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一個典型的油氣井生命周期的標(biāo)志是一系列旨在實現(xiàn)碳氫化合物最佳采收的協(xié)同努力。在幾個階段中，根據(jù)油井的年齡、地層的獨特特征和成本考慮，采用不同技術(shù)和工藝。

本文將概述油氣生產(chǎn)的各個階段，并探討注氮氣提高石油采收率的應(yīng)用。

初級采油階段

一次性采油開始于完井作業(yè)的最后階段--在新鉆的井筒經(jīng)過套管和固井后，在井口安裝了生產(chǎn)樹。在這一階段，工程師利用抽油作業(yè)和自然地層壓力將石油和天然氣流向地面。

二次采油階段

在油井生產(chǎn)了一段時間后，最初的地層壓力會下降。這時，二次油氣回收階段對于提高生產(chǎn)量變得至關(guān)重要。為了進一步回收，運營商通過附近的注水井向目標(biāo)儲層注水或注氣，將碳氫化合物 "掃 "向生產(chǎn)井。

提高碳氫化合物采收率

一級石油和天然氣采收方法只釋放了約10%的初始石油（OIIP），而二級采收工作則獲得了額外的20-40%。因此，在采用更先進的采油方法之前，仍有大量的石油留在地層中。

這些方法統(tǒng)稱為提高石油采收率（EOR）技術(shù)。

什么是EOR？

隨著油井的老化，二次采油技術(shù)在維持產(chǎn)量方面變得不可行。這是因為剩余的石油被困于儲層中具有不規(guī)則斷層的低滲透部分。

強化采油技術(shù)試圖人為地改變儲層特性，以恢復(fù)地層壓力，提高石油排量。如果操作得當(dāng)，強化采油工作可以回收75%的石油投資收益，并將現(xiàn)有產(chǎn)量提高200-300%。

不同的強化石油采收方法

雖然目前業(yè)界采用了不同技術(shù)，但EOR工作可分為三大類。

1. 化學(xué)注入

2. 熱注入

3. 氣體注入

化學(xué)注入

化學(xué)淹沒或注入利用表面活性劑和聚合物（長鏈分子）等化學(xué)品，通過降低石油的粘性來提高油氣的流動性。例如，液態(tài)二氧化碳等化學(xué)品可用于對超深井重新加壓，并降低原油的表面張力。

然而，化學(xué)灌注是一個昂貴的過程，在美國的石油和天然氣開采中只占EOR工作的一小部分（<1%）。

熱注入

熱采油干預(yù)包括提高儲層含油部分的溫度，以降低石油粘度并改善其流動性。為了進行熱力灌注，將水、蒸汽或其他高溫液體注入地層，以改善其滲透性，從而實現(xiàn)石油的滲出。

與化學(xué)灌注一樣，熱灌注是一個昂貴的過程。它也給該行業(yè)帶來了安全和監(jiān)管方面的問題，因為它可能不可逆轉(zhuǎn)地改變地下油井結(jié)構(gòu)。

注入氣體

在注氣式EOR中，氮氣、二氧化碳或天然氣被注入儲層以改善或穩(wěn)定生產(chǎn)。注氣通過膨脹來提高天然氣的采收率，并通過溶解在石油中降低其粘度和改善流動性來提高原油采收率。

讓我們仔細看看在油井中使用氮氣注氣的情況。

氮氣覆蓋

幾十年來，由于氮氣的高度可壓縮性、惰性化學(xué)特性和合理的生成成本（原料是大氣中的空氣），業(yè)界的主要石油和天然氣運營商已經(jīng)探索了使用氮氣注入采油的可行性。

氮氣通過 "混溶置換 "或 "混溶淹沒 "用于EOR--通過降低油和水之間的界面張力來提高碳氫化合物的流動性的過程。

氮氣置換是如何運作的

在氮氣注入中，適當(dāng)?shù)淖畹突烊軌毫Γ∕MP）的N2被注入儲層，以釋放被困在地層中的碳氫化合物。

在非常高的壓力下（約15,000磅/平方英寸），N2形成一個可混溶的蛞蝓，將油氣從儲層中難以觸及的部分掃出，并將它們匯集在一起，然后將它們抽到生產(chǎn)井中進行收集。這個過程可以回收高達60%的OIIP。

注入氮氣的優(yōu)勢

氮氣注入是比較受歡迎的EOR技術(shù)之一，因為它具有成本效益和可持續(xù)性。一輛軌道車（氮氣儲存和運輸裝置）可以容納多達120萬標(biāo)準(zhǔn)立方英尺（SCF）的液體氮氣。

使用氮氣注入提高石油采收率的另一個優(yōu)勢是其惰性的化學(xué)特性。氮氣可以防止易燃氣體的井下燃燒，并且與二氧化碳不同，對管道沒有腐蝕作用。

氮氣注入系統(tǒng)

氮氣注入系統(tǒng)是進行氮氣注入所需的全部設(shè)備。氮氣生成系統(tǒng)的一個重要組成部分是制氮機（PSA氮氣機、氮氣設(shè)備）--用于通過低溫分餾從大氣中產(chǎn)生按需使用的氮氣。