Результат интеллектуальной деятельности: Система обустройства месторождения тяжелой нефти и природного битума

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к системам нефтепромыслового обустройства при разработке месторождений тяжелой нефти и природного битума.

Известна система обустройства месторождения тяжелой нефти и природного битума (патент RU №2652408, МПК Е21В 43/16, B01D 19/00, опубл. 26.04.2018 в бюл. №12), включающая источник пресной воды, добывающие скважины, блок дозирования деэмульгатора, групповую замерную установку, дожимную насосную станцию, установку подготовки нефти, блок водоподготовки, блок очистки от сероводорода, кустовую насосную станцию, блок дозирования ингибитора коррозии, нагнетательные скважины, парогенератор, паронагнетательные скважины, систему трубопроводов.

Недостатком данной системы является то, что дополнительная глубокая очистка попутно добываемой воды от сероводорода отдувкой дешевыми дымовыми газами парогенератора не снижает содержание в ней нефтяных частиц, а стало быть, не снижает потерь нефти, закачиваемой со сточной водой насосами системы поддержания пластового давления обратно в продуктивный пласт.

Наиболее близкой по технической сущности является система обустройства месторождения тяжелой нефти и природного битума (патент RU №2503806, МПК Е21В 43/20, F17D 1/16, опубл. 10.01.2014 в бюл. №1), включающая источник пресной воды, добывающие скважины, блок дозирования деэмульгатора, групповую замерную установку, дожимную насосную станцию, установку подготовки нефти, очистные сооружения, блок водоподготовки, кустовую насосную станцию, блок дозирования ингибитора коррозии, нагнетательные скважины, парогенератор, паронагнетательные скважины, систему трубопроводов.

Недостатком известной системы является то, что в технологическом процессе системы обустройства месторождения тяжелой нефти и природного битума в очищенной воде для выработки пара после очистных сооружений остаются нефтяные частицы, а также возможны дополнительные периодические кратковременные выбросы нефтяных частиц с высоким их содержанием в очищенной воде. Нефтяные частицы в воде, очищенной на очистных сооружениях, попадают в оборудование глубокой доочистки воды для ее подачи в парогенератор с последующей закачкой пара в паронагнетательные скважины, при этом нефтяные частицы, накапливаясь в оборудовании глубокой очистки воды (на практике применяются установки глубокой очистки, например установка ультрафильтрации с полимерными мембранами), приводят к необходимости частых его промывок с применением композиций химических реагентов, включающих органические растворители, поверхностно-активные вещества (ПАВ), щелочь и др. Частые химические промывки сокращают срок службы оборудования глубокой очистки воды. Смываемые при промывках нефтяные частицы утилизируют, что приводит к дополнительным потерям нефти.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы системы обустройства месторождения тяжелой нефти и природного битума за счет увеличения срока эксплуатации оборудования, снижения потерь нефти, снижения затрат за счет дополнительной очистки фильтрованием попутно добываемой воды от нефтяных частиц после очистных сооружений перед ее подачей на глубокую очистку.

Техническая задача решается системой обустройства месторождения тяжелой нефти и природного битума, включающей добывающие скважины, соединенные через трубопровод продукции скважин с блоком дозирования деэмульгатора, групповой замерной установкой, дожимной насосной станцией и установкой подготовки нефти, которая оснащена системой нагрева продукции скважин через трубопровод топливного газа, оснащена трубопроводом товарной нефти, трубопроводом попутного нефтяного газа и трубопроводом попутно добываемой воды, который сообщен с очистными сооружениями и через трубопровод очищенной воды сообщен с кустовой насосной станцией и блоком дозирования ингибитора коррозии в водовод, сообщенный с нагнетательными скважинами, а через второй трубопровод очищенной воды очистные сооружения сообщены с блоком водоподготовки, который соединен через трубопровод стоков с кустовой насосной станцией, а через трубопровод глубокоочищенной воды с парогенератором, который соединен с трубопроводом топливного газа, а через паропровод сообщен с паронагнетательными скважинами, также очистные сооружения снабжены трубопроводом уловленной нефти для ее возврата на установку подготовки нефти, а блок водоподготовки соединен через трубопровод пресной воды с источником пресной воды.

Новым является то, что между очистными сооружениями и блоком водоподготовки установлен блок дополнительной очистки воды, который представляет собой фильтровальную установку с применением фильтровального материала на основе алюмосиликатных пород, блок дополнительной очистки воды сообщен трубопроводом уловленной нефти с установкой подготовки нефти.

Также новым является то, что блок водоподготовки представляет собой установку, включающую стадии ультрафильтрации, сорбции, обратного осмоса и ионного обмена.

На чертеже представлена схема, иллюстрирующая систему обустройства месторождения тяжелой нефти и природного битума.

Система состоит из добывающих скважин 1, соединенных через трубопровод продукции скважин 2 с установкой подготовки нефти 3, которая связана с трубопроводом товарной нефти 4 (тяжелой нефти и природного битума). Трубопровод продукции скважин 2 оснащен блоком дозирования деэмульгатора 5. Трубопровод попутно добываемой воды 6 соединяет установку подготовки нефти 3 с очистными сооружениями 7. Очистные сооружения 7 соединены трубопроводами очищенной воды 8 и трубопроводом доочищенной воды 9 через блок дополнительной очистки воды 10 с блоком водоподготовки 11, при этом очистные сооружения 7 через трубопровод уловленной нефти 12 и блок дополнительной очистки воды 10 через трубопровод уловленной нефти 13 также сообщены с установкой подготовки нефти 3. Также очистные сооружения 7 соединены вторым трубопроводом очищенной воды 14 с кустовой насосной станцией 15. Блок водоподготовки 11 в свою очередь соединен через трубопровод стоков 16 с кустовой насосной станцией 15 и водоводом 17 с нагнетательными скважинами 18, при этом водовод 17 оснащен блоком дозирования ингибитора коррозии 19. Кроме того, блок водоподготовки 11 соединен через трубопровод пресной воды 20 с источником пресной воды 21, а также через трубопровод глубокоочищенной воды 22 с парогенератором 23, который в свою очередь связан через паропровод 24 с паронагнетательными скважинами 25. Установка подготовки нефти 3 оснащена трубопроводом попутного нефтяного газа 26, а трубопровод топливного газа 27 сообщен по одной линии с установкой подготовки нефти 3, а по другой линии - с парогенератором 23. На трубопроводе продукции скважин 2 между добывающими скважинами 1 и установкой подготовки нефти 3 установлена дожимная насосная станция 28. Добывающие скважины 1 также связаны с трубопроводом топливного газа 27 через трубопровод затрубного газа 29, а после добывающих скважин 1 на трубопроводе продукции скважин 2 также установлена групповая замерная установка 30.

Система работает следующим образом.

Продукция I добывающих скважин 1 по трубопроводу продукции скважин 2 поступает на установку подготовки нефти 3, где осуществляется подготовка нефти (тяжелой нефти и природного битума) до товарной кондиции. В районе добывающих скважин 1 в продукцию скважин I подается деэмульгатор II с помощью блока дозирования деэмульгатора 5, которым оснащен трубопровод продукции скважин 2. Подготовленная на установке подготовки нефти 3 товарная нефть (тяжелая нефть и природный битум) III отводится по трубопроводу товарной нефти 4 (тяжелой нефти и природного битума) потребителю. Попутно добываемая вода IV, отделившаяся на установке подготовки нефти 3, по трубопроводу попутно добываемой воды 6 поступает на очистные сооружения 7, где осуществляется ее предварительная очистка с содержанием в очищенной воде V нефти средневзвешенно за месяц до 60 мг/дм³ (предельно - до 150 мг/дм³) и механических примесей с содержанием нефти средневзвешенно за месяц до 50 мг/дм³ (предельно - до 80 мг/дм³). В качестве очистного оборудования на очистных сооружениях 7 применяются, как правило, резервуары-отстойники (согласно промысловым данным). Уловленная нефть VI из очистных сооружений 7 по трубопроводу уловленной нефти 12 возвращается на установку подготовки нефти 3.

На первоначальном этапе разработки месторождения тяжелой нефти и природного битума, а именно при объемах добычи не более 10% от проектного максимального объема добычи нефти вследствие недостаточного объема попутно добываемой воды IV для обеспечения ею парогенератора 23, а также вследствие высоких капитальных затрат на глубокую очистку попутно добываемой воды IV на блоке водоподготовки 11, очищенная вода V по трубопроводу очищенной воды 14 направляется на кустовую насосную станцию 15 и далее по водоводу 17 вместе со сточной водой VII закачивается в нагнетательные скважины 18 системы поддержания пластового давления близлежащих месторождений обычной нефти, а для выработки водяного пара VIII используется пресная вода IX из поверхностных источников. Для этого пресная вода IX по трубопроводу пресной воды 20 из источника пресной воды 21 направляется на блок водоподготовки 11, где осуществляется ее глубокая очистка, после чего глубокоочищенная вода X по трубопроводу глубокоочищенной воды 22 поступает в парогенератор 23, а стоки XI направляются по трубопроводу стоков 16 на кустовую насосную станцию 14 и далее утилизируются в системе поддержания пластового давления близлежащих месторождений обычной нефти. После кустовой насосной станции 15 в сточную воду VII в водоводе 17 подается ингибитор коррозии XII с помощью блока дозирования ингибитора коррозии 19. Выработанный в парогенераторе 23 водяной пар VIII по паропроводу 24 направляется в паронагнетательные скважины 25 для закачки в продуктивный пласт месторождения тяжелой нефти и природного битума.

При объемах добычи нефти (тяжелой нефти и природного битума) более 10% от проектного максимального объема добычи нефти будут образовываться значительные объемы попутно добываемой воды IV, поэтому в дальнейшем целесообразно ее использовать для выработки водяного пара VIII, закачиваемого в продуктивный пласт. Для этого очищенная вода V из очистных сооружений 7 направляется по трубопроводу очищенной воды 8 в блок дополнительной очистки воды 10, где осуществляется дополнительная очистка воды от нефти до значения содержания нефти в дополнительно очищенной воде XIII не более 0,3 мг/дм³, при этом трубопровод очищенной воды 13 отключен, и очищенная вода V не поступает на кустовую насосную станцию 15. В качестве оборудования дополнительной очистки воды в промысловых условиях в блоке дополнительной очистки воды 10 применяют, например, фильтры с материалом на основе алюмосиликатных пород, используемых в практике водоподготовки для удаления взвеси, органических и хлорорганических загрязнений. Вода в таких фильтрах подается нисходящим потоком со скоростью от 10 до 20 м/ч. На первой ступени фильтрования используют фильтровальный материал фракцией 1,7-2,5 мм, на второй - 0,7-1,7 мм. В зависимости от требуемого качества воды на блоке водоподготовки 11 выбирают количество ступеней фильтрования на блоке дополнительной очистки воды 10. Так, например, при фильтровании в одну ступень концентрация нефти в воде на выходе после фильтра составляет не более 3 мг/дм³, при фильтровании в две ступени - не более 0,3 мг/дм³ (статья «Испытание технологий глубокой очистки попутно добываемой воды на месторождениях сверхвязкой нефти» [Текст] / А.С. Нурутдинов, Л.В. Кудряшова, Ф.Р. Губайдулин, Р.З. Сахабутдинов, Е.С. Буслаев // Нефтяное хозяйство. - 2018. - №7. - С. 42-44). По мере загрязнения фильтров производится кратковременная обратная промывка для восстановления фильтрующей способности материала на основе алюмосиликатных пород. Вода после обратной промывки, содержащая уловленную нефть XIV из блока дополнительной очистки воды 10, по трубопроводу уловленной нефти 13 направляется на установку подготовки нефти 3. Дополнительно очищенная вода VII направляется по трубопроводу дополнительно очищенной воды 9 в блок водоподготовки 11, где осуществляется ее глубокая очистка от нефтяных частиц, механических примесей, остаточного сероводорода, кислорода и солей жесткости. В качестве оборудования глубокой очистки воды в блоке водоподготовки 11 применяют, например, установки, включающие последовательно стадии ультрафильтрации для удаления из воды остаточных загрязняющих веществ в виде нефти и взвешенных частиц, сорбции для удаления из воды растворенных нефтепродуктов, обратного осмоса для полного или частичного обессоливания и умягчения воды. После блока водоподготовки 11 глубокоочищенная вода X по трубопроводу глубокоочищенной воды 22 поступает в парогенератор 23. При необходимости для обеспечения парогенератора 23 необходимым объемом воды на блок водоподготовки 11 по трубопроводу пресной воды 20 из источника пресной воды 21 дополнительно поступает пресная вода IX. Отделившийся на установке подготовки нефти 3 попутный нефтяной газ XV по трубопроводу попутного нефтяного газа 26 отводится на факел (на схеме не указан) или иную утилизацию. Нагрев продукции I скважин на установке подготовки нефти 3 и выработка водяного пара VIII в парогенераторе 23 производится за счет сжигания топливного газа XVI, подводимого к системе по трубопроводу топливного газа 27. При этом в смеси с ним сжигается и затрубный газ XVII, поступающий в трубопровод топливного газа 27 из затрубного пространства добывающих скважин 1 по трубопроводу затрубного газа 29. Смешение затрубного газа XVII с топливным газом XVI осуществляется после газораспределительного пункта (на схеме не указан). Для замера количества добытой продукции I добывающих скважин 1 на трубопроводе продукции скважин 2 установлена групповая замерная установка 30. При больших расстояниях от добывающих скважин 1 до установки подготовки нефти 3 с целью снижения давления на устьях добывающих скважин 1 на трубопроводе продукции скважин 2 также установлена дожимная насосная станция 28.

Использование предлагаемой системы обустройства месторождения тяжелой нефти и природного битума позволит увеличить интервал между промывками фильтровальных элементов оборудования глубокой очистки воды с 3 до 14 сут и тем самым увеличить срок службы оборудования за счет повышения эффективности очистки воды по содержанию нефти с 50 до 0,1 мг/дм³, а также снизить эксплуатационные затраты за счет сокращения количества химических промывок фильтровальных элементов оборудования глубокой очистки, а также снизить потери нефти за счет ее дополнительного улавливания на оборудовании дополнительной очистки воды.