Способ получения парогаза для термического воздействия на нефтеносный пласт

 

Использование: при разработке залежей нефти из пластов с различными геологофизическими условиями. Цель изобретения - возможность воздействия на нефтеносный пласт с глубиной залегания 1500 - 3000 м и минимального воздействия на окружающую среду. Сущность: процесс получения парогаза основывается на сжигании в камере сгорания парогазогенератора монотопливной композиции состава, мас. %: нитрат аммония 60 - 80; аммиак 9 - 25; вода - 3 - 27. Для организации воспламенения и начального этапа горения камеру сгорания предварительно нагревают до температуры 650 - 1150^oС с помощью электрообогрева. Дальнейшее поддержание горения осуществляется подводом тепла к монотопливу путем теплообмена через стенку между парогазом и монотопливом. 2 табл.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разработке залежей нефти из пластов с различными геологическими условиями.

Известны способы получения парогаза, основанные на сжигании двухкомпонентных топлив в камере сгорания забойного генератора. В качестве горючего используют водород, метан, аммиак, в качестве окислителя кислород [1-3] Недостатки этих методов повышенная пожаровзрывоопасность и большие энергозатраты на компремирование газообразных компонентов топлива.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения парогаза для термического воздействия на нефтеносный пласт, выбранный в качестве прототипа [4] действие которого основано на сжигании жидкого горючего и газообразного окислителя в камере сгорания парогазогенератора. В парогазогенератор, расположенный в скважине, по одному из трубопроводов с поверхности подают чистый кислород, а по другому хорошо растворимое в воде углеводородное горючее, такое как метанол, этанол, пропанол, изопропанол и их смеси или сахара и воду для снижения температуры продуктов сгорания горючего в среде кислорода.

Недостаток прототипа сложность в организации, поддержании и управлении процессом горения двухкомпонентных топлив, особенно при использовании углеродсодержащих горючих, т. к. отклонения от оптимальных параметров процесса могут привести к образованию сажи, забивающей песчаные коллекторы пласта. Названные спирты относятся к категории пожаровзрывоопасных и вредных веществ для человека.

Цель изобретения создание способа получения парогаза при использовании жидкого топлива, отвечающего условиям малой токсичности, пожаровзрывобезопасности, низкой себестоимости, а также возможность термического воздействия на нефтеносный пласт с глубиной залегания 1500-3000 м и минимального воздействия на окружающую среду.

Сущность заявляемого решения заключается в том, что для получения парогаза используют монотопливную композицию, содержащую в своем составе, мас. нитрат аммония 60-80; аммиак 9-25; вода 3-27.

Известно, что необходимой предпосылкой для воспламенения и протекания устойчивого процесса горения монотоплива являются испарение и нагревание отдельных его компонентов, т.е. требуется подвод к топливу большого количества тепла.

В заявляемом решении источником воспламенения служит нагретая стенка камеры сгорания. Экспериментально было показано, что устойчивое воспламенение монотоплива происходит только при температуре стенки не ниже 650^оС. Температуру стенки, равную 650-1150^оС, создают электрообогревом и поддерживают во время воспламенения и начального периода горения. Дальнейший подвод тепла, необходимого для испарения воды, аммиака и для нагрева нитрата аммония до температуры 220-240^оС, при которой протекают экзотермическая реакция его разложения, реализуется теплообменом через стенку между монотопливом и его продуктами сгорания.

Использование в качестве компонента толпива газообразного вещества не позволяет вести разработку нефтеносных пластов с глубиной залегания 1500-3000 м, т.к. это требует создания компрессорного оборудования более мощного, чем существующее. Применение жидких компонентов позволяет решить эту задачу, а использование монотоплива не только решает ее, но и упрощает.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Камеру сгорания, имеющую устройство для распыливания монотоплива, разогревают до температуры 650-1150^оС с помощью электрообогрева. Температуру стенки контролируют по термопаре. Когда температура достигнет заданной величины, через распылительное устройство подают монотопливо, которое воспламеняется и горит при попадании на стенку камеры сгорания. Температура продуктов сгорания регистрируется термопарой, установленной примерно на половине длины камеры. Для охлаждения продуктов сгорания в камеру через форсуночный блок подают воду, при этом соотношение расхода монотоплива к расходу воды равно 1:0,5-1. Полученный парогаз направляют на обогрев стенок камеры сгорания для обеспечения процесса горения. Экспериментальные данные, подтверждающие возможность осуществления изобретения, приведены в табл. 1 и 2. В табл. 1 даны пределы температур, при которых происходит устойчивое воспламенение и горение монотоплива, а в табл. 2 пределы по составу монотоплива.

Как видно из таблиц, процесс устойчивого воспламенения и горения осуществляется во всем заявляемом диапазоне температур, до которых предварительно разогревается камера сгорания, и во всем диапазоне по составу монотоплива. При температуре ниже 650^оС процесс воспламенения и горения либо отсутствует, либо носит неустойчивый характер. Выбранный авторами верхний предел по температуре объясняется только устойчивостью конструкционного материала. Нижний предел по воде и верхний по нитрату аммония получены не из экспериментальных данных, а объясняется следующими соображениями. Содержание воды в монотопливе ниже 3,0% не ведет к срыву воспламенения и горения, но повышает его взрывоопасность. Концентрация нитрата аммония более 80,0% требует подогрева монотоплива до температуры порядка 100^оС.

Формула изобретения

Способ получения парогаза для термического воздействия на нефтеносный пласт, включающий сжигание топлива в камере парогазогенератора, отличающийся тем, что камеру парогазогенератора предварительно нагревают до температуры 650 1150^oС с последующим ее поддержанием в указанном диапазоне, причем в качестве топлива используют композицию монотоплива при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Нитрат аммония 60 80 Аммиак 9 25 Вода 3 27

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2