在国外早已开始进行的注二氧化碳、天然气或氮气进行驱油,取得了巨大收益。以缝洞型油藏为例,水驱效果最多,采收率能达到40%左右,而气驱却可达到50%。利用气体驱油三次采油技术已经开始逐步走上缝洞型油藏深度开发提高采收率的舞台,利用氮气的特性,使用高压大排量氮气对缝洞型油藏进行驱替施工,可以有效的提高油田的采收率。进行气驱油作业的关键是研制高压气体注入系统。针对高压、大排量的膜分离制氮设备在国内市场空缺的现状,我公司研制的系列制氮、注氮设备填补了国内该产品空白。本文是对高压膜分离制氮设备机械部分设计研究的结果。首先,本文以西北塔河油田面临的生产问题为例,分析了缝洞型油藏注气工艺对高压膜分离制氮设备的需求,通过分析目前国内外高压膜分离制氮设备的产品现状,了解目前市场上高压膜分离制氮设备的基本能力,提出了我公司设计的新研制的制氮、制氮设备所面临的主要难题和需要解决的基本问题。接着,分析了高压膜分离制氮工艺的主要流程和工艺设备的能力,根据撬装设计、模块化布局的基本要求,给出了设备整体的布局方案。以新开发增压机为突破口,解决高压增压机不满足工艺要求的技术问题,通过优选配套系统和力学设计计算,给出了满足西部油区要求的高压膜分离制氮设备的总体设计。随后,对设备主要承压部件进行了力学计算验证,从管道、安全阀、缓冲罐等主要承压部件计算分析和整体配置布局的设计进行阐述。最后,本文通过Bentley Puls XM软件对支撑系统的静强度和振动特征进行了分析,验证了设计的安全性和整体动力学性能。设备整体通过在油气田开采现场的连续使用,表明设备现场运行良好情况,达到了设计要求。