Комплекс оборудования для утилизации попутного газа и повышения нефтеотдачи пластов
Полезная модель относится к области нефтеотдачи и, в частности, представляет собой комплекс оборудования для утилизации попутного газа и повышения нефтеотдачи пластов.
Комплекс оборудования для утилизации попутного газа и повышения нефтеотдачи пластов содержит установку первой ступени компримирования газа, дожимающую компрессионную установку и насосную установку высокого давления.
Характерной особенностью комплекса является то, что установка первой ступени компримирования газа включает многофазный винтовой насос-компрессор и насос подачи технологической жидкости. На выходе насос-компрессора установлен двухфазный сепаратор, жидкостной выход которого соединен с конденсатоотводчиком. Дожимающая компрессорная установка выполнена на базе компрессора с гидрозатвором, всасывающий газовый коллектор которого соединен с газовым выходом указанного сепаратора. Нагнетательные коллекторы дожимающего компрессора и насосной установки высокого давления соединены через смесительное устройство, соединенное, в свою очередь, со скважиной.
Установка первой ступени компримирования газа оснащена расходомером газа, расходомерами технологической воды, подаваемой в винтовой насос-компрессор и воды, отделяемой сепаратором. Дожимающая компрессорная установка оснащена расходомером жидкости, подаваемой на формирование и поддержание гидрозатвора. Приводы винтового насос-компрессора, компрессора с гидрозатвором, питательного насоса и насосной установки высокого давления выполнены регулируемыми. Комплекс оснащен системой контроля и управления, обеспечивающей поддержание требуемого технологией водо-газового соотношения газо-жидкостной смеси, нагнетаемой в скважину. На всасывающем газовом трубопроводе дожимающей установки и всасывающих трубопроводах насосной установки высокого давления и питательного насоса установлены электроуправляемые задвижки, а на нагнетательных трубопроводах дожимающей компрессорной установки и насосной установки высокого давления - обратные клапаны. Нагнетательный трубопровод от дожимающей компрессорной установки до скважины оснащен электронагревательным устройством, а дожимающая установка оснащена бойпасным трубопроводом. Установка первой ступени компримирования газа может быть выполнена на базе струйно-жидкостного компрессора 5 п.п.ф. 1 клл.
Заявляемая полезная модель относится к области нефтеотдачи и, в частности, представляет собой комплекс оборудования для утилизации попутного газа и повышения нефтеотдачи пластов.
Известны многочисленные конструкции насос-компрессоров, предназначенных для нагнетания газожидкостных смесей и газов, нашедших свое применение при освоении скважин, реализации технологий повышения нефтеотдачи пластов с использованием газа низкого давления, при перекачке многофазных сред по одному трубопроводу и т.д. (см., например, а.св. СССР №714044, кл. F 04 B 23/10, 1976 г.; патент РФ №2145677, кл. F 04 B 23/06, 1998; св. РФ на полезную модель №22204, кл. F 04 B 19/16, 2001 г.; патент РФ на полезную модель №36708, кл. F 04 B 19/06, 23/10 и др.).
За прототип заявляемой полезной модели может быть принята установка для нагнетания газожидкостной смеси по пат. РФ на полезную модель №36708, кл. F 04 B 19/06, 23/10, опубл. 20.03.2004 г. в БИ №8.
В соответствии с этим техническим решением установка для водогазового воздействия на пласт включает насосно-компрсссорный блок с нагнетателем возвратно-поступательного действия, компрессионную камеру, питающий насос с приводом и блок сепаратора. Она оснащена системой автоматического управления. При подаче газа или газожидкостной смеси установка является дожимающей (т.е. повышающей давление газа или газожидкостной смеси перед подачей его к потребителю до требуемой величины - выше 40-50 МПа).
Недостатком установки - прототипа является то, что для эффективного ее применения необходимое давление газа, подаваемого на вход, должно составлять десятки атмосфер для достижения конечного давления 200-400 МПа, требуемого современными технологиями повышения нефтеотдачи, что не позволяет использовать для работы установки попутный газ, давление которого составляет 1-3 атм.
В связи с изложенным основной технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание такого комплекса оборудования для повышения нефтсотдачи пластов, который позволял бы использовать при его работе попутный газ низкого давления, а также обеспечивать в широком диапазоне регулирование водо-газового соотношения в ГЖС, нагнетаемой в скважину.
Для решения поставленной технической задачи комплекс оборудования для утилизации попутного газа и повышения нефтеотдачи пластов содержит установку первой ступени компримирования газа, дожимающую компрессорную установку и насосную установку высокого давления. Характерной особенностью комплекса является то, что установка первой ступени компримирования включает многофазный винтовой насос-компрессор и насос подачи технологической жидкости. На выходе насос-компрессора установлен двухфазный сепаратор, жидкостной выход которого соединен с конденсатоотводчиком.
Дожимающая компрессорная установка выполнена на базе компрессора с гидрозатвором. Всасывающий газовый коллектор дожимающей компрессорной установки соединен с газовым выходом сепаратора установки первой ступени компримирования. Нагнетательные коллекторы дожимающего компрессора и насосной установки высокого давления соединены через смесительное устройство, соединенное со скважиной. Установка первой ступени компримирования газа оснащена расходомером газа и расходомерами технологической воды, подаваемой в винтовой насос-компрессор, и воды, отделяемой сепаратором. Дожимающая компрессорная установка оснащена расходомером жидкости, подаваемой на формирование и поддержание гидрозатвора. Приводы винтового насос-компрессора, компрессора с гидрозатвором, питательного насоса и насосной установки высокого давления выполнены регулируемыми. Комплекс оснащен системой контроля и управления, обеспечивающей поддержание требуемого водо-газового соотношения газожидкостной смеси, нагнетаемой в скважину за счет регулирования производительности насосной установки высокого давления на основании анализа показаний расходомеров газа и жидкости. На всасывающем трубопроводе газа первой ступени компримирования, всасывающем трубопроводе газа дожимающей установки, всасывающих трубопроводах насосной установки высокого давления и питательного насоса установлены электроуправляемыс задвижки, а на нагнетательных трубопроводах дожимающей компрессорной установки и насосной установки высокого давления установлены обратные клапаны. Нагнетательный трубопровод от дожимающей компрессорной установки до скважины оснащен электронагревательным устройством, а дожимающая компрессорная установка оснащена бойпасным трубопроводом. Как вариант, установка первой степени компримирования газа может быть выполнена на базе струйно-жидкостного компрессора известной конструкции.
Возможность осуществления заявляемой полезной модели доказывается использованием в отечественной и зарубежной практике оборудования для
нагнетания газа и газожидкостных смесей с использованием насосов объемного вытеснения. В частности, приводимые выше аналоги и прототип реализованы в ряде отечественных установок.
Технические признаки, являющиеся отличительными для заявляемой полезной модели, могут быть реализованы с помощью средств, используемых в различных областях техники, в т.ч. в нефтегазодобыче.
Отличительные признаки, отраженные в формуле полезной модели, необходимы и достаточны для ее осуществления, так как обеспечивают решение поставленной задачи - утилизации попутного газа и использования его для повышения нефтеотдачи пластов.
В дальнейшем заявляемая полезная модель и работа компрессора поясняется примером ее выполнения, схематически изображенном на прилагаемом чертеже, где показана схема заявляемого комплекса оборудования для утилизации попутного газа и повышения нефтеотдачи пластов.
Заявляемый комплекс включает установку первой ступени компримирования промыслового газа низкого давления 1 (см. фиг.), выполненную, например, на базе многофазного винтового насос-комрессора 2. Для обеспечения работы насос-компрессора в него подается вода насосом 3. расход которой замеряется расходомером 4. На всасывающем газовом коллекторе насос-компрессора установлена элсктроуправляемая задвижка 5. Расход газа замеряется расходомером 6. На выходе из насос-компрессора установлен сепаратор 7 для отделения технологической воды, при этом расход отделяемой воды замеряется расходомером 8. Для предотвращения прорыва через жидкостной выход сепаратора 9 свободного газа на нем установлен кондснсатоотводчик 10.
Газ после 1 ступени компримирования поступает на вход дожимающей установки 11 на базе компрессора с гидрозатвором 12, на входном газовом трубопроводе которой установлена электроуправляемая задвижка 13.
Для создания и поддержания гидрозатвора в компрессоре дожимающая установка имеет в составе питательный насос 14, расход питательной воды контролируется расходомером 15. На выходном трубопроводе газожидкостной смеси 16 установлен обратный клапан 17.
Для обеспечения требуемого по технологии повышения нефтеотдачи водо-газового соотношения нагнетаемой в скважину газожидкостной смеси комплекс имеет в составе насосную установку высокого давления 18, включающую плунжерный насос 19, на всасывающем коллекторе которого установлена электроуправляемая задвижка 20, при этом расход воды контролируется расходомером 21. На нагнетательном трубопроводе насоса высокого давления установлен обратный клапан 22. Производительность насосной установки определяется из соотношения:
, где
ВГС - требуемое водо-газовое соотношение газожидкостной смеси по условиям технологии;
Q н - регулируемая величина производительности насоса высокого давления;
Qж.I, Q с.I - соответственно расход воды на обеспечение работы винтового насос-компрессора и расход воды, отделяемый сепаратором I ступени компримирования газа;
Qж.II - расход воды на формирование и поддержание гидрозатвора;
Qг - производительность по газу по условиям всасывания в I ступени компримирования;
K I, KII - соответственно степени сжатия I ступени компримирования газа и дожимающего компрессора с гидрозатвором.
Газожидкостная смесь, поступающая от дожимающей компрессорной установки 11 и вода от насосной установки высокого давления 18 смешиваются в смесительном устройстве 23 и направляются в нагнетательную скважину 24.
Для предотвращения гидратообразования нагнетательный трубопровод газожидкостной смеси от установки 11 до скважины 24 обогревается с помощью электронагревательного устройства 25.
Контроль и управление комплексом оборудования осуществляется системой контроля 26, обеспечивающей согласованную работу установок и защиту оборудования. Дожимающая компрессорная установка оснащена бойпасным трубопроводом 27, необходимым для независимого запуска и выхода на режим 1 ступени компримирования.
Электроприводы насос-компрессора 2, компрессора с гидрозатвором 12, питательного насоса 14 и насоса высокого давления 18 выполнены с частотным регулированием (на фиг. условно обозначены РЭП) для обеспечения требуемых режимов работы комплекса и варьирования параметрами нагнетаемой в скважину ГЖС.
Вариант выполнения комплекса предусматривает выполнение установки первой ступени компримирования газа на базе струйно-жидкостного компрессора. См., например, работу Елисеева В.Н. «Разработка и исследование жидкоструйной компрессорной установки с регулируемым приводом" автореферат на соискание ученой степени к.т.н. РГУ им. Губкина 1996 г.
Выбор варианта исполнения установки первой ступени компримирования на базе многофазного винтового компрессора осуществляется по критерию минимизации капитальных затрат на реализацию технологии утилизации попутного газа для повышения нефтеотдачи пластов.
1. Комплекс оборудования для утилизации попутного газа и повышения нефтеотдачи пластов, содержащий установку первой ступени компримирования газа, дожимающую компрессорную установку, насосную установку высокого давления, отличающийся тем, что установка первой ступени компримирования газа включает многофазный винтовой насос-компрессор и насос подачи технологической жидкости, при этом на выходе насос-компресора установлен двухфазный сепаратор, причем жидкостной выход сепаратора соединен с конденсатоотводчиком, а дожимающая компрессорная установка выполнена на базе компрессора с гидрозатвором, всасывающий газовый коллектор которой соединен с газовым выходом сепаратора установки первой ступени компримирования, кроме того, нагнетательные коллекторы дожимающего компрессора и насосной установки соединены через смесительное устройство, которое в свою очередь соединено со скважиной.
2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что установка первой ступени компримирования газа оснащена расходомером газа, расходомерами технологической воды, подаваемой в винтовой насос-компресор, и воды, отделяемой сепаратором, а дожимающая компрессорная установка-расходомером жидкости, подаваемой на формирование и поддержание гидрозатвора.
3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что приводы винтового насос-компресора, компрессора с гидрозатвором, питательного насоса и насосной установки высокого давления выполнены регулируемыми, а комплекс оснащен системой контроля и управления, обеспечивающей поддержание требуемого водо-газового соотношения газожидкостной смеси (ГЖС), нагнетаемой в скважину за счет регулирования производительности насосной установки высокого давления на основании анализа показаний расходомеров газа и жидкости, при этом производительность насосной установки высокого давления определяется из формулы:
где ВГС - требуемое водо-газовое соотношение ГЖС по условиям технологии;
Qн - регулируемая величина производительности насоса высокого давления;
Q ж.I, Qс.I - соответственно, расход воды на обеспечение работы винтового насос-компрессора и расход воды, отделяемый сепаратором I ступени компремирования газа;
Qж.II - расход воды на формирование и поддерживание гидрозатвора;
Qг. - производительность по газу по условиям всасывания в I ступени компримирования;
KI и K II - соответственно, степени сжатия I ступени компримирования газа и дожидающего компрессора с гидрозатвором.
4. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что на всасывающем трубопроводе газа I ступени, всасывающем трубопроводе газа дожимающей установки и всасывающих трубопроводах насосной установки высокого давления и питательного насоса установлены электроуправляемые задвижки, а на нагнетательных трубопроводах дожимающий компрессорной установки и насосной установки высокого давления установлены обратные клапаны, кроме того, нагнетательный трубопровод от дожимающей компрессорной установки до скважины оснащен электронагревательным устройством, а дожимающая компрессорная установка оснащена байпасным трубопроводом.
5. Вариант выполнения комплекса по п.1, отличающийся тем, что установка первой ступени компримирования газа выполнена на базе струйно-жидкостного компрессора.
