Способ разработки нефтяной залежи

 

Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при добыче нефти, содержащей большое количество попутного газа. Сущность изобретения: в способе разработки нефтяной залежи осуществляют закачку рабочего агента 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. Соотношение между горючими компонентами попутного газа и кислородом окислителя поддерживают стехиометрическим за счет изменения доли указанных рециркулирующих продуктов сгорания в соответствии с долей углекислого газа в попутном газе. Образовавшиеся продукты сгорания в виде углекислоты или карбонизированной воды закачивают в нагнетательные скважины в качестве рабочего агента. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при добыче нефти, содержащей большое количество попутного газа, в частности забалластированного углекислым газом.

Известен способ разработки залежи нефти путем закачки попутного газа через нагнетательные скважины и добычи нефти через добывающие скважины [1] Известный способ предусматривает утилизацию попутного газа без загрязнения окружающей среды, однако при этом попутный газ теряется без совершения полезной работы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ разработки нефтяной залежи, включающий закачку рабочего агента через нагнетательные скважины, отбор нефти через добывающие скважины, отделение попутного газа от нефти, сжигание попутного газа в атмосфере [2] Способ предусматривает сжигание газа в атмосфере без совершения полезной работы, при этом происходит загрязнение окружающей среды.

Цель изобретения исключение загрязнения окружающей среды, осуществление переработки попутного газа, забаластированного углекислым газом, и увеличение нефтеотдачи залежи.

Цель достигается тем, что в способе разработки нефтяной залежи, включающем закачку рабочего агента через нагнетательные скважины, отбор нефти через добывающие скважины, отделение и сжигание попутного газа производят в искусственно созданном окислителе, состоящем из смеси кислорода и рециркулирующих продуктов сгорания попутного газа, содержащих углекислый газ и водяной пар, соотношения между горючими компонентами попутного газа и кислородом окислителя поддерживают стехнометрическими за счет изменения доли указанных рециркулирующих продуктов сгорания в соответствии с долей углекислого газа в попутном газа. Кроме того, образовавшиеся продукты сгорания в виде углекислоты или карбонизированной воды закачивают в нагнетательные скважины в качестве рабочего агента.

При разработке нефтяной залежи в нагнетательные скважины закачивают рабочий агент, вытесняющий нефть. Одним из наиболее эффективных рабочих агентов является углекислота или карбонизированная вода, обеспечивающая наиболее полное вытеснение нефти из залежи.

Однако использование углекислоты имеет и отрицательные последствия. Нефть и попутный газ насыщаются углекислым газом. При сепарации попутного газа образуется смесь углеводородного газа и углекислого газа. Разделить эту смесь чрезвычайно трудно, а использовать для сжигания практически невозможно, так как попутный газ, забаластированный более 5% углекислого газа не горит в воздухе. В предлагаемом способе попутный газ сгорает, даже если в нем содержится до 60% углекислого газа. Попутный газ сгорает не в воздухе, состоящем из кислорода как окислителя и азота, а в смеси кислорода и продуктов сгорания попутного газа в кислороде, содержащих углекислый газ и водяной пар. В этой смеси азот заменен на углекислый газ и водяной пар. С увеличением количества углекислого газа в попутном газе уменьшается доля углекислого газа в окислителе и тем самым регулируется стехнометрическое соотношение между кислородом и горючими компонентами попутного газа и соотношение между окислителем и негорючим газом в окисляющем компоненте при сгорании попутного газа.

Продуктами сгорания попутного газа по данной схеме являются углекислый газ и водяной пар, которые используются в качестве рабочего агента и закачиваются в нагнетательные скважины нефтяной залежи. Через добывающие скважины отбирают нефть и попутный газ. Цикл замыкается.

При сжигании попутного газа образуется большое количество тепла и расширяющихся газов, используемых в теплообменных установках для продуцирования полезной тепловой энергии, для выработки электроэнергии и т.п.

Поскольку все продукты сгорания закачиваются в залеж, то не происходит загрязнения окружающей среды, увеличивается нефтеотдача залежи и утилизируется ранее не утилизируемый попутный газ.

На чертеже представлена установка для осуществления способа.

Установка содержит котел 1, к выходу которого по пару подключен турбоагрегат 2 с генератором электроэнергии 3. На вход котла 1 подключены трубопровод 4 с попутным газом, полученным при добыче нефти и патрубок 5 с искусственным окислителем, соединенный со смесителем 6, к входам которого подключены соответственно дымосос рециркулирующих продуктов сгорания 7 и воздухоразделительная установка 8.

Патрубок с образовавшимися продуктами сгорания с выхода 9 котла 1 подключен через дымосос 10 к газоводяному теплообменнику 11 и далее последовательно к контактному теплообменнику 12, установке абсорбции и извлечения СО₂ 13, углекислотному компрессору 14, к установке конденсации углекислоты 15, хранилищу углекислоты 16. На выход хранилища 16 подсоединена магистраль 17, сообщающаяся с нагнетательными скважинами 18. Теплообменник 12 соединен с магистралью карбонизированной воды 19, сообщающейся с нагнетательными скважинами 20. Добывающие скважины 21 соединены через сепараторы 22 нефтепроводом 23 и газопроводом 4.

Способ осуществляют следующим образом.

Попутный газ, полученный при разработке нефтяной залежи, подают по трубопроводу 4 на сжигание в котел 1 теплоэлектростанции. Туда же подают искусственный окислитель из смесителя 6, включающий смесь кислорода и рециркулирующих продуктов сгорания от дымососа 7. Кислород получают путем разделения воздуха на кислород и азот на воздухоразделительной установке 8. Количество кислорода и продуктов сгорания в искусственном окислителе изменяют в зависимости от содержания СО₂ в попутном газе.

Образовавшиеся продукты сгорания, состоящие в основном из смеси углекислоты и водяных паров с выхода 9 котла 1 через дымосос 10 направляют в газоводяной теплообменник 11, где они охлаждаются до 110-130^оС, а затем поступают в контактный теплообменник 12, где конденсируется основная масса водяных паров. После контактного теплообменника 12 продукты сгорания направляют в установку абсорбции и извлечения СО₂ 13. Углекислый газ концентрацией выше 96% поступает в установку компрессии 14 и конденсации 15 двуокиси углерода, где превращается в жидкую углекислоту, которую направляют в хранилище 16. Полученная углекислота затем по магистрали 17 может быть закачана в нагнетательные скважины 18. Туда же, в скважины может быть подана карбонизированная вода по трубопроводу 19 от контактного теплообменника 12. Это повышает нефтеотдачу залежи. Добытую нефть и попутный газ из скважины 21 направляют в сепаратор 22, нефть отделяют и направляют в нефтепровод 23, а газ в газопровод 4. Использование рециркулирующих продуктов сгорания в качестве основы инертной составляющей окислителя вместо азота, как в известных способах, обеспечивает с одной стороны благоприятные условия работы теплообменных поверхностей, снижение температуры горения, а с другой стороны приводит к отсутствию в дымовых газах окислов азота, уменьшает объем дымовых газов за местом отбора, что существенно упрощает задачу их охлаждения и последующей утилизации.

П р и м е р. Нефтяную залежь с извлекаемыми запасами нефти 30 млн.т. имеющей 10% попутного газа, разрабатывают рядами нагнетательных и добывающих скважин. В качестве рабочего агента, закачиваемого в нагнетательные скважины, используют углекислоту, образующуюся при сжигании попутного газа в окислителе. На начальном этапе отделяют от нефти попутный газ, который не содержит углекислого газа. Попутный газ сжигается в окислителе. При этом окислитель состоит из кислорода, углекислого газа и водяного пара в соотношении по объему 1: 2:2. Соотношение между окислителем и попутным газом по объему поддерживают 1: 10, что соответствует стехиометрическому соотношению при горении между кислородом и углеводородным газом.

При суточной добыче 3000 т нефти на сжигание оставляют 300 т углеводородного газа. После сжигания получают 400-500 т углекислоты и 400-500 т карбонизированной воды, которые закачивают через нагнетательные скважины.

По мере разработки нефтяной залежи в нефти и попутном газе появляется все больше углекислого газа. Через 10 лет разработки доля углекислого газа составляет 15% от доли углеводородного газа. При этом окислитель готовят из кислорода, углекислого газа и водяного пара также в соотношении по объему 1: 2,5:1,5. Соотношение между окислителем и попутным газом по объему составляет 1:8.

Через 25 лет разработки доля углекислого газа составляет 50% от доли углеводородного газа. При этом окислитель готовят из кислорода, углекислого газа и водяного пара также в соотношении 1:3:1. Соотношение между окислителем и попутным газом по объему составляет 1:5.

При использовании в качестве рабочего агента воды коэффициент нефтеотдачи составляет 0,4, а при использовании углекислоты и карбонизированной воды 0,5.

Таким образом, предложенный способ позволяет утилизировать попутный газ, забалластированный углекислым газом до 60% исключить загрязнение окружающей среды, поскольку все продукты сгорания закачиваются в нефтяную залежь, и повысить нефтеотдачу залежи.

Формула изобретения

1. СПОСОБ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНОЙ ЗАЛЕЖИ, включающий нагнетание рабочего агента через нагнетательные скважины и отбор нефти через добывающие скважины с последующим отделением от нефти попутного газа и его сжиганием, отличающийся тем, что сжигание попутного газа производят в окислителе, состоящем из смеси кислорода и рециркулирующих продуктов сгорания попутного газа, содержащих углекислый газ и водяной пар, причем соотношение между продуктами сгорания попутного газа и кислородом окислителя поддерживают стехиометрическим путем регулирования объема рециркулирующих продуктов сгорания в зависимости от содержания углекислого газа в попутном газе.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве рабочего агента в нагнетательные скважины закачивают продукты сгорания попутного газа в виде углекислоты или карбонизированной воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1