Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для закачки попутного нефтяного газа в пласт в случае когда его использование или транспортировка к потребителям не возможна или не целесообразна.

Известна система утилизации попутно добываемых нефтяного газа и пластовой воды, содержащая, по меньшей мере, одну добывающую скважину, соединенную с сепаратором, выход сепаратора по нефти с остаточными водой и газом соединен с первым насосом-компрессором, выход или выходы сепаратора по воде и газу соединены со вторым насосом-компрессором, выход которого соединен с диспергатором, соединенным с нагнетательной скважиной, или с водораспределительной гребенкой нагнетательных скважин (Патент №2 317408 RU, МПК Е21В 43/16, 2009).

В качестве прототипа выбрана система для добычи нефти, включающая добывающую скважину с установленным на ней сепаратором для отделения попутного газа от извлекаемой из пласта нефти, и нагнетательную скважину, предназначенную для закачки в принимающий пласт отделенных в сепараторе воды и газа, на которой смонтирован поршневой насос со смесительным устройством кавитационного типа, при этом к насосу подведен трубопровод для подачи воды, а к смесительному устройству - газовый трубопровод от сепаратора. Отделенный в сепараторе попутный газ с помощью смесительного устройства и поршневого насоса, установленных на земной поверхности, преобразуется в стабильную водогазовую дисперсию, которая затем по трубе, вмонтированной в пакер, подается в принимающий пласт (Патент №2190757 RU, МПК Е21В 43/00, 2002). Известная система направлена на улучшение экологии за счет погашения нефтяных факелов и исключения прорыва газа в атмосферу.

Недостатком аналога и прототипа является наличие развитой инфраструктуры на поверхности, что не всегда возможно или целесообразно, а также высокое энергопотребление при работе.

Задачей настоящего изобретения является создание экологически безопасной системы для утилизации попутного нефтяного газа без создания развитой инфраструктуры на поверхности и с меньшим энергопотреблением.

Указанный технический результат достигается тем, что в системе для утилизации попутного нефтяного газа, содержащей добывающую скважину, сепаратор, насос с электродвигателем, трубопровод для подачи воды, газовый трубопровод, смесительное устройство, нагнетательную скважину, пакер с вмонтированной трубой, согласно изобретению, насос, электродвигатель и смесительное устройство размещены внутри нагнетательной скважины, насос установлен под электродвигателем, который снабжен кожухом, соединенным с трубопроводом для подачи воды, а ниже смесителя над или под пакером дополнительно установлен дожимной насос.

Дожимной насос может быть снабжен своим собственным электродвигателем. В качестве насоса и дожимного насоса может быть использован центробежный насос.

Кроме того, в качестве насоса и дожимного насоса может быть использован насос объемного типа, а также диагонального или осевого типа.

Принципиальная схема заявляемой системы с дожимным насосом, установленным над пакером, представлена на фиг.1, на фиг.2 показана схема с дожимным насосом, установленным под пакером.

Система для утилизации попутно добываемого нефтяного газа содержит добывающую скважину 1, на устье которой установлен сепаратор 2 для отделения попутного газа от извлекаемой из пласта нефти, и нагнетательную скважину 3.

В обсадной колонне 4 нагнетательной скважины 3 размещена насосная установка, в которой последовательно установлены электродвигатель 5, помещенный в кожух 6, насос 7 и смесительное устройство 8, например, кавитационного типа или в виде эжектора. Насосная установка снабжена отводящей трубой 9 для связи с принимающим пластом 10. Для отделения принимающего пласта 10 от верхней части скважины установлен пакер 11, в который вмонтирована труба насосной установки. Обсадная колонна 4 соединена через газовый трубопровод 12 с сепаратором 2. К насосу 7 через кожух 6 подведен трубопровод для подачи воды 13. Между установкой и обсадной колонной 4 расположено затрубное пространство 14.

Ниже смесительного устройства 8 установлен дожимной насос 15 с отводящей трубой 9, который может быть размещен над пакером 11 (фиг.1) или под пакером 11 (фиг.2). Питание дожимного насоса 15 осуществляется от электродвигателя 5 или от собственного электродвигателя (не показан).

Предлагаемая система работает следующим образом.

Подтоварная вода через трубопровод для подачи воды 13 подается в погружной насос 7, установленный в нагнетательной скважине 3, и проходит через кожух 6, охватывающий электродвигатель 5, что позволяет реализовать охлаждение двигателя. Одновременно газ, отделенный в сепараторе 2 от нефти, поднятой на поверхность из добывающей скважины 1, нагнетается через газовый трубопровод 12 в затрубное пространство 14 между обсадной колонной 4 и насосной установкой. Из насоса 7 вода под высоким давлением поступает в смесительное устройство 8, где смешивается с газом, поступившим в него из затрубного пространства 14, полученная в результате газожидкостная смесь проходит через дожимной насос 15, на выходе из которого ее давление увеличивается до уровня, превышающего пластовое, что облегчает ее дальнейшего закачку по трубе 9 в принимающий пласт 10.

Введение в систему дожимного насоса 15 позволяет уменьшить создаваемое насосом 7 давление, большая часть которого теряется на смесительном устройстве 8. Насос 7 развивает давление, необходимое для достижения оптимального смешения жидкости и газа и допустимой концентрации газа на входе в дожимной насос 15, а уже дожимной насос 15 развивает необходимое давление для закачки в пласт. При этом суммарное давление, создаваемое двумя насосами, а следовательно, и энергопотребление по сравнению с прототипом уменьшается примерно в 2 раза.

Таким образом, в предлагаемой системе реализуется смешивание воды с попутным газом внутри нагнетательной скважины, что позволяет избежать создания развитой инфраструктуры на поверхности, гарантирует экологическую безопасность окружающей среды за счет исключения возможных выбросов газа в атмосферу.