Способ утилизации попутного нефтяного газа с использованием отводящих факельных газов

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к сбору и утилизации попутного нефтяного газа с использованием отводящих факельных газов. Технический результат – повышение эффективности способа за счет уменьшения доли сжигаемого попутного нефтяного газа на факельной установке и использования тепловой энергии факельной установки для повышения давления и температуры попутного нефтяного газа для дальнейшей его транспортировки с остальным добываемым продуктом. Технический результат – повышение эффективности способа. Способ предусматривает использование факельного сепаратора, факельной установки с устройством сбора выхлопных газов, рабочих камер, емкостей-отстойников и свечи рассеивания с возможностью снижения доли сжигаемого попутного нефтяного газа – ПНГ. Для этого одну часть ПНГ подают в рабочие камеры для его сжатия и повышения температуры. Другую часть ПНГ подают на факельную установку для его сжигания с последующим сбором выхлопных газов и подачи их в рабочие камеры для передачи тепловой энергии. Рабочие камеры разделяют на два участка - нагреватель и холодильник. Между ними располагают подвижный поршень. Используют как минимум две рабочие камеры. Их поршни связывают жестко с помощью кривошипа со смещением 90 градусов. 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способу утилизации попутного нефтяного газа с использованием отводящих (выхлопных) газов от факельной установки.

Известны способы, предусматривающие отделение попутного нефтяного газа (ПНГ) от добываемого продукта с помощью сепараторов, дальнейшую его очистку, обезвоживание, осушку с целью последующего его транспорта по газопроводам высокого давления до объектов переработки газа [1, 2]. Недостатком таких способов является большая капиталоемкость строительства линейных сооружений для газопровода и сопутствующей инфраструктуры.

Используется также способ сжигания ПНГ на нефтепромыслах с помощью факельных установок, обусловленный в большинстве случаев отсутствием эффективных систем утилизации ПНГ [2, 3]. При этом сжигается неоправданно большое количество углеводородов, приводящее к значительному вредному воздействию на окружающую среду и большим экономическим потерям для предприятия.

Известны способы, основанные на добавлении в добываемый продукт добавок и реагентов, выступающих в роли катализаторов и позволяющих перерабатывать ПНГ в гидратную или сжиженную форму [4, 5, 6]. Недостатком таких способов является большая стоимость необходимого оборудования и его обслуживания. В случае применения таких способов на удаленных малоосвоенных месторождениях гарантировано обеспечивать своевременный подвоз необходимого регента не представляется возможным, а создавать вместо этого комплекс по переработке и восстановлению реагента не всегда экономически эффективно. Также необходимо отметить, что добавление каких-либо реагентов в продукт приводит к необходимости извлечения продуктов этих реагентов из добываемого сырья на конечной точке переработки.

Целью данного изобретения является уменьшение доли сжигаемого попутного нефтяного газа на факельной установке с использованием тепловой энергии факельной установки для повышения давления и температуры ПНГ для дальнейшей его транспортировки с остальным добываемым продуктом.

Предлагаемое изобретение использует принцип цикла Карно, при этом само изобретательское решение для специалистов с учетом сложившегося уровня техники не является очевидным. В прямом цикле Карно рабочее тело в виде газа изотермически, а затем адиабатически расширяется, после чего снова изотермически (при более низкой температуре), а затем адиабатически сжимается.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению процессу является процесс работы двигателя внешнего сгорания, а именно работа паровой машины. При работе паровой машины используется энергия водяного пара, которая преобразуется в механическую работу в результате возвратно-поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение маховика.

В предлагаемом изобретательском решении тепловая энергия преобразуется в энергию упругой деформации, последовательно сжимающей и растягивающей рабочее тело (ПНГ), тем самым определяя период с пониженным давлением и период с повышенным давлением рабочего тела. Используя это свойство, становится возможным создать подобие насоса объемного типа, в котором изменение объема рабочей камеры происходит за счет подвода (отвода) тепловой энергии. Для более полного втягивания (вытеснения) ПНГ используется поршень.

Изобретение обеспечивает получение следующих технических результатов:

- снижение доли сжигаемого ПНГ на факельной установке;

- использование тепловой энергии факельной установки для повышения давления и температуры ПНГ с целью совместной транспортировки с добываемым продуктом;

- использование отделившейся воды из емкости отстойника для теплообмена с описываемой установкой. При этом отделившаяся вода, используемая в целях повышения пластового давления, приобретает повышенную температуру, что, в свою очередь, способствует понижению вязкости добываемой продукции, увеличению дебита;

- снижение вредного воздействия на окружающую среду;

- снижение капитальных затрат на обустройство нефтегазовых месторождений.

Для осуществления данного способа утилизации ПНГ необходимо наличие следующих сооружений:

- факельный сепаратор;

- факельная установка;

- устройство сбора выхлопных газов;

- две рабочие камеры;

- емкость отстойник;

- свеча рассеивания.

Способ реализуется следующим образом: часть ПНГ с низким давлением отбирается из факельного сепаратора 1 и подается через впускной клапан в рабочие камеры 4, в которых происходит его сжатие, сопровождающееся повышением температуры продукта. Далее через выпускной клапан ПНГ, имеющий уже высокое давление и повышенную температуру, отводится из рабочих камер и подается в нефтегазовый трубопровод, смешивается с основным добываемым продуктом и транспортируется на центральный пункт сбора 7.

Другая часть газа подается на факельную установку 2, в которой происходит его сжигание. На факельной установке предусматривается применение устройства сбора выхлопных газов 3, предназначенного для сбора и подачи выхлопных газов к рабочей камере 4. Передав тепловую энергию рабочей камере, отработанный газ отводится на свечу рассеивания 6.

Для охлаждения рабочего блока 4 используется отделенная в емкости-отстойнике 5 пластовая вода, которая в дальнейшем используется в системе повышения пластового давления (ППД) путем закачки ее в скважины 8. В процессе теплообмена с рабочей камерой 4 температура воды повышается, способствуя возрастанию эффективности работы системы ППД.

Основным узлом, отвечающим за преобразование тепловой энергии в механическую, является рабочая камера 4. Рабочая камера устроена следующим образом.

Рабочая камера разделена на два участка - нагреватель и холодильник. Внутри рабочей камеры между нагревателем и холодильником располагается подвижный поршень. Камера имеет впускной и выпускной клапаны. В процессе работы необходимо использование как минимум двух рабочих камер, имеющих жесткую связь между поршнями с помощью кривошипа со смещением 90 градусов.

Нагреватель - это участок рабочей камеры, к которому подаются горячие выхлопные газы. В соответствии с законом Шарля, с ростом температуры наблюдается прямо пропорциональное увеличение давления в рабочей камере, которое, в свою очередь, толкает поршень в противоположную от нагревателя сторону. Противоположный участок рабочей камеры - холодильник - имеет ребра охлаждения, которые омываются отделенной в емкости-отстойнике водой. При движении поршня от нагревателя к холодильнику в первой камере, поршень, имеющий жесткую связь с поршнем из второй камеры, заставляет его двигаться в противоположную сторону, вытесняя весь горячий газ из нагревателя в холодильник. В холодильнике происходит резкое охлаждение и сжатие газа. Далее во второй камере с ростом температуры газа у нагревателя увеличивается его давление, толкающее поршень в сторону холодильника и весь цикл повторяется снова.

Использование данного способа не ведет к полному отказу от применения факельной установки на нефтегазопромысловых объектах, ввиду возможных аварийных ситуаций на объекте, при которых кратковременное сжигание газа является оправданным, в том числе по экологическим причинам. В то же время значительно снижается уровень сжигаемого ПНГ. При этом для использования данного способа не требуется какого-либо существенного перевооружения действующих нефтегазодобывающих объектов и связанных с этим капитальных затрат.

Таким образом, предлагаемый способ утилизации ПНГ имеет ряд преимуществ.

1. Уменьшение количества сжигаемого ПНГ.

2. Снижение вязкости перекачиваемого продукта за счет смешения с горячим ПНГ.

3. Простота конструкции.

4. Возможность применения на действующих объектах.

5. Отсутствуют ограничения по физико-химическим свойствам ПНГ.

6. Применение на удаленных месторождениях в условиях полной автономности.

7. Уменьшение капитальных затрат за счет отсутствия необходимости в устройстве внешнего газопровода.

8. Возможность использования механической энергии вращения кривошипа для выработки электроэнергии.

9. Отсутствие необходимости в строительстве целого комплекса сооружений для подготовки и транспорта ПНГ.

10. Организованное рассеивание выхлопных газов от факельной установки на свече рассеивания, позволяющее снизить вредное воздействие на окружающую среду.

Список литературы

1. Патент РФ №96913. Герметизированная система сбора и подготовки продукции скважин.

2. Коршак А.А., Шаммазов А.М. Основы нефтегазового дела: Учебник для вузов. Издательство «Дизайн ПолиграфСервис», Уфа, 2002, 543 с.

3. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности» (утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 12 марта 2013 г. N 101).

4. Патент РФ №2442819. Способ работы устройства переработки попутных нефтяных газов.

5. Патент РФ №125191. Устройство переработки попутных нефтяных газов.

6. Патент РФ №2340841. Способ переработки попутного нефтяного газа и установка для его осуществления.

Способ сбора и утилизации попутного нефтяного газа с использованием отводящих факельных газов, включающий использование факельного сепаратора, факельной установки с устройством сбора выхлопных газов, рабочих камер, емкостей-отстойников и свечи рассеивания с возможностью снижения доли сжигаемого попутного нефтяного газа – ПНГ, при этом одну часть ПНГ подают в рабочие камеры для его сжатия и повышения температуры, другую часть ПНГ подают на факельную установку для его сжигания с последующим сбором выхлопных газов и подачи их в рабочие камеры для передачи тепловой энергии, которые разделяют на два участка - нагреватель и холодильник, между которыми располагают подвижный поршень, при этом используют как минимум две рабочие камеры, поршни которых связывают жестко с помощью кривошипа со смещением 90 градусов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию и, в частности, к погружным насосным установкам, содержащим устройства для отделения твердых частиц от пластовой жидкости, которые защищают погружные нефтяные насосы от абразивного износа.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована при скважинной добыче нефти, а также при добыче газа из обводненных низконапорных газовых и газоконденсатных скважин.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для отбора газа из затрубного пространства нефтяной скважины и закачки его в выкидной коллектор.

Изобретение относится к области добычи природного газа и, в частности, к устранению взаимопродавливания скважин, работающих на общий коллектор в реальном масштабе времени.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для отбора газа из затрубного пространства и закачки его в выкидной коллектор скважины. Технический результат - повышение эффективности отбора сепарированного газа из затрубного пространства скважины и его закачки в коллектор.

Группа изобретений относится к области горного дела и, в частности, к устройствам добычи жидких или газообразных сред из скважин, снабженных струйными насосами. Технический результат - повышение уровня ремонтопригодности устройства и повышение надежности эксплуатации добывающих скважин.

Изобретение относится к области добычи природного газа, в частности к определению коэффициента фактического гидравлического сопротивления газовых скважин в реальном масштабе времени.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для эксплуатации малодебитных и малорентабельных скважин. Технический результат - повышение технологичности эксплуатации скважины.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и, в частности, к транспортировке нефти насосами по локальным и магистральным нефтепроводам. Технический результат – повышение эффективности транспортировки за счет сокращения затрат электрической энергии.

Изобретение относится к области добычи углеводородов, а именно к погружным насосным установкам для эксплуатации скважин в скважинах с негерметичной эксплуатационной колонной либо в скважинах для одновременно-раздельной добычи с большим газовым фактором.

Способ извлечения нефти, газа, конденсата из скважины преимущественно истощаемых газоконденсатных месторождений может быть использован на предприятиях нефтегазодобывающей промышленности. Технический результат – повышение производительности скважины за счет интенсификации растворения и извлечения высокомолекулярных соединений. По способу при снижении продуктивности скважины из-за отложений в призабойной зоне скважины высокомолекулярных соединений осуществляют регенерацию призабойной зоны скважины. Ее выполняют за счет временного перевода скважины из эксплуатационного состояния в регенерационное. Призабойную зону скважины сначала обрабатывают сверхкритическим флюидом диоксида углерода последовательно в динамическом и статическом режимах. В динамическом режиме регенерационного состояния последовательно чередуют периоды закачки сверхкритического флюида диоксида углерода, подаваемого в газоносный пласт через скважину, при изменении давления от большего р1 к меньшему р2. В статическом режиме регенерационного состояния призабойную зону скважины выдерживают при максимальном давлении сверхкритического флюида диоксида углерода. Затем скважину подвергают экспозиции с выравниванием давления в скважине и газоносном пласте без дополнительного ввода сверхкритического флюида диоксида углерода в условиях спонтанного перемещения раствора «высокомолекулярные соединения-флюид» в газоносном пласте и возвращают в эксплуатационное состояние. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области добычи природного газа, в частности к области предупреждения гидратообразования в системах промыслового сбора газа преимущественно в условиях Крайнего Севера. Технический результат - оптимизация расхода ингибитора гидратообразования и повышение надежности эксплуатации промысловых систем сбора газа. По способу в шлейф подают ингибитор гидратообразования. Для определения начала процесса гидратообразования измеряют температуру газа на устье скважины, фактическую температуру газа на выходе из шлейфа и температуру окружающей среды. Вычисляют по детерминированной модели некоторое расчетное значение температуры газа. Принимают его за базовое значение и в режиме реального времени сравнивают фактическое значение температуры на выходе из шлейфа с базовым значением. Дополнительно в режиме реального времени измеряют давление на устье скважины и на выходе из шлейфа. За базовое значение температуры принимают теоретическое расчетное значение температуры гидратообразования. При уменьшении фактической температуры на выходе из шлейфа до значений ниже базового значения сравнивают текущее значение давления на выходе из шлейфа со значением, полученным в предыдущем измерительном цикле, и текущее значение давления на устье скважины со значением, полученным в предыдущем измерительном цикле. Если это давление на устье возросло на некоторую величину, а давление на выходе из шлейфа одновременно уменьшилось на некоторую величину, конкретные значения которых определяют по когнитивной модели для данного шлейфа, и эта динамика сохраняется в течение времени, также определяемого по когнитивной модели, то диагностируют начало процесса гидратообразования. Вначале увеличивают подачу ингибитора в шлейф. Если значения давления на устье скважины и выходе шлейфа не выходят за установленные когнитивной моделью пределы изменения, то корректируют теоретическое расчетное значение температуры гидратообразования по когнитивной модели. При этом теоретическое расчетное значение температуры гидратообразования определяют по детерминированной модели, задаваемой аналитическим выражением. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к добыче насосом из скважин нефти с высоким содержанием газа. Технический результат - упрощение устройства и обеспечение возможности использования при работе с электропогружными насосами и погружными плунжерными – штанговыми насосами. Устройство содержит лифтовую колонну, насосную установку и устьевую запорную арматуру. Имеется также отводящий продукцию патрубок. Он сообщен с лифтовой колонной. В состав устройства входи и обратный клапан. Этот клапан выполнен с регулируемым открыванием для обеспечения необходимого уровня жидкости в затрубном пространстве и сообщен с лифтовой колонной выше соединения лифтовой колонны с отводящим патрубком. Упомянутый патрубок за пределами устьевой арматуры изготовлен восходящим от устьевой запорной арматуры на высоту не менее внутреннего диаметра отводящего патрубка. Сброс нефтяного газа предусмотрен через лифтовую колонну с использованием соответствующего хода плунжера штангового насоса или остановки и последующего запуска электропогружного насоса. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технике добычи нефти и, в частности, к технике подъема добываемой продукции скважин, а именно газожидкостной смеси. Технический результат - повышение работоспособности и надежности работы установки, снижение вибрации подземного насосного оборудования, вызываемой присутствием газовых включений в откачиваемой продукции. Установка содержит установленный в скважине на колонне подъемных труб погружной центробежный насос с электродвигателем. Над ними установлен компенсатор. В нем помещен пневматический колпак с поршнем. Поршень подпружинен изнутри пакетом последовательно соединенных тарельчатых пружин, разделенных прокладками. Прокладки образуют зазор с внутренней поверхностью пневматического колпака. Тарельчатые пружины выполнены с разными отношениями высоты конуса пружины к толщине стенки конуса и имеют такую силовую характеристику, что при параллельном соединении усилий пакета пружин и давления инертного газа на поршне создана результирующая восстанавливающая сила с рабочим участком заданной малой - квазинулевой жесткости. 8 ил.

Изобретение относится к области добычи нефти и газа и может быть использовано при добыче сланцевой нефти с применением технологии гидравлического разрыва пласта. Скважинное оборудование для обработки призабойной зоны пласта состоит из струйного насоса, колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), наземного силового насоса, наземной сепарационной системы и системы управления. Причем струйный насос включает в себя камеру смешения и сопло. Входной канал сопла струйного насоса через колонну НКТ соединен с наземным силовым насосом. Выход камеры смешения струйного насоса соединен трубопроводом с наземной сепарационной системой. Подключенный к струйному насосу регулирующий клапан соединен каналом связи с системой управления. При этом входной канал сопла струйного насоса дополнительно сообщается через регулирующий клапан с выходом камеры смешения. Система управления выполнена в наземном исполнении. Техническим результатом является повышение надежности оборудования и расширение области его применения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к вибросейсмической технике и может быть использовано для повышения нефтеотдачи нефтегазоносных месторождений путем скважинного вибровоздействия на нефтяные пласты, а также для сейсморазведки земных недр. Скважинный сейсмоисточник содержит силовой элемент в виде гидроцилиндра с изменяемым диаметром, снабженный плунжером, взаимодействующим с механизмом его возвратно-поступательного перемещения вдоль оси гидроцилиндра, и систему питания и управления сейсмоисточника. При этом сейсмоисточник снабжен установленным соосно с силовым элементом электромагнитным молотом двойного действия, в неразъемном цилиндрическом корпусе которого размещены катушки обратного и прямого хода бойка, полюса и индуктивные датчики, жестко смонтированные на диамагнитной направляющей, и боек. Причем боек нижним торцом взаимодействует с плунжером гидроцилиндра. Причем полости электромагнитного молота со стороны нижнего и верхнего торцов бойка вакуумированы, а на наружных поверхностях корпуса электромагнитного молота и гидроцилиндра выполнены продольные пазы, предназначенные для размещения в них проводов коммуникаций силового питания катушек электромагнитного молота сейсмоисточника и системы его управления. При этом провода коммуникаций через коллектор, смонтированный в верхней крышке электромагнитного молота, сообщены кабелем с блоком питания и управления сейсмоисточника. Техническим результатом является повышение эффективности вибросейсмического воздействия непосредственно на нефтяной пласт. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к фильтрующим устройствам для очистки бурового раствора и защиты бурового оборудования от попадания крупных механических частиц. Фильтр включает перфорированную трубу, установленную в осевом канале полого корпуса. На верхнем конце перфорированной трубы установлен переводник, снабженный захватным устройством, для съема фильтра. В осевом канале переводника установлен завихритель в виде спирали. В средней части перфорированной трубы, перпендикулярно к его оси, установлен рассекатель потока в виде стержня, на котором выполнены два скоса с образованием в сечении треугольника, обращенного вершиной к переводнику. На нижнем конце перфорированной трубы установлено донышко с перфорационными отверстиями и одним радиальным отверстием, для установки тросика, верхний конец которого закреплен в отверстии на теле опорного кольца, жестко связанного с переводником. Повышается надежность за счет предотвращения забивания шламом перфорационных отверстий, удержания элементов фильтра в случае их разрушения, снижения скорости потока. 3 ил.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при разработке нефтегазоконденсатных месторождений. Способ аккумуляции холода в пласте включает использование двухтрубной компоновки в двуствольной горизонтальной скважине, спуск первой лифтовой трубы с установкой пакера для отделения затрубного пространства и добычи нефти, спуск второй лифтовой трубы меньшего диаметра. Осуществляют циркуляцию хладагента посредством закачки во вторую лифтовую трубу и подъем по затрубному пространству. При этом охлаждение пласта проводится одновременно с добычей нефти из скважины, в результате чего обеспечиваются условия для сохранения гидратов на границе газонефтяного контакта. Техническим результатом является повышение нефтеотдачи нефтегазоконденсатных месторождений за счет наличия гидратного барьера на границе контакта газа и нефти. 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и, в частности, к технике добычи нефти механизированным способом. Технический результат – повышение эффективности работы малодебитной скважины в условиях снижающейся продуктивности пласта за счет оптимизации параметров работы насосной установки, увеличения ее дебита и снижения риска срывов подачи при снижении притока. Способ включает контроль и изменение длительностей периодов накопления и откачки нефти в соответствии с оптимальными параметрами. При наличии исправного датчика давления на приеме насоса задают критические величины давления, при которых происходит включение/выключение насоса. Фиксируют длительность полного периода откачки/накопления, соответствующего заданным критическим давлениям. Проводят мониторинг за работой скважины. Осуществляют периодический контроль за изменением длительности полного периода откачки/накопления и при изменении длительности полного периода откачки/накопления более чем на 5% от фиксированной величины осуществляют корректировку давления включения насоса по аналитическому выражению. При отсутствии или неисправности датчика давления на приеме насоса задают длительности периодов откачки и накопления и критическое число остановок из-за срыва подачи. Фиксируют остановки насоса, обусловленные срывом подачи из-за критического снижения уровня жидкости в затрубном пространстве скважины. При достижении заданного критического числа остановок из-за срыва подачи осуществляют корректировку длительности периода накопления по соответствующему аналитическому выражению. 4 пр., 4 ил.

Изобретение относится к области добычи природного газа. Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) газового промысла в реальном масштабе времени контролирует устьевое давление Ру.и, устьевую температуру Ту.и, расход газа каждой скважины Qи, а также давления газа Рнгсш в начале газосборного шлейфа и следит за соблюдением условия Pу.и>Pнгсш для всех скважин куста. При поступлении команды на изменение режима эксплуатации скважин, АСУ ТП вычисляет по имеющимся в базу данных (БД) параметрам ожидаемое устьевое давление для нового режима эксплуатации, а также осуществляет проверку выполнения условия и выводит куст на новый режим работы только при условии соблюдения всех базовых ограничений. Способ позволяет существенно повысить оперативность принятия решений по выбору рационального технологического режима работы скважин, оперативно контролируя и корректируя их технологический режим, набирать и систематизировать данные для оперативной корректировки модели работы пласта в районе куста газовых скважин, а также улучшить условия работы обслуживающего персонала на установке комплексной подготовки газа. 1 ил.
Наверх