0254 x 0.0254 x20 x 1000=1458.6 M3=9174 bbl 根据手册查出体积系数V/V=122 所需氮气量122 x 9174=1119228 scf (标准立方英尺） 折合液氮量1119228 93.1=12022
4、 gal,油管及环空顶替氮气量计算,对于油管及环空顶替氮气量的计算较复杂。不但要考虑容积，而且要考虑井内温度梯度、井底压力、井口压力的影响。氮气量计算可借助专用的软件进行计算。也可以借助手册进行查表计算，但是计算起来较为复杂。,例：在5.1/2“ 套管中下入2.7/8”油管,油管深度为6000英尺,油管内为9.62#/gal 盐水,油管内容积为35bbl,井筒温度梯度1.1DEGF/100 ft,欲替空油管内盐水,计算氮气量及井口压力。 首先计算井底压力：BPH=(9.62#/gal)(0.052)(6000ft)=3000 psi 然后根据温度梯度、井底压力、深度查表得到，井口压力 WHP=
5、2502 psi 体积系数V/V=928 scf/bbl 氮气需要量(928scf/bbl)(35bbl)=32480 scf,气举作业,气举作业是一种最常见的氮气作业，通常通过连续油管将氮气泵入井中，连续替出液体降低井筒内液柱压力，最终达到在地层压力作用下自喷生产。 在气举过程中通过调节氮气排量及连续油管下入深度控制气举效果。氮气排量越高排液速度越快，但单位体积氮气带出的液体降低。连续油管下入深度增加可相应降低氮气排量，但连续油管作业风险增加。,增压作业,增压作业常用于正压射孔，通过泵入氮气控制井底压力。用氮气控制井底压力可减少射孔后液体对油藏的污染。,混合气体,混合气体就是将氮气与其它液体混合使用，以取得某种特殊效果。 在酸化中泵入氮气可降低对地层的损伤，加快排酸速度。 在对脆弱地层固井时，可在泵入水泥的同时泵入氮气，形成泡沫水泥以减少对地层的压力，避免地层被压裂。,附表一,液氮密度6.74lb/gal, 临界温度-146.9C（-232.40F),临界压力3MPa(429.9psi), 沸点-195.8C(-320.36F) Pounds Cubic feet,Gas Gallons,Liquid 1 Gallon 6.74 93.11 1.0 (Liquid) 1 Cubic foot 50.42 696.46 7.48 (Liquid),附表二,
