Комплекс оборудования для повышения продуктивности нефтегазовых месторождений

 

Полезная модель относится к области энергетики и может быть использована в нефтегазодобывающей отрасли на месторождениях и на перерабатывающих объектах, где имеет место низконапорный углеводородный газ различного состава. Технической задачей данного предложения является расширение арсенала технических средств и области применения газотурбинной установки (ГТУ) с регенеративным циклом в интересах топливно-энергетического комплекса, повышение эффективности использования низконапорных углеродных газов различного состава и увеличения сроков службы действующих и реанимированных нефтяных и газовых скважин. Поставленная задача достигается тем, что комплекс оборудования для повышения продуктивности нефтегазового месторождения, содержащий установку подготовки газ и систему управления, согласно предложенному техническому решению установка 1 подготовки газа снабжена механически связанной с компрессором 16 или электрогенератором 17 газотурбинной установкой с регенеративным циклом и камерой сгорания 5, расположенной в дымовой трубе 7, при этом камера сгорания сообщена с установкой подготовки газа через систему управления расходом газа. Система управления расходом газа выполнена с дросселирующим элементом 4 в виде диффузора с переменным минимальным проходным сечением. Газотурбинная установка снабжена электростартером-генератором 15. Компрессор выполнен винтового типа, 1н.з. п.ф-лы, 3 з.п.ф-лы, 2 илл

Полезная модель относится к области энергетики и может быть использовано в нефтедобывающей отрасли на месторождениях и на перерабатывающих объектах, где имеют место низконапорный природный газ или постоянные выбросы попутного нефтяного газа, а так же выбросы концевых газов на газоперерабатывающих заводах (ГПЗ), нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) и заводах сжижения природного газа (СПГ).

Известен комплекс оборудования для повышения продуктивности нефтегазовых месторождений, содержащий установку подготовки газа, включающую в себя сепаратор очистки предварительно охлажденного газа, детандер, низкотемпературный сепаратор, компрессор и другие технологические агрегаты (А.Г.Зиберт, Е.П.Запорожец, Г.К.Зиберт. ЗАО ГК «РусГазИнжинеринг. Термогозодинамический сепаратор., Ж. Газовая промышленность. 2. 2011 г.)

Недостатком известного решения является то, что технология подготовки природных и нефтяных газов к транспорту и переработке с использованием процесса охлаждения углеводородных газов и потерей давления осуществляется капиталоемким оборудованием и имеет большие затраты

Наиболее близким техническим решением является комплекс оборудования для повышения продуктивности нефтегазовых месторождений, содержащий установку подготовки газа, включающую в себя сепараторы, устройства очистки газа, компрессорные станции низкого давления, аппараты воздушного охлаждения и другие агрегаты (Унифицированные технологические схемы сбора, транспорта и подготовки нефти, газа и воды нефтедобывающих районов. РД39-0148311-605-86, Куйбышев, гипровостокнефть, 1986 г.)

Недостатком предложенных решений является то, что для осуществления необходимых процессов в подготовке газа при низком его давлении требуется подвод энергии, например, от двигателя внутреннего сгорания, работающего на данном газе. Однако, при этом топливный газ должен пройти соответствующую специальную подготовку

Технической задачей данного предложения является расширение арсенала технических средств и области применения газотурбинной установки (ГТУ) с регенеративным циклом в интересах топливно-энергетического комплекса, повышение эффективности использования низконапорных углеводородных газов различного состава и увеличения сроков службы действующих и реанимированных нефтяных и газовых скважин.

Поставленная задача достигается тем, что комплекс оборудования для повышения продуктивности нефтегазового месторождения, содержащий установку для подготовки газа и систему управления, согласно предложенному техническому решению, установка подготовки газа снабжена механически связанной с компрессором или электрогенератором газотурбинной установкой с регенеративным циклом и камерой сгорания, расположенной в дымовой трубе, при этом камера сгорания сообщена с установкой подготовки газа через систему управления расходом газа. Система управления расходом газа выполнена с дросселирующим элементом в виде диффузора с переменным минимальным проходным сечением. Газотурбинная установка снабжена электростартером-генератором. Компрессор выполнен винтового типа.

Совмещенная компоновка установки подготовки газа с газотурбинной установкой (ГТУ) с регенеративным циклом новой схемы позволяет:

- осуществить получение полезной тепловой энергии при сжигании низконапорных углеводородных газов различного состава без специальной подготовки;

- осуществить преобразование полученной тепловой энергии в механическую энергию без существенных потерь;

- использовать полученную механическую энергию в зависимости от вида потребителя или для привода электрогенератора, с целью получения электричества, или для привода компрессора, с целью повышения давления после установки подготовки газа.

В зависимости от конструктивного исполнения электрогенератора и компрессора их вращение от турбины ГТУ может, осуществляться непосредственно или через редуктор оборотов. Система управления расходом газа выполнена с дросселирующим устройством в виде диффузора с переменным минимальным проходным сечением с целью снижения гидравлических потерь при изменении расхода, так как используется низконапорная рабочая среда. Снижение гидравлических потерь происходит за счет уменьшения обратных токов после дросселирующего сечения. Оснащение ГТУ электростартером-генератором по типу авиационных двигателей позволяет осуществить запуск ГТУ от автономного источника питания и получение электроэнергии для собственных целей. Использование компрессора винтового типа позволяет производить сжатие газа любого состава, в том числе с жидкой фазой.

Данное техническое решение значительно упрощает структуру технологического оборудования при подготовке газа на месторождениях и позволяет утилизировать концевые газы на перерабатывающих заводах НПЗ и ГПЗ, а так же на заводе по сжижению природного газа (СПГ).

Предлагаемый комплекс оборудования изображен схематично на чертежах фиг.1 и 2.

На фиг.1 схематично представлен фрагмент установки подготовки газа для варианта с ГТУ для привода компрессора низкого давления.

На фиг.2 схематично представлен фрагмент установки подготовки газа для варианта с ГТУ для привода электрогенератора.

Комплекс оборудования, содержащий ГТУ с компрессором низкого давления (фиг.1), предназначен в основном для повышения давления на низконапорных газовых и газоконденсатных месторождениях в процессе подготовки газа к транспорту и на нефтяных месторождениях при осуществлении утилизации попутного нефтяного газа (ПНГ).

Комплекс оборудования, содержащий ГТУ с электрогенератором (фиг.2), предназначен в основном для утилизации низконапорных углеводородных газов любого состава на месторождениях и на различных перерабатывающих объектах (ГПЗ, НПЗ и СПГ).

Комплекс оборудования содержит установку 1 подготовки газа в виде устройства очистки газа и сепаратора, на вход которого подается газ из скважин 2 (фиг.1) или по магистрали 3 от перерабатывающего завода. После установки 1 газ поступает в камеру сгорания 5 ГТУ через дросселирующий элемент 4 системы управления расходом газа. В свою очередь дросселирующий элемент выполнен в виде диффузора с переменным минимальным проходным сечением, Изменение проходного сечения может осуществляться электроприводом 6. Камера сгорания расположена в дымовой трубе 7, в которой расположен так же регенератор 8 (теплообменный аппарат) ГТУ. Регенератор 8 со стороны входа сообщен магистралью 9 с воздушным компрессором 10, а со стороны выхода сообщен магистралью 11 с турбиной 12 высокого давления, которая сообщена с турбиной 13 низкого давления. Полость после турбины 13 сообщена с помощью магистрали 14 с полостью камеры сгорания 5. Турбина 12 высокого давления механически связана с компрессором 10, который соединен с электростартером-генератором 15. Турбина 13 низкого давления механически соединена или с винтовым компрессором 16 (Фиг.1) или с электрогенератором 17 (Фиг.2). Входная полость винтового компрессора с помощью магистрали 18 сообщена с полостью отбора газа от установки 1 подготовки газа, а выходная полость винтового компрессора с помощью магистрали 19 подключена к газопроводу (на Фиг.1 не показан). На месторождении с добычей нефти после установки подготовки газа отбор нефти будет осуществляться по действующей схеме.

Комплекс оборудования для повышения продуктивности нефтегазовых месторождений работает следующим образом.

С помощью электростартера производится раскрутка ротора компрессор+турбина до определенных оборотов. Воздух из атмосферы поступает на компрессор 10, после компрессора воздух поступает в регенератор 8. После регенератора воздух поступает на турбину 12, затем на турбину 13 и в камеру сгорания 5. При определенной величине давления после компрессора подается углеводородный газ различного состава и с малым давлением, так как в дымовой трубе очень низкое давление (давление в несколько миллиметров водяного столба). В камере сгорания организован процесс горения этого газа с воздухом. Образовавшееся тепло нагревает в регенераторе воздух, который с необходимой температурой поступает на турбины 12 и 13 увеличивая их мощность. При величине мощности, превышающей потребляемую мощность компрессора, предварительная раскрутка ротора прекращается и ГТУ выходит на номинальный режим. На номинальном режиме воздух после компрессора будет иметь температуру порядка 170°С, а после регенератора порядка 750°С. После турбины низкого давления температура воздуха будет около 480°С. Полученная механическая работа может быть использована на вращение винтового компрессора или выработку электроэнергии. Вырабатываемая электроэнергия расходуется на собственные нужды месторождения и направляется различным потребителям. Повышенная величина давления газа после винтового компрессора будет реализована в последующих циклах его переработки или транспортировки.

Предложенный комплекс оборудования позволяет повысить продуктивность нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений за счет того, что газ без специальной подготовки может быть использован для выработки необходимой энергии для собственных нужд, а для низконапорных скважин позволяет поднять давление до величины, потребной для осуществления дальнейшего его транспорта. Применительно к утилизации концевых газов НПЗ, ГПЗ или СПГ данный комплекс позволяет переработать любой газ в электроэнергии без капиталоемкого оборудования, что экомически эффективно.

Более того, сжигание газа в камере сгорания в дымовой трубе с активной подачей воздуха позволяет путем применения современных микрофакельных малоэмиссионных горелочных устройств улучшить процесс горения, а, следовательно, уменьшить вредные выбросы по оксидам азота и окислам углерода NOx и СО.

1. Комплекс оборудования для повышения продуктивности нефтегазовых месторождений, содержащий установку для подготовки газа и систему управления, отличающийся тем, что в нем установка подготовки газа снабжена механически связанной с компрессором или электрогенератором газотурбинной установкой с регенеративным циклом и камерой сгорания, расположенной в дымовой трубе, при этом камера сгорания сообщена с установкой подготовки газа через систему управления расходом газа.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что система управления расходом газа выполнена с дросселирующим элементом в виде диффузора с переменным минимальным проходным сечением.

3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что газотурбинная установка снабжена электростартером-генератором.

4. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что компрессор выполнен винтового типа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области добычи природного газа, и в частности к повышению надежности функционирования автоматизированных систем управления технологическими процессами - АСУ ТП установок комплексной подготовки газа - УКПГ газоконденсатных месторождений Крайнего Севера

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на автономных генерирующих установках малой мощности, от 5 до 35 кВт электрической энергии и от 20 до 200 кВт тепловой
Наверх