氮氣屬于隋性氣體，來源廣泛，在常溫下很難與其它物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)，不會像空氣與天然氣混合壓縮后會發(fā)生爆炸。低壓低滲儲層，在鉆井、試油(解堵、壓裂、酸化、射孔等)施工作業(yè)中，入井流體如泥漿、壓井液、壓裂液等進入儲層，會對儲層造成傷害，需用人工方式舉升排液來加快入井流體的排出，減少儲層的傷害。液氮排液工藝和其它排液工藝如水力泵排液相比，具有易組織，動用設(shè)備少，掏空深度大，施工時間短，安全可靠等優(yōu)點。另外，對于油層套管抗外擠強度小或易出砂的井，采用液氮氣舉排液工藝能準確控制掏空深度，使降液施工既安全又有效。
一、 液氮排液工藝原理
液氮排液是液氮從儲氮罐流經(jīng)各閥體、濾清器進入液氮泵增壓后排出低溫高壓液氮，由蒸發(fā)器加熱變?yōu)槌馗邏旱獨夂蟊萌刖畠?nèi)，以氮氣的體積占據(jù)井筒中的空間排替出井內(nèi)液體，放氣后減少液柱對產(chǎn)層的回壓達到誘噴排液的目的。還可以不放氮氣，利用氣舉特性對停噴的油井和高壓低滲井進行求產(chǎn)誘噴。排液方式可分為正舉排液和反舉排液，根據(jù)特定的排液目的和井筒結(jié)構(gòu)選則合適的排液方式。
1．反舉排液
反舉排液工藝，即從油套環(huán)空泵入氮氣，從油管返出壓井液，然后從套管放噴出氮氣，降低井筒液柱高度以達到誘噴的目的。反氣舉計算所涉及的參數(shù)如下：
(1) 環(huán)空**終氣液界面壓力(MPa) Pb=ρ液 Hb/100
(2) 氮氣柱平均溫度(℃)
Tb=18℃+K溫(Hb-20) /100； Tav=(20℃+Tb)/2 (3) 停泵時的套壓(MPa)
Pw=PbEXP（-0.03415γgHb/ Tav Z），也可利用氮氣柱的深度壓力表查出Pw (4) 氮氣柱所受的平均壓力(MPa) P=（ Pw + Pb）/ 2 (5) 施工所需液氮量(m3)
現(xiàn)場常用氮氣柱所受的平均壓力P和平均溫度Tav來查出壓縮應(yīng)子B,利用公式計算出所需液氮量：
V液氮=B Hb S環(huán)/696.5 2．正舉排液
正舉就是從油管內(nèi)注入氮氣，井內(nèi)液體由環(huán)空返出。由于油管容積小于套管環(huán)空容積，正舉時泵注的氮氣一般只有到達管鞋并越過管鞋進入環(huán)空后才能排出設(shè)計要求的液面深度的排出液量。
在正舉排液中有一個關(guān)鍵點，即在假設(shè)沒有滑脫的情況下 (氣液界面上沒有串流)，指氮氣到達井底后從環(huán)空上返，停泵后氮氣能依靠本身的膨脹就可將環(huán)空中的液體全部推出到地面時的**低氣液界面的位置，這就是過量點。在數(shù)學意義上，過量點以上環(huán)空容積等于過量點以下環(huán)空容積與油管內(nèi)容積之和，即氮氣到達過量點時，井筒內(nèi)氮氣的容積與液體所占的容積相等。
過量點的深度如下式 He=Ho(S環(huán)+S油)/2S環(huán)
過量點確定了氮氣正舉時所需液氮的**大量。下面就參數(shù)計算介紹如下： 過量點處的壓力（MPa） Pe=ρ液 He/100
過量點以下氮氣平均溫度(K)
Te=18℃+K溫(He-20) /100： To =18℃+K溫(Ho-20) /100 Tav1= （Te+ To）/2 油管鞋處的壓力(MPa)
Po= Pe +0.03145γL（1/(Im+Ir)+ 1/(Im+Ir)，現(xiàn)場實際利用氮氣柱的深度壓力表查出Po
過量點以下氮氣平均壓力(MPa) P1=（ Po+Pe）/ 2
過量點時的環(huán)空中氮氣折為液氮量(m3 )
利用P1和平均溫度Tav1查出壓縮應(yīng)子B1，計算出液氮量： V液氮1=B1（Ho-He）S環(huán)/696.5
油管內(nèi)氮氣的平均溫度(K) Tb=18℃+K溫(Ho-20) /100； Tav=(20℃+Tb)/2
氮氣到達過量點時井口的油壓(MPa)
Pw=Po-0.03145γL（1/(Im+Ir)+ 1/(Im+Ir)，現(xiàn)場實際利用氮氣柱的深度壓力表查出Pw
油管內(nèi)氮氣所受的平均壓力(相對，mPa) P2=（ Pw+Po）/ 2
油管內(nèi)氮氣折算為液氮量(m3 )
根據(jù)氮氣柱所受的平均壓力P2和平均溫度Tav來查出壓縮應(yīng)子B2 V液氮2=B2So Ho/696.5 液氮總用量(m3 ) V=V液氮1+V液氮2
在液氮正舉降液施工中．考慮到滑脫效應(yīng)，可在理論用氮量的基礎(chǔ)上附加 l0％～l5％。
二、 兩種氣舉方式的優(yōu)選與應(yīng)用
正氣舉降液可充分利用氮氣的密度差及壓縮勢能。讓舉過管鞋的壓縮氮氣在往上運動的過程中利用其膨脹能量盡量攜帶液體出井筒，充分利用了氮氣的壓縮勢能。
反氣舉排液只是靠氮氣排開井筒中液體所占的體積，氣舉后將氮氣放出達到降低液面的目的，僅利用了氮氣的一部分勢能。
在排出相同體積的井筒液時正舉排液施工泵壓高，設(shè)備耗能大，在排液后期，由于氮氣的滑脫竄出，出口帶氣，容易造成罐內(nèi)液體濺出造成污染。反舉排液出口由于沒有氮氣竄出，出口出液比較穩(wěn)定。
在預定的排液深度較深時，正舉排液用液氮量要少于反舉排液時的用液氮量，但是在預定的排液深度較淺時，反舉排液用液氮量就要小于正舉排液的用氮量了（見表1）。
并且在套管放空氮氣后要及時用清水洗井，將環(huán)空中的殘酸洗出，以免油管過度腐蝕致使油管落井。
某井完成篩管深度5240m ，3月20日酸化施工。注入膠凝酸150m3，3月23日液氮反排液，用液氮10.7m3，套壓24MPa，排出井筒殘液20.4m3，套管放空氮氣后油管繼續(xù)放噴排殘酸，24日洗壓井，ρ1.03海水反洗井深5239.52m，灌入4m3返液1.8 m3，起出油管后發(fā)現(xiàn)管柱底部30根油管腐蝕1－2mm，篩管上部12根油管本體有大片蝕洞。（見圖1）#p#分頁標題#e#
張27-1井完鉆井深4389m，**大井斜48.5°/3048.62m，射開油層井段：3532.5-3653.9m，井身結(jié)構(gòu)為φ244.5mm套管懸掛φ177.8mm套管，懸掛器深度：3167m， 2008年該井電泵日產(chǎn)原油59.21t，氣7562m3，含水3.5%。8月16日檢電泵作業(yè)漏失1.08壓井液50m3，井內(nèi)管柱結(jié)構(gòu)為：φ89mm油管3000m+φ73mm油管630m+φ62mm喇叭口，要求液氮掏深2000m誘噴作業(yè)。
由于本井為大套管，如果采用反舉方式誘噴，需要液氮16m3，計算如下：井筒降低液面2000m，則環(huán)空需降低**2255m，排出井筒液72m3，由于本井為大斜度井，2255m折垂深為1810m，井口壓力15MPa，井底壓力18MPa，平均溫度48，B因子為155，則需液氮量：72*155/696.5=16m3
正舉誘噴應(yīng)用過量點理論，確定計算井筒過量點深度為1943m，折垂深1600m，可算出**多只需要12m3液氮就可達到排液深度要求。
由于本井壓力系數(shù)0.96，滲透率25毫達西，套管容積較大，氣油比128，如果液氮排液后，將油管壓力放空，則液面將迅速下降**2000m左右，由于滲透率很低，液面恢復較慢，況且本井為大斜度井，溶解氣將很快從液體中逸出，井筒內(nèi)流動型態(tài)由泡流很快就發(fā)展為環(huán)流和霧流。并且由于滑脫損失增加了井筒內(nèi)混和物的密度和粘度，平衡了地層壓力后井口很難自噴出原油。
為了充分利用溶解氣的能量，本井在液氮排液后關(guān)閉油管閘門保持油管壓力，環(huán)空處于充滿或較高液位，致使溶解氣不能完全從環(huán)空液體中逸出，井口處于間噴狀態(tài)，日產(chǎn)原油78m3 ，累計495.6m3 ，誘噴成功。
三、 經(jīng)驗與建議
對于φ244.5mm和φ177.8mm等大套管井，要求排液深度超過2000m時，適宜采用正舉方式。當排液深度在1000m左右時宜采用反舉方式。
酸化施工后應(yīng)該采用反舉排液方式，在放空氮氣后要求盡快反洗井，以減少殘酸對管柱的腐蝕。
對于高壓低滲井或油井，在液氮氣舉作業(yè)或2次氣舉作業(yè)后，利用氮氣勢能進行求產(chǎn)或誘噴。
正舉排液后期要防止氮氣大量竄出造成儲液罐液體濺出污染。
