Термогазогенератор для добычи нефти в продуктивных коллекторах различного типа Российский патент 2023 года по МПК E21B36/00 E21B43/24 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения добычи нефти тепловыми методами на основе безводного газообразного энергоносителя в продуктивных коллекторах различного типа, включая и глиносодержащие с монтмориллонитовыми соединениями.

Известно устройство для обработки призабойной зоны скважины (патент №2075597, Е21В 43/25, опубл. 20.03.1997 г.), содержащее герметичную воздушную камеру с атмосферным давлением, диафрагму и приемную камеру, в полости которой размещен сгораемый твердый композиционный материал, состоящий из двух частей, в первой из которых содержится горючий состав на основе железоалюминиевого термита, а во второй части содержится газогенерирующий состав на основе гранулированной аммиачной селитры и эпоксидной смолы в определенной пропорции, при сгорании которого выделяются не только газообразные продукты (СО₂ 24,0; N₂ 37,4; СО 15; Н₂ 9,9 об.%), но и вода 12,1, а пропорции этих частей составляют 60 на 40.

Недостатками устройства является ограниченный объем вырабатываемого теплоносителя и наличие в нем воды, что приводит к уменьшению зоны охвата тепловым воздействием призабойной зоны скважины и невозможности его использования для глиносодержащих коллекторов с монтмориллонитовыми соединениями, разбухающими при ее присутствии, снижая проницаемость пласта.

Наиболее близким к изобретению является термогазогенератор для обработки призабойной зоны пласта нефтяных скважин (патент №2124630, Е21В43/25, 43/26, опубл. 10.01.1999 г.), содержащий блок сгорающих элементов в сгораемом или несгораемом корпусе, выполненный из смеси, включающей горючее, окислитель и технологические добавки, воспламенитель, нагревательный элемент и узел крепления, а в качестве горючего применен порошок магния или алюминия или их сплав в количестве 50,0-75,0 мас.%, в качестве окислителя - нитраты щелочных или щелочноземельных металлов в количестве 19,0-40,0 мас.%, а в качестве технологических добавок - смолы или их растворы в технических маслах в количестве 5,0-6,0 мас.%.

Недостатками данного термогазогенератора являются ограниченная производительность теплоносителя по причине использования одноразовых блоков сгорающих элементов на основе порохов и смесевых твердых топлив и невозможность регулирования высоких значений давлений и температур при их горении, что приводит к уменьшению зоны охвата пласта тепловым воздействием, коксообразованию углеводородов, кристаллохимическим преобразованиям глиносодержащих продуктивных коллекторов (обжигу), снижая его пористость, проницаемость и уменьшая добычу нефти, ограничивают применение тепловых методов для глиносодержащих коллекторов.

Задачей изобретения является разработка термогазогенератора для добычи нефти в продуктивных коллекторах различного типа, исключающего перечисленные недостатки, обеспечивающего выработку безводного газообразного теплоносителя как на устье, так и на забое скважины с возможностью использования отходов промыслового оборудования в виде дымовых газов и при этом повышение безопасности его эксплуатации.

Поставленная задача достигается тем, что в известном термогазогенераторе, включающем блок сгорающих элементов, вложенный в корпус (защитный кожух), воспламенитель с нагревательным элементом и линией воспламенения, узел соединения термогазогенератора с устройством спуска (труба, геофизическая головка), исключен блок одноразовых сгорающих элементов на основе смесевых твердых топлив и нагревательный элемент, в корпусе размещен цилиндрический кожух для подачи в его внутреннюю полость в качестве горючего любого вида жидкого или газообразного углеводородного топлива, в качестве окислителя воздуха высокого давления, а в полость между кожухом и корпусом отходов от промыслового оборудования в виде дымовых газов при их наличии.

На фиг. 1 изображен продольный разрез термогазогенератора.

На фиг. 2 представлена схема оборудования при эксплуатации термогазогенератора на забое скважины.

Термогазогенератор 1 (фиг. 1) состоит из корпуса 2, цилиндрического кожуха 3, воспламенителя 4, линии воспламенения и контроля технологических параметров термогаза 5, каналов подвода топлива 6, воздуха высокого давления 7, дымовых газов от промыслового оборудования 8, узла соединения термогазогенератора с устройством спуска (насосно-компрессорная труба) 9.

Оборудование при эксплуатации на забое скважины (фиг. 1, 2) содержит узел соединения 9, обратный клапан 10, пакер 11, устройство спуска в виде насосно-компрессорных труб (НКТ) 12, трубопровод подачи топлива 13, геофизический кабель 14, трубопровод подачи производственных отходов в виде дымовых газов от промыслового оборудования (при их наличии) 15, насосно-компрессорные агрегаты 16 и электронно-измерительный комплекс 17.

Термогазогенератор работает следующим образом. При эксплуатации термогазогенератора на устье скважины к каналам подвода топлива 6 и воздуха высокого давления 7 насосно-компрессорным оборудованием 16 по наземным трубопроводам подается любое углеводородное топливо (горючее) и воздух высокого давления (окислитель) в том соотношении между собой, которое обеспечивает требуемую технологическим процессом температуру, как при наличии подачи к каналу 8 отходов промыслового оборудования в виде дымовых газов, так и без них. Воспламенение топливно-воздушной смеси осуществляется от воспламенителя 4 по линии воспламенения 5 за счет соединения ее с многоканальным геофизическим кабелем 14 и контролем температуры теплоносителя на выходе из термогазогенератора и массовых расходов всех поступающих в него агентов, с последующей их передачей в него посредством дистанционного электронно-измерительного комплекса 17. Эксплуатация термогазогенератора 1 на забое скважины осуществляется аналогичным образом только после его спуска в сборке с обратным клапаном 10 и термостойким пакером 11 на заданную глубину, который производят на НКТ 12 через узел соединения 9. Воздух высокого давления подается во внутренней полости НКТ 12, углеводородное топливо по трубопроводу 13, отходы в виде дымовых газов при их наличии по трубопроводу 15, закрепленному совместно с геофизическим кабелем 14 к наружной поверхности НКТ 12.

Преимуществами данного термогазогенератора являются реализация выработки, как на устье, так и на забое скважины, безводного термогазового теплоносителя на всех видах углеводородного топлива с воздухом высокого давления, исключающая применение одноразовых блоков сгорающих элементов на основе твердых смесевых топлив и порохов, позволяя вырабатывать любые объемы теплоносителя с регулировкой и контролем его температуры и давления для всех типов продуктивных коллекторов, включая и глиносодержащие, увеличивая охват пласта и добычу нефти, снижая техногенное воздействие на окружающую среду и энергозатраты на его выработку за счет использования отходов промыслового оборудования в виде дымовых газов.

Работоспособность и технологическая эффективность опытных образцов термогазогенератора на забое и на устье скважины была подтверждена соответственно в промысловых условиях на Усинском месторождении республики Коми при инициировании процесса внутрипластового горения термогазом с температурой в диапазоне 400-900°C и Зыбза-Глубокий Яр Краснодарского края ПАО «Роснефть» при циклических обработках призабойных зон пласта термогазовым теплоносителем с температурой 200-400°С в глиносодержащих коллекторах с монтмориллонитовыми соединениями.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения добычи нефти тепловыми методами на основе безводного газообразного энергоносителя в продуктивных коллекторах различного типа, включая и глиносодержащие с монтмориллонитовыми соединениями. Термогазогенератор включает корпус, в верхней части которого расположены воспламенитель и узел соединения. В корпусе термогазогенератора размещается цилиндрический кожух для подачи горючего в виде любого жидкого или газообразного углеводородного топлива и окислителя в виде воздуха высокого давления, а в полость между кожухом и корпусом - производственных отходов в виде дымовых газов от промыслового оборудования, при их наличии. Техническим результатом является повышение эффективности выработки любых объемов безводного газообразного теплоносителя как на устье, так и на забое скважины. 2 ил.

Термогазогенератор для добычи нефти в продуктивных коллекторах различного типа, содержащий корпус, в верхней части которого расположены воспламенитель и узел соединения, отличающийся тем, что в корпусе размещен цилиндрический кожух для подачи в его внутреннюю полость в качестве горючего любого вида жидкого или газообразного углеводородного топлива, в качестве окислителя - воздуха высокого давления, а в полость между кожухом и корпусом - отходов от промыслового оборудования в виде дымовых газов, при их наличии.