CN110630241A - 火驱产出气的回注系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种火驱产出气的回注系统。该回注系统用于连通气源井和注入井，气源井输出产出气，回注系统包括：增压装置，具有入口和出口，增压装置包括至少一个增压设备，增压装置的入口与气源井连通，增压装置的出口与注入井连通。该回注系统与常规的地面处理工艺相比较，在非甲烷总烃不超标区域，不需要设置专门的脱硫装置及更换脱硫药剂；在非甲烷总烃超标区域，除不需要设置脱硫工艺外，也不需要对产出气进行热氧化处理。在环境保护方面，产出气直接注入油层，不直接向大气排放，兼顾经济性和实用性。
Description
技术领域
本申请涉及石油领域，具体而言，涉及一种火驱产出气的回注系统。
背景技术
火驱开采是通过加热地层使原油达到燃点，向油层内连续注入空气，利用原油中10～15％的重质组分作为燃料就地燃烧，燃烧产生的热量、气体、水蒸汽与气态烃等形成多种驱替作用，把原油驱向生产井。火驱生产井的产出气组分复杂，主要含有N2和CO2，此外还有少量O2、H2、C1～C5+、CO、H2S等气体。这些产出气的常规处理成本高，承受着较大的环境保护压力。
目前，火驱产出气以在地面处理后排放为主，主要处理方法包括变压吸附处理技术、化学剂除硫法以及热氧化+石膏法。
其中，变压吸附处理技术是指产出气从井底到井口后进入地面处理装置(包括缓冲罐、预处理罐和吸附塔等)，CH4和CO2吸附在吸附塔内，N2等排放至大气中。这种工艺可以将火驱产出气中的杂质气体排出，回收纯度较高的CH4。
变压吸附处理技术能够有效回收火驱产出气中的CH4，但是对CO、H2S和轻烃等不能有效处理，直接排放后将对大气环境造成污染；同时吸附填料剂受气体组分种类和浓度范围的影响较大，操作不当会造成吸附剂填料失去活性。
针对非甲烷烃不超标的产出气，以“化学剂除硫”处理技术，即火驱产出气从井口通往高空放散管排放前，先进行预处理脱去H2S，之后从高空放散管排出。针对非甲烷烃和H2S均超标的产出气，通过燃烧将产出气中的H2S和烃类等全部氧化为SO2和CO2等，再采用石膏法除去其中的SO2，达标处理后排放。
“化学剂除硫”和“热氧化+石膏法”均存在两方面的缺点，一是只能对火驱产出气中的部分组分气体进行处理，能处理的气体组分有限；二是组分复杂多样的火驱产出气进入处理装置后，一方面易造成药剂中毒失效，另一方面药剂使用周期短，需要经常更换，处理成本较高，经济实用性效果较差。
如何低成本且低排放处理产出气成为制约火驱采油技术大规模应用的重要因素。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种火驱产出气的回注系统，以解决现有技术中的产出气的处理难以同时实现低成本与低排放的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种火驱产出气的回注系统，该回注系统用于连通气源井和注入井，上述气源井输出产出气，上述回注系统包括：增压装置，具有入口和出口，上述增压装置包括至少一个增压设备，上述增压装置的入口与气源井连通，上述增压装置的出口与注入井连通。
进一步地，上述增压装置包括至少两个依次连通且沿远离上述气源井的方向压力依次增加的上述增压设备。
进一步地，上述增压装置包括两个上述增压设备，两个上述增压设备分别是第一增压设备和第二增压设备，上述第一增压设备的入口为上述增压装置的入口，上述第二增压设备的出口为上述增压装置的出口。
进一步地，上述第一增压设备为螺杆压缩机，上述第二增压设备为往复式压缩机。
进一步地，上述回注系统还包括：脱水设备，一端与上述第一增压设备连通，另一端与上述第二增压设备连通。
进一步地，上述脱水设备为分子筛脱水设备。
进一步地，上述回注系统还包括：至少一个气液分离设备，包括入口和气体出口，上述气液分离设备的气体出口与上述增压设备的入口连通，或者上述气液分离设备的入口与上述增压设备的出口连通。
进一步地，上述气液分离设备包括液体出口，上述回注系统还包括：污油收集设备，与上述液体出口连通。
进一步地，上述回注系统还包括四个气液分离设备，分别为第一气液分离设备、第二气液分离设备、第三气液分离设备和第四气液分离设备，上述第一气液分离设备的入口与上述气源井连通，上述第一气液分离设备的气体出口与上述第一增压设备的入口连通，上述第二气液分离设备的入口与上述第一增压设备的出口连通，上述第二气液分离设备的气体出口与上述第三气液分离设备的入口连通，上述第三气液分离设备的气体出口与上述第二增压设备的入口连通，上述第四气液分离设备的入口与上述第二增压设备的出口连通，上述第四气液分离设备的气体出口与上述注入井连通。
进一步地，各上述气液分离设备为分离撬。
进一步地，上述回注系统还包括：第一气体计量设备，设置在上述气源井与上述增压装置的入口之间；第二气体计量设备，设置在上述注入井与上述增压装置的出口之间。
进一步地，上述注入井有多个，上述回注系统还包括配气设备，上述配气设备设置在上述增压装置的出口与各上述注入井之间，上述配气设备用于将增压装置的出口输出的产出气分配到各上述注入井中。
进一步地，上述第二增压设备与上述气源井之间的连接管路为非金属复合管，上述第二增压设备与上述注入井之间的连接管路为双金属复合管。
应用本申请的技术方案，上述的回注系统中，经气源井输出的产出气经过增压装置增压处理后，满足了回注的工艺要求，然后回注到注入井中，进行驱油。一方面，该回注系统解决了有害组分因超标不能排放的问题；另一方面，能提高油藏原油采收率，是一种有效的原油增产手段，实现了火驱产出气的安全高效利用，更有利于油田的可持续发展。
该回注系统与常规的地面处理工艺相比较，在非甲烷总烃不超标区域，不需要设置专门的脱硫装置及更换脱硫药剂；在非甲烷总烃超标区域，除不需要设置脱硫工艺外，也不需要对产出气进行热氧化处理。在环境保护方面，产出气直接注入油层，不直接向大气排放，兼顾经济性和实用性。
因此，本发明的回注系统对降低环境污染，实现油田清洁开发具有经济和环保双重效益。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请的火驱产出气的回注系统的实施例的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、第一气体计量设备；20、第一气液分离设备；30、第一增压设备；40、第二气液分离设备；50、脱水设备；60、第三气液分离设备；70、第二增压设备；80、第四气液分离设备；90、配气设备；100、第二气体计量设备。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
正如背景技术所介绍的，现有技术中的产出气的处理难以同时实现低成本与低排放，为了解决如上的问题，本申请提出了一种火驱产出气的回注系统。
火驱产出气是原油在地下燃烧后的产物，主要由注入空气和原油发生氧化反应后的烷烃和水蒸气等组成，它的组成受地下燃烧状况、空气的注入速度、注入压力、原油成分等因素的影响，所以火驱后产生的气体组成不是一成不变的，而是动态变化的。常见的组分包括：C1～C5+、CO2、H2S、N2、H2、O2、CO、SO2等。产出气中的H2S、非甲烷总烃等有害气体不能直接排放，同时碳排放产生的温室效应也不得不引起重视。
本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种火驱产出气的回注系统，上述回注系统用于连通气源井和注入井，上述气源井输出产出气，该回注系统包括增压装置，该增压装置具有入口和出口，上述增压装置包括至少一个增压设备，上述增压装置的入口与气源井连通，上述增压装置的出口与注入井连通。
上述的回注系统中，经气源井输出的产出气经过增压装置增压处理后，满足了回注的工艺要求，然后回注到注入井中，进行驱油。一方面，该回注系统解决了有害组分因超标不能排放的问题；另一方面，能提高油藏原油采收率，是一种有效的原油增产手段，实现了火驱产出气的安全高效利用，更有利于油田的可持续发展。
该回注系统与常规的地面处理工艺相比较，在非甲烷总烃不超标区域，不需要设置专门的脱硫装置(塔、罐)及更换脱硫药剂；在非甲烷总烃超标区域，除不需要设置脱硫工艺外，也不需要对产出气进行热氧化处理。在环境保护方面，产出气直接注入油层，不直接向大气排放，兼顾经济性和实用性。
因此，本发明的回注系统对降低环境污染，实现油田清洁开发具有经济和环保双重效益。
为了以简单的方式满足回注工艺的压力要求，本申请的一种实施例中，上述增压装置包括至少两个依次连通且沿远离上述气源井的方向压力依次增加的上述增压设备，即多个增压设备依次连通，且在气源井到注入井的方向上，多个增压设备中的压力依次递增，这样能够更好地满足回注工艺对注入气的要求。
本申请的一种具体的实施例中，如图1所示，上述增压装置包括两个上述增压设备，两个上述增压设备分别是第一增压设备30和第二增压设备70，上述第一增压设备30的入口为上述增压装置的入口，上述第二增压设备70的出口为上述增压装置的出口。通过两个增压设备可以进一步保证实现对产出气的增压处理以满足回注工艺对回注气体的要求，且保证回注系统的设备成本较低。
为了进一步保证产出气经过两个增压设备处理后，压力能够满足回注工艺的要求，本申请的一种实施例中，上述第一增压设备30的出口的压力在1.2～1.5MPa之间，上述第一增压设备30的出口的温度在30～60℃之间；上述第二增压设备70的出口的压力在15～25MPa之间，上述第二增压设备70的出口的温度在50～60℃之间。
当然，上述的第一增压设备和第二增压设备的出口温度和出口压力并不限于上述的限定，还可以根据实际情况选择其他合适的温度范围和压力范围，具体地，可以根据实际要回注的底层的可承受的最大压力来确定第一增压设备和第二增压设备的出口压力。
一种具体的实施例中，上述第一增压设备30为螺杆压缩机，上述第二增压设备70为往复式压缩机。
当然，本申请中的第一增压设备和第二增压设备的具体类型和结构并不限于上述的两种，还可以是现有技术中的任何可以实现对产出气增压的两个增压设备，比如，产气量较大时采用离心式压缩机，本领域技术人员可以根据是情况选择合适的两个增压设备分别作为本申请的第一增压设备和第二增压设备。
当产出气中包括水、H2S和CO2等时，会加速各个设备以及管道的腐蚀，并且，产出气经过第一增压设备之后脱水的费用低于先脱水进行第一次增压的费用，因此，为了进一步避免产出气中的水对增压设备以及连接管路等的腐蚀，同时，进一步降低回注系统的成本，本申请中的一种实施例中，如图1所示，上述回注系统还包括脱水设备50，一端与上述第一增压设备30连通，另一端与上述第二增压设备70连通。
当本申请中的增压装置中包括多个增压设备时，优选脱水设备还是设置在第一增压设备和第二增压设备之间。
常见的脱水设备有低温分离设备、溶剂吸收设备和固体吸附设备等。溶剂吸收设备是利用脱水剂的良好吸水性能，通过在吸收设备内进行气液传质脱出气体中的水分，当含有H2S、CO2等酸性组分时，会对设备以及管道造成腐蚀。并且，这几种脱水设备的成本较高，为了进一步避免对管道以及设备的腐蚀，且降低回注系统的成本，本申请的一种实施例中，上述脱水设备50为分子筛脱水设备，该脱水设备采用变温吸附原理，不同于丙烷制冷，不需要注入甲醇和再生。
本申请的另一种实施例中，上述脱水设备50中的压力在1.～1.4MPa之间，上述脱水设备50中的温度在-5～5℃之间，这样能够进一步确保产出气在输送和注入过程中不产生液态水及生成水合物，进一步避免对后续的设备以及管线的腐蚀。
为了进一步将产出气中的液体分离出来，本申请的一种实施例中，上述回注系统还包括至少一个气液分离设备，包括入口和气体出口，上述气体出口与上述增压设备的入口连通，或者上述气液分离设备的入口与上述增压设备的出口连通。
本申请的一种具体的实施例中，如图1所示，上述回注系统还包括四个气液分离设备，分别为第一气液分离设备20、第二气液分离设备40、第三气液分离设备60和第四气液分离设备80，上述第一气液分离设备的入口与上述气源井连通，上述第一气液分离设备20的气体出口与上述第一增压设备30的入口连通，上述第二气液分离设备40的入口与上述第一增压设备30的出口连通，上述第二气液分离设备40的气体出口与上述第三气液分离设备60的入口连通，上述第三气液分离设备60的气体出口与上述第二增压设备70的入口连通，上述第四气液分离设备80的入口与上述第二增压设备70的出口连通，上述第四气液分离设备80的气体出口与上述注入井连通。这样可以进一步确保将产出气中的液体排出彻底。
上述的各气液分离设备还包括液体出口，上述液体出口与污油池连通，即将气液分离出来的液体排入到污油池中进行回收。
本申请的再一种实施例中，各上述气液分离设备为分离撬。该分离撬为与增压设备匹配的气液分离设备，能够进一步降低回注系统的成本。
为了将产出气合理分配到注入井中，本申请的一种实施例中，上述回注系统还包括第一气体计量设备10和第二气体计量设备100，其中，第一气体计量设备10设置在上述气源井与上述增压装置的入口之间，用于计量从气源井中产出的产出气的体积；第二气体计量设备100设置在上述注入井与上述增压装置的出口之间，用于计量实际进入到注入井中的气体的体积，从而合理控制注入到各个注入井中的气体的体积。
本申请的又一种实施例中，上述注入井有多个，上述回注系统还包括配气设备90，上述配气设备90设置在上述增压装置的出口与各上述注入井之间，上述配气设备90用于将增压装置的出口输出的产出气分配到各上述注入井中。
本申请的再一种实施例中，上述第二增压设备70与上述气源井之间的连接管路为非金属复合管，在第二增压设备之前，产出气的压力较小，该非金属复合管能够抵抗该抗压，并且该非金属复合管的成本较低，上述第二增压设备70与上述注入井之间的连接管路为双金属复合管，由于经过第二增压设备增压后，产出气的压力较大，该双金属复合管的抗压能力更强。
一种优选的实施例中，上述双金属复合管的外层为碳钢，内层为不锈钢。
当然，本申请中的第二增压设备70与上述气源井之间的连接管路可以为其他满足工艺要切的连接管路，上述第二增压设备70与上述注入井之间的连接管路也可以为其他满足工艺要切的连接管路，并不限于上述材料的连接管路。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例来说明本申请的技术方案和技术效果。
实施例1
回注的地层可以承受的最大压强为20MPa，如图1所示，火驱产出气的回注系统包括依次连通的第一气体计量设备10、第一气液分离设备20、第一增压设备30、第二气液分离设备40、脱水设备50、第三气液分离设备60、第二增压设备70、第四气液分离设备80、配气设备90、第二气体计量设备100。该回注系统还包括污油收集设备，图中未示出，具体为污油池，其中，各气液分离设备为分离撬，脱水设备50为分子筛脱水设备，第一增压设备30为螺杆压缩机，上述第二增压设备70为往复式压缩机，配气设备为配气撬。
该回注系统的工作过程包括：
气源井的产出气(P＝0.1～0.25Mpa，T＝30～60℃)先经过第一气体计量设备10进行计量，然后在第一气液分离设备20中进行气液分离(分离出的液体经过液体出口进入污油池进行回收)，气体经过气体出口进入第一增压设备30(P＝1.2MPa，T＝0℃)中进行增压，增压后进入到第二气液分离设备40中进行气液分离(分离出的液体经过液体出口进入污油池回收)，气体经过气体出口进入分子筛脱水设备中进行深度脱水，脱水设备中的压力为A，温度为C。脱去水以后的气体(P＝1.0～1.1MPa，T＝-5℃)进入第三气液分离设备中进行气液分离(分离出的液体进入污油回收池)，气体进入第二增压设备70(P＝20MPa，T＝55℃)中进行增压，增压后的气体进入第四气液分离设备气液分离(分离出的液体进入污油回收池)，气体经过配气撬分配、输送至各个注入井，在井口计量后回注地层。
产出气从井口至第二增压设备的入口前，压力较低，连接管路采用非金属复合管；从第二增压设备的出口至注入井井口，压力较高，采用双金属复合管(具体外层为碳钢、内层为不锈钢)。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
本申请的回注系统中，经气源井输出的产出气经过增压装置增压处理后，满足了回注的工艺要求，然后回注到注入井中，进行驱油。一方面，该回注系统解决了有害组分因超标不能排放的问题；另一方面，能提高油藏原油采收率，是一种有效的原油增产手段，实现了火驱产出气的安全高效利用，更有利于油田的可持续发展。
该回注系统与常规的地面处理工艺相比较，在非甲烷总烃不超标区域，不需要设置专门的脱硫装置(塔、罐)及更换脱硫药剂；在非甲烷总烃超标区域，除不需要设置脱硫工艺外，也不需要对产出气进行热氧化处理。在环境保护方面，产出气直接注入油层，不直接向大气排放，兼顾经济性和实用性。
因此，本发明的回注系统对降低环境污染，实现油田清洁开发具有经济和环保双重效益。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种火驱产出气的回注系统，其特征在于，所述回注系统用于连通气源井和注入井，所述气源井输出产出气，所述回注系统包括：
增压装置，具有入口和出口，所述增压装置包括至少一个增压设备，所述增压装置的入口与气源井连通，所述增压装置的出口与注入井连通。
2.根据权利要求1所述的回注系统，其特征在于，所述增压装置包括至少两个依次连通且沿远离所述气源井的方向压力依次增加的所述增压设备。
3.根据权利要求1所述的回注系统，其特征在于，所述增压装置包括两个所述增压设备，两个所述增压设备分别是第一增压设备和第二增压设备，所述第一增压设备的入口为所述增压装置的入口，所述第二增压设备的出口为所述增压装置的出口。
4.根据权利要求3所述的回注系统，其特征在于，所述第一增压设备为螺杆压缩机，所述第二增压设备为往复式压缩机。
5.根据权利要求3所述的回注系统，其特征在于，所述回注系统还包括：
脱水设备，一端与所述第一增压设备连通，另一端与所述第二增压设备连通。
6.根据权利要求5所述的回注系统，其特征在于，所述脱水设备为分子筛脱水设备。
7.根据权利要求3所述的回注系统，其特征在于，所述回注系统还包括：
至少一个气液分离设备，包括入口和气体出口，所述气液分离设备的气体出口与所述增压设备的入口连通，或者所述气液分离设备的入口与所述增压设备的出口连通。
8.根据权利要求7所述的回注系统，其特征在于，所述气液分离设备包括液体出口，所述回注系统还包括：
污油收集设备，与所述液体出口连通。
9.根据权利要求7所述的回注系统，其特征在于，所述回注系统还包括四个气液分离设备，分别为第一气液分离设备、第二气液分离设备、第三气液分离设备和第四气液分离设备，所述第一气液分离设备的入口与所述气源井连通，所述第一气液分离设备的气体出口与所述第一增压设备的入口连通，所述第二气液分离设备的入口与所述第一增压设备的出口连通，所述第二气液分离设备的气体出口与所述第三气液分离设备的入口连通，所述第三气液分离设备的气体出口与所述第二增压设备的入口连通，所述第四气液分离设备的入口与所述第二增压设备的出口连通，所述第四气液分离设备的气体出口与所述注入井连通。
10.根据权利要求9所述的回注系统，其特征在于，各所述气液分离设备为分离撬。
11.根据权利要求1所述的回注系统，其特征在于，所述回注系统还包括：
第一气体计量设备，设置在所述气源井与所述增压装置的入口之间；以及
第二气体计量设备，设置在所述注入井与所述增压装置的出口之间。
12.根据权利要求1所述的回注系统，其特征在于，所述注入井有多个，所述回注系统还包括配气设备，所述配气设备设置在所述增压装置的出口与各所述注入井之间，所述配气设备用于将增压装置的出口输出的产出气分配到各所述注入井中。
13.根据权利要求3所述的回注系统，其特征在于，所述第二增压设备与所述气源井之间的连接管路为非金属复合管，所述第二增压设备与所述注入井之间的连接管路为双金属复合管。
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