[发明专利]一种可移动制氮注氮装置及其方法

说明书

技术领域

本发明属于油田采油工艺技术，主要涉及一种可移动制氮注氮装置及其方法。

背景技术

随着蒸汽驱、SAGD、蒸汽吞吐的规模实施，油田已进入开采中后期。目前油藏深，地层能量不足，高轮次的蒸汽吞吐、蒸汽驱已不足以抵消地层能量亏空，致使注汽比下降，含水率增高，有些油井已到了开采的经济极限。

氮气具有热膨胀系数低、热传导性低、升温慢、不可燃也不助燃等特性，因此可以广泛应用于油田石油开采过程中氮气扫线、油罐置换技术、氮气泡沫调剖技术、氮气隔热注汽采油一次管柱采油工艺技术、充氮气欠平衡钻井技术、气井排水、气举排液一体化管柱、注水井+氮气泡沫剂复合段塞调剖技术、蒸汽—氮气混合驱、稠油井氮气助排技术、稠油热采井井筒氮气隔热技术等场合，应用广泛。同时氮气来源广泛(氮气的体积占大气总体积的78.12％)，易获得。

但是，在施工时，目前的制氮车一般只能实现一套车载制氮装置对应一口井，而相邻的几口井在同时需要注氮施工时，只能通过配制多辆制氮车来实现，而这种方式又会受到场地的限制，而且制氮车频繁的调动也降低了其实际使用效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可移动式制氮注氮装置，该装置可实现对不同压力需要求的井口进行同时注氮。

本发明的另一目的是提供一种利用上述装置进行制氮注氮的方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种可移动制氮注氮装置，该装置包括：空气压缩机机组、氮气发生系统、氮气增压系统、氮气分配系统、控制系统和橇车；

在所述橇车上设有所述空气压缩机机组、氮气发生系统、氮气增压系统、氮气分配系统和控制系统；所述空气压缩机机组与所述氮气发生系统连通，所述氮气发生系统与所述氮气增压系统连通，所述氮气增压系统与所述氮气分配系统连通；所述空气压缩机机组、氮气发生系统、氮气增压系统、氮气分配系统与所述控制系统连接；

所述氮气分配系统包括氮气入口总管、氮气出口分配管、电动调节阀、参数输入端、单片机和计量组件，所述参数输入端和所述单片机集成分配控制部；所述氮气入口总管与所述分配控制部连通，所述分配控制部与所述氮气出口分配管连通，所述氮气出口分配管上设置有电动调节阀和计量组件；

所述氮气出口分配管的数量为两个以上，各分配管之间为并联设置；

所述分配控制部通过计算参数输入端输入的参数值、氮气入口总管的参数值(通过设于管路上的仪表检测压力、体积、温度，即P/V/T)和计量组件的仪表值控制电动调节阀的开度，实现分配控制。

在上述装置中，各系统通过整体设备模块化设计组装到橇车上，通过合理地布置空间位置，可缩减装备体积，实现油田现场移动制氮注氮；

空气压缩机组通过提取空气，将空气注入氮气发生设备；

氮气发生系统将氮气从压缩空气中分离出；

氮气增压系统通过提高氮气出口压力，以满足现场需求；

氮气分配系统可分配得到多路氮气；

控制系统实现整个制氮注氮装置中各设备的运行控制，整套系统的二次仪表值可反馈到控制系统进行检测。

氮气分配系统中的分配控制部，其参数输入端(例如触摸屏)用来设置各分配管路的参数值，单片机通过运算计算电动调节阀开度，从而实现氮气一路变多路的分配控制工作。

在上述装置中，优选地，所述计量组件包括压力表、流量表和温度表。

在上述装置中，优选地，所述氮气发生系统采用膜分离进行制氮。膜分离制氮是根据各种气体在膜中溶解速率和扩散系数的差异，不同气体在膜中相对渗透速率不同的特性实现制氮。本装置中的氮气发生系统是采用进口膜分离技术将从空气压缩机组供气管线供给的压缩空气进行膜分离，从而制取氮气。

在上述装置中，优选地，所述空气压缩机机组的驱动方式为柴油驱动或电驱动。

在上述装置中，优选地，所述氮气增压系统为分级增压系统，其设置有不同增压设备分级提高压缩氮气的压力，可满足现场使用要求。例如为使氮气达到25MPa的压力，可选用4级增压泵，各级增压泵的出口压力优选为：一级为10MPa，二级为18MPa，三级为23MPa，四级为25MPa。

本发明另外提供了一种利用上述可移动制氮注氮装置进行制氮注氮的方法，在该方法中，空气经空气压缩机机组压缩后进入氮气发生系统生产氮气，得到的氮气经增压系统增压后进入氮气分配系统；

氮气分配系统根据增压后氮气的参数值、待注氮井所需的氮气注入参数值、分配管路检测到的氮气输出的参数值控制分配管路上电动调节阀的开度，使输出的各路氮气同时满足向不同井口注氮的要求。