膜制氮技术特性及在石油领域的应用

氮气在石油领域主要应用于气体钻井、完井及修井、采油、油气管道输送等。膜制氮作为重要的制氮方式越来越受到重视。通过介绍膜分离制氮的工作原理、技术特点、工艺流程，以及国内外研究现状，指出了国内膜分离制氮技术的差距，认为具有自主知识产权的膜分离制氮工业应用还有待时日，膜分离制氮技术的研发与应用有待进一步加强，以便尽快实现该技术的国产化。     

膜制氮技术在油田开发中的应用研究

通过文献分析法对膜制氮技术在海洋油田开发中的应用进行分析,主要就膜制氮技术的本身进行论述,并且就其应用进行论述,为日后采井工作中技术的改革提供理论指导。     

石化企业制氮路线概述

简单叙述了3种制氮路线的原则流程及其特点,介绍了选择某种制氮路线的基本方法。     

车载制氮注氮装置的开发

目前各油田使用的成套氮气设备主要依靠进口,价格昂贵,配件供应和服务维修不及时,而国内制氮注氮设备工作性能又不太稳定。为此,研制了车载制氮注氮装置。该装置的关键部分——控制系统由柴油机驱动压缩机单元、空气净化处理单元、膜分离制氮控制单元、柴油机驱动氮气增压控制单元组成,可控制与监测制氮、注氮现场设备,动态显示设备工艺流程图和趋势图,实现报警输出及与数传电台的通讯。车载制氮注氮装置在中原油田采油一厂上井作业8次,注氮气后的井及受效邻井累计增产原油2 250 t,收到了明显的增产效果。     

制氮车连续气举排液技术在油田的应用

由于油田产能建设逐步加大,传统的措施工艺已经不能满足生产需要。个别区块经常发生井筒漏失现象,大量非地层流体的侵入,造成了对储层的极大伤害。目前部分油井都需要经过酸化压裂改造储层后才能投产,但是有的措施井由于地层压力影响,酸压改造的液量大,返排困难或者排液速度慢,严重影响正常生产。采用氮气气举可以高效排液,该技术也是今后油田措施改造的重要技术之一。     

一种新型制氮技术——变压吸附

本文介绍的这种新型制氮技术——变压吸附,与传统制氮技术相比,有许多优越性。     

海上平台移动式制氮装置的设计

目前海洋平台上一般利用氮气瓶供气,施工效率低,流量较小,不满足现场要求,再者国内主要膜制氮设备基于可编程控制器PLC及现场仪表设计,这些设备提高了制氮装置的成本,延长了安装周期。为此,研制了移动式橇装制氮装置。该制氮装置的硬件由空气压缩单元、空气净化处理单元、入膜加热单元及膜分离制氮控制单元组成,装置结构简单,安装调试方便,采用喷油螺杆式空压机,过滤器采用3级过滤,降低了成本。其控制系统主要用于检测信号的输入和控制信号的输出。现场调试结果表明,移动式制氮装置启动20 min后就能得到体积分数高达97%的氮气,装置的稳定性较强。     

铝基载氮体在煤化学链制氨过程中的吸氮和释氮行为

以石墨、碳黑、烟煤/无烟煤/褐煤的脱灰半焦为碳源,通过固定床反应器以及多种表征手段探究铝基载氮体(氧化铝与氮化铝)的吸氮反应特性,并研究了TiO2和ZrO2对于载氮体释氮反应特性的影响。结果表明：碳源中较高的无序化程度有利于载氮体吸氮反应的进行;Al2O3与C的摩尔比为3∶3、吸氮反应温度为1200 ℃,是制备出适用于化学链反应制氨(CLAG)的多孔型载氮体的最佳工况;通过筛选原煤煤种发现,烟煤对于吸氮反应的促进效果最好,褐煤其次,无烟煤最差;通过优化对烟煤原煤的热解方式,能够将烟煤脱灰半焦的转化率从20％提升至39％。添加TiO2作为催化剂可明显提高氮化铝的转化率,但由于氨气的高温分解,导致氨气的产率不高;利用对氨气具有分子吸附能力的ZrO2为催化剂载体,可使得载氮体在释氮反应中的氨气生成率达到80%。     

制氮车连续油管气举排液技术在苏里格气田的应用

井底积液是导致单井产量下降和储层污染的主要原因,采用何种方式能够实现积液井快速有效低成本地排液复产是苏里格气田开发及正常生产的关键。连续油管氮气气举排液技术是使用制氮车或者液氮泵车配合连续油管设备进行排液作业的工艺技术,在现场应用中发现使用制氮车比用液氮泵车进行连续油管氮气气举排液作业的成本更低、更安全。苏里格气田采用NPIU1200-35HP膜制氮增压设备进行现场制氮和增压,配合进行连续油管氮气气举排液作业施工数井次,取得了显著的成效。因此,制氮车连续油管气举排液技术在苏里格气田开发生产中具有重要的应用价值。     

NPU-600型制氮注氮设备的开发与应用

氮气已被广泛应用于油气井的开采、完井及修井，但却没有适于油田应用的现场制氮注氮设备，针对这种情况，辽河油田采油院与天津NESSER联合开发了NPU-600型制氮注氮设备，现文介绍了该设备的组成，特性及应用情况。     

变压吸附制氮技术（PSA）在河南油田稠油开发中应用

变压吸附制氮技术首次在河南油田稠油开发中得到应用,取得了较好的效果。PSA采用分体撬装布置,空压机与增压机采用电动机变频驱动,与膜制氮相比,PSA具有投资少、运行可靠、环境噪声较小、运行经济等优势。     

现场制氮注氮技术装备有增加的需求

据悉,氮气有稳定的物理性质，在大气层中有极其丰富的资源，只要有分子筛装备、便易于从空气中提取。氮气的工程技术应用往往是循环过程，不存在对大气的污染，使用起来较为安全。混有氮气和发泡剂的泡沫钻井液，是欠平衡钻井的最佳选择，有利于发现和保护油气层；氮气还可以单独作为钻井气相循环介质。使用时很安全。松散地层（尤其是煤岩层）钻井取芯时，可采用注氮气作冷冻剂，降低取芯和室内物性评价实验的技术难度。尤其是油气井超正压射孔，需往井简内注入大量的氮气，实现超正压环境，有助于提高射孔和排驱残液的效果，免除液体压井液对地层的损害。     

变压吸附(PSA)制氮在化纤生产中的应用

叙述了变压吸附（ＰＳＡ） 分离空气的基础理论,工艺过程从安全生产的角度,分析了影响装置运行的几个重要参数,提出了相应改善措施,并与深冷制氮作了简单比较。     

制氮新技术在塔里木低压深井作业中的应用

介绍了制氮车的工作原理及其在塔里木油田低压深井排液作业中的应用情况和使用效果。由此得出了该制氮装置具有机动性好，排液效率高，施工连续的特点，在塔里木油田具有广阔的应用前景，对其他油田低压深井作业也可以提供一定的借鉴和参考。     

撬装移动膜制氮装置在气田生产中的应用

简述了撬装移动膜制氮装置制取高纯氮的基本原理和工艺流程,并就主要组成及各部的作用进行了介绍。利用氮气化学性质稳定,一般不与其他物质发生反应,在气田生产建设中,用于管线、容器中的空气或天然气的驱替置换,起到隔离、阻燃、防爆的作用,为工业安全生产提供了有效保障。     

沙漠油田制氮装置的开发与应用

为了解决油田常规排液方法速度慢、深度浅及安全性差等问题 ,由吐哈油田提出设计思想并委托美国ZWICK公司设计制造了 5 0 0NGU5—TL2E制氮装置。该装置采用先进的分离膜技术 ,直接从空气中分离制取氮气。装置由牵引卡车、空气压缩机、空气净化器、热交换器、氮气分离系统、氮气增压系统、PLC控制系统等组成。装置适应在 - 4 0～ 5 0℃范围内炎热的风沙气候环境运行 ,输出氮气排量 14 16m3/min ,最高工作压力 35MPa ,出口氮气纯度 >95 %。1994～ 1999年 10 2 3井次的现场作业应用证明 ,这种制氮装置结构紧凑 ,采用拖载式移运 ,机动灵活 ,可实现复杂地貌单机独立作业 ,主要用于油田氮气气举排液、氮气垫测试、氮气射孔、氮气隔离置换等施工。     

钻井液充氮技术在水平井中的应用

草桥油田的古潜山裂缝比较发育，钻井过程中漏失严重，钻井施工时钻井液只进不出，大量的钻井液或清水进入油气层，严重破坏了油气层。引进了第一台大型制氮设备，采用现场制氮、充氮降低钻井液的当量密度，减轻漏失和油气藏伤害。现场应用结果表明，采用欠平衡充气钻井技术，利用开发高压低渗油气藏；使用充气设备有效地降低了钻井液的当量密度，提高了机械钻速；减少了钻井液的漏失，保护了油气层；提高了环空返速，有利于携带岩屑，即使在钻井液切力较低和泵排量较低的情况下，仍具有良好的携带能力；特别是地层压力系数下、易漏失的地层必须采用充气的方法才能实现真正的欠平衡钻井，达到减少或防止漏失从而保护油气层的目的。     

PSA制氮系统氧含量高报的原因分析及改进措施

针对江苏LNG接收站PSA制氮系统频繁出现氧含量高报的问题,对影响PSA制氮系统运行稳定性的因素和发生氧含量高报时的运行数据进行分析,确认了频繁出现氧含量高报的主要原因:PSA制氮系统上下游气体压力波动,微热再生干燥机切换以及工艺操作不当等.从工艺操作和系统改造两个方面提出并采取相应的改进措施,保证了江苏LNG接收站PSA制氮系统的平稳运行.