氮气应用技术1.ppt

氮气应用技术 主要内容 1 氮气的性质2 氮气设备3 氮气的应用4 安全操作 目的 了解氮气的基本性质 认识常见氮气设备 了解氮气的基本用途 了解安全操作的基本要求 氮气的性质 液态氮密度为807 7kg m 6 741b gal 沸点一195 8 C 一320 36 F 液态氮转化为气态氮 其体积将增大为原体积的697倍 1加仑液氮可产生93 1标准立方英尺氮气 氮气属于惰性气体 不容易于其它物质发生化学反应 无腐蚀 低溶入油和水 氮气的物理特性 沸点 320 360F液氮比重6 745lb gal 50 5lb scf氮气比重0 0724lb scf氮气与空气的相对比重700F0 97氮气与空气的相对比重 3200F3 8液氮转换成700F氮气所需热量184btu gal液氮转换氮气膨胀率1 697氮气在水中溶解度320F时2 35 680F时1 55 1加仑 3200F的液氮可产生93 11标准立方英尺氮气 14 7psi 700F 氮气设备 1 液氮储存装置2 氮气转化设备 氮气泵 液氮储存装置 常见的液氮储存装置是氮气罐 它分为低压和高压两种 低压罐承压在100psi以下 高压罐承压在100psi以上 其容积一般为2000加仑和2500加仑两种 其结构分为内外两层 内层由不锈钢制成 外层由锻钢制成 内层外表包有隔热材料 内外层之间抽成真空 防止热交换 罐上配有调压阀 液位表 安全阀 放压阀等 2000加仑低压氮气罐 2500加仑高压氮气罐 氮气转化设备 氮气泵 氮气泵的作用就是将低压液氮转化成高压常温氮气 由于制造厂商不同氮气泵的结构大不相同 但是其基本原理是一样的 首先将低压液氮增压至50到100psi 然后由高压泵泵出 最高压力可达15000psi 最后经过加热得到我们所需的氮气 增压泵 高压泵 气化装置1 气化装置2 SPU90氮气泵 SPU230氮气泵 氮气应用 1 气驱作业 2 增压手段 3 混合气体 气驱作业 1 驱动通径规对地面管线通径 2 将油管中或油井系统的液体驱替出来 1 替空油管或环空 2 气举作业 与连续油管配合连续不断地替出井内液体 地面管线通径氮气量计算 1 首先要确定驱动通径规所需压力 2 管线温度 3 管线容积 4 根据手册查出体积系数 计算出氮气用量 例 对内径12 长度20公里管线通径 假设所需氮气压力为300psi 温度为600F 计算所需氮气量 管线内容积V 0 25x3 14x12x12x0 0254x0 0254x20 x1000 1458 6M3 9174bbl根据手册查出体积系数V V 122scf bbl所需氮气量 122x9174 1119228scf 标准立方英尺 折合液氮量 1119228 93 1 12022gal 油管及环空顶替氮气量计算 对于油管及环空顶替氮气量的计算较复杂 不但要考虑容积 而且要考虑井内温度梯度 井底压力 井口压力的影响 氮气量计算可借助专用的软件进行计算 也可以借助手册进行查表计算 但是计算起来较为复杂 例 在5 1 2 套管中下入2 7 8 油管 油管深度为6000英尺 油管内为9 62 gal盐水 油管内容积为35bbl 井筒温度梯度1 1DEGF 100ft 欲替空油管内盐水 计算氮气量及井口压力 首先计算井底压力 BPH 9 62 gal 0 052 6000ft 3000psi然后根据温度梯度 井底压力 深度查表得到 井口压力WHP 2502psi体积系数V V 928scf bbl氮气需要量 928scf bbl 35bbl 32480scf 气举作业 气举作业是一种最常见的氮气作业 通常通过连续油管将氮气泵入井中 连续替出液体降低井筒内液柱压力 最终达到在地层压力作用下自喷生产 在气举过程中通过调节氮气排量及连续油管下入深度控制气举效果 氮气排量越高排液速度越快 但单位体积氮气带出的液体降低 连续油管下入深度增加可相应降低氮气排量 但连续油管作业风险增加 增压作业 增压作业常用于正压射孔 通过泵入氮气控制井底压力 用氮气控制井底压力可减少射孔后液体对油藏的污染 混合气体 混合气体就是将氮气与其它液体混合使用 以取得某种特殊效果 在酸化中泵入氮气可降低对地层的损伤 加快排酸速度 在对脆弱地层固井时 可在泵入水泥的同时泵入氮气 形成泡沫水泥以减少对地层的压力 避免地层被压裂 安全操作 高压氮气包含巨大的能量 12英尺长的3 硬管线内10 000psi的氮气所具有的能量相当于90lb硝化甘油炸药所具有的能量 极低的温度 氮气泵的高压低温端 耐低温材料 纯铜 黄铜300系列不锈钢铝 仅适用于低压端 耐低温部分 氮气罐内罐液氮传输低压管线液氮泵高低压端氮气泵高压管线 非耐低温材料 碳钢低合金钢大部分橡胶大部分塑料 非低温部分 氮气罐外壳氮气罐外框架液压管线 氮气操作人员安全防护 避免皮肤接触设备泄漏的液氮氮气泵低温端金属表面 氮气操作人员安全防护用品 安全眼镜或面罩隔温手套长袖工作服非紧口长裤安全帽及工鞋 氮气冻伤的症状 轻微冻伤皮肤变成粉红色 轻度冻伤皮肤变白或灰黄 中度冻伤开始感觉疼痛并迅速减轻 重度冻伤感觉发冷恶心 通常受害人自己并察觉被冻伤 氮气冻伤应采取的措施 用手或棉毛织物覆盖冻伤处 如果手指或手被冻伤可将手放入腋窝下 将冻伤者迅速抬入房间 把冻伤部位放入温水中或用毛毯覆盖冻伤部位 处理氮气冻伤应注意的问题 不要用雪或冰擦冻伤部位 这样做增加了冻伤部位组织坏死的风险 不要用热水冲洗冻伤部位 不要用加热灯照射冻伤部位 氮气作业环境必须通风 氮气作业区域由于排放氮气或氮气泄漏 氧气含量将降低 而且不易察觉 严重时会导致作业人员窒息 缺氧的症状 氧气百分含量表现21 正常14 呼吸加快 脉搏加速 协调性变差 12 眼花 判断能力降低 嘴唇变蓝 10 恶心 呕吐 面色苍白 丧失知