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

本文將概述油氣生產的各個階段，并探討注氮氣提高石油采收率的應用。

初級采油階段

一次性采油開始于完井作業的最后階段--在新鉆的井筒經過套管和固井后，在井口安裝了生產樹。在這一階段，工程師利用抽油作業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量變得至關重要。為了進一步回收，運營商通過附近的注水井向目標儲層注水或注氣，將碳氫化合物 "掃 "向生產井。

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。

這些方法統稱為提高石油采收率（EOR）技術。

什么是EOR？

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

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

不同的強化石油采收方法

雖然目前業界采用了不同技術，但EOR工作可分為三大類。

1. 化學注入

2. 熱注入

3. 氣體注入

化學注入

化學淹沒或注入利用表面活性劑和聚合物（長鏈分子）等化學品，通過降低石油的粘性來提高油氣的流動性。例如，液態二氧化碳等化學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，從而實現石油的滲出。

與化學灌注一樣，熱灌注是一個昂貴的過程。它也給該行業帶來了安全和監管方面的問題，因為它可能不可逆轉地改變地下油井結構。

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定生產。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、惰性化學特性和合理的生成成本（原料是大氣中的空氣），業界的主要石油和天然氣運營商已經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，適當的最低混溶壓力（MMP）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。

注入氮氣的優勢

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

使用氮氣注入提高石油采收率的另一個優勢是其惰性的化學特性。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

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