Установка для утилизации нефтяного попутного газа и разработки нефтяных месторождений
Полезная модель направлена на снижение энергоемкости процесса, увеличение нефтеотдачи, снижение отрицательных факторов воздействия сжигания ПНГ.
Это достигается тем, что возможна одновременная выработка электроэнергии и тепловой энергии при сжигании попутного газа в установке, а также воздействии на нефтяной пласт продуктами сгорания, которые сжимают с использованием энергии полученной в полузамкнутой газотурбинной установке.
Полезная модель относится к нефтегазодобывающей и энергетической промышленности и может быть использовано с целью утилизации попутного нефтяного газа (ПНГ), разработке нефтяных месторождений, а также выработка электроэнергии для различных целей промысла.
ПНГ используется для выработки электроэнергии для промысловых нужд в нефтехимическом производстве, может быть переработан с получением сухого газа, подаваемого в систему магистральных трубопроводов, газового бензина, широкой фракции легких углеводородов и сжиженного газа для бытовых нужд, а также производство целого спектра продуктов нефтехимии; каучуков, пластмасс, компонентов высокооктановых бензинов и др.
ПНГ может также использоваться при разработке месторождений, различными способами, закачивая газ в пласт с целью увеличения коэффициента извлечения нефти и повышение нефтеотдачи пласта.
Наиболее близкой к заявляемой является установка OPRA на основе газотурбинного двигателя, которая в свою очередь, используя в качестве топлива нефтяной попутный газ, является установкой по утилизации ПНГ, а также энергетической установкой для производства электроэнергии [1, 2, 3, 4].
Такая установка позволяет утилизировать попутный нефтяной газ с одновременным производством электроэнергии. Однако в силу своей конструктивной особенности газотурбинные установки OPRA имеют в основе турбины оригинальное рабочее колесо радиальной конструкции. Это основное отличие ГТУ OPRA от классических турбин с обычными лопатками. В силу этой особенности устройства рабочего колеса турбины, установки OPRA достаточно адаптивны к различным видам топлива, но имеют невысокий электрический КПД-25%.
Кроме того, установка не уменьшает отрицательное воздействие от сжигания ПНГ и служит только для выработки электроэнергии.
Отличительными признаками заявленной полезной модели от близкого аналога является снижение отрицательных факторов воздействия сжигания ПНГ (продукты сгорания ПНГ не выбрасываются в атмосферу), использование тепловой энергии (продуктов сгорания ПНГ), закачка продуктов сгорания в нефтяной пласт.
Технический результат заключается в одновременном получении электрической и тепловой энергий (продукты сгорания ПНГ) с непосредственной закачкой продуктов сгорания в нефтяной пласт (увеличение нефтеотдачи пласта).
Технический результат обеспечивается следующими признаками:
- получение электрической и тепловой энергий обеспечивается за счет энергии продуктов сгорания ПНГ, турбины и генератора;
- закачка продуктов сгорания в нефтяной пласт происходит компрессорами
Анализ результатов исследований выявил ряд положительных эффектов, наблюдаемых при внедрении технологий, основанных на использовании СО2.
Установлено, что:
- при растворении в воде 5-10% СО2 наблюдалось увеличение вязкости на 20-30%, уменьшение фактора подвижности в 2-3 раза;
- при растворении в нефти СО2 наблюдалось снижение вязкости нефти в 1,5-2,5 раза;
- при растворении в нефти СО 2 снижается межфазное натяжение на границе нефть-вода;
- при растворении в нефти и воде углекислого газа происходит увеличение объема нефти (объемный эффект) и доотмыв остаточной нефти.
Попутные нефтяные газы разных месторождений - это обычно смеси различных углеводородов, чаще всего метанового ряда и незначительного количества СО2 , СО, N2 и др.
Компонент СО2 в попутном нефтяном газе на различных месторождениях может достигать значений от 1 до 100% от объема добываемого газа (например, отдельные скважины Толумского месторождения, ХМАО). в полузамкнутой газотурбинной установке содержание СО2 зависит от количества закачиваемых продуктов сгорания ПИТ.
Принцип действия осуществляется следующим образом.
Из атмосферы в компрессор K 1 поступает воздух, одновременно в компрессор К1 поступают продукты сгорания, охлажденные в воздухоохладителе (BO1), происходит смешение продуктов сгорания и воздуха, сжатая смесь воздуха и продуктов сгорания в компрессоре K 1, затем сжатая в компрессоре К2 поступает в камеру сгорания (КС), в камеру сгорания поступает попутный нефтяной газ (из добывающих скважин нефтеводогазовый поток поступает в сепаратор (С), где происходит разделение нефти, воды и попутного газа), попутный газ сгорает в камере сгорания, продукты сгорания поступают в турбину (Т), совершая полезную механическую работу, турбина приводит в движение компрессоры (K1, K 2, К3, К4), нагнетатель топливного газа (НТГ) и генератор (Г) для выработки электроэнергии на нужды промысла.
Далее продукты сгорания проходят через воздухоохладитель (BO1) охлаждаются и направляются на вход в компрессор K1. часть смеси продуктов сгорания и воздуха отбираются после компрессора К2 и дополнительно сжимается в компрессорах К3 и К4 (число компрессоров зависит от необходимого давления на выходе), сжатая смесь уходит на воздухоохладитель (ВО2) и охлаждается, затем закачиваются через скважину в пласт.
Таким образом, установка работает в полузамкнутом цикле, продукты сгорания не выбрасываются, в атмосферу, а закачиваются в нефтяной пласт.
Список использованной литературы:
1. Энергоэффективные технологии для нефтегазового сектора, журнал "Газнефтепром" (Республика Татарстан), сентябрь 2010, стр.19-22 (описание установки OPRA и технические данные);
2. Энергоэффективные технологии утилизации ПНГ, журнал "Химическая техника", 
7 2010 г., стр.26-30;
3. «OPRA помогает нефтяникам», Журнал «Аква-Терм» сентябрь-октябрь 5, 2005 г.;
4. Газотурбинная установка OPRA на попутном нефтяном газе. http://www.opra.nl.
Установка для утилизации попутного нефтяного газа и разработки нефтяных месторождений, включающая компрессоры для сжатия поступающего атмосферного воздуха и продуктов сгорания, камеру сгорания для сжигания попутного нефтяного газа, разделенного в сепараторе и поступившего в камеру сгорания с помощью нагнетателя топливного газа, турбину для выработки механической энергии, приводящей в движение генератор, компрессоры и нагнетатель топливного газа, генератор для выработки электроэнергии, воздухоохладители для охлаждения продуктов сгорания, отличающаяся тем, что она снабжена несколькими компрессорами, часть из которых выполнена с возможностью сжимать поступивший атмосферный воздух и продукты сгорания и закачивать в камеру сгорания, а другие компрессоры выполнены с возможностью закачивать смесь атмосферного воздуха и горячих продуктов сгорания, предварительно охладившихся в воздухоохладителе, в нефтяной пласт.
