СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОПУТНОГО ГАЗА ДЛЯ ПРИВОДА НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК F04B47/02 E21B43/00 

Изобретение относится к нефтяной отрасли, а именно к способам использования попутного газа для привода насосных установок.

Известен способ безкомпрессорного подъема жидкости из скважин с использованием энергии давления попутного газа с применением плунжерного подъемника, включающий сепарирование, сушку газа и его подачу в газопровод насосной установки. Установка содержит сепаратор, связанный с блоком сушки газа, регулятор давления и газопровод, связанный с приводным механизмом. Газ для привода плунжерного подъемника подается из скважины через сепаратор или из газовых скважин с высоким давлением (см. Технология и техника добычи нефти и газа. М.: Недра, 1971 г., стр.285).

Недостатком данного способа является необходимость в источниках высокого давления газа, однако чаще такие естественные источники газа на нефтепромыслах отсутствуют.

Известен способ использования попутного газа для добычи жидкости, основанный на подаче газа из затрубного пространства скважины с последующим периодическим распределением в рабочие объемы силовых механизмов. Установка содержит источник давления периодического действия, выполненный в виде двух гидроцилиндров, выходы которых связаны с колоннами насосных труб, а штоки связаны с приводом, содержащим подводящий газопровод (см. заявка №95112409/06, F04B 43/06, от 19.07.95).

Недостатком данного способа является также необходимость в газе высокого давления.

Задача, решаемая изобретением, заключается в том, что даже при отсутствии давления газа в затрубном пространстве скважины, но при достаточном газовом факторе попутный газ мог быть использован для привода насосной установки.

Данная задача решается тем, что в способе использования попутного газа для привода насосной установки, включающем отбор из затрубного пространства, сепарирование, сушку и регулировку давления газа, газ дополнительно очищают от примесей, выделяют из него водород, используемый в окислительно-восстановительной реакции с участием атмосферного кислорода для получения электрической и тепловой энергий с последующим электроснабжением привода насосной установки и подогревом добываемой нефти.

Устройство для привода насосной установки с использованием попутного газа, содержащее сепаратор, связанный с выкидным трубопроводом, блок осушки и регулятор давления газа, дополнительно содержит компрессор, вход которого соединен с затрубным пространством скважины и выходом сепаратора, а выход связан посредством последовательно соединенных между собой блока осушки, абсорбера, ресивера и регулятора давления с реформером, выход которого связан с батареей топливных элементов, электрический выход которого соединен с электроприводом посредством электрического преобразователя, а термический выход - с сепаратором и нагревателем.

Сопоставительный анализ заявленного решения с прототипом показывает, что заявленное техническое решение отличается от известных тем, что для привода насосной установки не требуется газ высокого давления. Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна».

Существенным отличием заявленного технического решения от прототипа и других аналогичных решений является то, что для привода насосной установки используется не потенциальная энергия давления газа, а внутренняя энергия вещества.

На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит сепаратор 1, связанный с одной стороны с выкидным трубопроводом, а с другой стороны - со входом компрессора 2, связанный с последовательно соединенными блоком осушки 3, абсорбером 4, ресивером 5, регулятором давления 6, реформером 7 и батареей топливных элементов (БТЭ) 8, электрический выход которого соединен со входом электрического преобразователя 9, подающего напряжение на электропривод 10, а термический выход - с сепаратором 1 и нагревателем 11.

Способ осуществляется следующим образом. Газ из затрубного пространства скважины и газ, полученный после сепарации добываемой нефти, подвергаются сжатию, осушению и очистке от примесей, например от сероводорода, затем накапливается. Нефть после сепарации и газовые примеси удаляются в выкидной трубопровод, а очищенный газ разлагается на оксид углерода, азот и водород, который в результате окислительно-восстановительной реакции с участием атмосферного кислорода вырабатывает электрическую и тепловую энергии. Постоянный электрический ток преобразуется в переменный и используется для привода насосной установки, а тепловая энергия в виде водяного пара используется для подогрева добываемой нефти.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.

Добываемая нефть из выкидного трубопровода поступает в сепаратор 1, где происходит частичное выделение газа растворенного в нефти. Дегазированная нефть поступает в выкидной трубопровод, а газ поступает в компрессор 2, туда же поступает и газ из затрубного пространства. Под давлением газ поступает в блок осушки 3. Затем, для удаления из газа нежелательных примесей, в абсорбер 4. Очищенный газ под давлением накапливается в ресивере 5, а газообразная примесь поступает в выкидной трубопровод. Газ через регулятор давления 6 поступает в реформер 7, где происходит выделение водорода, оксида углерода и азота. Водород поступает в батарею топливных элементов (БТЭ) 8, а оксид углерода и азот выделяются в атмосферу. В результате химической реакции при атмосферном кислороде в БТЭ 8 вырабатывается постоянный электрический ток и большое количество тепловой энергии в виде водяного пара. Постоянный электрический ток после преобразования в переменный в электрическом преобразователе 9 поступает на электропривод 10 насосной установки. Водяной пар из БТЭ 8 подается в сепаратор 1 для подогрева нефти и далее в нагреватель 11.

Экономический эффект предлагаемого способа использования попутного газа позволит значительно снизить себестоимость добываемой нефти за счет исключения затрат на электроэнергию и электрические сети.

Способ использования попутного газа позволяет осуществить привод насосной установки на скважинах, имеющих низкое давление газа в затрубном пространстве, но с достаточным газовым фактором. Попутный газ, отбираемый из затрубного пространства скважины и из добываемой нефти путем сепарирования, под давлением проходит этапы осушки, очистки, накопления и выделения водорода. Полученный водород подается в батарею топливных элементов, где в результате окислительно-восстановительной реакции с участием атмосферного кислорода вырабатывается электрическая и тепловая энергии. Электрическая энергия поступает на привод насосной установки, а тепловая в виде водяного пара идет на подогрев нефти. Применение способа позволяет снизить затраты на добычу нефти, используя собственные источники электрической энергии. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ использования попутного газа для привода насосной установки, включающий отвод из затрубного пространства, сепарирование, сушку и регулировку давления газа, отличающийся тем, что газ дополнительно очищают от примесей, выделяют из него водород, используемый в окислительно-восстановительной реакции с участием атмосферного кислорода для получения электрической и тепловой энергий с последующим электроснабжением привода насосной установки и подогрева добываемой нефти.2. Устройство для привода насосной установки с использованием попутного газа, содержащее сепаратор, связанный с выкидным трубопроводом, блок осушки и регулятор давления газа, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит компрессор, вход которого соединен с затрубным пространством скважины и выходом сепаратора, а выход связан посредством последовательно соединенных между собой блока осушки, абсорбера, ресивера и регулятора давления с реформером, выход которого связан с батареей топливных элементов, электрический выход которого соединен с электроприводом посредством электрического преобразователя, а термический выход с сепаратором и нагревателем.