Система обустройства месторождения тяжёлой нефти и природного битума Российский патент 2022 года по МПК E21B43/16 E21B43/40 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к системам нефтепромыслового обустройства при разработке месторождений тяжёлой нефти и природного битума.

Известна система обустройства месторождения тяжёлой нефти и природного битума (патент RU № 2 720 719, МПК E21B 43/24, C02F 1/00, опубл. 13.05.2020, бюл. № 14), которая для доочистки от сероводорода, сульфидов и гидросульфидов глубокоочищенной воды, полученной из попутно добываемой воды на блоке водоподготовки и доведённой по содержанию мехпримесей, солей жёсткости и нефтепродуктов до кондиции, пригодной для выработки пара, оснащена блоком дозирования перекиси водорода, оборудованным насосом-дозатором перекиси водорода, расходомером и анализатором растворённых сульфидов и гидросульфидов в глубокоочищенной воде в трубопроводе глубокоочищенной воды на участке между блоком водоподготовки и блоком дозирования перекиси водорода, обеспечивающим возможность автоматического регулирования дозировки перекиси водорода в глубокоочищенную воду в зависимости от концентрации сульфидов и гидросульфидов в глубокоочищенной воде, определяемой анализатором растворённых сульфидов и гидросульфидов, и расхода глубокоочищенной воды, определяемого расходомером, а также оснащён накопительными ёмкостями и насосом подачи глубокоочищенной воды после обработки перекисью водорода по трубопроводу глубокоочищенной воды в парогенератор.

Недостатками данной системы являются: эксплуатация оборудования блока водоподготовки в агрессивной среде в присутствии сероводорода, сульфидов и гидросульфидов в воде, относительно большой расход перекиси водорода на их нейтрализацию из-за заметного проскока сероводорода через мембраны обратного осмоса блока водоподготовки, высокая коррозионная активность стоков с блока водоподготовки, представляющих собой концентрат исходных водорастворимых примесей, содержащихся в пластовой воде, включая практически весь сероводород, сброс агрессивных стоков в недра, создающий риск их прорыва и попадания в природные источники питьевой воды, и неиспользование содержащегося в пластовой воде сероводорода в качестве полезного сырья.

Также известны способы и установки очистки газов от сероводорода на основе жидкостной окислительно-восстановительной системы с использованием водных растворов хелатного комплекса железа для преобразования сероводорода в безвредную элементарную серу, в частности, технология и установка LO-CAT (информация с сайта компании MERICHEM – https://www.merichem.com/technology/sulfur-recovery-with-lo-cat), характеризующиеся высокой степенью очистки газа от сероводорода, проведением процесса при низкой температуре в широком диапазоне давлений, начиная от самых низких до определяемых требованиями дальнейшего использования очищенного газа. На сайте представлены две схемы установок, одна – с автоциркуляцией раствора абсорбента и одновременным проведением процессов очистки газа от примесей и регенерации абсорбента воздухом в одном и том же аппарате, другая – с раздельным проведением процессов в абсорбере и регенераторе и принудительной циркуляцией раствора абсорбента с помощью насоса, при этом практически не происходит загрязнение очищенного от сероводорода газа компонентами отработанного воздуха.

Недостатками данных технологии и установки являются: невозможность прямого их использования для очистки пластовой воды от сероводорода, при этом не предусмотрена одновременная очистка от сероводорода газов различного происхождения и предназначения, соответственно с разными требуемыми параметрами.

Наиболее близкой по технической сущности является система обустройства месторождения тяжёлой нефти и природного битума (патент RU № 2 715 109, МПК Е21В 43/16, Е21В 36/00, Е21В 43/24, B01D 19/00, опубл. 25.02.2020, бюл. № 6), включающая источник пресной воды, добывающие скважины, блок дозирования деэмульгатора, групповую замерную установку, дожимную насосную станцию, установку подготовки нефти, блок очистки от сероводорода, блок водоподготовки, кустовую насосную станцию, блок дозирования ингибитора коррозии, нагнетательные скважины, парогенератор, паронагнетательные скважины, блок окисления сероводорода до серной кислоты, свечу рассеивания, систему трубопроводов.

Недостатками известной системы являются: относительная сложность, многоступенчатость технологии и, соответственно, высокая металлоёмкость и дороговизна блока окисления сероводорода с получением серной кислоты, что делает применение процесса на установках подготовки попутно добываемой воды небольшой производительности нерентабельным; проведение традиционно используемых процессов выработки серной кислоты из сероводорода в жёстких условиях по температуре; ограниченный срок службы катализаторов и отдельных элементов оборудования; проблемы со сложностью очистки и выбросами в атмосферу «сернокислотного тумана», что либо требует дополнительного применения сложного высокотехнологичного оборудования для его улавливания, либо приводит к повышенным его выбросам в атмосферу; неполное использование сероводорода для производства полезной продукции – выработанная из него бóльшая часть серной кислоты или же она вся полностью, хотя и употребляется с пользой для интенсификации процесса отдувки сероводорода из воды, всё же при этом утрачивается как товарный продукт, сбрасываясь в виде её солей в составе стоков.

Техническими задачами предлагаемого изобретения являются повышение эффективности работы системы обустройства месторождения тяжёлой нефти и природного битума за счет упрощения технологического процесса удаления сероводорода из газов отдувки и его проведения при низких температурах и давлениях, как следствие, снижение металлоёмкости и капитальных затрат на оборудование и связанное с этим расширение области применения системы обустройства месторождения тяжёлой нефти и природного битума на входящие в её состав установки подготовки попутно добываемой воды, характеризующиеся относительно малой производительностью, повышение их экологичности, исключение использования катализаторов, требующих периодической остановки оборудования для их замены, связанной с ограниченным сроком их службы, раздельная очистка от сероводорода попутно добываемых газов и газов отдувки, выработка из сероводорода, содержащегося в пластовой воде и попутных газах, полезной продукции – элементарной серы, минимизация использования реагентов, в частности перекиси водорода, используемых для доочистки глубокоочищенной воды от остатков сероводорода, гидросульфидов и сульфидов.

Технические задачи решаются системой обустройства месторождения тяжёлой нефти и природного битума, включающей добывающие скважины, соединённые через трубопровод продукции скважин с блоком дозирования деэмульгатора, групповой замерной установкой, дожимной насосной станцией и установкой подготовки нефти, которая оснащена системой нагрева продукции скважин через трубопровод топливного газа, оснащена трубопроводом товарной нефти, трубопроводом попутного нефтяного газа и трубопроводом попутно добываемой воды, который сообщён с блоком очистки от сероводорода, соединённым через трубопровод очищенной попутно добываемой воды с блоком водоподготовки, соединённым через трубопровод стоков с кустовой насосной станцией, а через трубопровод глубокоочищенной воды – с парогенератором, соединённым с трубопроводом топливного газа, а через паропровод сообщён с паронагнетательными скважинами, при этом блок водоподготовки снабжён трубопроводом уловленной нефти для её возврата на установку подготовки нефти, а также соединён через трубопровод пресной воды с источником пресной воды, а блок очистки от сероводорода выполнен с возможностью отдувки попутно добываемой воды отводимыми от парогенератора дымовыми газами, подаваемыми в блок очистки от сероводорода по трубопроводу отвода дымовых газов от парогенератора, блок очистки от сероводорода соединён трубопроводом отвода на обезвреживание дымовых газов, содержащих извлеченный из воды сероводород, с блоком окисления сероводорода, оснащённым трубопроводом подачи воздуха и трубопроводом отвода очищенных от сероводорода дымовых газов, соединённым со свечой рассеивания, при этом установка подготовки нефти снабжена трубопроводом попутного нефтяного газа, а добывающие скважины соединены с установкой подготовки нефти трубопроводом затрубного газа.

Новым является то, что блок окисления сероводорода оснащён выпуском элементарной серы и трубопроводом очищенного попутного нефтяного газа, соединённым с трубопроводом топливного газа, при этом установка подготовки нефти соединена трубопроводом попутного нефтяного газа с блоком окисления сероводорода, добывающие скважины соединены через трубопровод затрубного газа и трубопровод попутного нефтяного газа с блоком окисления сероводорода, а трубопровод глубокоочищенной воды между блоком водоподготовки и парогенератором оснащён блоком дозирования перекиси водорода.

На фиг. 1 представлена схема, иллюстрирующая систему обустройства месторождения тяжёлой нефти и природного битума. На фиг. 2 – схема блока окисления сероводорода.

Система (фиг. 1) состоит из добывающих скважин 1, соединённых через трубопровод продукции скважин 2 с установкой подготовки нефти 3, которая связана с трубопроводом товарной тяжёлой нефти и природного битума 4. Трубопровод продукции скважин 2 оснащён блоком дозирования деэмульгатора 5. Трубопровод попутно добываемой воды 6 соединяет установку подготовки нефти 3 с блоком очистки от сероводорода 7. Блок очистки от сероводорода 7 соединён трубопроводом очищенной попутно добываемой воды 8 с блоком водоподготовки 9, трубопроводом отвода дымовых газов 10 – с парогенератором 11, а трубопроводом отвода на обезвреживание дымовых газов 12 – с блоком окисления сероводорода 13. При этом блок окисления сероводорода 13 соединён трубопроводом отвода очищенных дымовых газов 14 со свечой рассеивания 15, оснащен трубопроводом очищенного попутного нефтяного газа 16 с трубопроводом топливного газа 17, а также оснащён трубопроводом подачи воздуха 18 и выпуском элементарной серы 19. Блок водоподготовки 9 соединён через трубопровод стоков 20 с кустовой насосной станцией 21 и далее через водовод 22 с нагнетательными скважинами 23, при этом водовод 22 оснащён блоком дозирования ингибитора коррозии 24. Блок водоподготовки 9 сообщён через трубопровод уловленной нефти 25 с установкой подготовки нефти 3 и через трубопровод пресной воды 26 с источником пресной воды 27, а также через трубопровод глубокоочищенной воды 28 с парогенератором 11, который, в свою очередь, связан через паропровод 29 с паронагнетательными скважинами 30. Трубопровод глубокоочищенной воды 28 оснащён блоком дозирования перекиси водорода 31. Установка подготовки нефти 3 сообщена трубопроводом попутного нефтяного газа 32 с блоком окисления сероводорода 13, а трубопровод топливного газа 17 сообщён по одной линии с установкой подготовки нефти 3, по другой линии – с парогенератором 11. На трубопроводе продукции скважин 2 между добывающими скважинами 1 и установкой подготовки нефти 3 установлена дожимная насосная станция 33. Добывающие скважины 1 также связаны с установкой подготовки нефти 3 и/или трубопроводом попутного нефтяного газа 32 через трубопровод затрубного газа 34, а после добывающих скважин 1 на трубопроводе продукции скважин 2 также установлена групповая замерная установка 35.

Блок окисления сероводорода 13 (фиг. 1) представлен отдельно на фиг. 2 и состоит из абсорбера 36, имеющего в нижней части распределитель газа 37, к которому подключен трубопровод попутного нефтяного газа 32, соединённый с установкой подготовки нефти 3 (фиг. 1), регенератора-абсорбера 38 (фиг. 2), также имеющего в нижней части распределитель газа 39, к которому подключен трубопровод смеси воздуха и подаваемых на обезвреживание дымовых газов 40. К верхней части абсорбера 36 подключен трубопровод очищенного попутного нефтяного газа 16, соединённый другой частью с трубопроводом топливного газа 17 (фиг. 1). К верхней части регенератора-абсорбера 38 (фиг. 2) подключен трубопровод отвода очищенных дымовых газов 14, соединённый другой частью со свечой рассеивания 15 (фиг. 1). К трубопроводу 40 (фиг. 2) подключены: через воздуходувку 41 – трубопровод подачи воздуха 18, через газодувку 42 – трубопровод отвода на обезвреживание дымовых газов 12, соединённый другой своей частью с блоком очистки от сероводорода 7 (фиг. 1). Абсорбер 36 (фиг. 2) и регенератор-абсорбер 38 заполнены до необходимого уровня жидкости абсорбентом 43 на основе водного раствора хелатного комплекса железа. Для циркуляции абсорбента 43 через абсорбер 36 для исключения его истощения используется насос 44 абсорбента. Насос 44 абсорбента сообщён с одной стороны с регенератором-абсорбером 38 трубопроводом, подключенным к нижней его части, с другой стороны – с абсорбером 36 через трубопровод регенерированного абсорбента 45, соединённый с верхней его частью. При этом нижняя часть абсорбера 36 соединена с верхней частью регенератора-абсорбера 38 через трубопровод отработанного абсорбента 46. Трубопровод регенерированного абсорбента 45 снабжён обратным клапаном 47, а трубопровод отработанного абсорбента 46 – регулирующим клапаном 48, логически связанным с уровнем абсорбента 43 в абсорбере 36. Выход насоса 44 абсорбента соединён также с фильтром 49 абсорбента посредством трубопровода серной суспензии 50. Фильтр 49 абсорбента соединён с трубопроводом выпуска фильтрата 51, подключенным к сборнику фильтрата 52, заполняемому отфильтрованным абсорбентом 43, и выпуском элементарной серы 19. Нижняя часть сборника фильтрата 52 соединена посредством трубопровода фильтрата абсорбента 53 через насос 54 фильтрата с верхней частью регенератора-абсорбера 38.

Система работает следующим образом.

Продукция I (фиг. 1) добывающих скважин 1 по трубопроводу продукции скважин 2 поступает на установку подготовки нефти 3, где осуществляется подготовка тяжёлой нефти и природного битума до товарной кондиции. В продукцию I добывающих скважин 1 подаётся деэмульгатор II с помощью блока дозирования деэмульгатора 5, которым оснащён трубопровод продукции скважин 2. Подготовленная на установке подготовки нефти 3 товарная тяжёлая нефть и природный битум III отводится по трубопроводу товарной тяжёлой нефти и природного битума 4 потребителю. Попутно добываемая вода IV, отделившаяся на установке подготовки нефти 3, по трубопроводу попутно добываемой воды 6 поступает в блок очистки от сероводорода 7. В блок очистки от сероводорода 7 по трубопроводу отвода дымовых газов 10 от парогенератора 11 подаются дымовые газы V для отдувки сероводорода, содержащегося в попутно добываемой воде IV.

Из блока очистки от сероводорода 7 отработавшие дымовые газы VI, содержащие извлеченный из воды сероводород, направляются по трубопроводу отвода на обезвреживание дымовых газов 12 в блок окисления сероводорода 13, а очищенная попутно добываемая вода VII по трубопроводу очищенной попутно добываемой воды 8 направляется в блок водоподготовки 9, где осуществляется её предварительная очистка от нефти и механических примесей, а также глубокая очистка от нефти, механических примесей и солей жёсткости. Уловленная нефть VIII с блока водоподготовки 9 по трубопроводу уловленной нефти 25 возвращается на установку подготовки нефти 3.

Отделившийся на установке подготовки нефти 3 попутный нефтяной газ XI по трубопроводу попутного нефтяного газа 32 направляется для очистки от сероводорода в блок окисления сероводорода 13. Затрубный газ XII, поступающий из затрубного пространства добывающих скважин 1, направляется по трубопроводу затрубного газа 34 в установку подготовки нефти 3 (поток XXIII) и/или непосредственно в трубопровод попутного нефтяного газа 32 (поток XXIV) и далее в смеси с попутным нефтяным газом XI направляется на очистку от сероводорода в блоке окисления сероводорода 13. Выработка водяного пара XVII в парогенераторе 11 и, при необходимости, нагрев продукции I добывающих скважин 1 на установке подготовки нефти 3 производится за счёт сжигания топливного газа X, подводимого к системе по трубопроводу топливного газа 17. После блока окисления сероводорода 13 очищенный попутный нефтяной газ XIII, поступающий по трубопроводу 16, может использоваться совместно с топливным газом X или, при необходимости, отдельно от него для тех же целей выработки пара или нагрева продукции скважин.

В блок окисления сероводорода 13 по трубопроводу подачи воздуха 18 подают атмосферный воздух, содержащий кислород. Процесс окисления сероводорода, содержащегося в попутном нефтяном газе XI и в отработавших дымовых газах VI осуществляют в блоке окисления сероводорода 13, состоящем из нескольких аппаратов, по отдельности в каждом потоке, вследствие чего исключается их смешение и, в результате отсутствия разбавления дополнительными объёмами балластных газов, появляется возможность сжигания очищенного попутного нефтяного газа в топках котлов или печей. Очистка попутного нефтяного газа XI (фиг. 2) осуществляется в абсорбере 36, отработавших дымовых газов VI, содержащих извлеченный из воды сероводород, – непосредственно в регенераторе-абсорбере 38 в смеси с подаваемым туда же воздухом IX. Технологии очистки газов с использованием водных растворов хелатов железа позволяют добиться практически сколь угодно высокой степени удаления сероводорода, вплоть до полной его нейтрализации. Процессы протекают при обычных температурах и невысоких давлениях. Окисление сероводорода содержащимся в абсорбенте хелатным комплексом трёхвалентного железа описывается уравнением:

где H₂S – сероводород;

Fe³⁺ и Fe³⁺ – ионы железа в разной степени окисления;

Y – хелатный лиганд, обычно анион этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА, трилон Б),

Fe³⁺Y и Fe²⁺Y – хелатный комплекс железа в разной степени окисления;

S – элементарная сера;

2H⁺– гидратированный ион водорода.

Железо, содержащееся в комплексе, восстанавливается сероводородом по указанной реакции до двухвалентного состояния. Данный процесс осуществляется в отношении попутного нефтяного газа XI в абсорбере 36.

Регенерацию отработанного абсорбента осуществляют кислородом воздуха по реакции:

где H₂O – вода;

O₂ – кислород воздуха.

В результате железо комплекса окисляется кислородом и вновь переходит в трёхвалентное состояние. Данный процесс осуществляется с помощью подаваемого воздуха в регенераторе-абсорбере 38 и является преобладающим для данного аппарата. В то же время в отношении очистки отработавших дымовых газов VI в регенераторе-абсорбере 38 осуществляются оба процесса по уравнениям реакций (1) и (2). Тесный контакт сероводорода и кислорода, содержащихся в подаваемой в регенератор-абсорбер 38 смеси отработавших дымовых газов с воздухом XXVI, способствует уменьшению или исключению части барьеров, ограничивающих скорость протекающих процессов и связанных с растворением газов в жидкой фазе и диффузией взаимодействующих компонентов. Поэтому процесс очистки ускоряется за счёт протекания реакций фактически в поверхностном слое жидкой фазы, которая служит своеобразным катализатором. Отработавшие дымовые газы не горят и их компоненты не представляют ценности, кроме содержащегося в них сероводорода, пригодного в качестве сырья для выработки серы, поэтому в отношении них является возможным проведение процессов по уравнениям (1) и (2) в регенераторе-абсорбере 38. При необходимости возможна также раздельная подача в регенератор-абсорбер 38 воздуха IX и отработавших дымовых газов VI, каждых через свой распределитель газа, для организации автоциркуляции абсорбента в аппарате.

Попутный нефтяной газ является горючим и может использоваться в качестве топлива, поэтому смешение их в регенераторе-абсорбере 38 с остаточными компонентами отработанного воздуха (в основном азота, а также кислорода и аргона) нецелесообразно и их очистка осуществляется в абсорбере 36, вследствие чего осуществляется их изоляция от других балластных газов посредством слоя жидкого абсорбента. Для исключения передавливания жидкости и проскока смеси попутного нефтяного газа с затрубным газом, находящихся под повышенным давлением, в регенератор-абсорбер 38 трубопровод регенерированного абсорбента 45 снабжён обратным клапаном 47. Для исключения передавливания абсорбента из абсорбера 36 в регенератор-абсорбер 38 и поддержания необходимого уровня абсорбента в абсорбере 36 служит регулирующий клапан 48, установленный на трубопроводе отработанного абсорбента 46, степень открытия которого логически связана с изменением уровня абсорбента 43.

Таким образом, попутный нефтяной газ проходит через слой абсорбента в абсорбере 36, очищается от сероводорода и поток очищенного попутного нефтяного газа XIII отправляется по трубопроводу 16 для использования в качестве топлива. Смесь XXVI отработавших дымовых газов VI с воздухом IX, подаваемым с запасом по отношению к количеству, необходимому по стехиометрии реакции (2) для осуществления регенерации, проходит через слой абсорбента, регенерируя его и одновременно очищаясь от содержащегося сероводорода. Очищенная от сероводорода смесь дымовых газов с оставшимися компонентами воздуха XIV из верхней части регенератора-абсорбера 38 по трубопроводу 14 отводится на свечу рассевания 15 и выбрасывается в атмосферу. Пластовая вода содержит лишь незначительное количество растворённых углеводородов и других летучих примесей, переходящих при отдувке в отработанные дымовые газы, поэтому в большинстве случаев их допустимо выбрасывать после очистки от сероводорода в атмосферу. При необходимости смесь очищенных дымовых газов можно подвергнуть дожиганию на факеле или каталитическому обезвреживанию.

Регенерированный абсорбент XXVII забирается насосом абсорбента 44 из нижней части регенератора-абсорбера 38 и подаётся по трубопроводу регенерированного абсорбента 45 в верхнюю часть абсорбера 36. Проходя в противотоке навстречу очищаемому потоку газа, абсорбент истощается за счёт снижения концентрации трёхвалентной формы железа. Отработанный абсорбент XXVIII из нижней части абсорбера 36 поступает под собственным давлением по трубопроводу 46 в верхнюю часть регенератора-абсорбера 38, где происходит его регенерация в противотоке с избыточным количеством воздуха в смеси с отработанными дымовыми газами, таким образом цикл абсорбента завершается.

Периодически или непрерывно серная суспензия XXIX из нижней части регенератора-абсорбера 38 забирается тем же циркуляционным насосом 44 абсорбента и направляется по трубопроводу серной суспензии 50 на фильтр 49 абсорбента, где осуществляется отделение выпавшей в результате протекания реакции (1) элементарной серы от абсорбента. Фильтрат абсорбента XXX через выпуск фильтрата 51 поступает в сборник фильтрата абсорбента 52, откуда насосом 54 фильтрата откачивается в верхнюю часть регенератора-абсорбера 38. Элементарная сера на выходе из фильтра 49 получается в виде серной пасты, содержащей серу в мелкодисперсном состоянии, а также остатки хелатного комплекса, не токсичного и являющегося хорошим источником железа и самостоятельно используемого в качестве микроудобрения для питания растений. Поэтому получаемая серная паста находит применение в сельском хозяйстве в качестве комплексного серного удобрения и фунгицида. При необходимости серная паста может быть превращена в компактную товарную комовую, гранулированную или чешуированную серу посредством переплавки в автоклаве (на схеме не показано), после чего она находит применение в качестве химического сырья, а также для приготовления серобетона, применяемого в промышленном строительстве и для создания дорожных покрытий. Получению качественной серы способствует низкая концентрация летучих примесей, могущих придавать неприятный запах конечному продукту, в отработанных дымовых газах и попутном газе тяжёлой нефти и природного битума. Полученная сера XV удаляется через выпуск 19.

На первоначальном этапе разработки месторождения тяжёлой нефти и природного битума, а именно при объёмах добычи не более 10 % от проектного максимального объёма добычи нефти вследствие недостаточного объёма попутно добываемой воды IV (фиг. 1) для обеспечения ею парогенератора 11, а также вследствие высоких капитальных затрат на глубокую очистку попутно добываемой воды IV на блоке водоподготовки 9, целесообразно попутно добываемую воду IV очищать на блоке водоподготовки 9 только от нефти и механических примесей в буферной ёмкости (на схеме на фиг. 1, 2 не показана, входит в блок водоподготовки 9), после чего очищенную от нефти и механических примесей попутно добываемую воду XVI (фиг. 1) по трубопроводу стоков 20 направлять на кустовую насосную станцию 21 и далее по водоводу 22 закачивать в нагнетательные скважины 23 системы ППД близлежащих месторождений обычной нефти, а для выработки водяного пара XVII целесообразно использовать пресную воду XVIII из поверхностных источников. Для этого пресная вода XVIII по трубопроводу пресной воды 26 из источника пресной воды 27 направляется на блок водоподготовки 9, где осуществляется её глубокая очистка, после чего глубокоочищенная вода XIX по трубопроводу глубокоочищенной воды 28 поступает в парогенератор 11, а стоки XX направляются по трубопроводу стоков 20 на кустовую насосную станцию 21 и далее утилизируются в системе ППД близлежащих месторождений обычной нефти через нагнетательные скважины 23. После кустовой насосной станции 21 в сточную воду XXI в водоводе 22 подаётся ингибитор коррозии XXII с помощью блока дозирования ингибитора коррозии 24. Выработанный в парогенераторе 11 водяной пар XVII по паропроводу 29 направляется в паронагнетательные скважины 30 для закачки в продуктивный пласт месторождения тяжёлой нефти и природного битума.

При объёмах добычи тяжёлой нефти и природного битума более 10 % от проектного максимального объёма добычи нефти будут образовываться значительные объёмы попутно добываемой воды IV, поэтому в дальнейшем целесообразно использовать её для выработки водяного пара XVII, закачиваемого в продуктивный пласт. Для этого на блоке водоподготовки 9 осуществляют глубокую очистку очищенной от сероводорода в блоке 7 попутно добываемой воды VII от нефти, механических примесей и солей жёсткости. Затем после блока водоподготовки 9 глубокоочищенная вода XIX по трубопроводу глубокоочищенной воды 28 поступает в парогенератор 11. При необходимости для обеспечения парогенератора 11 необходимым объёмом воды на блок водоподготовки 9 по трубопроводу пресной воды 26 из источника пресной воды 27 поступает пресная вода XVIII. Для учёта количества добытой продукции I добывающих скважин 1 на трубопроводе продукции скважин 2 установлена групповая замерная установка 35. При больших расстояниях от добывающих скважин 1 до установки подготовки нефти 3 с целью снижения давления на устьях добывающих скважин 1 на трубопроводе продукции скважин 2 также установлена дожимная насосная станция 33.

Отдувка попутно добываемой воды дымовыми газами без использования серной кислоты происходит менее эффективно, хотя можно добиться любой степени её очистки от сероводорода. Но для этого могут понадобиться значительные объёмы подаваемых на отдувку дымовых газов и большие габариты десорбера. Поэтому может оказаться экономически целесообразным не доводить отдувку до полного удаления сероводорода в пластовой воде, а снизить его концентрацию до величин, определяемых экономической целесообразностью и требованиями по снижению коррозионной агрессивности воды, поступающей на последующие стадии очистки и затем в виде концентрированных стоков XXI закачиваемой в пласты. Так как основная доля сероводорода отдувается относительно небольшими объёмами дымовых газов, то можно обойтись без увеличения габаритов десорбера и расхода дымовых газов по сравнению с технологией отдувки с использованием добавления в воду серной кислоты, в то же время существенно снизив концентрацию сероводорода в поступающей на дальнейшую очистку пластовой воде, а значит, не только в стоках, но и в получаемой при глубокой очистке воде, кратно уменьшив проскок сероводорода через мембраны обратного осмоса на заключительной стадии глубокой очистки воды, позволяя существенно снизить дозировку перекиси водорода для удаления следов сероводорода на заключительной стадии подготовки воды для выработки пара. Блок дозирования перекиси водорода 31 оснащён насосом-дозатором (элементы блока на фиг. 1 не показаны) и обеспечивает возможность автоматического регулирования дозировки перекиси водорода XXV в глубокоочищенную воду XIX в зависимости от концентрации сульфидов и гидросульфидов в ней, определяемой анализатором растворённых сульфидов и гидросульфидов, и расхода глубокоочищенной воды, определяемого расходомером.

Использование предлагаемой системы обустройства месторождения тяжёлой нефти и природного битума позволит повысить эффективность системы в целом, упростить технологический процесс удаления сероводорода из отработанных дымовых газов отдувки и обеспечить его проведение при низких температурах и давлениях, как следствие, снизить металлоёмкость и капитальные затраты на оборудование и расширить область применения системы обустройства на месторождения тяжёлой нефти и природного битума, включающие установки подготовки попутно добываемой воды относительно малой производительности, повысить их экологичность, исключить использование дорогостоящих катализаторов с ограниченным сроком службы, требующих периодической остановки оборудования для их замены, осуществлять отдельную от отработанных дымовых газов очистку от сероводорода попутно добываемых газов с последующим использованием их в качестве топлива, вырабатывать из сероводорода, содержащегося в пластовой воде и попутных газах, полезную продукцию – элементарную серу, минимизировать расход перекиси водорода для доочистки глубокоочищенной воды от остатков гидросульфидов по сравнению с традиционным её использованием без проведения отдувки пластовой воды от сероводорода дымовыми газами.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к системам нефтепромыслового обустройства при разработке месторождений тяжёлой нефти и природного битума. Техническим результатом является упрощение технологического процесса, его проведение в мягких условиях, снижение металлоёмкости и капитальных затрат, расширение области применения, повышение экологичности, уменьшение простоев системы и ремонтов за счёт исключения использования катализаторов, отдельная от газов отдувки очистка от сероводорода попутно добываемых газов и их использование в качестве топлива; выработка полезной продукции – элементарной серы. Предложенная система обустройства месторождения тяжёлой нефти и природного битума включает добывающие скважины, соединённые через трубопровод продукции скважин с блоком дозирования деэмульгатора, групповой замерной установкой, дожимной насосной станцией и установкой подготовки нефти, которая оснащена системой нагрева продукции скважин через трубопровод топливного газа, оснащена трубопроводом товарной нефти, трубопроводом попутного нефтяного газа и трубопроводом попутно добываемой воды, который сообщён с блоком очистки от сероводорода, соединённым через трубопровод очищенной попутно добываемой воды с блоком водоподготовки, соединённым через трубопровод стоков с кустовой насосной станцией, а через трубопровод глубокоочищенной воды соединен с парогенератором, соединённым с трубопроводом топливного газа, а через паропровод сообщён с паронагнетательными скважинами. При этом блок водоподготовки снабжён трубопроводом уловленной нефти для её возврата на установку подготовки нефти, а также соединён через трубопровод пресной воды с источником пресной воды. Блок очистки от сероводорода выполнен с возможностью отдувки попутно добываемой воды отводимыми от парогенератора дымовыми газами, подаваемыми в блок очистки от сероводорода по трубопроводу отвода дымовых газов от парогенератора. Кроме того, блок очистки от сероводорода соединён трубопроводом отвода на обезвреживание дымовых газов, содержащих извлеченный из воды сероводород, с блоком окисления сероводорода, оснащённым трубопроводом подачи воздуха и трубопроводом отвода очищенных от сероводорода дымовых газов, соединённым со свечой рассеивания. При этом установка подготовки нефти снабжена трубопроводом попутного нефтяного газа, а добывающие скважины соединены с установкой подготовки нефти трубопроводом затрубного газа. Блок окисления сероводорода оснащён выпуском элементарной серы и трубопроводом очищенного попутного нефтяного газа, соединённым с трубопроводом топливного газа. При этом установка подготовки нефти соединена трубопроводом попутного нефтяного газа с блоком окисления сероводорода, а добывающие скважины соединены через трубопровод затрубного газа и трубопровод попутного нефтяного газа с блоком окисления сероводорода. Трубопровод глубокоочищенной воды между блоком водоподготовки и парогенератором оснащён блоком дозирования перекиси водорода, обеспечивающим возможность автоматического регулирования дозировки перекиси водорода в глубокоочищенную воду в зависимости от концентрации сульфидов и гидросульфидов в глубокоочищенной воде, определяемой анализатором растворённых сульфидов и гидросульфидов, и расхода глубокоочищенной воды, определяемого расходомером. 2 ил.

Система обустройства месторождения тяжёлой нефти и природного битума, включающая добывающие скважины, соединённые через трубопровод продукции скважин с блоком дозирования деэмульгатора, групповой замерной установкой, дожимной насосной станцией и установкой подготовки нефти, которая оснащена системой нагрева продукции скважин через трубопровод топливного газа, оснащена трубопроводом товарной нефти, трубопроводом попутного нефтяного газа и трубопроводом попутно добываемой воды, который сообщён с блоком очистки от сероводорода, соединённым через трубопровод очищенной попутно добываемой воды с блоком водоподготовки, соединённым через трубопровод стоков с кустовой насосной станцией, а через трубопровод глубокоочищенной воды – с парогенератором, соединённым с трубопроводом топливного газа, а через паропровод сообщён с паронагнетательными скважинами, при этом блок водоподготовки снабжён трубопроводом уловленной нефти для её возврата на установку подготовки нефти, а также соединён через трубопровод пресной воды с источником пресной воды, а блок очистки от сероводорода выполнен с возможностью отдувки попутно добываемой воды отводимыми от парогенератора дымовыми газами, подаваемыми в блок очистки от сероводорода по трубопроводу отвода дымовых газов от парогенератора, блок очистки от сероводорода соединён трубопроводом отвода на обезвреживание дымовых газов, содержащих извлеченный из воды сероводород, с блоком окисления сероводорода, оснащённым трубопроводом подачи воздуха и трубопроводом отвода очищенных от сероводорода дымовых газов, соединённым со свечой рассеивания, при этом установка подготовки нефти снабжена трубопроводом попутного нефтяного газа, а добывающие скважины соединены с установкой подготовки нефти трубопроводом затрубного газа, отличающаяся тем, что блок окисления сероводорода оснащён выпуском элементарной серы и трубопроводом очищенного попутного нефтяного газа, соединённым с трубопроводом топливного газа, при этом установка подготовки нефти соединена трубопроводом попутного нефтяного газа с блоком окисления сероводорода, добывающие скважины соединены через трубопровод затрубного газа и трубопровод попутного нефтяного газа с блоком окисления сероводорода, а трубопровод глубокоочищенной воды между блоком водоподготовки и парогенератором оснащён блоком дозирования перекиси водорода.