氮氣排液技術(shù)簡介.ppt

氮氣排液技術(shù)簡介,渤海鉆探井下技術(shù)服務(wù)公司 試油工程作業(yè)部 劉松,前 言,該技術(shù)施工安全，工藝簡單、排液速度快，可控制排液深度。由于氮氣屬于隋性氣體，來源廣泛，在常溫下很難與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不會因天然氣混合，發(fā)生爆炸，具有施工安全、工藝簡單、排液速度快、可控制排液深度等特點。所以在井下作業(yè)排液施工中常用注氮氣排液技術(shù)，特別適用于含天然氣井的排液。,目 錄,氮氣排液工藝技術(shù)特點 氮氣排液技術(shù)分類介紹 結(jié)論與建議,工藝技術(shù)特點,氮氣排液工藝技術(shù)特點在于： 一、施工安全。從氮氣的物理性質(zhì)上看，它不燃燒。因此，在施工中與天然氣以任何比例混合后，也不會發(fā)生爆炸，施工人員沒有任何危險。 二、工藝簡單。與壓風(fēng)機氣舉工藝大體相同，在儲液罐中以液態(tài)的氮存在，泵吸人和排出的都是液態(tài)氮，通過加熱器后，液體變?yōu)闅怏w而排入高壓管線。使用氣體驅(qū)替壓井液(修井液、射孔液)。 三、排液快。排液1400 m。，施工時問都在1 h以內(nèi)，排液25003000 m。，施工時問在90 min左右。 四、可排任意深度。根據(jù)不同井況，可設(shè)計任意的排液深度，都能一次成功。但液氮在存放過程中有自然揮發(fā)損失，且施工價格比較貴。,氮氣排液技術(shù)分類介紹,一、注氮氣排液工藝技術(shù) 二、液氮混氣水排液工藝 三、自生氮氣排液技術(shù),注氮氣排液工藝技術(shù),1工藝原理 2液氮氣舉排液工藝 3施工步驟,注氮氣排液工藝技術(shù),1工藝原理 氣舉排液理論是以井口高壓注入氣體，利用氣 體的體積、氣體的膨脹能及快速逸散等特性，在較短 的時間內(nèi)達到排空井筒液體的目的。注人氣有氮 氣、空氣或天然氣等，由于氮氣屬于惰性氣體，且來 源廣泛、安全，所以多用注氮氣排液。氮氣在壓力為 0.1 MPa下、溫度降到一195.8時轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。便 于運輸和儲存，所以通常采用液態(tài)氮，其工藝、設(shè)備 均以液氮設(shè)計。,注氮氣排液工藝技術(shù),注氮氣排液工藝原理是在環(huán)空或油管中注入氮氣，以氮氣的體積及其減壓后的膨脹體積占據(jù)井筒中的空間排替井內(nèi)液體，達到用最短的排液時間排液目的。對于完井中油套不連通情況，可在管柱內(nèi)下人小直徑油管或連續(xù)油管，利用連續(xù)油管作為小直徑管柱內(nèi)的循環(huán)通道，進行注氣排液。其工藝特點是井口易于控制且管理調(diào)節(jié)比較方便，多用于誘噴油流、壓裂酸化井、注水井的排液、含水氣井排水排液作業(yè)。,注氮氣排液工藝技術(shù),2液氮氣舉排液工藝 在環(huán)空或油管中注入氮氣，強行占據(jù)井筒中的一部分空間，將井筒內(nèi)流體通過循環(huán)通道排出，排空井內(nèi)流體或使井內(nèi)流體液面降低，以達到減少回壓使儲集層產(chǎn)出(即誘流)之目的。 為保證施工安全，液氮氣舉排液工藝施工前要進行設(shè)計計算，確定最大排液深度，以控制壓力和排量。最大排液掏空深度按下式計算，即 H空= 1OOP外/鉆(1) 式中： H空最大排液掏空深度，m； P外油層套管允許最大抗外擠壓力，MPa； 鉆鉆井時套管外泥漿密度，gcm3 ； r 套管目前安全系數(shù)(r1)。,注氮氣排液工藝技術(shù),3施工步驟 安裝井口采油氣樹。 安裝氣舉管線(進出口)，進口管線水試壓，試壓值高于設(shè)計施工壓力3 5 MPa。出口管線固定。 小排量注入，觀察出口是否正常。 調(diào)整排量和氮氣溫度，排量一般根據(jù)具體情況而有所區(qū)別，氮氣溫度為2030。 當(dāng)壓力或排出液量中有一個參數(shù)達到設(shè)計要求后停泵。 停泵后要用油嘴控制立即放壓。 如果采用舉空井筒工藝，則在出口裝油嘴控制放壓。,液氮混氣水排液工藝,注氮混氣水排液工藝：是在液氮氣舉基礎(chǔ)上，混入部分清水，形成汽化水，以增大注入體積，排出更多的井液，同時也降低了井口注入壓力。 1設(shè)計計算 2作業(yè)程序,液氮混氣水排液工藝,1設(shè)計計算 (1)計算環(huán)空最大排液深度 H1=H(S外+S內(nèi))S外 (2) 式中：H 設(shè)計排液深度，m； H1 設(shè)計環(huán)空排液深度，m； S內(nèi)井筒內(nèi)最內(nèi)層管內(nèi)容積，Lm； S外井排液時環(huán)空內(nèi)容積，Lm。,液氮混氣水排液工藝,(2)計算開始氣舉時液氮用量 V1= P 100S外1000= PS外10 (3) 目前井筒平均溫度為 t=(tl+t2)2 (4) 查因子表，查出與P和t對應(yīng) 因子數(shù)值，則 V2= V16965 (5) 式中： 當(dāng)液氮氣舉到定壓(設(shè)計壓力1215MPa)時 排出液量體積，m3 ； t1 地表液氮溫度，； t2 目前井底溫度， ； V2 氣舉時用液氮體積，m3 。,液氮混氣水排液工藝,(3)計算摻水量 氮氣到達最大深度時受到的最大壓力為 PMAX= H1100 (6) 計算出此時平均t。從因子表查出與PMAX和t對應(yīng)的 因子數(shù)值，則 V3= V2 (7) 在最大深度時，氣舉氮氣在井筒內(nèi)所占高度為 H2= 1000 V3S外 (8) 則P=(H1一H2)100一P (9) V水=P S外10 (10) 式中：V3最大深度時氣舉氮氣所占體積，m3； P混氣水施工時水柱的分壓，MPa； V水 摻水量，m3。,液氮混氣水排液工藝,(4)計算混水時液氮用量 V4= H1 S外1000一V3一 水 (11) P= (H1一H2)100 (12) 用公式(4)計算出混氣階段對應(yīng)的平均t。從因子表 查出與P和t對應(yīng)的因子數(shù)值，則 V5= V4 3696.5 (13) 式中:V4混氣水階段氮氣在井筒內(nèi)所占體積，m3； P氣階段氮氣所對應(yīng)壓力，MPa； V5 混氣水階段所用氮氣體積，m3。 (5)計算出總用液氮量 V = V2+ V5 (14),液氮混氣水排液工藝,2作業(yè)程序 啟動液氮泵車向環(huán)空注入氮氣，直至泵壓升到1215 MPa左右。 液氮泵車?yán)^續(xù)向環(huán)空注氮氣，但要減小排量，同時啟動水泥車向環(huán)空注水。 在向環(huán)空注入混氣水過程中，根據(jù)泵壓的變化及時調(diào)整水泥車的注水排量，保持施工泵壓平穩(wěn)。一般泵壓保持不變 計量罐計量，當(dāng)出液量達到設(shè)計量時，液氮泵車和水泥車停泵。 放噴，關(guān)閉進口閘門，同時打開環(huán)空放噴管線一側(cè)針形閥，套管另一側(cè)馬上改換安裝壓力表。套管用針形閥控制進行放壓，以防止地層出砂。出口進罐，計量準(zhǔn)確。,自生氮氣排液技術(shù),液氮排液技術(shù)在現(xiàn)場應(yīng)用較廣泛，但需要特種設(shè)備，因此開發(fā)研究了自生氮氣排液技術(shù)，以滿足現(xiàn)場排液施工的需要。此種技術(shù)主要是應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氮氣，達到排液的目的。 1技術(shù)指標(biāo)要求 2氮氣生成機理 3施工程序 4安全注意事項 5排液特點,自生氮氣排液技術(shù),1技術(shù)指標(biāo)要求 每立方米自生氮液體產(chǎn)生的氮氣量大于80m3(常溫、常壓條件下)； 自生氮氣殘余物與地層水相配伍，無結(jié)晶、無沉淀、無懸浮物產(chǎn)生，不傷害油層； 自生氮氣溶液及殘余液對油管、套管不產(chǎn)生腐蝕作用； 排液成本在掏空深度相同條件下低于液氮排液成本。 2氮氣生成機理 NH4N02+A物質(zhì)+誘發(fā)劑一N2+水溶液+熱量,自生氮氣排液技術(shù),3施工程序 安裝井口采油氣樹。 安裝氣舉管線(進出口)，同一進口連接兩臺泵車，進口管線水試壓(試壓值高于設(shè)計施工壓力35 MPa)；出口管線固定。 開啟泵車，同時向油套環(huán)空泵人氮氣生成液和誘發(fā)劑。 準(zhǔn)確計量進、出口液量，達設(shè)計注入量后停泵。 另一翼套管閘門側(cè)針型閥控制放壓，排出油套環(huán)空內(nèi)的混氣水及氣體。 出口進罐計量，計算排出液量。,自生氮氣排液技術(shù),4安全注意事項 所用管線必須為鋼質(zhì)硬管線，并且用地錨固定，每15 m一個點。 兩臺水泥車泵后都要裝單流閥。 施工所用清水的pH值在78之間。 配液施工前用pn值為78之間的清水洗儲液罐及水泥車，直至pH值在78之間為止(嚴(yán)禁將pH值小于7的液體與氮氣生成液混合)。,自生氮氣排液技術(shù),5排液特點 自生氮氣排液技術(shù)施工簡單，不需要特種設(shè)備并可滿足多口井排液施工的需求，所使用的化工原料貨源充足。 自生氮氣排液技術(shù)適應(yīng)強，不受季節(jié)變化的影響。 反應(yīng)后的殘液不傷害油層巖芯，不會對地層造成污染。 自生氮氣排液施工成本低于液氮排液成本。 對環(huán)境沒有任何污染。,結(jié)論與建議