Способ добычи нефти


 


Владельцы патента RU 2490440:

Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" (RU)

Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при добыче нефти, содержащей большое количество попутного газа. Способ добычи нефти включает подачу рабочего агента в нагнетательную скважину и отбор нефтепродуктов через добывающую скважину с последующим отделением от нефти попутного газа и его сжигание. Сжигание попутного газа осуществляют с избытком атмосферного воздуха. Продукты сгорания попутного газа охлаждают, последовательно отделяют воду и жидкий углекислый газ, оставшуюся газовую фазу сбрасывают. Для получения рабочего агента жидкий углекислый газ смешивают с водяным паром, образующимся при нагревании подготовленной воды продуктами сгорания попутного газа. Повышается технологичность, экологическая и экономическая эффективность разработки нефтяных месторождений за счет использования продуктов сгорания при сжигании попутного газа. 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при добыче трудноизвлекаемых залежей нефти с утилизацией попутного газа.

При разработках месторождений высоковязкой нефти и на разрабатываемых истощенных месторождениях наиболее остро стоит проблема увеличения нефтеотдачи пласта. Другой важной проблемой для любого нефтяного месторождения является утилизация попутного нефтяного газа, добываемого с нефтью, который при рассеивании в атмосфере и при сжигании в факелах негативно влияет на экологию региона нефтедобычи.

Существуют различные способы, позволяющие повысить нефтеотдачу пласта. К наиболее часто применяемым методам увеличения нефтеотдачи (МУН) относятся тепловые методы (вытеснение нефти различными теплоносителями, например, водяным паром) и газовые методы (закачка углеводородных газов, углекислого газа, азота или других газов и газожидкостных смесей). На долю этих методов приходится 95% всех третичных МУН.

В статье «Комплекс оборудования для отработки технологии добычи природных битумов методом парогазового воздействия» (авторы Т.М. Магсумов, В.А. Фисейский, И.С. Галиев. Научно-технический журнал «Георесурсы» 3 (39) 2011) приведена схема производства парогаза и его закачки в нефтяной пласт. Согласно схеме на нефтяные пласты осуществляют тепловое парогазовое воздействие. Парогаз получают в парогазогенераторе, в первой зоне которого сжигается горючее с воздухом при стехиометрическом соотношении топлива (α=1), где α - коэффициент избытка окислителя (воздуха). Во второй зоне к продуктам сгорания добавляется вода. На выходе парогазогенератора получается парогаз с температурой 250-300°С, который подается в пласт.

К недостаткам такого способа можно отнести то, что получаемый, согласно описанному способу, массовый состав парогаза включает 50% паров воды, 12% углекислого газа (СО2) и 38% азота (N2). Азот редко применяют для закачки в пласт, так как он инертен и оказывает только упругое механическое воздействие на нефтеносные пласты, создавая газовую подушку, а также играет роль теплоносителя, если перед закачкой газа в скважину его нагревают. Азот, закаченный в пласт по мере разработки месторождения, извлекается вместе с нефтью и попутным газом, отделить от которых «балластный» азот технически сложно. Кроме того, предлагаемый в способе парогазогенератор работает при стехиометрическом соотношении топлива, поэтому температура продуктов сгорания в первой зоне составляет примерно 2000°С (2300 К). В условиях длительной работы установки трудно осуществить эффективное охлаждение теплонапряженной первой зоны парогазогенератора. Также существенным недостатком способа является использование нефтепродуктов в качестве горючего, что при наличии попутного нефтяного газа нецелесообразно.

За прототип предлагаемого способа принят патент РФ №2038467 «Способ разработки нефтяной залежи». В этом способе закачку рабочего агента осуществляют через нагнетательные скважины, отбор нефти через добывающие скважины, отделение от нефти и сжигание попутного газа. Сжигание попутного газа производят в искусственном окислителе, состоящем из смеси кислорода и рециркулирующих продуктов сгорания попутного газа, содержащих углекислый газ и водяной пар. Образовавшиеся продукты сгорания в виде углекислоты или карбонизированной воды закачивают в нагнетательные скважины в качестве рабочего агента.

К недостаткам описанного способа можно отнести то, что кислород для искусственного окислителя получают путем разделения воздуха на азот и кислород в воздухоразделительной установке. Существующие устройства для разделения газов, основанные на мембранном принципе, имеют высокую стоимость при изготовлении и эксплуатации. В этом способе продукты сгорания попутного газа и искусственного окислителя охлаждаются до температуры 110-130°С в газоводяном теплообменнике, в котором вода принявшая теплоту от продуктов сгорания никак не используется, а просто сбрасывается. Рабочими агентами, подаваемыми в нагнетательную скважину, являются углекислота и карбонизированная вода. Таким образом, осуществляется только физическое воздействие на пласт, то есть снижается вязкость нефти за счет растворения в ней CO2 и осуществляется вытеснение нефти из пласта за счет увеличения объема нефти. Тепловое воздействие на пласт отсутствует.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение технологической, экологической и экономической эффективности разработки месторождений высоковязкой нефти, в том числе на разрабатываемых истощенных месторождениях нефти, за счет применения комплексного теплового и газового воздействия на нефтеносный пласт с одновременным снижением негативного воздействия на экологию окружающей среды.

Поставленная задача решается тем, что в способе добычи нефти, включающем подачу рабочего агента в нагнетательную скважину и отбор нефтепродуктов через добывающую скважину с последующим отделением от нефти попутного газа и его сжигание, сжигание попутного газа осуществляют с избытком атмосферного воздуха, продукты сгорания попутного газа охлаждают, последовательно отделяют воду и жидкий углекислый газ, оставшуюся газовую фазу сбрасывают. Для получения рабочего агента жидкий углекислый газ смешивают с водяным паром, образующимся при нагревании подготовленной воды продуктами сгорания попутного газа.

Одним из главных отличительных признаков предложенного способа является то, что в качестве рабочего агента в нагнетательную скважину закачивают смесь водяного пара и жидкого СО2, которая является более эффективным рабочим агентом, вытесняющим нефть. Эффект достигается за счет комплексного теплового и физического воздействия на нефтеносный пласт. Водяной пар, входящий в состав рабочего агента и обладающий большой теплоемкостью, вносит в пласт значительное количество тепловой энергии, которая расходуется на нагрев пласта и снижение относительной проницаемости, вязкости и расширение всех насыщающих нефтяной пласт агентов - нефти, воды, газа. На границе прогретой зоны, где температура равна начальной пластовой температуре, происходит вытеснение нефти водой, которая образовалась при конденсации водяного пара.

В состав рабочего агента, получаемого в описываемом способе, также входит CO2, который хорошо растворяется в нефти (в четыре-десять раз лучше, чем в воде), поэтому СО2 может переходить из водного раствора в нефть. При этом вязкость нефти уменьшается, плотность повышается, а объем значительно увеличивается. Помимо этого CO2 снижает поверхностное натяжение на границе нефть - порода. Уменьшение вязкости нефти - основной фактор, увеличивающий коэффициент вытеснения высоковязкой нефти при растворении в ней СО2. Кроме того, при растворении CO2 в воде в областях нефтяного пласта, где парогазовая смесь начинает конденсироваться, может образовываться угольная кислота Н2СО3, которая растворяет некоторые виды цемента и породы пласта, а также повышает его проницаемость.

В качестве окислителя используется обычный атмосферный воздух, являющийся дешевым, доступным и удобным окислителем. При этом не требуются дорогостоящие мембранные газоразделительные устройства, используемые в прототипе для получения искусственного окислителя. После охлаждения продуктов сгорания и отделения конденсированной воды и жидкого CO2, оставшиеся охлажденные газообразные «балластный» азот, кислород и небольшое количество азотных соединений сбрасываются. Сжигание попутного газа производится с избытком воздуха, поэтому температура продуктов сгорания в газогенераторе невысока и составляет примерно 1200°С (1500 К). Такая температура позволяет организовать более эффективное в условиях длительной работы установки охлаждение газогенератора.

Важным отличием предлагаемого способа от прототипа является более эффективное использование тепловой энергии. Это достигается за счет того, что продукты сгорания попутного газа и воздуха охлаждаются в теплообменнике подготовленной водой, при этом на выходе из теплообменника получается водяной пар, используемый далее в качестве теплоносителя, обладающего высокой теплоемкостью, который подается в нефтяной пласт. В прототипе охладитель просто сбрасывается.

На фигуре приведен пример схемы установки для осуществления заявляемого способа. Установка включает в себя газогенератор (горелку) 1, компрессоры 2 (для подачи попутного газа) и 3 (для подачи атмосферного воздуха), теплообменник 4, теплообменник - конденсатор 5, холодильник 6, насос 7, смеситель 8, блок водоподготовки 9, водяной насос 10.

Способ добычи нефти осуществляют следующим образом.

Попутный газ, извлеченный вместе с нефтью через добывающую скважину, отделяется от нефтепродуктов, поступает в компрессор 2, где компримируется и подается в газогенератор 1. Также в газогенератор подается избыточный воздух, отобранный из атмосферы и компримированный в компрессоре 3. В газогенераторе происходит сжигание попутного газа с воздухом при коэффициенте избытка окислителя (атмосферного воздуха) α≈2. При таком соотношении компонентов топлива температура продуктов сгорания составляет примерно 1200°С (1500 К). Продукты сгорания из газогенератора 1 поступают сначала в теплообменник 4, где охлаждаются до температуры 150-200°С, затем подаются в теплообменник-конденсатор 5, в котором конденсируется и отделяется вода. Как вариант, конденсированную воду, не содержащую примесей, можно собирать в отдельную емкость и в дальнейшем использовать, например, для охлаждения газогенератора. Причем контур охлаждения может замыкаться этой же емкостью, в которой вода для охлаждения газогенератора, смешиваясь с водой в емкости, охлаждается и опять подается на охлаждение газогенератора. Осушенные продукты сгорания подаются в холодильник 6, где CO2 сжижается и с помощью насоса 7 подается в смеситель 8. После отделения жидкого СО2 оставшиеся охлажденные газообразные «балластный» азот, кислород и небольшое количество азотных соединений отводится из холодильника 6 для сброса. В теплообменник 4 с помощью водяного насоса 9 подается вода, прошедшая блок водоподготовки 10. В блоке водоподготовки вода очищается от примесей, которые могут выпадать на теплообменные поверхности, засорять проходные сечения теплообменника и, тем самым, ухудшать теплообмен. Вода, проходя через теплообменник 4 и принимая теплоту от продуктов сгорания из газогенератора, подается в виде пара в смеситель 8. В смесителе 8 жидкий СО2 газифицируется и полученный парогаз, состоящий из смеси водяного пара и углекислого газа, подается в скважину.

Совместное тепловое и газовое воздействие парогаза на нефтяной пласт снижает вязкость нефти и увеличивает нефтеотдачу пласта.

Таким образом, предложенный способ позволяет повысить нефтеотдачу залежи посредством более эффективного, совместного теплогазового воздействия парогаза (водяной пар + СО2) на нефтеносный пласт. При этом попутный нефтяной газ, который обычно из-за удаленности друг от друга месторождений просто сжигается в факелах, нанося вред окружающей среде, утилизируется, что позволяет снизить негативное воздействие его на окружающую среду и повысить экономическую эффективность разработки, так как тепловая энергия сжигаемого в газогенераторе попутного газа расходуется на увеличение нефтеотдачи залежи.

Способ добычи нефти, включающий подачу рабочего агента в нагнетательную скважину и отбор нефтепродуктов через добывающую скважину с последующим отделением от нефти попутного газа и его сжигание, отличающийся тем, что сжигание попутного газа осуществляют с избытком атмосферного воздуха, продукты сгорания попутного газа охлаждают, последовательно отделяют воду и жидкий углекислый газ, оставшуюся газовую фазу сбрасывают, затем смешивают водяной пар, образующийся при нагревании подготовленной воды продуктами сгорания попутного газа, с жидким углекислым газом для получения рабочего агента.



 

Похожие патенты:

Эрлифт // 2482340
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к насосным установкам типа эрлифт. .

Изобретение относится к способам и устройствам для подъема жидкостей из скважин и может быть использовано для подъема как нефти, так и воды из подземных источников.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано непосредственно в сфере разработки подводных месторождений полезных ископаемых, подъем элементов которых осуществляют при помощи эрлифта.

Изобретение относится к насосостроению, в частности к способам подъема воды с помощью струйных насосов, и может быть использовано при водоснабжении села, садовых участков и фермерских хозяйств.

Изобретение относится к устройствам для откачки и транспортирования гидросмеси по горизонтальным выработкам в горной и других отраслях хозяйства. .

Изобретение относится к насосостроению, а именно к способам подъема воды эрлифтом, и может быть использовано при проектировании гидротранспортных систем, строительстве и эксплуатации систем водоснабжения на селе и при изыскательских работах.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации нефтяных и газовых скважин. .

Изобретение относится к способам подъема воды и может быть использовано при проектировании гидротранспортных систем. .

Изобретение относится к способам и устройствам подъема воды эрлифтом. .

Эрлифт // 2440515
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к насосным установкам типа эрлифта. .

Изобретение относится к газонефтяной промышленности, а более конкретно к объектам обустройства морского месторождения добычи твердых газовых гидратов. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке месторождений с применением газлифтных способов эксплуатации скважин.

Изобретение относится к разработке нефтяных месторождений, в частности к способам теплового воздействия на залежь, содержащую высоковязкую нефть. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разработки месторождений высоковязкой нефти с использованием тепла на поздней стадии разработки.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. .

Изобретение относится к разработке нефтяных месторождений. .

Изобретение относится к нефтяной промышленности. .

Изобретение относится к устройствам разработки месторождений углеводородов двухустьевыми скважинами и может быть использовано для добычи высоковязкой нефти или битума.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частотности к тепло-физико-химической обработке призабойной зоны пласта
Наверх