Способ отвода сопутствующего горючего газа из нефтяной скважины и устройство для отвода сопутствующего горючего газа из нефтяной скважины
Изобретение относится к области нефтедобычи, связанной с отводом и ликвидацией сопутствующих горючих газов на нефтепромыслах. Техническим результатом является утилизация попутного нефтяного газа без вредных выбросов в окружающую среду и без присутствия опасных химических реагентов. Способ включает сжигание сопутствующего горючего газа. При выходе из нефтяной скважины его насосом нагнетают в резервуарный сборник, из которого его отсасывают воздухозаборником и через фильтр подают в камеры сгорания двигателей внутреннего сгорания. Сжигают сопутствующий горючий газ в рабочем цикле этих двигателей с прокаливанием до t=2500°C и после выхода из камер направляют через выхлопные трубы в катализатор для очистки от вредных примесей и далее в камеру прокаливания при t≥3000°C для устранения оставшихся вредных примесей. Очищенные летучие выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания через конденсатор-охладитель выбрасывают в атмосферу, при этом двигатели внутреннего сгорания снабжают генераторами электрического тока, а самими двигателями вырабатывают тепло для обогрева воды для производственных и хозяйственных нужд. Отвод горючего газа имеет винтовую спираль, установленную в теплообменнике с холодной проточной водой. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области нефтедобычи, связанной с отводом и ликвидацией сопутствующих горючих газов на нефтепромыслах.
Известен способ отвода и ликвидации горючих газов на нефтепромыслах, заключающийся в факельном сжигании сопутствующих горючих газов при добыче нефти при их выходе из скважин в атмосферу [1].
Недостатком известного способа отвода сопутствующих горючих газов из нефтяных скважин с последующей их ликвидацией методом факельного сжигания является загрязнение окружающий среды отходами факельного сжигания газа.
Наиболее близким по технологической сущности к предлагаемому является способ отвода сопутствующего горючего газа из нефтяной скважины, заключающийся в том, что в две подводящие трубы, снабженные электронагревателями, подают раздельно попутный нефтяной газ и хлор, их нагревают раздельно до t=300-400°C, нагретые газы подают в изолированную от внешней среды емкость, снабженную нагревателем, и смешивают, смесь турбулируют при помощи вращающихся турбулизаторов со спиралевидными лопастями, воспламеняют и сжигают при температуре выше 1430°С, образующийся HCl подают в воду, получают соляную кислоту, а сажу собирают [2].
Известный способ отвода и утилизации попутного нефтяного газа на нефтяных месторождениях, связанный с производством соляной кислоты 6% концентрации на базе химического взаимодействия нефтяного газа с хлором, переводит нефтедобычу в отрасль опасного химического производства, связанного с использованием хлора и производством соляной кислоты. При этом выход сажи доводится только до 80-90%, а эффективность утилизации попутного нефтяного газа не достигает 100%.
Технологический результат по способу отвода сопутствующего горючего газа из нефтяной скважины, включающему его сжигание, достигается тем, что при выходе из нефтяной скважины сопутствующий горючий газ насосом нагнетают в резервуарный сборник, из которого его отсасывают воздухозаборником и через фильтр подают в камеры сгорания двигателей внутреннего сгорания, а сжигают сопутствующий горючий газ в рабочем цикле этих двигателей с прокаливанием до t=2500°C и после выхода из камер направляют через выхлопные трубы в катализатор для очистки от вредных примесей и далее в камеру прокаливания при t≥3000°C для устранения оставшихся вредных примесей, после чего очищенные летучие выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания через конденсатор-охладитель выбрасывают в атмосферу, при этом двигатели внутреннего сгорания снабжают генераторами электрического тока, а самими двигателями вырабатывают тепло для обогрева воды для производственных и хозяйственных нужд.
Предлагаемый способ обеспечивает 100% утилизацию попутного нефтяного газа без вредных выбросов в окружающую среду и без присутствия опасных химических реагентов. По предлагаемому способу получают 100% качественной сажи, тепло, электрический ток, горячую воду. Методом пиролиза ликвидируются все вредные побочные примеси в попутном нефтяном горючем газе и получают дополнительно жидкое топливо для предлагаемого производства, не требующего дополнительных энергозатрат.
Известно устройство для отвода и ликвидации горючего газа из нефтяной скважины на нефтепромыслах, состоящее из газоотвода с иглой нефтяной скважины и горящего на выходе из иглы факела сопутствующего газа [1].
Существенным недостатком известного устройства является неэкономичное сжигание сопутствующего горючего газа с засорением отходами сгорания окружающей атмосферы.
Наиболее близким по техническом сущности к предлагаемому является устройство для отвода и утилизации горючего газа из нефтяной скважины, включающее собственно нефтяную скважину с отводом упомянутого газа, газопроводы, трубопроводы и сборник для сопутствующего горючего газа, образующими производственную технологическую цепочку, обеспечивающую безвыбросное химическое взаимодействие горючего газа с хлором с получением соляной кислоты и 80-90% сажи [2].
Известное устройство отвода и утилизации попутного нефтяного газа на нефтяных месторождениях, использующее хлор и производящее соляную кислоту, переводит нефтедобычу в отрасль опасного химического производства Выход качественной сажи не составляет 100%, т.е. полностью не утилизируется.
Технический результат по устройству для отвода сопутствующего горючего газа из нефтяной скважины, включающему собственно нефтяную скважину с водом упомянутого газа, газопроводы, трубопроводы и сборник для сопутствующего горючего газа, достигается тем, что оно имеет насос, связанный с отводом сопутствующего горючего газа, двигатели внутреннего сгорания с генераторами электрического тока, с всасывающими коллекторами с фильтрами очистки воздуха и выхлопными коллекторами, связанными с катализатором выхлопных газов, камеру прокаливания, а отвод горючего газа имеет винтовую спираль, установленную и теплообменнике с холодной проточной водой, при этом отвод горючего газа сообщен с атмосферой.
Изобретения поясняются чертежом, где представлен общий вид устройства для отвода сопутствующего горючего газа на нефтепромыслах.
Устройство для отвода сопутствующего горючего газа на нефтепромыслах состоит из собственно нефтяной скважины 1 с отводом сопутствующего горючего газа 2, связанного через насос 3 с резервуарным сборником 4 сопутствующих горючих газов избыточного давления и далее через газопровод 5 - с фильтрами 6 очистки воздуха всасывающего коллектора 7 двигателей 8 внутреннего сгорания, а выхлопным коллектором 9 двигателей внутреннего сгорания связаны с катализатором 10 выхлопных газов и далее через трубопровод 11 с камерой 12 их прокаливания при температуре t≥3000°C, отводной патрубок которой в виде винтовой спирали 13 установлен в теплообменнике 14 с холодной проточной водой 15 и на выходе выполнен в виде сообщающейся с атмосферой трубой 16. Двигатели 8 через муфты связаны с генераторами 17 электрического тока.
Катализатор 10 выхлопных газов [3] состоит из корпуса с носителем с развитой поверхностью, покрытой активным каталитическим слоем. Монолитные носители из термостойкой керамики имеют круглую форму и установлены между упругой набивкой из высоколегированной проволоки. Металлические носители в виде фольги из жаропрочной аустенитовой стали, легированной хромом, алюминием, цирконием и кальцием, припаяны к корпусу. Металлический и керамический носители имеют подслой из оксида алюминия.
Способ отвода сопутствующего горючего газа из нефтяной скважины реализуется следующим образом. Газоотвод нефтяной скважины 1 с сопутствующим горючим газом 2 (фиг.1) связывают через насос 3 с резервуарным сборником 4 сопутствующих газов, где горючие газы собирают под избыточным делением и подают через газопровод 5 в фильтры 6 для очистки и далее через всасывающие коллекторы 7 - в камеры сгорания двигателей внутреннего сгорания 8. После рабочего цикла сгоревшие газы по выхлопным коллекторам 9 поступают в катализатор 10 выхлопных газон и далее через трубопровод 11 - в камеру 12, где их прокаливают при температуре свыше 3000°С, после чего они поступают по отводному патрубку через винтовую спираль 13 в теплообменник 14 с холодной проточной водой 15 и далее через трубу 16 выносятся к атмосферу. Двигатель 8 внутреннего сгорания через муфты связывают с генераторами 17, вырабатывающими электрический ток.
Предлагаемые изобретения позволяют отводить и ликвидировать сопутствующие на нефтепромыслах горючие газы без вредных выбросов в атмосферу отходов горения с получением тепла, горячей воды и электрического тока для производственных и хозяйственных нужд, а также со 100% выходом качественной сажи.
Источники информации
1. Маршин-Никиш. Большая Советская Энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, т.17, 1974 г. - слово «нефть» (аналог).
2. Патент РФ №2239644, С09С 1/50, С01В 1/00, Е21В 43/00 «Способ утилизации попутного нефтяного газа на нефтяных месторождениях», от 20.04.2004 (прототип).
3. Вахламов В.К., Шатров М.Г., Юрчевский А.А. Автомобили. Теория и конструкция автомобиля и двигателя. / Учебник под ред. д.т.н. А.А.Юрчевского. - М.: Academa, 2003. - Стр.229-233.
1. Способ отвода сопутствующего горючего газа из нефтяной скважины, включающий его сжигание, отличающийся тем, что при выходе из нефтяной скважины сопутствующий горючий газ насосом нагнетают в резервуарный сборник, из которого его отсасывают воздухозаборником и через фильтр подают в камеры сгорания двигателей внутреннего сгорания, а сжигают сопутствующий горючий газ в рабочем цикле этих двигателей с прокаливанием до t=2500°C и после выхода из камер направляют через выхлопные трубы в катализатор для очистки от вредных примесей и далее в камеру прокаливания при t≥3000°C для устранения оставшихся вредных примесей, после чего очищенные летучие выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания через конденсатор - охладитель выбрасывают в атмосферу, при этом двигатели внутреннего сгорания снабжают генераторами электрического тока, а самими двигателями вырабатывают тепло для обогрева воды для производственных и хозяйственных нужд.
2. Устройство для отвода сопутствующего горючего газа из нефтяной скважины, включающее собственно нефтяную скважину с отводом упомянутого газа, газопроводы, трубопроводы и сборник для сопутствующего горючего газа, отличающееся тем, что оно имеет насос, связанный с отводом сопутствующего горючего газа, двигатели внутреннего сгорания с генераторами электрического тока, с всасывающими коллекторами с фильтрами очистки воздуха и выхлопными коллекторами, связанными с катализатором выхлопных газов, камеру прокаливания, а отвод горючего газа имеет винтовую спираль, установленную в теплообменнике с холодной проточной водой, при этом отвод горючего газа сообщен с атмосферой.
