Азотная компрессорная станция для повышения нефтеотдачи пластов

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения нефтеотдачи месторождений с использованием тепловых и газовых методов при вторичных и третичных методах увеличения нефтеотдачи (МУН) пластов с пониженной нефтенасыщенностью пластов. Станция содержит блок подготовки азота с компрессором и газоразделительным блоком, и теплообменник. Силовым приводом компрессора является дизельный двигатель. У теплообменника вход рабочей среды соединен с выходом блока подготовки азота, а вход теплоносителя - с выходом выхлопных газов дизельного двигателя.

Азотная компрессорная станция для повышения нефтеотдачи пластов

Заявляемая полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения нефтеотдачи месторождений с использованием тепловых и газовых методов при вторичных и третичных методах увеличения нефтеотдачи (МУН) пластов с пониженной нефтенасыщенностью пластов.

Заявляемая компрессорная азотная станция для повышения нефтеотдачи пластов может использоваться с целью повышения коэффициента извлечения нефти (КИН) низкопроницаемых и высокопарафинированных месторождений, за счет выработки и применения газообразного азота с высоким давлением и температурой.

Предшествующий уровень техники.

В России, как и в других нефтедобывающих странах мира, увеличивается доля так называемых трудноизвлекаемых запасов (в низкопроницаемых коллекторах, высоковязких нефтей, в высокопарафинированных месторождениях). Структура остаточных запасов нефти усложняется из-за интенсивных отборов нефти преимущественно из активной части запасов и неполного восполнения баланса запасов новыми объемами таких высокопродуктивных запасов.

Реальные масштабы применения в России современных методов увеличения нефтеотдачи (МУН) недостаточны для того, чтобы преодолеть тенденцию ухудшения структуры запасов и оказать заметное влияние на динамику ухудшения структуры запасов и эффективное использование потенциала извлекаемых запасов нефти («Концепция государственного управления рациональным использованием запасов нефти». ГП РВО «ЗАРУБЕЖНЕФТЬ», Москва 2003 г. http://www.tpprf.ru/ru/committee/komener/zd/).

Эффективность извлечения нефти из нефтеносных пластов современными, промышленно освоенными методами разработки во всех нефтедобывающих странах на сегодняшний день считается неудовлетворительной, притом, что потребление нефтепродуктов во всем мире растет из года в год. Средняя конечная нефте-отдача пластов по различным странам и регионам составляет от 25 до 40%.

Известна передвижная азотная компрессорная станция (св-во РФ 114490 МПК F04B 41/00, 2011 [1]), которая содержит первый и второй силовые приводы, первый и второй компрессоры, газоразделительный блок, жидкостную систему охлаждения с вентиляторами. При этом первый компрессор содержит на выходе охладитель воздуха, второй компрессор выполнен поршневым многоступенчатым и содержит промежуточные охладители азота.

Недостатком указанного аналога [1] является обеспечение относительно низкой температуры азота, недостаточной для получения требуемого повышения КИН нефтяных месторождений.

Также известна передвижная азотно-компрессорная станция (св-во РФ 2187698 на изобретение, МПК F04B 41/00, F04B 41/06, 2001 [2]). Станция содержит воздушный компрессор. Последний выполнен поршневым и многоступенчатым. Выход второй ступени сжатия воздушного компрессора через холодильник и водо-маслоотделитель соединен с входом мембранного газоразделительного аппарата через блок фильтров. Выход газоразделительного аппарата соединен с входом третьей ступени сжатия воздушного компрессора.

Указанному аналогу [2] присущ недостаток аналога [1].

Известна передвижная азотная компрессорная станция (св-во РФ 38030 на полезную модель, МПК F04B 41/00, 2004 [3]), в которой используются два малогабаритных поршневых многоступенчатых компрессора и газоразделительный аппарат. Выходы третьих ступеней компрессоров соединены с входом газоразделительного аппарата, а выход газоразделительного аппарата соединен с входом четвертой ступени первого компрессора, выход четвертой ступени первого компрессора соединен с входом четвертой ступени второго компрессора. Привод одного компрессора через механическое сцепление и карданный вал осуществляется от дизельного двигателя автомобиля, второго - от двигателя шасси автомобиля.

Указанному аналогу [3] присущ недостаток аналога [1].

Указанная передвижная азотная станция [3] является по совокупности существенных признаков наиболее близким устройством того же назначения к заявляемой полезной модели. Поэтому она взята в качестве прототипа.

Раскрытие полезной модели

Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в разработке высокоэффективной технологии повышения коэффициента извлечения нефти из низкопроницаемых пород-коллекторов, высокопарафинированных месторождений.

Применение заявляемой полезной модели обеспечивает при высокой температуре и давлении гарантированное растворение нефти в азоте и затем, - вытеснение полученной смеси из низкопроницаемых и высокопарафинированных пластов.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявленной азотной компрессорной станцией, является увеличение температуры азота на выходе станции и одновременная утилизация тепла, выделяемого при работе станции.

Сущность заявляемой азотной компрессорной станции заключается в том, что станция содержит блок подготовки азота с по крайней мере одним компрессором и газоразделительным блоком. При этом силовым приводом по крайней мере одного компрессора является дизельный двигатель. Отличается тем, что станция также содержит теплообменник, вход рабочей среды которого соединен с выходом блока подготовки азота. При этом вход теплоносителя теплообменника соединен с выходом выхлопных газов дизельного двигателя.

Станция может содержать один компрессор, выполненный многоступенчатым поршневым. При этом выход промежуточной ступени компрессора соединен со входом газоразделительного блока, а выход газоразделительного блока соединен со входом ступени компрессора, следующей за промежуточной ступенью. При этом выход рабочей среды теплообменника является выходом станции, а выход теплоносителя теплообменника соединен с атмосферой.

Станция может содержать первый и второй компрессоры, силовые приводы каждого из которых выполнены в виде дизельного двигателя. При этом выход первого компрессора соединен со входом газоразделительного блока, выход газоразделительного блока соединен со входом второго компрессора, а выход второго компрессора соединен со входом рабочей среды теплообменника. При этом вход теплоносителя теплообменника соединен с выходом выхлопных газов упомянутых дизельных двигателей. При этом выход рабочей среды теплообменника является выходом станции, а выход теплоносителя теплообменника соединен с атмосферой.

Газоразделительный блок предпочтительно выполнен в виде половолоконного мембранного блока.

Выход рабочей среды теплообменника может быть соединен со входом дополнительного подогревателя. При этом выход дополнительного подогревателя является выходом станции.

Вход рабочей среды теплообменника допустимо соединять с выходом рабочей среды теплообменника через первый регулирующий клапан, а вход теплоносителя теплообменника допустимо соединять с выходом теплоносителя теплообменника через второй регулирующий клапан.

Краткое описание чертежей.

На фигуре 1 показана схема азотной компрессорной станции, на фиг.2 - схема станции по примеру 1, на фиг.3 - схема станции по примеру 2, на фиг.4 - схема станции по примеру 3.

Осуществление полезной модели.

Азотная компрессорная станция для повышения нефтеотдачи пластов содержит блок подготовки азота (1) (фиг.1), в свою очередь содержащий по крайней мере один компрессор (2) и газоразделительный блок (3) с половолоконными мембранами. Блок подготовки азота (1) предназначен для получения азота из воздуха и его сжатия до давления около 400 атм. Силовым приводом по крайней мере одного из упомянутых компрессоров (2) является дизельный двигатель (4).

По крайней один из упомянутых компрессоров (2) предназначен для сжатия атмосферного воздуха и подачи его на газоразделительный блок (3). Газоразделительный блок (3) предназначен для разделения воздуха на газ с высоким содержанием азота (далее упоминаемый как азот) и пермеат - остальной газ с высоким содержанием кислорода.

Выход азота блока подготовки азота (1) подключен ко входу рабочей среды (5) теплообменника (6). Теплообменник (6) представляет собой устройство, в котором тепло передается от теплоносителя рабочей среде. При этом теплоноситель изолирован от рабочей среды. Вход теплоносителя (7) теплообменника (6) соединен с выходом выхлопных газов дизельного двигателя (4). Выход теплоносителя (8) сообщается с атмосферой.

Если не требуется дополнительный нагрев полученного азота, то выход рабочей среды (9) теплообменника (6) является выходом станции.

Для получения более высокой температуры азота на выходе станции, чем та, которая может быть обеспечена выхлопными газами дизельного двигателя (4), выход рабочей среды (9) теплообменника (6) соединен с дополнительным подогревателем (10). В этом случае выходом станции является выход дополнительного подогревателя (10).

Конструкция станции обеспечивает получение на ее выходе азота с давлением около 400 атм и температурой 180 - 500°С.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

Станция содержит один компрессор (2), силовым приводом которого является дизельный двигатель (4) (фиг.2). Выход компрессора (2) соединен с газоразделительным блоком (3). Выход газоразделительного блока (3) соединен со входом рабочей среды (5) теплообменника (6).

Пример 2.

С целью сокращения энергозатрат на получение азота из воздуха станция содержит один поршневой многоступенчатый компрессор (2) (фиг.3). При этом выход (11) одной из промежуточных ступеней компрессора (2) соединен со входом газоразделительного блока (3).

Выход газоразделительного блока (3) соединен со входом (12) ступени компрессора (2), следующей за вышеупомянутой промежуточной ступенью.

Выход (13) последней ступени компрессора (2) соединен со входом рабочей среды (5) теплообменника (6). При этом между упомянутым выходом (13) компрессора (2) и теплообменником (6) не установлены охладители, имеющиеся на выходе известных станций-аналогов.

Пример 3.

С целью повышения производительности блок подготовки азота (1) выполнен содержащим первый (2) и второй (14) компрессоры, а также газоразделительный блок (3). Силовым приводом первого компрессора (2) является дизельный двигатель (4), а силовым приводом второго компрессора (14) является дизельный двигатель (15).

Выход первого компрессора (2) соединен со входом газоразделительного блока (3), выход которого соединен со входом второго компрессора (14). Выход второго компрессора (14) соединен со входом рабочей среды (5) теплообменника (6). При этом между упомянутым выходом второго компрессора (14) и теплообменником (6) не установлены охладители, имеющиеся на выходе известных станций-аналогов.

Со входом теплоносителя (7) теплообменника (6) соединены выходы выхлопных газов обоих дизельных двигателей (4, 15).

Для цели регулирования температуры азота на выходе станции входы и выходы теплообменника (6) охвачены двумя линиями байпасирования путей, соответственно, рабочей среды и теплоносителя. При этом вход рабочей среды (5) соединенс выходом рабочей среды (9) через первый регулирующий клапан (16), а вход теплоносителя (7) соединен с выходом теплоносителя (8) через второй регулирующий клапан (17). Первый (16) и второй (17) регулирующие клапаны могут быть соединены с системой автоматики.

Реализация конструктивных элементов заявляемой полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами.

Азотная компрессорная станция работает следующим образом.

На вход блока подготовки азота (1) поступает воздух, который сжимается компрессором (2) и разделяется в газоразделительном блоке (3) на азот и пермеат. Азот затем может дополнительно сжиматься. Затем азот подается на теплообменник (6).

В теплообменнике (6) азот подогревается выхлопными газами дизельного двигателя (4). При наличии у теплообменника (6) линий байпасирования температура азота на выходе теплообменника изменяется с помощью регулировочных клапанов.

При наличии дополнительного подогревателя (10) азот, поступающий из теплообменника, дополнительно подогревается.

В заявляемой станции заявляемый технический результат: «снижение энергоемкости повышения нефтеотдачи низкопроницаемых пластов» достигается за счет того, что станция содержит блок подготовки азота с по крайней мере одним компрессором и газоразделительным блоком, и теплообменник. Силовым приводом по крайней мере одного компрессора является дизельный двигатель. Вход рабочей среды теплообменника соединен с выходом блока подготовки азота. Вход теплоносителя теплообменника соединен с выходом выхлопных газов дизельного двигателя. Достижению технического результата способствует получение азота из воздуха, и утилизация тепла выхлопных газов дизельного силового привода на подогрев этого азота.

Промышленная применимость

Заявляемая азотная компрессорная станция для повышения нефтеотдачи пластов может быть реализована при настоящем развитии уровня техники и эффективно применена в отраслях нефтедобывающей промышленности, в частности для увеличения нефтеотдачи месторождений с использованием тепловых и газовых методов при вторичных и третичных методах увеличения нефтеотдачи (МУН) пластов с пониженной нефтенасыщенностью пластов, с целью повышения коэффициента извлечения нефти (КИН) низкопроницаемых и высокопарафинированных месторождений.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ 114490 на полезную модель «Передвижная азотно-компрессорная станция», МПК F04B 41/00, 2011.

2. Патент РФ 2187698 на изобретение, Передвижная азотно-компрессорная станция, МПК F04B 41/00, F04B 41/06, 2001.

3. Патент РФ 38030 на полезную модель, Передвижная азотная компрессорная станция, МПК F04B 41/00, 2004.

1. Азотная компрессорная станция, содержащая блок подготовки азота с по крайней мере одним компрессором и газоразделительным блоком, при этом силовым приводом по крайней мере одного компрессора является дизельный двигатель, отличающаяся тем, что станция также содержит теплообменник, вход рабочей среды которого соединен с выходом блока подготовки азота, при этом вход теплоносителя теплообменника соединен с выходом выхлопных газов дизельного двигателя.

2. Азотная компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что станция содержит один компрессор, выполненный многоступенчатым поршневым, при этом выход промежуточной ступени компрессора соединен со входом газоразделительного блока, а выход газоразделительного блока соединен со входом ступени компрессора, следующей за промежуточной ступенью, при этом выход рабочей среды теплообменника является выходом станции, а выход теплоносителя теплообменника соединен с атмосферой.

3. Азотная компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что станция содержит первый и второй компрессоры, силовые приводы каждого из которых выполнены в виде дизельного двигателя, при этом выход первого компрессора соединен со входом газоразделительного блока, выход газоразделительного блока соединен со входом второго компрессора, а выход второго компрессора соединен со входом рабочей среды теплообменника, при этом вход теплоносителя теплообменника соединен с выходом выхлопных газов упомянутых дизельных двигателей, выход рабочей среды теплообменника является выходом станции, а выход теплоносителя теплообменника соединен с атмосферой.

4. Азотная компрессорная станция по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что газоразделительный блок выполнен в виде половолоконного мембранного блока.

5. Азотная компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что выход рабочей среды теплообменника соединен со входом дополнительного подогревателя, при этом выход дополнительного подогревателя является выходом станции.

6. Азотная компрессорная станция по п.1, отличающаяся тем, что вход рабочей среды теплообменника соединен с выходом рабочей среды теплообменника через первый регулирующий клапан, а вход теплоносителя теплообменника соединен с выходом теплоносителя теплообменника через второй регулирующий клапан.