RU54405U1 - SYSTEM FOR DISPOSAL OF FURTHER PRODUCED OIL GAS AND PLASTIC WATER - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к обустройству нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений. Техническим результатом, обеспечиваемым решением указанной задачи, является обеспечение утилизации попутного нефтяного газа и пластовой воды, увеличение охвата нефтяного пласта, исключение строительства газопроводов, водоводов в системе поддержания пластового давления и снижение коррозии нефтесборных сетей, сокращение затраты на ремонт, а также предотвращение выбросов газа в окружающую среду в виде факелов. Система для утилизации попутно добываемых нефтяного газа и пластовой воды, содержит, по меньшей мере, одну добывающую скважину, соединенную с сепаратором, при этом 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.The utility model relates to the oil industry, in particular, to the development of oil, gas and gas condensate fields. The technical result provided by the solution of this problem is to ensure the utilization of associated petroleum gas and produced water, increased coverage of the oil reservoir, the exclusion of the construction of gas pipelines, water pipelines in the reservoir pressure maintenance system and the reduction of corrosion of oil gathering networks, the reduction of repair costs, and the prevention of gas emissions in environment in the form of torches. A system for disposing of associated gas and produced water, comprises at least one production well connected to a separator, wherein the output of the oil separator with residual water and gas is connected to the first compressor pump, the output or outputs of the separator through water and gas are connected to a second compressor pump, the outlet of which is connected to a dispersant connected to the injection well or to the water distribution comb of the injection wells.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к обустройству нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений. Полезная модель может быть использована при разработке нефтяной залежи с поддержанием пластового давления, а также в системе промыслового сбора добываемой продукции.The utility model relates to the oil industry, in particular, to the development of oil, gas and gas condensate fields. The utility model can be used in the development of an oil reservoir with the maintenance of reservoir pressure, as well as in the system of field collection of produced products.

Существующая система сбора и транспорта нефти, попутно добываемых пластовой воды и газа /1, 2/ не отвечает современным требованиям защиты окружающей среды, она ресурсозатратна и малоэффективна. На вновь вводимых месторождениях при фонтанном способе эксплуатации, когда продукция скважины безводная или малообводненная, нефтегазовая смесь транспортируется до центрального пункта сбора под собственным давлением без использования сепаратора. По мере снижения пластового давления необходим сепаратор, чтобы выделить в нем часть газа и транспортировать его, а нефть транспортировать дожимным центробежным насосом. В случае отсутствия газопровода попутный нефтяной газ сжигается в факелах непосредственно на промысле.The existing system for collecting and transporting oil, produced by the produced water and gas / 1, 2 / does not meet modern environmental protection requirements, it is resource-consuming and inefficient. In newly commissioned fields using the fountain method of operation, when the well’s products are anhydrous or low water, the oil and gas mixture is transported to the central collection point under its own pressure without using a separator. As reservoir pressure decreases, a separator is needed to isolate part of the gas in it and transport it, and oil to be transported by a booster centrifugal pump. In the absence of a gas pipeline, associated petroleum gas is flared directly in the field.

Более прогрессивным решением является технология /3/, согласно которой вместо одной центральной насосной станции используют несколько малогабаритных пунктов сепарации, число которых соответствует числу кустовых площадок на месторождении.A more advanced solution is the technology / 3 /, according to which instead of one central pumping station, several small-sized separation points are used, the number of which corresponds to the number of cluster sites in the field.

Из уровня техники известны поршневые многофазные насосы-компрессоры /4/, применяемые в устройствах для закачки газожидкостной смеси в продуктивный пласт, которые совместно с сепараторами, The prior art piston multiphase pumps-compressors / 4 /, used in devices for pumping a gas-liquid mixture into a reservoir, which, together with separators,

выпускаемыми для нефтехимической промышленности, могут быть использованы для сбора и транспорта водонефтегазовой и водогазовой смеси.produced for the petrochemical industry, can be used to collect and transport water-oil and gas and water-gas mixtures.

Из уровня техники не известно комплексное решение данной проблемы, позволяющее утилизировать попутно добываемые нефтяной газ и пластовую воду на кусте скважин нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений.The prior art does not know a comprehensive solution to this problem, which allows to utilize simultaneously produced oil gas and produced water at a well cluster of oil, gas and gas condensate fields.

Задачей полезной модели является повышение дебита добывающих скважин и нефтеотдачи пластов, повышение ресурсосбережения и энергоэффективности при обустройстве месторождений, защита окружающей среды.The objective of the utility model is to increase the production rate of oil wells and oil recovery, increase resource conservation and energy efficiency in the development of fields, and protect the environment.

Техническим результатом, обеспечиваемым решением указанной задачи, является обеспечение утилизации попутного нефтяного газа и пластовой воды, увеличение охвата нефтяного пласта, исключение строительства водоводов в системе поддержания пластового давления, уменьшение активности коррозионных процессов в системе нефтесбора за счет снижения обводненности нефти, сокращение затрат на ремонт, а также предотвращение выбросов нефти в окружающую среду.The technical result provided by the solution of this problem is to ensure the utilization of associated petroleum gas and produced water, to increase the coverage of the oil reservoir, to prevent the construction of pipelines in the reservoir pressure maintenance system, to reduce the activity of corrosion processes in the oil gathering system by reducing the water cut of oil, and to reduce repair costs, as well as preventing oil emissions into the environment.

Указанный результат обеспечен за счет создания системы для утилизации попутно добываемых нефтяного газа и пластовой воды, содержащей, по меньшей мере, одну добывающую скважину, соединенную с сепаратором, при этом 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.This result is achieved by creating a system for the utilization of associated produced gas and produced water, containing at least one producing well connected to a separator, while the separator output for oil and residual water and gas is connected to the first compressor pump, the output or the outputs of the water and gas separator are connected to a second compressor pump, the output of which is connected to a dispersant connected to the injection well or to the water distribution comb of the injection wells.

Второй насос-компрессор представляет собой поршневой насос-компрессор с приводом от станка-качалки.The second pump-compressor is a piston pump-compressor driven by a rocking machine.

Система снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным насосом-компрессором, подсоединенным последовательно с первым насос-компрессором.The system is equipped with at least one additional pump-compressor connected in series with the first pump-compressor.

Каждый дополнительный насос-компрессор представляет собой поршневой насос-компрессор с приводом от станка-качалки.Each additional pump-compressor is a piston pump-compressor driven by a rocking machine.

По меньшей мере, одна добывающая скважина соединена с сепаратором через автоматизированную групповую замерную установку.At least one production well is connected to the separator through an automated group metering unit.

Сепаратор представляет собой горизонтальный сепаратор, имеющий большой и малый отсеки, при этом в большом отсеке установлена переливная труба для отбора нефти, большой отсек соединен с малым в нижней части через запорный орган для перепуска воды и в верхней части через каплеотбойное устройство, а в малом отсеке размещен гидрозатвор высотой ниже верхнего уровня переливной трубы для отбора нефти.The separator is a horizontal separator having large and small compartments, while an overflow pipe for oil extraction is installed in the large compartment, the large compartment is connected to the small compartment through the shut-off element for water bypass and in the upper part through the drop eliminator, and in the small compartment a water trap is placed below the upper level of the overflow pipe for oil selection.

Выход сепаратора по воде и газу соединен с регулирующим клапаном, связанным с измерителем уровня нефти в большом отсеке.The output of the water and gas separator is connected to a control valve associated with an oil level meter in a large compartment.

На фиг.1 приведена принципиальная схема переработки нефтяного газа и пластовой воды предлагаемой системы.Figure 1 shows a schematic diagram of the processing of oil gas and produced water of the proposed system.

На фиг.2 приведена схема сепарационной установки, используемой в системе.Figure 2 shows a diagram of a separation unit used in the system.

Система включает куст нефтяных (газовых или газоконденсатных) добывающих скважин 1, соединенных через автоматизированную групповую замерную установку 2 с трехфазным сепаратором 3, регулируемым по отборам пластовой воды и газа, регулирующие клапаны 4, 5, 6, 7, насос-компрессор 8 для перекачки нефти с остаточной водой и газом на центральную насосную станцию и насос-компрессор 9 (при необходимости, по меньшей мере, один дополнительный 10) с приводом от станка-качалки 11 для откачки воды и газа, диспергатор 12 и водораспределительную гребенку 13 (при наличии нескольких нагнетательных скважин 14).The system includes a bush of oil (gas or gas condensate) production wells 1, connected through an automated group metering unit 2 with a three-phase separator 3, regulated by production water and gas withdrawals, control valves 4, 5, 6, 7, a pump-compressor 8 for pumping oil with residual water and gas to the central pumping station and pump compressor 9 (if necessary, at least one additional 10) with a drive from a rocking machine 11 for pumping water and gas, a dispersant 12 and a water distribution comb 13 (with Ichii several injection wells 14).

Сепарационная установка предназначена для разделения продукции скважин кустовой площадки на нефть и смесь воды и газа. Установка состоит из горизонтального сепаратора с внутренними устройствами. Сепаратор 3 состоит из большого отсека 15, малого отсека 16 и оборудован перегородкой 17 The separation unit is designed to separate well products from a well pad into oil and a mixture of water and gas. The installation consists of a horizontal separator with internal devices. The separator 3 consists of a large compartment 15, a small compartment 16 and is equipped with a partition 17

на входе продукции для гашения динамического напора входящего потока. Запорная арматура 18 с клапаном в нижней части сепаратора 3 предназначена для перетекания воды из большого отсека в малый. В верхней части сепаратора 3 расположено каплеотбойное устройство 19 для прохождения через него газа. Для выхода воды и газа из малого отсека 16 предусмотрен штуцер 20 с запорной арматурой, для вывода нефти на линию нефтесбора - переливная труба 21 с запорной арматурой для отбора нефти. Перегородка 22 в малом отсеке 16 создает гидрозатвор, предотвращающий проскок нефти. Клапан 23 установлен на линии выхода водогазовой смеси и регулирует подачу отобранной из малого отсека 16 воды вместе с газом к двухфазному насосу для закачки в пласт. Клапан 24 установлен на линии нефтесбора. Сепаратор 3 оснащен также измерителем уровня нефти в большом отсеке.at the input of products to damp the dynamic pressure of the incoming stream. Shut-off valves 18 with a valve in the lower part of the separator 3 is designed to flow water from a large compartment to a small one. In the upper part of the separator 3 there is a dropping device 19 for passing gas through it. For the exit of water and gas from the small compartment 16, a fitting 20 is provided with shut-off valves, for the output of oil to the oil recovery line, an overflow pipe 21 with shut-off valves for oil selection is provided. The baffle 22 in the small compartment 16 creates a water seal that prevents oil spillage. The valve 23 is installed on the outlet line of the gas-water mixture and controls the flow of water taken from the small compartment 16 along with gas to a two-phase pump for injection into the reservoir. Valve 24 is installed on the oil recovery line. The separator 3 is also equipped with an oil level meter in a large compartment.

Основной объем аппарата предназначен для отделения газа от жидкости и для разделения водонефтяной эмульсии на отдельные компоненты. Газоводяная смесь поступает в большой отсек 15 аппарата, при этом вода поступает через запорную арматуру 18 внизу аппарата, газ проходит в верхней части аппарата через каплеотбоное устройство 19. Отметка перегородки 22 гидрозатвора устанавливается на 50 мм ниже плоскости отбора нефти в нефтесбор. Выход воды и газа предусматривается из малого отсека 16 аппарата через клапан 23, связанный с измерителем уровня нефти и контролирующий максимальный уровень нефти в большом отсеке.The main volume of the apparatus is designed to separate gas from a liquid and to separate a water-oil emulsion into separate components. The gas-water mixture enters the large compartment 15 of the apparatus, while water enters through the shut-off valve 18 at the bottom of the apparatus, the gas passes in the upper part of the apparatus through the droplet device 19. The mark of the baffle plate 22 is set 50 mm below the oil extraction plane. The exit of water and gas is provided from the small compartment 16 of the apparatus through a valve 23 connected to the oil level meter and controlling the maximum oil level in the large compartment.

Работа установки происходит следующим образом.The installation is as follows.

1 этап - заполнение аппарата.Stage 1 - filling the apparatus.

В начальный момент задвижка на перепуске воды из большого отсека сепаратора в малый отсек 16 закрыта. Клапан 23 на выходе водогазовой смеси -закрыт принудительно, арматура на переливной трубе 21 выхода нефти в нефтесбор - закрыта. Начинается прием продукции в сепаратор 3, при этом в нем начинает подниматься давление. Уровень давления в сепараторе 3 определяется гидравлическим сопротивлением системы нефтесбора.At the initial moment, the valve at the bypass of water from the large compartment of the separator into the small compartment 16 is closed. The valve 23 at the outlet of the water-gas mixture is closed forcibly, the valves on the overflow pipe 21 of the oil outlet to the oil gathering are closed. The acceptance of products to the separator 3 begins, while the pressure begins to rise in it. The pressure level in the separator 3 is determined by the hydraulic resistance of the oil recovery system.

При заполнении аппарата необходимо выдержать время отстоя воды от нефти в большом отсеке 15 не менее 30 минут, после чего можно открыть задвижку на перепуске воды в малый отсек 16. Выдержка времени необходима для создания границы раздела фаз «вода-нефть» и исключения попадания нефти в малый отсек 16. В процессе заполнения аппарата необходимо добиться перелива нефти через штуцер отбора нефти в линию нефтесбора для заполнения гидрозатвора на трубопроводе. Это заполнение можно выполнить перед включением в работу аппарата в ручном режиме методом заливки водой.When filling the apparatus, it is necessary to withstand the time of water sludge from oil in the large compartment 15 for at least 30 minutes, after which you can open the valve at the water bypass into the small compartment 16. The time delay is necessary to create a water-oil interface and to prevent oil from entering the small compartment 16. In the process of filling the apparatus, it is necessary to achieve an overflow of oil through the oil extraction fitting into the oil recovery line to fill the hydraulic seal on the pipeline. This filling can be done before turning on the device in manual mode by pouring water.

2 этап - нормальная работа.Stage 2 - normal work.

Продукция скважин поступает в большой отсек 15 сепаратора 3, где происходит ее разделение на газ, нефть и воду. Газ перемещается через ситчатое каплеотбойное устройство 19 в малый отсек 16 аппарата. Вода под давлением столба жидкости в большом отсеке 15 перетекает через открытую задвижку запорной арматуры в малый отсек 16. Из малого отсека 16 вода вместе с газом отбирается на прием двухфазного насоса для закачки в пласт.Well production enters the large compartment 15 of the separator 3, where it is divided into gas, oil and water. Gas moves through a sieve drip device 19 into a small compartment 16 of the apparatus. Water under pressure of a liquid column in a large compartment 15 flows through an open valve of shutoff valves into a small compartment 16. From a small compartment 16, water and gas are taken to receive a two-phase pump for injection into the reservoir.

При подъеме уровня жидкости в большом отсеке 15 аппарата выше заборного штуцера нефть перетекает через штуцер отбора нефти в трубопровод нефтесбора.When the liquid level rises in the large compartment 15 of the apparatus above the intake nozzle, oil flows through the oil extraction nozzle into the oil recovery pipeline.

Отбор нефти из большого отсека 15 сепаратора 3 и отбор воды из малого отсека 16 выполнен таким образом, что при наличии открытых выходов уровень нефти и уровень воды стабилизируются на отметках выхода. При этом важно, чтобы водогазовая смесь поступала на прием двухфазного насоса более или менее однородной смесью, чтобы избежать перегрева насоса-компрессора, который может наступить при подаче газа без воды на прием машины. Если линия нефтесбора не справляется с выводом нефти, начинается подъем уровня выше штуцера отбора нефти, что может привести к ее переливу в малый отсек 16. Рост уровня нефти является свидетельством того, что трубопровод нефтесбора не справляется с нагрузкой от сепаратора 3. Рост уровня нефти формирует сигнал клапану 23, который установлен на линии выхода водогазовой смеси, на закрытие. Это приводит к снижению отбора газа и The selection of oil from the large compartment 15 of the separator 3 and the selection of water from the small compartment 16 is performed in such a way that, in the presence of open exits, the oil level and water level are stabilized at the exit marks. It is important that the water-gas mixture is received at the intake of the two-phase pump by a more or less homogeneous mixture in order to avoid overheating of the compressor pump, which can occur when gas is supplied without water to the machine. If the oil recovery line does not cope with the oil withdrawal, the level begins to rise above the oil extraction fitting, which can lead to its overflow into the small compartment 16. An increase in the oil level is an indication that the oil recovery pipeline cannot cope with the load from the separator 3. An increase in the oil level forms a signal to the valve 23, which is installed on the outlet line of the water-gas mixture, to close. This leads to a decrease in gas extraction and

соответствующему повышению давления в сепараторе 3. Повышение давления в сепараторе 3 приводит к увеличению пропускной способности нефтесборного трубопровода. Рост давления в сепараторе 3 будет происходить до тех пор, пока не наступит равновесие между приходом нефти в сепаратор 3 и ее расходом в нефтесборном трубопроводе.a corresponding increase in pressure in the separator 3. An increase in pressure in the separator 3 leads to an increase in the throughput of the oil pipeline. The increase in pressure in the separator 3 will occur until there is a balance between the flow of oil to the separator 3 and its flow rate in the oil collecting pipeline.

Снижение уровня нефти в большом отсеке 15 аппарата до номинального значения является свидетельством того, что необходимое равновесие достигнуто. При снижении уровня нефти происходит пропорциональное увеличение открытия клапана 23 на выходе водогазовой смеси.A decrease in the oil level in the large compartment 15 of the apparatus to the nominal value is an indication that the necessary equilibrium has been achieved. When the oil level decreases, there is a proportional increase in the opening of valve 23 at the outlet of the water-gas mixture.

Возможно использование других конструкций сепараторов.Other separator designs are possible.

На выходе из насоса-компрессора 9 перед закачкой водогазовой смеси в нагнетательную скважину 14 может быть установлен газодинамический диспергатор 12 для получения регулируемой мелкодисперсной водогазовой смеси с газосодержанием от 10 до 30 объемных процентов при давлении от 15 МПа и выше с сохранением структуры смеси от устья нагнетательных скважин 14 до фильтрации в поровом пространстве и повышении температуры смеси до 80-90 и более градусов Цельсия.At the outlet of the pump-compressor 9, before gas-water mixture is injected into the injection well 14, a gas-dynamic dispersant 12 can be installed to obtain an adjustable finely dispersed water-gas mixture with a gas content of 10 to 30 volume percent at a pressure of 15 MPa and higher while maintaining the structure of the mixture from the mouth of the injection wells 14 to filter in the pore space and increase the temperature of the mixture to 80-90 or more degrees Celsius.

При необходимости поршневые насосы-компрессоры 9, 10 можно устанавливать последовательно один за другим для повышения давления до 27-30 МПа и обеспечения закачки мелкодисперсной водогазовой смеси в низкопроницаемые пласты. Закачку осуществляют при компремировании водогазовой смеси насосом-компрессором 9 (10) не менее чем в 15 раз.If necessary, piston pump compressors 9, 10 can be installed sequentially one after the other to increase pressure to 27-30 MPa and to ensure the injection of finely dispersed water-gas mixture into low-permeable formations. The injection is carried out by compressing the water-gas mixture with a pump-compressor 9 (10) at least 15 times.

Для повышения приемистости можно использовать различного назначения химические реагенты, поверхностно-активные вещества и кислоты.To increase the throttle response, chemical reagents, surfactants, and acids can be used for various purposes.

Для увеличения производительности системы можно установить расчетное количество дополнительных сепараторов.To increase system performance, you can set the estimated number of additional separators.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.INFORMATION SOURCES.

1. РД 39-0148311-605-86. Унифицированные технологические схемы сбора, транспорта и подготовки нефти, газа и воды нефтедобывающих районов. Миннефтепром, 1986.1. RD 39-0148311-605-86. Unified technological schemes for the collection, transport and preparation of oil, gas and water in oil producing regions. Minnefteprom, 1986.

2. Нормы технологического проектирования, сбора, транспорта, подготовки нефти, газа и воды. ВНТП 3-85. Миннефтепром, 1985.2. Norms of technological design, collection, transport, preparation of oil, gas and water. VNTP 3-85. Minnefteprom, 1985.

3. СИТЕНКОВ В.Т. и др. Оптимизация системы обустройства нефтяного месторождения, журнал "Нефтегазовые технологии", №2, 2002.3. CITENKOV V.T. et al. Optimization of an oil field arrangement system, journal "Oil and Gas Technologies", No. 2, 2002.

4. RU 2257491 С2, МПК F 04 B 47/00, 27.07.20054. RU 2257491 C2, IPC F 04 B 47/00, 07.27.2005

Claims (8)

1. Система для 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, предназначенным для подачи водо-газовой смеси в нагнетательную скважину или на водораспределительную гребенку нагнетательных скважин.1. A system for utilization of associated produced gas and produced water, comprising at least one producing well connected to a separator, an oil separator outlet with residual water and gas connected to a first compressor pump, an outlet or outputs of the separator through water, and gas are connected to the second pump-compressor, designed to supply the water-gas mixture to the injection well or to the water distribution comb of the injection wells. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что выход второго насос-компрессора соединен с диспергатором, соединенным с нагнетательной скважиной или с водораспределительной гребенкой нагнетательных скважин.2. The system according to claim 1, characterized in that the output of the second pump compressor is connected to a dispersant connected to an injection well or to a water distribution comb of injection wells. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что первый и второй насосы-компрессоры представляют собой поршневые насос-компрессоры с приводом от станка-качалки.3. The system according to claim 1, characterized in that the first and second pump-compressors are reciprocating pump-compressors driven by a rocking machine. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным насосом-компрессором, подсоединенным последовательно с первым насосом-компрессором.4. The system according to claim 1, characterized in that it is equipped with at least one additional pump-compressor connected in series with the first pump-compressor. 5. Система по п.4, отличающаяся тем, что каждый дополнительный насос-компрессор представляет собой поршневой насос-компрессор с приводом от станка-качалки.5. The system according to claim 4, characterized in that each additional pump-compressor is a piston pump-compressor driven by a rocking machine. 6. Система по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна добывающая скважина соединена с сепаратором через автоматизированную групповую замерную установку.6. The system according to claim 1, characterized in that at least one production well is connected to the separator through an automated group metering unit. 7. Система по п.1, отличающаяся тем, что сепаратор представляет собой горизонтальный сепаратор, имеющий большой и малый отсеки, при этом в большом отсеке установлена переливная труба для отбора нефти, большой отсек соединен с малым в нижней части через запорный орган для перепуска воды и в верхней части через каплеотбойное устройство, а в малом отсеке размещен гидрозатвор высотой ниже верхнего уровня переливной трубы для отбора нефти.7. The system according to claim 1, characterized in that the separator is a horizontal separator having a large and small compartments, while an overflow pipe for taking oil is installed in the large compartment, the large compartment is connected to the small compartment through the shut-off element for water bypass and in the upper part through a droplet-breaking device, and in a small compartment there is a water seal with a height lower than the upper level of the overflow pipe for oil selection. 8. Система по п.7, отличающаяся тем, что выход сепаратора по воде и газу соединен с регулирующим клапаном, связанным с измерителем уровня нефти в большом отсеке.

8. The system according to claim 7, characterized in that the outlet of the separator for water and gas is connected to a control valve associated with an oil level meter in a large compartment.