СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХКРИТИЧЕСКОГО ДИОКСИДА УГЛЕРОДА В СКВАЖИНЕ ДЛЯ ДОБЫЧИ ТРУДНОИЗВЛЕКАЕМЫХ ЗАПАСОВ НЕФТИ Российский патент 2023 года по МПК E21B43/24 C10L3/00 

Описание патента на изобретение RU2792276C1

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности разработке нефтяных месторождений с применением диоксида углерода с улавливанием факельного (дымового) газа, образующегося в результате сжигания попутного газа на факельных установках.

Из уровня техники известны различные приемы и методы, используемые для добычи трудноизвлекаемых запасов нефти.

Известен способ добычи высоковязкой нефти, включающий закачку в нагнетательные скважины парогазовой смеси, получаемой путем смешения пара, вырабатываемого парогенераторной установкой с образующимися при этом дымовыми газами, причем смешение компонентов осуществляют в щелевом струйном компрессоре (Патент RU 2046933 С1, дата публикации 27.10.1995).

Недостатком аналога является необходимость создания высокого давления (до 16 МПа) и температуры (до 350°С) для получения пара парогенераторной установкой.

Известен способ добычи тяжелой нефти и битума из пласта за счет сжигания топлива в контуре рециркуляции дымовых газов для его модификации и насыщения различными газами, генерирования пара с целью закачки в пласт для вытеснения тяжелой нефти и битума (Патент US 7341102 В2, дата приоритета 28.04.2005, дата публикации 02.11.2006).

Недостатками известного технического решения является отсутствие возможности улавливания дымовых газов.

Известен способ извлечения нефти, для реализации которого использованы паровая система, система диоксида углерода и азота, содержащие один или несколько регуляторов давления пара, паровой термометр, датчик давления пара, расходомер пара, регулятор давления диоксида углерода, компрессор диоксида углерода, термометр диоксида углерода, датчик давления диоксида углерода, компрессор азота, регулятор давления азота, азотный термометр, датчик давления азота, трубы для закачки газа с клапанами, подключенные к скважине (Патент US 7644756 В2, дата приоритета 30.03.2007, дата публикации 01.12.2010).

Недостатком известного способа является отсутствие возможности улавливания дымовых газов и их переработки.

В качестве прототипа принят способ газоциклической закачки смеси жидкого диоксида углерода с попутным нефтяным газом при сверхкритических условиях в нефтедобывающую скважину, включающий закачку двух оторочек до и после закачки диоксида углерода в добывающую скважину при сверхкритических условиях с последующим периодом пропитки и инициированием добычи нефти из той же добывающей скважины, причем, при реализации газоциклической закачки производят закачку смеси диоксида углерода с попутным нефтяным газом при содержании диоксида углерода и попутного нефтяного газа в смеси 75-95% об. и 5-25% об. соответственно при сверхкритических условиях (Патент RU 2745489 С1, дата приоритета 12.10.2020, дата публикации 25.03.2021, прототип).

Недостатком прототипа является отсутствие возможности улавливания факельных (дымовых) газов, образующихся в результате сжигания попутного газа на факельных установках, а также невозможность управления тепловыми процессами внутри скважины для поддержания диоксида углерода в сверхкритическом состоянии.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является получение сверхкритического диоксида углерода в скважине для добычи трудноизвлекаемых запасов нефти с обеспечением утилизации факельного (дымового) газа, образующегося в результате сжигания попутного газа на факельных установках.

Для решения технической проблемы и достижения технического результата предложен способ получения сверхкритического диоксида углерода в скважине для добычи трудноизвлекаемых запасов нефти, включающий закачку диоксида углерода в нефтедобывающую скважину, состоящую из обсадной колонны и колонны насосно-компрессорных труб. Новым является то, что на поверхности предварительно осуществляют процесс получения диоксида углерода на наземном оборудовании, при этом с факельной установки улавливают посредством газоперекачивающей установки факельный (дымовой) газ, подают факельный (дымовой) газ на установки электрогенерации и когенерации для преобразования потока факельных (дымовых) газов в электроэнергию и тепловую энергию, причем, полученные тепло и электроэнергию подают на установку, основанную на процессе Габера, на выходе из которой получают аммиак, диоксид углерода и воду, полученный диоксид углерода компримируют и нагревают до критической точки, через фонтанную арматуру закачивают диоксид углерода в колонну насосно-компрессорных труб с установленным в нижней части клапаном и с перекрывающей межтрубное пространство заглушкой, и под действием температуры горных пород и давления нагнетания доводят диоксид углерода до сверхкритического состояния внутри скважины, при достижении необходимых параметров упомянутый клапан открывается, полученный диоксид углерода закачивают в пласт.

В частном случае, согласно изобретению, на колонну насосно-компрессорных труб дополнительно устанавливают нагревательные элементы, которые используют при необходимости поддержания параметров сверхкритического состояния диоксида углерода.

В частном случае, согласно изобретению, в межтрубное пространство обсадной колонны и колонны насосно-компрессорных труб закачивают полученные аммиак и воду, а выделяющееся в результате абсорбции тепло используют для нагревания межтрубного пространства и насосно-компрессорных труб при необходимости поддержания параметров сверхкритического состояния диоксида углерода.

В частном случае, согласно изобретению, в межтрубное пространство обсадной колонны и колонны насосно-компрессорных труб закачивают полученные аммиак и воду, а выделяющееся в результате абсорбции тепло используют для снижения вязкости добываемой нефти (флюида) при переключении скважины на добычу нефти.

Абсорбция (поглощение) жидкого аммиака в воде сопровождается выделением теплоты (около 800 кДж/кг аммиака), при растворении в воде паров аммиака происходит выделение теплоты парообразования (приблизительно 1260 кДж/кг). В конце насосно-компрессорной трубы устанавливают клапан, открывающийся при достижении определенного значения давления и температуры (около 31,1 градусов по Цельсию и давлении около 7,38 МПа).

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1 представлена технологическая схема реализации способа получения сверхкритического диоксида углерода в скважине для добычи трудноизвлекаемых запасов нефти.

На фиг. 2 изображен выносной элемент А на фиг. 1, где указана установка заглушки в межтрубном пространстве насосно-компрессорной трубы и обсадной колонны.

На чертежах приведены следующие обозначения:

1 - факельная установка;

2 - газоперекачивающая установка;

3 - электрогенератор;

4 - установка когенерации;

5 - установка производства аммиака, основанная на процессе Габера;

6 - емкость для хранения диоксида углерода;

7 - емкость для хранения аммиака;

8 - емкость для хранения воды;

9 - фонтанная арматура;

10 - обсадная колонна;

11 - колонна насосно-компрессорных труб;

12 - клапан;

13 - заглушка;

14 - нагревательные элементы.

Заявляемый способ реализуется следующим образом.

Одним из простейших способов утилизации попутного нефтяного газа является сжигание его на факельных установках 1, в результате которого образуются факельные (дымовые газы) (оксиды углерода (до 50%), оксиды серы (до 20%), оксиды азота (до 6-8%), углеводороды (5-20%) и другие). Образованные факельные (дымовые) газы с факельной установки 1 улавливают газоперекачивающими установками 2, например эжекторными установками или водокольцевыми компрессорами, в которых создается поток газа. Энергию потока факельного (дымового) газа преобразуют в электрическую энергию в электрогенераторах 3, например в газовых турбинах, а также в электрическую и тепловую - в установках когенерации 4. Причем, полученные электроэнергию и тепло подают в установку производства аммиака 5, основанную на процессе Габера, на выходе из которой получают аммиак, диоксид углерода и воду, которые направляют в соответствующие емкости 6, 7 и 8. Полученный диоксид углерода компримируют и нагревают до критической точки (31,1°С, 7,38 МПа), после чего через фонтанную арматуру 9 закачивают в колонну насосно-компрессорных труб 11 с клапаном 12 в нижней части, например клапаном с термочувствительным элементом или с эффектом памяти формы, и с перекрывающей межтрубное пространство заглушкой 13, например пакером. Под действием температуры пласта и породы, а также давления нагнетания доводят диоксид углерода до сверхкритического состояния. После достижения параметров сверхкритического состояния, равных указанным параметрам критической точки или превышающих данные значения, клапан 12 открывается, и полученный сверхкритический диоксид углерода закачивается в горный пласт для снижения вязкости и вытеснения нефти.

В случае недостижения условий параметров перехода диоксида углерода в сверхкритическое состояние, например температуры, включаются нагревательные элементы 14 или в межтрубное пространство обсадной и насосно-компрессорной колонн закачивают, например насосами, полученные аммиак и воду через фонтанную арматуру 9. В результате абсорбции (поглощения) жидкого аммиака в воде выделяется тепло для нагрева колонны насосно-компрессорных труб. Образованный в межтрубном пространстве гидрат аммония поднимают на поверхность, например насосами, и возвращают обратно в установку производства аммиака 5. Также скважину можно переключить на добычу нефти, и для снижения вязкости добываемой нефти (флюида), полученный аммиак с водой закачивают в межтрубное пространство.

Данный способ получения сверхкритического диоксида углерода в скважине для добычи трудноизвлекаемых запасов нефти позволит утилизировать факельные (дымовые газа), образующиеся в результате сжигания попутного газа на факельных установках, тем самым, улучшив экологическую обстановку.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в получении сверхкритического диоксида углерода в скважине для добычи трудноизвлекаемых запасов нефти с обеспечением утилизации дымового газа, образующегося в результате сжигания попутного газа на факельных установках.

Похожие патенты RU2792276C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОТОПЛИВА 2022
  • Павлова Прасковья Леонидовна
  • Башмур Кирилл Александрович
  • Бухтояров Владимир Викторович
RU2796392C1
СПОСОБ ГАЗОЦИКЛИЧЕСКОЙ ЗАКАЧКИ СМЕСИ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА С ПОПУТНЫМ НЕФТЯНЫМ ГАЗОМ ПРИ СВЕРХКРИТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ В НЕФТЕДОБЫВАЮЩУЮ СКВАЖИНУ 2020
  • Волков Владимир Анатольевич
  • Беликова Валентина Георгиевна
  • Прохоров Петр Эдуардович
  • Турапин Алексей Николаевич
  • Керосиров Владимир Михайлович
  • Афанасьев Сергей Васильевич
RU2745489C1
СПОСОБ ДОБЫЧИ УГЛЕВОДОРОДОВ 2021
  • Западинский Алексей Леонидович
RU2762712C1
Способ обработки скважины для извлечения нефти, газа, конденсата 2021
  • Мнушкин Игорь Анатольевич
RU2787489C1
Способ вытеснения третичной нефти 2023
  • Гумеров Фарид Мухамедович
  • Зарипов Зуфар Ибрагимович
  • Хайрутдинов Венер Фаилевич
  • Аетов Алмаз Уралович
RU2809858C1
КОМПЛЕКС ДЛЯ ДОБЫЧИ СОДЕРЖАЩЕГО УГЛЕВОДОРОДЫ ФЛЮИДА ИЗ ЗАЛЕЖИ УГЛЕВОДОРОДОВ 2021
  • Западинский Алексей Леонидович
RU2762713C1
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОХВАТА ПЛАСТА ГАЗОЦИКЛИЧЕСКОЙ ЗАКАЧКОЙ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА ПРИ СВЕРХКРИТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ В ДОБЫВАЮЩУЮ СКВАЖИНУ С ПОМОЩЬЮ ПЕННЫХ СИСТЕМ 2020
  • Волков Владимир Анатольевич
  • Беликова Валентина Георгиевна
  • Прохоров Петр Эдуардович
  • Турапин Алексей Николаевич
  • Керосиров Владимир Михайлович
RU2736021C1
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ДОБЫЧИ ТРУДНОИЗВЛЕКАЕМЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ (ВАРИАНТЫ) 2020
  • Гуйбер Отто
RU2741642C1
СПОСОБ СКВАЖИННОЙ ДОБЫЧИ ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ 2020
  • Денисламов Ильдар Зафирович
  • Ишбаев Рустам Рауилевич
  • Ишбаев Рамиль Рауилевич
  • Абызбаев Никита Ибрагимович
RU2752304C1
СПОСОБ МЕЖСКВАЖИННОЙ ПЕРЕКАЧКИ ЖИДКОСТИ 2005
  • Ибрагимов Наиль Габдулбариевич
  • Закиров Айрат Фикусович
  • Ожередов Евгений Витальевич
  • Сафуанов Ринат Йолдузович
  • Джафаров Мирзахан Атакиши Оглы
RU2290500C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 792 276 C1

Реферат патента 2023 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХКРИТИЧЕСКОГО ДИОКСИДА УГЛЕРОДА В СКВАЖИНЕ ДЛЯ ДОБЫЧИ ТРУДНОИЗВЛЕКАЕМЫХ ЗАПАСОВ НЕФТИ

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к разработке нефтяных месторождений с применением диоксида углерода с улавливанием факельного - дымового газа, образующегося в результате сжигания попутного газа на факельных установках. Способ получения сверхкритического диоксида углерода в скважине для добычи трудноизвлекаемых запасов нефти включает закачку диоксида углерода в нефтедобывающую скважину, состоящую из обсадной колонны (10) и колонны насосно-компрессорных труб (11). Предварительно на поверхности осуществляют процесс получения диоксида углерода на наземном оборудовании. При этом с факельной установки (1) улавливают посредством газоперекачивающей установки (2) факельный – дымовой газ, подают факельный - дымовой газ на установки электрогенерации (3) и когенерации (4) для преобразования потока факельных - дымовых газов в электроэнергию и тепловую энергию. Полученные тепло- и электроэнергию подают на установку (5), основанную на процессе Габера, на выходе из которой получают аммиак, диоксид углерода и воду. Полученный диоксид углерода компримируют и нагревают до критической точки. Через фонтанную арматуру (9) закачивают диоксид углерода в колонну насосно-компрессорных труб (11) с установленным в нижней части клапаном (12) и с перекрывающей межтрубное пространство заглушкой (13), и под действием температуры горных пород и давления нагнетания доводят диоксид углерода до сверхкритического состояния внутри скважины. При достижении необходимых параметров упомянутый клапан открывается, полученный диоксид углерода закачивают в пласт. Техническим результатом является получение сверхкритического диоксида углерода в скважине для добычи трудноизвлекаемых запасов нефти с обеспечением утилизации дымового газа, образующегося в результате сжигания попутного газа на факельных установках. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 792 276 C1

1. Способ получения сверхкритического диоксида углерода в скважине для добычи трудноизвлекаемых запасов нефти, включающий закачку диоксида углерода в нефтедобывающую скважину, состоящую из обсадной колонны и колонны насосно-компрессорных труб, отличающийся тем, что на поверхности предварительно осуществляют процесс получения диоксида углерода на наземном оборудовании, при этом с факельной установки улавливают посредством газоперекачивающей установки факельный - дымовой газ, подают факельный – дымовой газ на установки электрогенерации и когенерации для преобразования потока факельных - дымовых газов в электроэнергию и тепловую энергию, причем полученные тепло- и электроэнергию подают на установку, основанную на процессе Габера, на выходе из которой получают аммиак, диоксид углерода и воду, полученный диоксид углерода компримируют и нагревают до критической точки, через фонтанную арматуру закачивают диоксид углерода в колонну насосно-компрессорных труб с установленным в нижней части клапаном и с перекрывающей межтрубное пространство заглушкой, и под действием температуры горных пород и давления нагнетания доводят диоксид углерода до сверхкритического состояния внутри скважины, при достижении необходимых параметров упомянутый клапан открывается, полученный диоксид углерода закачивают в пласт.

2. Способ получения сверхкритического диоксида углерода в скважине по п. 1, отличающийся тем, что на колонну насосно-компрессорных труб дополнительно устанавливают нагревательные элементы, которые используют при необходимости поддержания параметров сверхкритического состояния диоксида углерода.

3. Способ получения сверхкритического диоксида углерода в скважине по п. 1, отличающийся тем, что в межтрубное пространство обсадной колонны и колонны насосно-компрессорных труб закачивают полученные аммиак с водой, а выделяющееся в результате абсорбции тепло используют для нагревания межтрубного пространства и насосно-компрессорных труб при необходимости поддержания параметров сверхкритического состояния диоксида углерода.

4. Способ получения сверхкритического диоксида углерода в скважине по п. 1, отличающийся тем, что в межтрубное пространство обсадной колонны и колонны насосно-компрессорных труб закачивают полученные аммиак с водой, а выделяющееся в результате абсорбции тепло используют для снижения вязкости добываемой нефти при переключении скважины на добычу нефти.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2792276C1

СПОСОБ ГАЗОЦИКЛИЧЕСКОЙ ЗАКАЧКИ СМЕСИ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА С ПОПУТНЫМ НЕФТЯНЫМ ГАЗОМ ПРИ СВЕРХКРИТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ В НЕФТЕДОБЫВАЮЩУЮ СКВАЖИНУ 2020
  • Волков Владимир Анатольевич
  • Беликова Валентина Георгиевна
  • Прохоров Петр Эдуардович
  • Турапин Алексей Николаевич
  • Керосиров Владимир Михайлович
  • Афанасьев Сергей Васильевич
RU2745489C1
СПОСОБ ДОБЫЧИ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ НЕФТЕКЕРОГЕНОСОДЕРЖАЩИХ ПЛАСТОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2017
  • Кирячек Владимир Георгиевич
  • Коломийченко Олег Васильевич
  • Клинков Николай Николаевич
  • Корнелис Кооле
  • Ничипоренко Вячеслав Михайлович
  • Чернов Анатолий Александрович
  • Гуйбер Отто
  • Пархоменко Александр
RU2671880C1
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА ИЗ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА 2020
  • Волков Владимир Анатольевич
  • Афанасьев Сергей Васильевич
  • Афанасьев Алексей Сергеевич
  • Турапин Алексей Николаевич
  • Прохоров Петр Эдуардович
RU2733774C1
CN 109185083 A, 11.01.2019
US 2020347707 A1, 05.11.2020
БАТРАКОВ Н.Р
и др
Исследование процесса вытеснения нефти из обводненного пласта сверхкритическим диоксидом углерода
"ВЕСТНИК КАЗАНСКОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА"
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Печь-кухня, могущая работать, как самостоятельно, так и в комбинации с разного рода нагревательными приборами 1921
  • Богач В.И.
SU10A1
Многоступенчатая активно-реактивная турбина 1924
  • Ф. Лезель
SU2013A1
Льночесальная машина 1923
  • Чепуль Э.К.
SU245A1
ЗАХАРОВ

RU 2 792 276 C1

Авторы

Павлова Прасковья Леонидовна

Башмур Кирилл Александрович

Даты

2023-03-21Публикация

2022-06-06Подача