氮氣應(yīng)用技術(shù)1

1、氮氣應(yīng)用技術(shù),主要內(nèi)容,1.氮氣的性質(zhì)2.氮氣設(shè)備3.氮氣的應(yīng)用4.安全操作,目的,了解氮氣的基本性質(zhì)。認(rèn)識常見氮氣設(shè)備。了解氮氣的基本用途。了解安全操作的基本要求。,氮氣的性質(zhì),液態(tài)氮密度為807.7kg／m³(6.741b／gal)，沸點一195.8ºC(一320.36ºF)。液態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氮， 其體積將增大為原體積的697倍。1加侖液氮可產(chǎn)生93.1標(biāo)準(zhǔn)立方英尺氮氣。氮氣屬于惰性氣體

2、，不容易于其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，無腐蝕，低溶入油和水。,氮氣的物理特性,沸點 -320.360F液氮比重 6.745lb/gal;50.5lb.scf氮氣比重 0.0724lb/scf氮氣與空氣的相對比重700F

3、 0.97氮氣與空氣的相對比重-3200F 3.8液氮轉(zhuǎn)換成700F氮氣所需熱量 184btu/gal液氮轉(zhuǎn)換氮氣膨脹率 1:697氮氣在水中溶解度 320F時2.35%; 680F時1.55%;1加侖-3200F的液氮可產(chǎn)生

4、93.11標(biāo)準(zhǔn)立方英尺氮氣(14.7psi,700F),,,,,,,,,,,,氮氣設(shè)備,1.液氮儲存裝置2.氮氣轉(zhuǎn)化設(shè)備(氮氣泵),液氮儲存裝置,常見的液氮儲存裝置是氮氣罐，它分為低壓和高壓兩種，低壓罐承壓在100psi以下，高壓罐承壓在100psi以上。其容積一般為2000加侖和2500加侖兩種。其結(jié)構(gòu)分為內(nèi)外兩層，內(nèi)層由不銹鋼制成，外層由鍛鋼制成，內(nèi)層外表包有隔熱材料，內(nèi)外層之間抽成真空，防止熱交換。罐上配有調(diào)壓閥，液位表，安全閥

5、，放壓閥等。,2000加侖低壓氮氣罐,2500加侖高壓氮氣罐,氮氣轉(zhuǎn)化設(shè)備（氮氣泵）,氮氣泵的作用就是將低壓液氮轉(zhuǎn)化成高壓常溫氮氣。由于制造廠商不同氮氣泵的結(jié)構(gòu)大不相同，但是其基本原理是一樣的。首先將低壓液氮增壓至50到100psi，然后由高壓泵泵出，最高壓力可達15000psi，最后經(jīng)過加熱得到我們所需的氮氣。,增壓泵,高壓泵,氣化裝置1,氣化裝置2,SPU90氮氣泵,,SPU230氮氣泵,氮氣應(yīng)用,1)氣驅(qū)作業(yè)。2)增壓手段。3

6、)混合氣體。,氣驅(qū)作業(yè),1.驅(qū)動通徑規(guī)對地面管線通徑。 2.將油管中或油井系統(tǒng)的液體驅(qū)替出來。 1）替空油管或環(huán)空。 2）氣舉作業(yè)。與連續(xù)油管配合連續(xù)不斷地替出井內(nèi)液體。,地面管線通徑氮氣量計算,1.首先要確定驅(qū)動通徑規(guī)所需壓力;2.管線溫度;3.管線容積;4.根據(jù)手冊查出體積系數(shù),計算出氮氣用量。,例： 對內(nèi)徑12“長度20公里管線通徑，假設(shè)所需氮氣壓力為300psi，溫度為600F，計算所需氮氣量。

7、 管線內(nèi)容積 V=0.25 x 3.14 x12 x12 x 0.0254 x 0.0254 x20 x 1000=1458.6 M3=9174 bbl 根據(jù)手冊查出體積系數(shù)V’/V=122scf/bbl所需氮氣量＝122 x 9174=1119228 scf (標(biāo)準(zhǔn)立方英尺）折合液氮量＝1119228 ÷93.1=12022 gal,油管及環(huán)空頂替氮氣量計算,對于油管及環(huán)空頂替氮氣量的計算較復(fù)雜。不但要考慮容積

8、，而且要考慮井內(nèi)溫度梯度、井底壓力、井口壓力的影響。氮氣量計算可借助專用的軟件進行計算。也可以借助手冊進行查表計算，但是計算起來較為復(fù)雜。,,例：在5.1/2“ 套管中下入2.7/8”油管,油管深度為6000英尺,油管內(nèi)為9.62#/gal 鹽水,油管內(nèi)容積為35bbl,井筒溫度梯度1.1DEGF/100 ft,欲替空油管內(nèi)鹽水,計算氮氣量及井口壓力。 首先計算井底壓力：BPH=(9.62#/gal)(0.052)(6000ft)=3

9、000 psi 然后根據(jù)溫度梯度、井底壓力、深度查表得到，井口壓力 WHP=2502 psi體積系數(shù)V’/V=928 scf/bbl氮氣需要量＝(928scf/bbl)(35bbl)=32480 scf,氣舉作業(yè),氣舉作業(yè)是一種最常見的氮氣作業(yè)，通常通過連續(xù)油管將氮氣泵入井中，連續(xù)替出液體降低井筒內(nèi)液柱壓力，最終達到在地層壓力作用下自噴生產(chǎn)。在氣舉過程中通過調(diào)節(jié)氮氣排量及連續(xù)油管下入深度控制氣舉效果。氮氣排量越高排液速度越快，但

10、單位體積氮氣帶出的液體降低。連續(xù)油管下入深度增加可相應(yīng)降低氮氣排量，但連續(xù)油管作業(yè)風(fēng)險增加。,增壓作業(yè),增壓作業(yè)常用于正壓射孔，通過泵入氮氣控制井底壓力。用氮氣控制井底壓力可減少射孔后液體對油藏的污染。,混合氣體,混合氣體就是將氮氣與其它液體混合使用，以取得某種特殊效果。在酸化中泵入氮氣可降低對地層的損傷，加快排酸速度。在對脆弱地層固井時，可在泵入水泥的同時泵入氮氣，形成泡沫水泥以減少對地層的壓力，避免地層被壓裂。,安全操作,高壓氮

11、氣包含巨大的能量,12 英尺長的 3” 硬管線內(nèi)10,000 psi 的氮氣所具有的能量相當(dāng)于90 lb 硝化甘油炸藥所具有的能量。,極低的溫度,氮氣泵的高壓低溫端,耐低溫材料,純銅、黃銅300 系列不銹鋼鋁 (僅適用于低壓端),耐低溫部分,氮氣罐內(nèi)罐液氮傳輸?shù)蛪汗芫€液氮泵高低壓端氮氣泵高壓管線,非耐低溫材料,碳鋼低合金鋼大部分橡膠大部分塑料,非低溫部分,氮氣罐外殼氮氣罐外框架液壓管線,氮氣操作人員安全防護,避免皮

12、膚接觸設(shè)備泄漏的液氮氮氣泵低溫端金屬表面,氮氣操作人員安全防護用品,安全眼鏡或面罩隔溫手套長袖工作服非緊口長褲安全帽及工鞋,氮氣凍傷的癥狀,輕微凍傷皮膚變成粉紅色。輕度凍傷皮膚變白或灰黃。中度凍傷開始感覺疼痛并迅速減輕。重度凍傷感覺發(fā)冷惡心，通常受害人自己并察覺被凍傷。,氮氣凍傷應(yīng)采取的措施,用手或棉毛織物覆蓋凍傷處。如果手指或手被凍傷可將手放入腋窩下。將凍傷者迅速抬入房間。把凍傷部位放入溫水中或用毛毯覆

13、蓋凍傷部位。,處理氮氣凍傷應(yīng)注意的 問題,不要用雪或冰擦凍傷部位，這樣做增加了凍傷部位組織壞死的風(fēng)險。不要用熱水沖洗凍傷部位，不要用加熱燈照射凍傷部位。,氮氣作業(yè)環(huán)境必須通風(fēng),氮氣作業(yè)區(qū)域由于排放氮氣或氮氣泄漏，氧氣含量將降低，而且不易察覺，嚴(yán)重時會導(dǎo)致作業(yè)人員窒息。,缺氧的癥狀,氧氣百分含量 表現(xiàn) 21%正

14、常14%呼吸加快，脈搏加速，協(xié)調(diào)性變差；12%眼花，判斷能力降低，嘴唇變藍；10%惡心，嘔吐，面色蒼白，喪失知覺；8%8分鐘內(nèi)死亡，6分鐘 50% 死亡；4%40 秒會造成昏迷，抽搐，死亡；,氮氣作業(yè)返出,要求使用兩個旋塞閥。加一個可調(diào)油咀。返出管線必須進行固定。不要用旋塞閥控制返出速度。,,返出管線連接示意圖,,,,,,,,,,,,,,,井口,可調(diào)油嘴,旋塞閥,氮氣作業(yè)