Способ разработки нефтяных месторождений и переработки нефти и устройство для его осуществления

 

Использование: при разработке нефтяных месторождений и переработки сырой нефти и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности. Обеспечивает повышение нефтеизвлечения, промышленную разработку месторождений с трудноизвлекаемыми запасами, объединение в единый технологический процесс разработку месторождений и переработку сырой нефти, отказ от химизации процессов нефтедобычи, сократить объемы загрязнения окружающей среды. Сущность изобретения: на выбранном участке залежи проводят в непосредственной близости одну от другой две вертикальные скважины. В одну скважину вводят ядерный теплогенератор, в другую - устройство для подземной дегазации дистилляции и термического крекинга сырой нефти. В диагональных плоскостях и равноудаленные от центра проводят четыре пары добывающих скважин. Вырабатывают высокотемпературную воду. Этой водой воздействуют на продуктивный пласт. Перемещают по пласту высокотемпературную воду в направлении добывающих скважин. Прогревают продуктивный пласт и скелет породы. Одновременно в скважинное устройство подают сырую нефть. Формируют по высоте устройства равномерный перепад температур и создают зоны термического крекинга, дистилляции, ректификации, конденсации, разделения фракций, дегазации сырой нефти. Устройство выполнено в виде двух центральных скважин с забоем ниже продуктивного пласта, 4 пар добывающих скважин и 2 функциональных блоков. Один из них - ядерный теплогенератор. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способам разработки нефтяных месторождений и переработки сырой нефти, и конструкциям устройств для его осуществления, и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности.

Известен способ разработки нефтяных месторождений, включающий разбуривание нефтяной площади-залежи, обустройство скважин, создание системы сбора и учета скважинной продукции, последующее создание системы поддержания пластового давления, вытеснение пластовой продукции путем воздействия на продуктивный пласт вытесняющим агентом, например, пластовыми и сточными водами, введение в вытесняющий агент химреагентов.

Существенным недостатком указанного способа является низкий коэффициент нефтеизвлечения - не превышающий 30-40% для маловязких нефтей. Для вязких нефтей этот показатель значительно ниже. Кроме того, известное решение не предусматривает переработку нефти (1, 2).

Наличие на нефтепромыслах широко разветвленной сети водоводов-трубопроводов, ведет к их частым порывам и загрязнению окружающей среды, засолению пресноводных горизонтов (1, 2).

Известен способ разработки нефтяных месторождений и устройство для его осуществления, описанные в книге Ю.Д.Богорода и И.Б.Шейнмана Термические способы добычи нефти. Обзор иностранных изобретений. М.: ЦНИИПИ, 1965, с. 40-44 (3).

Известное решение тоже не предусматривает переработку нефти.

Техническим результатом изобретения является разработка технологического процесса добычи и переработки углеводородного сырья, позволяющего упростить и объединить в единый технологический процесс разработку нефтяных месторождений и переработку сырой нефти, максимально сократить число объектов для извлечения и переработки нефти, создать вместо многоступенчатой и громоздкой технологии, единую систему добычи и переработки с замкнутыми контурами управления, в 1,5-2,0 раза повысить коэффициент нефтеизвлечения, приступить к промышленной разработке месторождений с трудноизвлекаемыми запасами и месторождений природных битумов, убрать с поверхности "экологически грязные" технологии и громоздкие технические средства для добычи, сбора, подготовки, и переработки сырой нефти, отказаться от химизации процессов нефтедобычи, в десятки раз сократить объемы пластовых и промысловых сточных вод, исключить сжигание органического топлива (нефти и нефтепродуктов) для технологических нужд при подготовке и переработке нефти, в десятки раз сократить протяженность трубопроводов и других коммуникаций, сократить потери нефти и газа, снизить энергоемкость процессов нефтеизвлечения и переработки нефти, повысить пожарную безопасность при переработке нефти, в несколько раз сократить площади земель, отчуждаемых под объекты добычи и переработки нефти, снизить негативное воздействие на биологические ресурсы природы, и как следствие - в десятки раз сократить объемы загрязнения окружающей среды.

Необходимый технический результат достигается тем, что по способу разработки нефтяных месторождений и переработки нефти выбирают участок нефтяной залежи, делят нефтяную залежь на блоки-карты, закладывают и проводят в центре блока в непосредственной близости одну от другой две вертикальные скважины, выводят забой скважин ниже продуктивного пласта, закладывают и проводят в центральной части блока, в его диагональных плоскостях и равноудаленные от центра четыре пары добывающих скважин, вводят в одну центральную вертикальную скважину на ее забой ядерный теплогенератор, а в другую - скважинное устройство для подземной дегазации, дистилляции и термического крекинга сырой нефти, выводят на режим теплогенератор, вырабатывают высокотемпературную воду с давлением до 35 МПа, температурой до 550^oC, воздействуют на продуктивный пласт высокотемпературной водой, создают и перемещают по продуктивному пласту высокотемпературную воду в направлении добывающих скважин, прогревают продуктивный пласт и скелет породы ниже продуктивного пласта, одновременно с этим в скважинное устройство подают сырую нефть, формируют по высоте устройства равномерный перепад температур с максимальной температурой на забое и минимальной температурой на устье скважины и создают зону интенсивного термического крекинга, зону мягкого термического крекинга, зону дистилляции, зону ректификации, зону конденсации и разделения фракций, зону дегазации сырой нефти, затем фракции удаляют с различного уровня температурного поля устройства, а на периферийных участках блока закладывают и проводят дополнительные добывающие скважины.

Устройство для разработки нефтяных месторождений и переработки нефти, характеризующееся тем, что оно выполнено в виде двух центральных вертикальных скважин в непосредственной близости одна от другой, с забоем ниже продуктивного пласта, равноудаленных от центра четырех пар добывающих скважин и двух функциональных блоков - ядерного теплогенератора, на забое одной из центральных вертикальных скважин и скважинного устройства - колонны для подземной дегазации, дистилляции и термического крекинга сырой нефти, введенного в другую центральную вертикальную скважину с возможностью их теплового взаимодействия при движении высокотемпературной воды, вырабатываемой ядерным теплогенератором, по продуктивному пласту и за счет теплопроводности горных пород.

На фиг. 1 показана принципиальная схема картирования нефтяной залежи на блоки-карты; на фиг. 2 и 3 - принципиальная схема размещения технологических средств при разработке отдельного блока-карты нефтяной залежи; на фиг. 4 - принципиальная схема и блок-схема скважинного технологического устройства для производства высокотемпературной воды как вытесняющего агента, и для подземной дегазации, дистилляции и термического крекинга сырой нефти.

Разработку нефтяных месторождений и переработку нефти по предлагаемому способу осуществляют в последовательности.

Нефтяное месторождение 1 делят (картируют) на отдельные блоки-карты 2, например квадратные (фиг. 1).

В центре блока-карты, например, на пересечении диагоналей, закладывают и проводят, в непосредственной близости одну от другой, две центральные вертикальные скважины увеличенного диаметра 3 и 3 (фиг. 2 и 3). При этом забой скважин опускают ниже продуктивного пласта 5.

Закладывают и проводят в центральной части блока-карты, например, в его диагональных плоскостях и равноудаленные от центра (скважин 3 и 4), 4 пары добывающих скважин 6.

Обустраивают эту группу скважин сборочным кольцевым коллектором 7 (фиг. 2 и 3). Вводят на забой скважины 3 скважинный ядерный теплогенератор 8, а в скважину 4 - устройство для подземной дегазации, дистилляции и термического крекинга сырой нефти 9. Запускают и выводят на режим теплогенератор 8, вырабатывают высокотемпературную воду с параметрами - давление до 35 МПа, температура до 550^oC.

Воздействуют на продуктивный пласт 5 высокотемпературной водой, прогревая пласт и скелет породы ниже продуктивного пласта, создавая таким образом зону высокой температуры 10.

Одновременно с прогревом пласта и скелета породы, в устройство 9 подают сырую нефть (фиг. 4).

Сырая нефть, двигаясь сверху-вниз, проходя через функциональные элементы устройства 8, освобождается от свободных и растворенных газообразных фракций 11.

Дегазированную нефть двигаясь сверху-вниз, приближаясь к зоне высоких температур будет разогреваться. Процесс разогрева нефти будет способствовать процессу дегазации нефти.

При прогреве нефти до температуры 350^oC будет происходить процесс дистилляции нефти. Низкокипящие фракции 12, испаряясь двигаются вверх, в начальный период будут конденсироваться и возвращаться назад. Этот обратный поток действует охлаждающе и способствует тому, что между поступающей сырой нефтью и зоной высоких температур устанавливается равномерный перепад температур.

Неиспарившиеся фракции нефти, двигаясь вниз, нагреваются до температуры 400-450^oC. При этом молекулы с разветвленной (длинной) цепью разлагаются на короткие, т. е. реализуется процесс мягкого термического крекинга, или процесс перевода высококипящих фракций в низкокипящие. Испарившиеся при этом фракции 13, поднимаясь вверх по устройству через зону ректификации, будут обогащаться легкими фракциями спускающегося вниз конденсата-флегмы и конденсироваться в зоне конденсации и разделения фракций.

Неиспарившаяся часть нефти, продолжая двигаться далее, нагревается до температуры 550^oC. Таким образом реализуется процесс интенсивного термического крекинга. Испарившиеся при этом фракции 14, двигаясь вверх по устройству, проходят зону ректификации, будут конденсироваться и разделяться на фракции 15, 16, 17 на разных уровнях температурного поля зоны конденсации и разделения фракций.

Фракции-конденсаты будут накапливаться в емкостях-накопителях, встроенных в устройстве на разных уровнях температурного поля, в конструкции которых встроены погружные насосные установки, например, типа УЭНЦ, с импульсной системой телеметрии.

По мере накопления фракций в емкостях-накопителях, фракции будут удаляться путем автоматического включения погружных насосов. Закладка и проводка добывающих скважин 19 на периферийных участках залежи, последовательность ввода их в эксплуатацию, и устройство сборного коллектора 20, решается в каждом конкретном случае с учетом физико-геологических особенностей нефтяной залежи.

Источники информации 1. Бойко В.С. Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений. М.: Недра, 1990, с. 115-139.

2. Байков У. М. и др. Охрана природы на нефтепромыслах Башкирии. Уфа, Башкирское книжное издательство, 1987, с. 25-50.

Формула изобретения

1. Способ разработки нефтяных месторождений и переработки нефти, характеризующийся тем, что выбирают участок нефтяной залежи, делят нефтяную залежь на блоки-карты, закладывают и проводят в центре блока в непосредственной близости одну от другой две центральные вертикальные скважины, выводят забой скважин ниже продуктивного пласта, закладывают и проводят в центральной части блока, в его диагональных плоскостях и равноудаленные от центра четыре пары добывающих скважин, вводят в одну центральную вертикальную скважину на ее забой ядерный теплогенератор, а в другую - скважинное устройство для подземной дегазации, дистилляции и термического крекинга сырой нефти, выводят на режим теплогенератор, вырабатывают высокотемпературную воду с давлением до 35 МПа, температурой до 550^oC, воздействуют на продуктивный пласт высокотемпературной водой, создают и перемещают по продуктивному пласту высокотемпературную воду в направлении добывающих скважин, прогревают продуктивный пласт и скелет породы ниже продуктивного пласта, одновременно с этим в скважинное устройство подают сырую нефть, формируют по высоте устройства равномерный перепад температур с максимальной температурой на забое и минимальной температурой на устье скважины и создают зону интенсивного термического крекинга, зону мягкого термического крекинга, зону дистилляции, зону ректификации, зону конденсации и разделения фракций, зону дегазации сырой нефти, затем фракции удаляют с различного уровня температурного поля устройства, а на периферийных участках блока закладывают и проводят дополнительные добывающие скважины.

2. Устройство для разработки нефтяных месторождений и переработки нефти, характеризующееся тем, что оно выполнено в виде двух центральных вертикальных скважин в непосредственной близости одна от другой, с забоем ниже продуктивного пласта, равноудаленных от центра четырех пар добывающих скважин и двух функциональных блоков - ядерного теплогенератора, на забое одной из центральных вертикальных скважин, и скважинного устройства - колонны для подземной дегазации, дистилляции и термического крекинга сырой нефти, введенного в другую центральную вертикальную скважину с возможностью их теплового взаимодействия при движении высокотемпературной воды, вырабатываемой ядерным теплогенератором, по продуктивному пласту и за счет теплопроводности горных пород.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4