Способ и устройство для освоения месторождений высоковязких нефтей

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при освоении средних по запасам нефтяных месторождений высоковязких нефтей, расположенных вдали от обустроенных нефтегазодобывающих регионов, с последующей переработкой углеводородного сырья непосредственно на промысле.

Аналогом изобретения является способ разработки нефтяных месторождений (патент РФ №2338060). Сущность изобретения заключается в том, что способ включает бурение эксплуатационных скважин, обустройство нефтяного месторождения, добычу нефти, разделение добываемой продукции скважины на нефть, попутный газ и пластовую воду и последующую закачку нефтяного газа и пластовой воды в скважину. Согласно изобретению добычу совмещают в единый безотходный технологический цикл с утилизацией попутно получаемых продуктов и увеличением нефтеотдачи пластов. Этот цикл включает первичную подготовку нефти, газа и воды, выработку тепловой и электрической энергии, приготовление, прямое сжатие, нагрев закачиваемой газожидкостной смеси за счет избыточного тепла выхлопных газов и закачку газожидкостной смеси в скважину

Недостатком аналога является низкая технологическая эффективность освоения нефтяных месторождений за счет дополнительной необходимости утилизации попутного нефтяного газа (ПНГ), а также высокая себестоимость процесса.

Прототипом изобретения является способ освоения месторождений тяжелых нефтей и битумов (патент РФ №2161249). Добыча нефти совмещается в единый безотходный технологический цикл с переработкой продукции скважин. Он включает первичную подготовку нефти, газа и воды, переработку нефти путем разделения ее на легкие фракции и тяжелые асфальтосмолистые компоненты. После этого осуществляют прямую отгонку легких фракций. Одну часть легких фракций используют по замкнутому циклу в технологических операциях добычи. Другую часть направляют на переработку. Асфальтосмолистые компоненты перерабатывают на месте в товары народного потребления и полуфабрикаты.

Недостатком предлагаемой при осуществлении способа установки является обязательное наличие постороннего источника тепловой и электрической энергии, необходимой для осуществления способа, и также невозможность утилизации значительных объемов попутного нефтяного газа, при освоении месторождений высоковязких нефтей с высоким газовым фактором, что обуславливает высокие затраты на его осуществление. Низкая эффективность освоения месторождения за счет отсутствия возможности прогрева пласта и соответственно снижения вязкости нефти.

Задачей изобретения является повышение эффективности освоения месторождений высоковязких нефтей за счет реализации замкнутого безотходного цикла добычи и переработки высоковязких нефтей непосредственно на промысле, позволяющего утилизировать НПГ и удешевить процесс его осуществления.

Техническим результатом изобретения является повышение коэффициента нефтеизвлечения.

Технический результат достигается тем, что способ освоения месторождения высоковязких нефтей, включающий бурение скважины и добычу нефти, совмещается в единый безотходный технологический цикл с переработкой продукции скважин, включающий первичную подготовку нефти, газа и воды, переработку нефти путем разделения на легкие фракции и асфальтосмолистые компоненты, после чего осуществляют прямую отгонку легких фракций, одну часть которых используют по замкнутому циклу в технологических операциях добычи, другую направляют на переработку, при этом часть легких фракций и часть асфальтосмолистых компонентов используют по замкнутому циклу в технологических операциях добычи для выработки электрической и тепловой энергии, отделившийся попутный газ осушают и направляют на выработку электрической и тепловой энергии, подготовленную воду нагревают до температуры 80-85°С и направляют на получение парогаза, который при давлении 16 МПа и температуре 250-360°С подают в нагнетательную скважину для прогрева пласта и поддержания пластового давления.

Установка для освоения месторождения высоковязких нефтей характеризуется сообщенными между собой блоком сбора и предварительной подготовки продукции пласта, состоящим из сепаратора, сообщенного с узлом предварительной подготовки газа, узлом предварительной подготовки нефти и узлом предварительной подготовки воды, атмосферно-вакуумным фракционирующим блоком, содержащим печь и колонну, блоком выработки электрической и тепловой энергии, состоящим из дизель-генератора, сообщенным с узлом предварительной подготовки газа, с первым когенератором для утилизации тепловой энергии системы рубашечного охлаждения, сообщенного с узлом предварительной подготовки воды и вторым когенератором для утилизации тепловой энергии из выхлопных газов дизель-генератора, блоком подготовки парогаза и подачи его в нагнетательную скважину, состоящим из центробежного многоступенчатого насоса, сообщенного со вторым когенератором для утилизации тепловой энергии из выхлопных газов дизель-генератора и с паровым котлом, содержащим экономайзер, и эжектором, сообщенным с дизель-генератором и нагнетательной скважиной.

Повышение коэффициента нефтеизвлечения и интенсификация добычи нефти достигается за счет того, что добыча нефти совмещается в единый безотходный технологический цикл с переработкой продукции скважин, включающий первичную подготовку нефти, газа и воды, первичную переработку нефти с использованием одной части получаемых продуктов для выработки электрической и тепловой энергии с помощью дизель-генератора с устройствами когенерации для функционирования установки освоения месторождения высоковязких нефтей и инфраструктурных объектов, а другую направляют потребителю для прямого использования и дальнейшей переработки. Для интенсификации добычи высоковязкой нефти необходим прогрев пласта и поддержание пластового давления, для этого используется парогаз, получаемый путем утилизации всех отходов в технологическом цикле добычи и подготовки продукции скважин

Описываемый способ реализуется при помощи установки.

На фиг. 1 представлена установка для освоения месторождений высоковязких нефтей.

Установка для освоения месторождений высоковязких нефтей состоит из четырех основных блоков. Блок I - сбора и предварительной подготовки продукции пласта, который состоит из сепаратора 1 (газ-нефть-вода) - трехфазного разделителя фаз, узла предварительной подготовки газа 2 (УППГ), узла предварительной подготовки нефти 3 (УППН) и узла предварительной подготовки воды 4 (УППВ).

Блок II - блок начальной ступени переработки нефти представляет собой атмосферный или атмосферно-вакуумный фракционирующий блок (АВФБ), содержащий печь 5 и колонну 6.

Блок III - выработки электрической и тепловой энергии, состоящий из дизель-генератора 7 с первым когенератором 8 для утилизации тепловой энергии системы рубашечного охлаждения, и второго когенератора 9 для утилизации тепловой энергии из выхлопных газов дизель-генератора 7.

Блок IV - подготовки парогаза и подачи его в нагнетательную скважину, который состоит из эжектора 10, центробежного многоступенчатого насоса 11, сообщенного с паровым котлом 12, содержащим экономайзер 13.

Описываемый способ осуществляется следующим образом.

При эксплуатации добывающей скважины высоковязкая нефть поступает в сепаратор 1 блока I для подготовки и разделения нефти, газа и воды. Далее отделившийся газ поступает на УППГ 2, отделившаяся нефть поступает на УППН 3, отделившаяся вода поступает на УППВ 4.

После предварительной подготовки на УППН 3 нефть поступает в блок II, нагревается в печи 5 и фракционируется в колонне 6 на два основных потока. Первый поток представляет собой легкие фракции: керосин, бензин, дизельное топливо и др. Второй поток представляет собой тяжелый остаток: мазут, гудрон и т.д.

После выхода из колонны 6 часть легких фракций поступает в блок III, вторая часть поступает потребителю.

Часть дизельного топлива поступает в блок III для обеспечение работы дизель-генератора 7. Часть мазута поступает в блок IV для обеспечения работы парового котла 12.

Отделившийся попутный газ, подготовленный, осушенный в УППГ 2 блока I, поступает в блок III на дизель-генератор 7 для выработки электрической и тепловой энергии. При выработке электрической энергии на дизель-генераторе 7, попутно образуется тепловая энергия из системы рубашечного охлаждения дизель-генератора 7 (с температурой охлаждающего теплоносителя до 90°С), которая посредством первого когенератора 8 отдается воде, предназначенной для выработки пара, для утилизации тепловой энергии системы рубашечного охлаждения, в результате вода для выработки пара нагревается от начальной температуры до температуры порядка 50°С.Часть потока выхлопных газов (температура до 600°С) дизель-генератора 7 поступает на второй когенератор 9, в который поступает предварительно нагретая до 50°С вода, тепловая энергия передается от выхлопных газов воде, и она нагревается до температуры 80-85°С.Далее нагретая вода поступает в блок IV на прием центробежного многоступенчатого насоса 11, которым она подается в экономайзер 13 парового котла 12. Функционирование парового котла 12 осуществляется за счет мазута, получаемого в блоке II.

Образующийся пар на выходе из парового котла 12 под давлением до 16 МПа поступает на эжектор 10, эжектирует вторую часть потока выхлопных газов с дизель-генератора 7. При этом выхлопные газы содержат частички сажи, которые загущают образовавшийся парогаз.

Эжектор 10 генерирует парогаз с температурой 250-360°С, который подают в нагнетательную скважину для поддержания пластового давления, прогрева пласта, за счет чего происходит интенсификация добычи высоковязкой нефти.

Загущение парогаза дисперсными частицами сажи и его дальнейшее нагнетание под высоким давлением в пласт способствует предупреждению прорыва парогаза в высокопроницаемые пропластки.

Технологические параметры примеров конкретного осуществления способа приведены в таблице 1.

Технология особенно эффективна при тепловой обработке призабойной зоны продуктивных пластов с трещиноватым типом коллекторов и высокопроницаемыми пропластками.

Осуществление изобретения на предлагаемой установке позволяет довести утилизацию попутного газа и воды до 100% и, тем самым, создать безотходную технологию. Организация парогазового воздействия на продуктивные горизонты с высоковязкими нефтями позволяет увеличить добычу нефти в 2 раза. Использование установок выработки электрической и тепловой энергии - дизель-генераторов и когенераторов - обеспечит значительное увеличение энергоэффективности и снижение энергозатрат на производство конечных продуктов. В целом реализация изобретения обеспечит повышение экологической безопасности, за счет значительного снижения отходов производства и повышения эффективности разработки месторождения.