RU2038467C1

RU2038467C1 - Oil bed working method

Info

Publication number: RU2038467C1
Application number: RU93014113A
Authority: RU
Inventors: Р.Б. Ахмедов; В.А. Пожарнов; К.С. Гришутин; Ю.В. Желтов; В.И. Кудинов
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Экоэн"
Priority date: 1993-03-18
Filing date: 1993-03-18
Publication date: 1995-06-27

Abstract

FIELD: oil winding and oil processing industry. SUBSTANCE: method involves pumping working agent through pressure wells; withdrawing oil through producing wells; separating casing-head gas from oil and burning it. Casing-head gas is burnt in synthesized oxidizer containing the mixture of oxygen and recycled casing-head gas combustion products, which contains carbonic acid gas and water steam. Stoichiometric ratio between casing-head gas combustible ingredients and oxidizer oxygen is maintained by regulating the part of recycled combustion products in accordance with part of carbonic acid gas in casing-head gas. Combustion products in the form of carbonic acid or carbonized water are pumped into pressure wells as working fluid. EFFECT: increased efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при добыче нефти, содержащей большое количество попутного газа, в частности забалластированного углекислым газом. The invention relates to the oil and oil refining industries and can be used in the extraction of oil containing a large amount of associated gas, in particular ballasted with carbon dioxide.

Известен способ разработки залежи нефти путем закачки попутного газа через нагнетательные скважины и добычи нефти через добывающие скважины [1]
Известный способ предусматривает утилизацию попутного газа без загрязнения окружающей среды, однако при этом попутный газ теряется без совершения полезной работы.A known method of developing oil deposits by pumping associated gas through injection wells and oil production through producing wells [1]
The known method involves the utilization of associated gas without environmental pollution, however, the associated gas is lost without doing useful work.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ разработки нефтяной залежи, включающий закачку рабочего агента через нагнетательные скважины, отбор нефти через добывающие скважины, отделение попутного газа от нефти, сжигание попутного газа в атмосфере [2]
Способ предусматривает сжигание газа в атмосфере без совершения полезной работы, при этом происходит загрязнение окружающей среды.Closest to the invention in technical essence is a method of developing an oil reservoir, which includes injecting a working agent through injection wells, taking oil through production wells, separating associated gas from oil, burning associated gas in the atmosphere [2]
The method involves burning gas in the atmosphere without doing useful work, and environmental pollution occurs.

Цель изобретения исключение загрязнения окружающей среды, осуществление переработки попутного газа, забаластированного углекислым газом, и увеличение нефтеотдачи залежи. The purpose of the invention is the elimination of environmental pollution, the processing of associated gas, ballasted with carbon dioxide, and the increase in oil recovery deposits.

Цель достигается тем, что в способе разработки нефтяной залежи, включающем закачку рабочего агента через нагнетательные скважины, отбор нефти через добывающие скважины, отделение и сжигание попутного газа производят в искусственно созданном окислителе, состоящем из смеси кислорода и рециркулирующих продуктов сгорания попутного газа, содержащих углекислый газ и водяной пар, соотношения между горючими компонентами попутного газа и кислородом окислителя поддерживают стехнометрическими за счет изменения доли указанных рециркулирующих продуктов сгорания в соответствии с долей углекислого газа в попутном газа. Кроме того, образовавшиеся продукты сгорания в виде углекислоты или карбонизированной воды закачивают в нагнетательные скважины в качестве рабочего агента. The goal is achieved by the fact that in the method of developing an oil reservoir, which includes injecting a working agent through injection wells, taking oil through production wells, separating and burning associated gas is carried out in an artificially created oxidizer consisting of a mixture of oxygen and recirculated products of combustion of associated gas containing carbon dioxide and water vapor, the ratio between the combustible components of the associated gas and the oxygen of the oxidizing agent is maintained stoichnometric due to a change in the proportion of these recirculating combustion products in accordance with the share of carbon dioxide in the associated gas. In addition, the resulting combustion products in the form of carbon dioxide or carbonated water are pumped into injection wells as a working agent.

При разработке нефтяной залежи в нагнетательные скважины закачивают рабочий агент, вытесняющий нефть. Одним из наиболее эффективных рабочих агентов является углекислота или карбонизированная вода, обеспечивающая наиболее полное вытеснение нефти из залежи. When developing an oil reservoir, a working agent displacing oil is pumped into injection wells. One of the most effective working agents is carbon dioxide or carbonated water, which provides the most complete displacement of oil from the reservoir.

Однако использование углекислоты имеет и отрицательные последствия. Нефть и попутный газ насыщаются углекислым газом. При сепарации попутного газа образуется смесь углеводородного газа и углекислого газа. Разделить эту смесь чрезвычайно трудно, а использовать для сжигания практически невозможно, так как попутный газ, забаластированный более 5% углекислого газа не горит в воздухе. В предлагаемом способе попутный газ сгорает, даже если в нем содержится до 60% углекислого газа. Попутный газ сгорает не в воздухе, состоящем из кислорода как окислителя и азота, а в смеси кислорода и продуктов сгорания попутного газа в кислороде, содержащих углекислый газ и водяной пар. В этой смеси азот заменен на углекислый газ и водяной пар. С увеличением количества углекислого газа в попутном газе уменьшается доля углекислого газа в окислителе и тем самым регулируется стехнометрическое соотношение между кислородом и горючими компонентами попутного газа и соотношение между окислителем и негорючим газом в окисляющем компоненте при сгорании попутного газа. However, the use of carbon dioxide has negative consequences. Oil and associated gas are saturated with carbon dioxide. When gas is separated, a mixture of hydrocarbon gas and carbon dioxide is formed. It is extremely difficult to separate this mixture, and it is practically impossible to use for burning, since associated gas, ballasted with more than 5% of carbon dioxide, does not burn in air. In the proposed method, associated gas burns out, even if it contains up to 60% of carbon dioxide. Associated gas does not burn in air, consisting of oxygen as an oxidizing agent and nitrogen, but in a mixture of oxygen and products of combustion of associated gas in oxygen, containing carbon dioxide and water vapor. In this mixture, nitrogen is replaced with carbon dioxide and water vapor. With an increase in the amount of carbon dioxide in the associated gas, the proportion of carbon dioxide in the oxidizing agent decreases and thereby the stoichiometric ratio between oxygen and combustible components of the associated gas and the ratio between the oxidizing agent and non-combustible gas in the oxidizing component during the combustion of associated gas are regulated.

Продуктами сгорания попутного газа по данной схеме являются углекислый газ и водяной пар, которые используются в качестве рабочего агента и закачиваются в нагнетательные скважины нефтяной залежи. Через добывающие скважины отбирают нефть и попутный газ. Цикл замыкается. Associated gas combustion products under this scheme are carbon dioxide and water vapor, which are used as a working agent and are pumped into injection wells of an oil reservoir. Oil and associated gas are taken through production wells. The cycle closes.

При сжигании попутного газа образуется большое количество тепла и расширяющихся газов, используемых в теплообменных установках для продуцирования полезной тепловой энергии, для выработки электроэнергии и т.п. When associated gas is burned, a large amount of heat and expanding gases are generated, which are used in heat exchangers to produce useful heat energy, to generate electricity, etc.

Поскольку все продукты сгорания закачиваются в залеж, то не происходит загрязнения окружающей среды, увеличивается нефтеотдача залежи и утилизируется ранее не утилизируемый попутный газ. Since all combustion products are pumped into the reservoir, environmental pollution does not occur, the oil recovery of the reservoir is increased, and previously unused associated gas is utilized.

На чертеже представлена установка для осуществления способа. The drawing shows the installation for implementing the method.

Установка содержит котел 1, к выходу которого по пару подключен турбоагрегат 2 с генератором электроэнергии 3. На вход котла 1 подключены трубопровод 4 с попутным газом, полученным при добыче нефти и патрубок 5 с искусственным окислителем, соединенный со смесителем 6, к входам которого подключены соответственно дымосос рециркулирующих продуктов сгорания 7 и воздухоразделительная установка 8. The installation comprises a boiler 1, to the outlet of which a turbine unit 2 with an electric power generator 3 is connected in pairs. A pipeline 4 with associated gas obtained during oil production and a pipe 5 with an artificial oxidizer connected to a mixer 6 are connected to the input of the boiler 1, respectively, to the inputs of which are connected smoke exhaust gas recirculation products 7 and air separation unit 8.

Патрубок с образовавшимися продуктами сгорания с выхода 9 котла 1 подключен через дымосос 10 к газоводяному теплообменнику 11 и далее последовательно к контактному теплообменнику 12, установке абсорбции и извлечения СО₂ 13, углекислотному компрессору 14, к установке конденсации углекислоты 15, хранилищу углекислоты 16. На выход хранилища 16 подсоединена магистраль 17, сообщающаяся с нагнетательными скважинами 18. Теплообменник 12 соединен с магистралью карбонизированной воды 19, сообщающейся с нагнетательными скважинами 20. Добывающие скважины 21 соединены через сепараторы 22 нефтепроводом 23 и газопроводом 4.Spigot with combustion products formed from the output 9 of the boiler 1 is connected through the exhauster 10 to the gas-water heat exchanger 11 and then sequentially to the contact heat exchanger 12, the installation of absorption and extraction of CO ₂ 13 Carbon dioxide compressor 14, to install the condensation of carbon dioxide 15, carbon dioxide storage 16. At the output storage 16 connected to the highway 17, communicating with the injection wells 18. The heat exchanger 12 is connected to the line of carbonated water 19, communicating with the injection wells 20. Production wells 21 with Separators 22 are united through the pipeline 23 and the pipeline 4.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Попутный газ, полученный при разработке нефтяной залежи, подают по трубопроводу 4 на сжигание в котел 1 теплоэлектростанции. Туда же подают искусственный окислитель из смесителя 6, включающий смесь кислорода и рециркулирующих продуктов сгорания от дымососа 7. Кислород получают путем разделения воздуха на кислород и азот на воздухоразделительной установке 8. Количество кислорода и продуктов сгорания в искусственном окислителе изменяют в зависимости от содержания СО₂ в попутном газе.Associated gas obtained during the development of the oil reservoir is supplied via pipeline 4 for combustion to the boiler 1 of the thermal power plant. An artificial oxidizer from mixer 6 is supplied there, including a mixture of oxygen and recirculated combustion products from a smoke exhauster 7. Oxygen is obtained by separating air into oxygen and nitrogen in an air separation unit 8. The amount of oxygen and combustion products in an artificial oxidizer is changed depending on the content of CO ₂ in associated gas.

Образовавшиеся продукты сгорания, состоящие в основном из смеси углекислоты и водяных паров с выхода 9 котла 1 через дымосос 10 направляют в газоводяной теплообменник 11, где они охлаждаются до 110-130^оС, а затем поступают в контактный теплообменник 12, где конденсируется основная масса водяных паров. После контактного теплообменника 12 продукты сгорания направляют в установку абсорбции и извлечения СО₂ 13. Углекислый газ концентрацией выше 96% поступает в установку компрессии 14 и конденсации 15 двуокиси углерода, где превращается в жидкую углекислоту, которую направляют в хранилище 16. Полученная углекислота затем по магистрали 17 может быть закачана в нагнетательные скважины 18. Туда же, в скважины может быть подана карбонизированная вода по трубопроводу 19 от контактного теплообменника 12. Это повышает нефтеотдачу залежи. Добытую нефть и попутный газ из скважины 21 направляют в сепаратор 22, нефть отделяют и направляют в нефтепровод 23, а газ в газопровод 4. Использование рециркулирующих продуктов сгорания в качестве основы инертной составляющей окислителя вместо азота, как в известных способах, обеспечивает с одной стороны благоприятные условия работы теплообменных поверхностей, снижение температуры горения, а с другой стороны приводит к отсутствию в дымовых газах окислов азота, уменьшает объем дымовых газов за местом отбора, что существенно упрощает задачу их охлаждения и последующей утилизации.The resulting combustion products consisting essentially of a mixture of carbon dioxide and water vapor from the output 9 of the boiler 1 through the exhauster 10 is directed to gas-water heat exchanger 11, where they are cooled to 110-130 ^{° C,} and then enter the contact heat exchanger 12 where it condenses bulk water vapor. After the contact heat exchanger 12, the combustion products are sent to the installation for absorption and extraction of CO ₂ 13. Carbon dioxide with a concentration above 96% enters the installation of compression 14 and condensation 15 of carbon dioxide, where it is converted into liquid carbon dioxide, which is sent to storage 16. The resulting carbon dioxide is then sent through the line 17 can be pumped into injection wells 18. There, carbonized water can be supplied to the wells through a pipe 19 from the contact heat exchanger 12. This increases the oil recovery of the reservoir. The extracted oil and associated gas from the well 21 are sent to the separator 22, the oil is separated and sent to the oil pipe 23, and the gas to the gas pipe 4. The use of recirculated combustion products as the basis of the inert component of the oxidizing agent instead of nitrogen, as in the known methods, provides on the one hand favorable working conditions of heat-exchange surfaces, a decrease in the combustion temperature, and on the other hand leads to the absence of nitrogen oxides in the flue gases, reduces the volume of flue gases behind the sampling point, which greatly simplifies the tasks their cooling and subsequent disposal.

П р и м е р. Нефтяную залежь с извлекаемыми запасами нефти 30 млн.т. имеющей 10% попутного газа, разрабатывают рядами нагнетательных и добывающих скважин. В качестве рабочего агента, закачиваемого в нагнетательные скважины, используют углекислоту, образующуюся при сжигании попутного газа в окислителе. На начальном этапе отделяют от нефти попутный газ, который не содержит углекислого газа. Попутный газ сжигается в окислителе. При этом окислитель состоит из кислорода, углекислого газа и водяного пара в соотношении по объему 1: 2:2. Соотношение между окислителем и попутным газом по объему поддерживают 1: 10, что соответствует стехиометрическому соотношению при горении между кислородом и углеводородным газом. PRI me R. Oil field with recoverable oil reserves of 30 million tons. having 10% associated gas, is developed in rows of injection and production wells. As the working agent injected into the injection wells, carbon dioxide is formed, which is formed during the combustion of associated gas in the oxidizing agent. At the initial stage, associated gas, which does not contain carbon dioxide, is separated from oil. Associated gas is burned in an oxidizing agent. In this case, the oxidizing agent consists of oxygen, carbon dioxide and water vapor in a volume ratio of 1: 2: 2. The ratio between the oxidizing agent and associated gas by volume is maintained at 1: 10, which corresponds to a stoichiometric ratio during combustion between oxygen and hydrocarbon gas.

При суточной добыче 3000 т нефти на сжигание оставляют 300 т углеводородного газа. После сжигания получают 400-500 т углекислоты и 400-500 т карбонизированной воды, которые закачивают через нагнетательные скважины. With daily production of 3000 tons of oil, 300 tons of hydrocarbon gas are left for combustion. After combustion, 400-500 tons of carbon dioxide and 400-500 tons of carbonated water are obtained, which are pumped through injection wells.

По мере разработки нефтяной залежи в нефти и попутном газе появляется все больше углекислого газа. Через 10 лет разработки доля углекислого газа составляет 15% от доли углеводородного газа. При этом окислитель готовят из кислорода, углекислого газа и водяного пара также в соотношении по объему 1: 2,5:1,5. Соотношение между окислителем и попутным газом по объему составляет 1:8. As the development of oil deposits in oil and associated gas, more and more carbon dioxide appears. After 10 years of development, the share of carbon dioxide is 15% of the share of hydrocarbon gas. In this case, the oxidizing agent is prepared from oxygen, carbon dioxide and water vapor also in a volume ratio of 1: 2.5: 1.5. The ratio between oxidizer and associated gas by volume is 1: 8.

Через 25 лет разработки доля углекислого газа составляет 50% от доли углеводородного газа. При этом окислитель готовят из кислорода, углекислого газа и водяного пара также в соотношении 1:3:1. Соотношение между окислителем и попутным газом по объему составляет 1:5. After 25 years of development, the share of carbon dioxide is 50% of the share of hydrocarbon gas. In this case, the oxidizing agent is prepared from oxygen, carbon dioxide and water vapor also in a ratio of 1: 3: 1. The ratio between oxidizer and associated gas by volume is 1: 5.

При использовании в качестве рабочего агента воды коэффициент нефтеотдачи составляет 0,4, а при использовании углекислоты и карбонизированной воды 0,5. When using water as a working agent, the oil recovery coefficient is 0.4, and when using carbon dioxide and carbonated water, 0.5.

Таким образом, предложенный способ позволяет утилизировать попутный газ, забалластированный углекислым газом до 60% исключить загрязнение окружающей среды, поскольку все продукты сгорания закачиваются в нефтяную залежь, и повысить нефтеотдачу залежи. Thus, the proposed method allows to utilize associated gas, ballasted with carbon dioxide up to 60% to eliminate environmental pollution, since all combustion products are pumped into the oil reservoir, and to increase the oil recovery of the reservoir.

Claims

1. A METHOD FOR DEVELOPING AN OIL DEPOSIT, which includes injecting a working agent through injection wells and extracting oil through production wells, followed by separating associated gas from oil and burning it, characterized in that the associated gas is burned in an oxidizing agent consisting of a mixture of oxygen and recirculated combustion products associated gas containing carbon dioxide and water vapor, and the ratio between the products of combustion of associated gas and oxygen oxidizer support stoichiometric by adjusting the volume of recirculated combustion products, depending on the carbon dioxide content in the associated gas.

2. The method according to p. 1, characterized in that, as a working agent, the products of associated gas combustion in the form of carbon dioxide or carbonated water are pumped into injection wells.