УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НЕФТЯНЫЕ ПЛАСТЫ Российский патент 2005 года по МПК E21B43/24 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и направлено на освоение трудноизвлекаемых запасов нефти, в частности к разработкам битумных месторождений методом закачки в пласт многокомпонентной среды из жидкости, газа и воздуха.

Известна установка для термического воздействия на нефтяные пласты (типа “ОВГ”), содержащая компрессорный агрегат для сжатия и подачи газа в пласт, соединенный с нагнетательной скважиной трубопроводом подачи газа; насосный блок для нагнетания воды в пласт, соединенный с нагнетательной скважиной трубопроводом подачи воды (см. Обзорная информация, серия “Техника и технология добычи нефти и обустройство нефтяных месторождений”, вып.2, М., 1988, с.26, рис.10).

Недостатком известной установки является низкая экономичность из-за большой металлоемкости, сложности и громоздкости конструкции, а также потерь тепла сжатого газа.

Указанные недостатки устранены в другой, известной из патента РФ №1662156, Е 21 В 43/24, приоритет 11.08.88 г., установке для термического воздействия на нефтяные пласты, содержащей компрессорный агрегат, соединенный с нагнетательной скважиной, и сообщенные между собой сепаратор и отстойник пластовой воды, соединенные с добывающей скважиной. Всасывающая линия компрессорного агрегата с помощью трубопровода подачи газа соединена с сепаратором, а полость сжатия с помощью трубопровода подачи воды, на котором установлен насос, соединена с отстойником пластовой воды.

В компрессорный агрегат поступает воздух из атмосферы и пластовая вода и газ из отстойника и сепаратора. Образовавшаяся водогазовоздушная смесь сжимается и, нагреваясь за счет тепла сжатия, поступает в нагнетательную скважину.

При более простой конструкции установка позволяет максимально использовать тепловую мощность компрессора, что повышает эффективность ее работы, а утилизация пластовой воды обеспечивает защиту окружающей среды от попутных продуктов нефтедобычи.

Данное техническое решение является наиболее близким к предлагаемому по совокупности признаков и принято за прототип.

Известная установка недостаточно эффективна, т.к. количество жидкости, которое можно подать в компрессор в процессе сжатия, ограничено и недостаточно для интенсификации процесса нефтеотдачи. Максимально допустимое количество, которое способен пропустить, например, наиболее надежный в этом отношении винтовой компрессор, составляет не более 5% жидкости от объема сжимаемой газовоздушной среды. Превышение этого предела ведет к гидроудару и разрушению компрессорного агрегата.

Таким образом, ограничение соотношения объемов газа и жидкости снижает технологические возможности воздействия на продуктивный пласт, не позволяет максимально использовать мощность установки, не позволяет утилизировать пластовую воду в полном объеме и защитить окружающую среду от загрязнения.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности путем расширения технологических возможностей воздействия на продуктивный пласт за счет расширения диапазона соотношений объемов жидкости и газа. Многократное увеличение подаваемой в пласт жидкости дает возможность утилизировать максимальное количество пластовой воды, используя ее для приготовления многокомпонентной среды и закачивая все это в нагнетательные скважины.

Поставленная задача решается тем, что в известной установке для термического воздействия на нефтяные пласты, содержащей соединенный с нагнетательной скважиной компрессорный агрегат, к которому подведены трубопроводы подачи газа и жидкости от сепаратора и отстойника, соединенных с добывающей скважиной, согласно изобретению на трубопроводе, соединяющем компрессорный агрегат и нагнетательную скважину, установлен многофазный винтовой насос, к которому подведен трубопровод подачи жидкости от отстойника.

Целесообразно, чтобы многофазный винтовой насос был выполнен двухпоточным, а каждая винтовая часть насоса соединена с отстойником с помощью отдельного трубопровода подачи жидкости.

Целесообразно также, чтобы компрессорный агрегат был выполнен винтовым двухступенчатым, а трубопровод подачи жидкости от отстойника подведен к компрессору первой ступени.

Благодаря включению в линию нагнетания многофазного дожимающего винтового насоса, способного перекачивать среды с любым соотношением жидкости и газа, достигается полная утилизация пластовой воды и защита окружающей среды от загрязнения побочными продуктами при добыче нефти.

Двухпоточное выполнение насоса, т.е. с двумя парами винтов с противоположной винтовой нарезкой, обеспечивает разгрузку роторов от осевых усилий, что повышает надежность работы установки. Ввод жидкости непосредственно в рабочую зону винтов способствует повышению давления среды в полости и тем самым обеспечивает наиболее экономичный процесс сжатия газожидкостной смеси.

Использование ступеней винтового компрессора позволяет впрыскивать жидкость в рабочую полость, что улучшает рабочий процесс компрессора за счет приближения процесса сжатия к изотермическому и дает возможность утилизировать тепло сжатия и повысить экономичность работы установки.

На фиг.1 представлена схема насосно-компрессорной установки.

На фиг.2 - блок компрессорного агрегата и насоса.

Установка содержит компрессорный агрегат 1 и последовательно расположенный за ним многофазный винтовой насос 2, установленный на трубопроводе 3, соединяющем его с нагнетательной скважиной 4. Добывающая скважина 5 сообщена с сепаратором 6 и отстойником 7. Газовое пространство сепаратора соединено трубопроводом 8 подачи газа с входом компрессорного агрегата. Отстойник 7 в нижней своей части подключен трубопроводом 9 подачи воды через подкачивающий насос 10 к компрессорного агрегату 1 и через дополнительный трубопровод 11 - к насосу 2.

Компрессорный агрегат 1 (фиг.2) выполнен двухступенчатым и состоит из последовательно установленных винтовых компрессоров 12, 13 - 1-й и 2-й ступеней. Каждая ступень снабжена патрубками 14, 16 входа и патрубками 15, 17 выхода.

Выход компрессора 12 соединен трубопроводом 18 с входом компрессора 13. На винтовой части корпуса компрессора 12 выполнен дополнительный патрубок 19 для подвода воды.

Многофазный винтовой насос 2 выполнен двухпоточным и содержит две пары винтов 20, 21 с противоположной нарезкой.

Вход в насос через патрубок 22 осуществлен сбоку винтов, а выход - в центральной части - через патрубок 23. Кроме того, на каждой винтовой части корпуса размещены патрубки 24, 25 подвода жидкости.

Трубопроводом 3 вход насоса 2 сообщен с выходом компрессора 13.

Установка работает следующим образом.

В компрессорный агрегат 1 поступает воздух из атмосферы и газ по трубопроводу 8, отделившийся в сепараторе 6 из продукции добывающей скважины 5. Одновременно по трубопроводу 9 через подкачивающий насос 10 из отстойника 7 в насос 2 и компрессорный агрегат закачивается пластовая вода. В результате на выходе из насоса 2 образуется нагретая за счет теплоты сжатия газопаровоздушная смесь, которая под давлением поступает в нагнетательную скважину 4.

Предварительное сжатие газовоздушной смеси осуществляется в двух ступенях винтовых компрессоров 12 и 13. Часть пластовой воды поступает непосредственно в винты компрессора 12 через патрубок 19. Остальное количество жидкости поступает в винты 20, 21 насоса 2 через патрубки 24 и 25. Насос 2 дожимает водогазовоздушную смесь, поступающую по трубопроводу 3 из компрессорного агрегата на вход насоса через патрубок 22, и нагнетает через патрубок выхода 23 в нагнетательную скважину.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность и эффективность работы установки, расширить ее технологические возможности.

Кроме того, комбинация последовательно установленных винтовых компрессоров и винтового дожимающего насоса обеспечивает достижение максимального давления закачиваемой среды при более простой и надежной в работе установки по сравнению с известными техническими решениями, в которых используются, например, многоступенчатые центробежные компрессоры и дожимающие поршневые. Если при предварительном сжатии винтовые компрессоры наиболее предпочтительны в диапазоне давлений 15-20 атм, то дожатие в винтовых насосах может обеспечить давление рабочей среды до 100-150 атм, что соответствует потребности при закачке в пласт.

Использование: для освоения трудноизвлекаемых запасов нефти методом закачки в пласт многокомпонентной среды, содержащей жидкость, газ и воздух. Обеспечивает повышение эффективности работы устройства за счет расширения диапазона соотношений объемов жидкости и газа при воздействии на продуктивный пласт. Сущность изобретения: установка содержит компрессорный агрегат и последовательно расположенный за ним многофазный винтовой насос, связанные трубопроводом с нагнетательной скважиной. Добывающая скважина сообщена с сепаратором и отстойником, который подключен трубопроводом подачи воды к компрессорному агрегату и к насосу. Газовое пространство сепаратора соединено с входом компрессорного агрегата трубопроводом подачи газа. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка для термического воздействия на нефтяные пласты, содержащая соединенный с нагнетательной скважиной компрессорный агрегат, к которому подведены трубопроводы подачи газа и жидкости от сепаратора и отстойника, соединенных с добывающей скважиной, отличающаяся тем, что на трубопроводе, соединяющем компрессорный агрегат и нагнетательную скважину, установлен многофазный винтовой насос, к которому подведен трубопровод подачи жидкости от отстойника.2. Установка для термического воздействия на нефтяные пласты по п.1, отличающаяся тем, что многофазный винтовой насос выполнен двухпоточным, при этом каждая винтовая часть насоса соединена с отстойником с помощью отдельного трубопровода подачи жидкости.3. Установка для термического воздействия на нефтяные пласты по п.1, отличающаяся тем, что компрессорный агрегат выполнен винтовым двухступенчатым, а трубопровод подачи жидкости от отстойника подведен к компрессору первой ступени.