EA043274B1

EA043274B1 - METHOD FOR GAS INJECTION INTO FORMATION (VERSIONS)

Info

Publication number: EA043274B1
Application number: EA202192950
Authority: EA
Inventors: Салават Зайнетдинович Имаев
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Аэрогаз"
Priority date: 2020-11-17
Filing date: 2021-08-03
Publication date: 2023-05-04

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к нефтяной и газодобывающей промышленности и может быть использовано при разработке газоконденсатных месторождений и для утилизации нефтяных попутных газов.The invention relates to the oil and gas industry and can be used in the development of gas condensate fields and for the disposal of associated petroleum gases.

Уровень техникиState of the art

В основе предлагаемого изобретения лежит сайклинг-процесс - способ разработки месторождений с поддержанием пластового давления посредством обратной закачки газа в пласт. При этом для закачки в пласт используется газ, добываемый на данном месторождении (а в случае необходимости - из других месторождений), после извлечения из него углеводородного конденсата. В зависимости от соотношения объёмов закачиваемого и добытого газов различают полный и частичный сайклинг-процесс. В первом случае в пласт закачивают весь добываемый на месторождении газ после извлечения из него углеводородов C₅+B.The proposed invention is based on the cycling process - a method of developing deposits with maintaining reservoir pressure by re-injecting gas into the reservoir. In this case, for injection into the reservoir, gas produced at this field (and, if necessary, from other fields) is used after hydrocarbon condensate has been extracted from it. Depending on the ratio of the volumes of injected and produced gases, a full and partial cycling process is distinguished. In the first case, all the gas produced in the field is pumped into the formation after the extraction of C ₅ +B hydrocarbons from it.

Предлагаемое изобретение относится к частичному сайклинг-процессу, в котором первая часть добываемого газа подается в магистральный газопровод, а вторая часть подается на закачку в пласт. Обычно, при частичном сайклинг-процессе, весь добываемый газ проходит обработку на установках комплексной подготовки газа (УКПГ) или на газоперерабатывающих заводах (ГПЗ), где газ проходит несколько стадий обработки, в результате чего газ осушается (частично или полностью удаляются пары воды) и из него извлекаются товарные продукты, такие как, например, этановая фракция, пропановая фракция, стабильный газовый бензин, или ШФЛУ (углеводородные компоненты С3+). Обработанный газ после УКПГ или ГПЗ делится на две части, одна часть подается в магистральный газопровод, а вторая часть сжимается при помощи компрессоров и подается в нагнетательные скважины. При такой организации сайклинг-процесса происходит извлечение целевых фракций из всего объема добываемого газа, однако высокая стоимость компрессоров закачки газа в пласт, приводит к существенному ухудшению экономических показателей разработки месторождения.The present invention relates to a partial cycling process, in which the first part of the produced gas is supplied to the main gas pipeline, and the second part is supplied for injection into the reservoir. Usually, with a partial cycling process, all produced gas is processed at complex gas treatment plants (GTP) or gas processing plants (GPP), where the gas goes through several stages of treatment, as a result of which the gas is dried (partially or completely removes water vapor) and marketable products are extracted from it, such as, for example, ethane fraction, propane fraction, stable gas gasoline, or NGLs (C3+ hydrocarbon components). The processed gas after the GTP or GPP is divided into two parts, one part is fed into the main gas pipeline, and the second part is compressed by compressors and fed into injection wells. With such an organization of the cycling process, the target fractions are extracted from the entire volume of produced gas, however, the high cost of compressors for pumping gas into the reservoir leads to a significant deterioration in the economic indicators of field development.

Детально описанный процесс организации сайклинг-процесса газа с месторождений, содержащих кислые компоненты, такие как сероводород или углекислый газ описан в [1] Rojey Alexandra, Gas Cycling. A new Approach. Proceedings of the seminar held in 1998, Rueil-Malmaison, France. May 1999, page 34. В описанном в книге сайклинг-процессе добываемый вместе с углеводородным конденсатом газ проходит последовательно следующие стадии:A detailed description of the organization of the cycling process of gas from deposits containing acidic components such as hydrogen sulfide or carbon dioxide is described in [1] Rojey Alexandra, Gas Cycling. A new Approach. Proceedings of the seminar held in 1998, Rueil-Malmaison, France. May 1999, page 34. In the cycling process described in the book, the gas produced together with hydrocarbon condensate goes through the following stages in sequence:

1) сепарации и разделения газа и конденсата,1) separation and separation of gas and condensate,

2) очистки газа от кислых компонентов,2) gas purification from acidic components,

3) осушку газа от влаги,3) gas drying from moisture,

4) процесс извлечения из газа целевой фракции (стабильного газового бензина или компонентов тяжелее пропана С3+),4) the process of extracting the target fraction from gas (stable gas gasoline or components heavier than C3 + propane),

5) разделения газа на первую часть, сдаваемую потребителю, и на вторую часть, подаваемую на закачку газа в пласт,5) separating the gas into the first part delivered to the consumer and the second part supplied for gas injection into the reservoir,

6) сжатия второй части газа в компрессоре и подачу газа в нагнетательные скважины.6) compressing the second part of the gas in the compressor and supplying gas to injection wells.

Существенным недостатком описанного сайклинг-процесса является то, что в процессе обработки газа происходит падение давления газа, поэтому для закачки газа в пласт необходима компрессорная станция большой мощности, что приводит к необходимости установки на компрессорах газотурбинных приводов большой мощности, что существенно увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты на организацию сайклинг-процесса.A significant disadvantage of the described cycling process is that in the process of gas treatment, a drop in gas pressure occurs, therefore, a high-capacity compressor station is required to pump gas into the reservoir, which leads to the need to install high-capacity gas turbine drives on compressors, which significantly increases capital and operating costs. on the organization of the cycling process.

Процесс извлечения из газа целевой фракции (стабильного газового бензина - компоненты С5+, или компонентов тяжелее пропана С3+), в описанном выше примере стадия 4, обычно осуществляется в установке низкотемпературной конденсации с использованием турбодетандерного агрегата. Применение турбодетандерного агрегата в установках низкотемпературной конденсации (НТК) детально описано в [2] (см. патент на полезную модель RU128923U1, МПК F25J 3/02, опубл. 10.06.2013).The process of extracting the target fraction from the gas (stable gas gasoline - components C5+, or components heavier than propane C3+), in the example described above, stage 4, is usually carried out in a low-temperature condensation unit using a turbo-expander unit. The use of a turbo-expander unit in low-temperature condensation units (LTC) is described in detail in [2] (see utility model patent RU128923U1, IPC F25J 3/02, publ. 10.06.2013).

В [2] представлен процесс, в котором газ в установке НТК последовательно проходит следующие стадии:In [2], a process is presented in which the gas in the NTC unit successively passes through the following stages:

1) охлаждения газа в первых теплообменниках, в результате чего происходит конденсация тяжелых фракций, входящих в состав природного газа, и образования в газе углеводородного конденсата,1) gas cooling in the first heat exchangers, resulting in the condensation of heavy fractions that are part of natural gas, and the formation of hydrocarbon condensate in the gas,

2) сепарации из газа углеводородного конденсата,2) separation of hydrocarbon condensate from gas,

3) охлаждения газа во вторых теплообменниках, в результате чего происходит последующая конденсация тяжелых фракций, входящих в состав природного газа, и образования в газе дополнительного углеводородного конденсата,3) gas cooling in the second heat exchangers, resulting in the subsequent condensation of heavy fractions that are part of natural gas, and the formation of additional hydrocarbon condensate in the gas,

4) сепарации из газа дополнительного углеводородного конденсата, с получением отсепарированного газа.4) separation of additional hydrocarbon condensate from the gas to obtain separated gas.

5) расширения отсепарированного газа в турбине турбодетандерного агрегата, с одновременным охлаждением газа и формированием двухфазного потока,5) expansion of the separated gas in the turbine of the turbo-expander unit, with simultaneous cooling of the gas and the formation of a two-phase flow,

6) процесс ректификации двухфазного потока в ректификационной колонне, с отбором отбензиненного газа с верха ректификационной колонны,6) the process of distillation of a two-phase flow in a distillation column, with the selection of stripped gas from the top of the distillation column,

7) нагрева отбензиненного газа в вторых и первых рекуперативных теплообменниках,7) heating of stripped gas in the second and first recuperative heat exchangers,

8) сжатия отбензиненного газа в компрессоре турбодетандерного агрегата за счет энергии, отобран-8) compression of the stripped gas in the compressor of the turbo-expander unit due to the energy selected

- 1 043274 ной в турбине турбодетандерного агрегата при расширении отсепарированного газа. Турбодетандерный агрегат представляет собой машину, в которой турбина и компрессор расположены на одной оси, и энергия от турбины непосредственно передается компрессору.- 1 043274 in the turbine of the turbo-expander unit during the expansion of the separated gas. A turbo-expander is a machine in which the turbine and compressor are located on the same axis, and the energy from the turbine is directly transferred to the compressor.

Описанный процесс позволяет провести качественную обработку газа, за счет глубокого охлаждения газа, достигнутого в результате многостадийного охлаждения газа в рекуперативных теплообменниках и за счет совершения газом работы при его расширении в турбине турбодетандерного агрегата. За счет такого глубокого охлаждения газа достигается высокая степень извлечения целевых фракций из природного газа.The described process allows high-quality gas treatment due to deep cooling of the gas, achieved as a result of multi-stage gas cooling in recuperative heat exchangers and due to the gas performing work during its expansion in the turbine of the turbo-expander unit. Due to such deep cooling of the gas, a high degree of extraction of target fractions from natural gas is achieved.

Однако существенным недостатком такой схемы НТК является то, что давление газа на выходе из такой установки намного меньше давления газа на входе в установку. Поэтому, если весь отбензиненный газ или его часть, с выхода установки НТК подают на закачку в пласт, то для этого требуется мощная компрессорная станция, что снижает экономические показатели разработки месторождения, т.к. такая компрессорная станция сопряжена с высокими капитальными и эксплуатационными затратами.However, a significant disadvantage of such an NTC scheme is that the gas pressure at the outlet of such an installation is much less than the gas pressure at the inlet to the installation. Therefore, if all or part of the stripped gas from the outlet of the NTK unit is fed into the reservoir, then this requires a powerful compressor station, which reduces the economic indicators of field development, because such a compressor station is associated with high capital and operating costs.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Техническим результатом заявленного изобретения является снижение капитальных и эксплуатационных затрат на обеспечение закачки газа, полученного после обработки добываемого газа, в пласт, за счет использования энергии добываемого газа, без использования отдельного компрессорного агрегата с приводом от газотурбинного или электрического двигателя, предназначенного для сжатия газа.The technical result of the claimed invention is the reduction of capital and operating costs for ensuring the injection of gas obtained after processing the produced gas into the reservoir, due to the use of the energy of the produced gas, without the use of a separate compressor unit driven by a gas turbine or electric engine designed to compress gas.

Согласно изобретению, технический результат достигается тем, что первый вариант способа закачки газа в пласт включает в себя процесс отделения углеводородного конденсата из добываемого газа с получением отсепарированного газа, разделения отсепарированного газа на два газовых потока, обработку первого газового потока в установке низкотемпературной конденсации, в которой первый газовый поток охлаждают в теплообменниках с образованием жидкой фазы, отделяемой в сепараторе, а полученную газовую фазу расширяют в турбине турбодетандерного агрегата, при этом второй газовый поток сжимают в компрессоре турбодетандерного агрегата до давления не менее 100 атм и направляют в нагнетательные скважины на закачку в пласт.According to the invention, the technical result is achieved by the fact that the first version of the method of gas injection into the reservoir includes the process of separating hydrocarbon condensate from the produced gas to obtain separated gas, separating the separated gas into two gas streams, processing the first gas stream in a low-temperature condensation unit, in which the first gas stream is cooled in heat exchangers with the formation of a liquid phase separated in the separator, and the resulting gas phase is expanded in the turbine of the turbo-expander unit, while the second gas stream is compressed in the compressor of the turbo-expander unit to a pressure of at least 100 atm and sent to injection wells for injection into the formation .

Технический результат также достигается тем, что второй газовый поток перед или после сжатия в компрессоре турбодетандерного агрегата осушают от влаги.The technical result is also achieved by the fact that the second gas stream is dried from moisture before or after compression in the compressor of the turbo-expander unit.

Согласно изобретению, технический результат достигается тем, что второй вариант способа закачки газа в пласт включает в себя процесс отделения углеводородного конденсата из добываемого газа с получением отсепарированного газа, обработку отсепарированного газа в установке низкотемпературной конденсации, в которой отсепарированный газ охлаждают в теплообменниках с образованием жидкой фазы, отделяемой в сепараторе, а полученная газовая фаза разделяют на два газовых потока, первый газовый поток расширяют в турбине турбодетандерного агрегата, при этом второй газовый поток сжимают в компрессоре турбодетандерного агрегата до давления не менее 100 атм и направляют в нагнетательные скважины на закачку в пласт.According to the invention, the technical result is achieved by the fact that the second version of the method of gas injection into the reservoir includes the process of separating hydrocarbon condensate from the produced gas to obtain separated gas, processing the separated gas in a low-temperature condensation unit, in which the separated gas is cooled in heat exchangers to form a liquid phase , separated in the separator, and the resulting gas phase is divided into two gas streams, the first gas stream is expanded in the turbine of the turbo-expander unit, while the second gas stream is compressed in the compressor of the turbo-expander unit to a pressure of at least 100 atm and sent to injection wells for injection into the formation.

Технический результат также достигается тем, что для исключения процесса гидратообразования во второй газовый поток и/или в отсепарированный газовый поток добавляют ингибитор гидратообразования.The technical result is also achieved by adding an inhibitor of hydrate formation to the second gas stream and/or to the separated gas stream to exclude the process of hydrate formation.

Технический результат также достигается тем, что температура второго газового потока после сжатия в компрессоре турбодетандерного агрегата, поддерживают на уровне ниже 0°С.The technical result is also achieved by the fact that the temperature of the second gas stream after compression in the compressor of the turbo-expander unit is maintained at a level below 0°C.

Технический результат также достигается тем, что отсепарированный газ или его часть, подаваемая в установку низкотемпературной сепарации, сжимается в дополнительном компрессоре.The technical result is also achieved by the fact that the separated gas or part of it supplied to the low-temperature separation unit is compressed in an additional compressor.

Согласно изобретению, технический результат достигается тем, что третий вариант способа закачки газа в пласт включает в себя процессы отделения углеводородного конденсата из добываемого газа первой группы скважин и из добываемого газа второй группы скважин, с получением отсепарированного первого газового потока первой группы скважин и отсепарированного второго газового потока второй группы скважин, обработку отсепарированного первого газового потока первой группы скважин в установке низкотемпературной конденсации, в которой отсепарированный первый газовый поток первой группы скважин охлаждают в теплообменниках с образованием жидкой фазы, отделяемой в сепараторах, а полученную газовую фазу расширяют в турбине турбодетандерного агрегата, при этом отсепарированный второй газовый поток второй группы скважин сжимают в компрессоре турбодетандерного агрегата до давления не менее 100 атм и направляют в нагнетательные скважины на закачку в пласт.According to the invention, the technical result is achieved by the fact that the third variant of the method for pumping gas into the reservoir includes the processes of separating hydrocarbon condensate from the produced gas of the first group of wells and from the produced gas of the second group of wells, to obtain a separated first gas stream of the first group of wells and a separated second gas flow of the second group of wells, processing the separated first gas stream of the first group of wells in a low-temperature condensation unit, in which the separated first gas stream of the first group of wells is cooled in heat exchangers with the formation of a liquid phase separated in the separators, and the resulting gas phase is expanded in the turbine of the turbo-expander unit, at in this case, the separated second gas flow of the second group of wells is compressed in the compressor of the turbo-expander unit to a pressure of at least 100 atm and sent to injection wells for injection into the formation.

Технический результат также достигается тем, что газ, направляемый в нагнетательные скважины на закачку в пласт, сжимают в дополнительном компрессоре после или до компрессора турбодетандерного агрегата.The technical result is also achieved by the fact that the gas sent to the injection wells for injection into the formation is compressed in an additional compressor after or before the compressor of the turbo-expander unit.

Краткое описание фигурBrief description of the figures

Фиг. 1 - схема реализации первого варианта способа закачки газа в пласт. Фиг. 2 - схема реализации второго варианта способа закачки газа в пласт. Фиг. 3 - схема реализации третьего варианта способа закачки газа в пласт.Fig. 1 is a diagram of the implementation of the first variant of the gas injection method into the reservoir. Fig. 2 is a diagram of the implementation of the second variant of the gas injection method into the reservoir. Fig. 3 is a diagram of the implementation of the third variant of the gas injection method into the reservoir.

На фигурах обозначены следующие позиции:The figures show the following positions:

- первый газовый поток;- the first gas stream;

- 2 043274- 2 043274

- второй газовый поток;- the second gas stream;

- добываемый газ;- produced gas;

- компрессор турбодетандерного агрегата;- turbo expander unit compressor;

- пласт;- layer;

- теплообменники;- heat exchangers;

- сепаратор;- separator;

- турбина турбодетандерного агрегата;- turbine of the turbo-expander unit;

- сепаратор или ректификационная колонна;- separator or distillation column;

- нагретый газовый поток;- heated gas flow;

- углеводородный конденсат;- hydrocarbon condensate;

- жидкая фаза сепаратора;- liquid phase of the separator;

- углеводородный конденсат или ШФЛУ;- hydrocarbon condensate or NGL;

- сепаратор;- separator;

- добываемый газ второй группы скважин;- produced gas of the second group of wells;

- углеводородный конденсат;- hydrocarbon condensate;

- сепаратор;- separator;

- добываемый газ первой группы скважин;- produced gas of the first group of wells;

- отсепарированный первый газовый поток первой группы скважин;- separated first gas flow of the first group of wells;

- отсепарированный второй газовый поток второй группы скважин.- separated second gas flow of the second group of wells.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Согласно первому варианту реализации способа закачки газа в пласт (фиг. 1) добываемый газ 3, подвергают процессу отделения углеводородного конденсата 11 в сепараторе 14. Отсепарированный в сепараторе газ разделяют на первый газовый поток 1 и на второй газовый поток 2. Первый газовый поток 1 направляют в блок низкотемпературной сепарации (НТК), где первый газовый поток охлаждают в теплообменниках 6 с образованием жидкой фазы 12, отделяемой в сепараторах 7, а полученную газовую фазу расширяют в турбине 8 турбодетандерного агрегата с образованием газожидкостного потока. Газожидкостный поток далее поступает в сепаратор или ректификационную колонну 9, в которых получают жидкий продукт 13. Газовую фазу из сепаратора или ректификационной колонны 9 направляют для нагрева в теплообменники 6. Нагретый газовый поток 10 может быть подан в магистральный газопровод. При этом второй газовый поток 2 сжимают в компрессоре 4 турбодетандерного агрегата до давления не менее 100 атм и направляют в нагнетательные скважины на закачку в пласт 5. Второй газовый поток 2 перед или после сжатия в компрессоре 4 турбодетандерного агрегата осушают от влаги, например, с помощью абсорбционной, адсорбционной или низкотемпературной установки осушки.According to the first embodiment of the method for pumping gas into the reservoir (Fig. 1), the produced gas 3 is subjected to the process of separating hydrocarbon condensate 11 in the separator 14. The gas separated in the separator is divided into the first gas stream 1 and the second gas stream 2. The first gas stream 1 is sent into a low-temperature separation unit (LTC), where the first gas stream is cooled in heat exchangers 6 with the formation of a liquid phase 12 separated in separators 7, and the resulting gas phase is expanded in the turbine 8 of the turbo-expander unit with the formation of a gas-liquid stream. The gas-liquid stream then enters the separator or distillation column 9, in which a liquid product 13 is obtained. The gas phase from the separator or distillation column 9 is sent for heating to heat exchangers 6. The heated gas stream 10 can be fed into the main gas pipeline. In this case, the second gas stream 2 is compressed in the compressor 4 of the turbo-expander unit to a pressure of at least 100 atm and sent to injection wells for injection into the reservoir 5. The second gas stream 2 is dried from moisture before or after compression in the compressor 4 of the turbo-expander unit, for example, using absorption, adsorption or low temperature drying plant.

Для исключения процесса гидратообразования во второй газовый поток и/или в отсепарированный газовый поток добавляют ингибитор гидратообразования, например, метанол.To exclude the process of hydrate formation, an inhibitor of hydrate formation, for example, methanol, is added to the second gas stream and/or to the separated gas stream.

Теплообменники 6 показаны схематически, в реальности данные теплообменники могут представлять несколько аппаратов подключенных последовательно и/или параллельно.Heat exchangers 6 are shown schematically; in reality, these heat exchangers can represent several devices connected in series and / or in parallel.

Согласно второму варианту реализации способа закачки газа в пласт (фиг. 2) добываемый газ 3, подвергают процессу отделения углеводородного конденсата 11 в сепараторе 14. Отсепарированный в сепараторе газ направляют в блок НТК, где газовый поток охлаждают в теплообменниках 6 с образованием жидкой фазы 12, отделяемой в сепараторе 7, а полученную газовую фазу разделяют на два газовых потока, первый газовый поток 1 расширяют в турбине 8 турбодетандерного агрегата, с образованием газожидкостного потока. Газожидкостный поток далее поступает в сепаратор или ректификационную колонну 9, в которых получают жидкий продукт 13. Газовую фазу из сепаратора или ректификационной колонны 9 направляют для нагрева в теплообменники 6. Нагретый газовый поток 10 может быть подан в магистральный газопровод. При этом второй газовый поток 2 сжимают в компрессоре 4 турбодетандерного агрегата до давления не менее 100 атм и направляют в нагнетательные скважины на закачку в пласт 5. Газ, который направляют в нагнетательные скважины на закачку в пласт 5, может быть, в случае необходимости, нагрет в теплообменниках 6.According to the second embodiment of the method for pumping gas into the reservoir (Fig. 2), the produced gas 3 is subjected to the process of separating hydrocarbon condensate 11 in the separator 14. The gas separated in the separator is sent to the NTC unit, where the gas stream is cooled in heat exchangers 6 with the formation of a liquid phase 12, separated in the separator 7, and the resulting gas phase is divided into two gas streams, the first gas stream 1 is expanded in the turbine 8 of the turbo-expander unit, with the formation of a gas-liquid stream. The gas-liquid stream then enters the separator or distillation column 9, in which a liquid product 13 is obtained. The gas phase from the separator or distillation column 9 is sent for heating to heat exchangers 6. The heated gas stream 10 can be fed into the main gas pipeline. In this case, the second gas stream 2 is compressed in the compressor 4 of the turbo-expander unit to a pressure of at least 100 atm and sent to injection wells for injection into formation 5. The gas that is sent to injection wells for injection into formation 5 can, if necessary, be heated in heat exchangers 6.

Для исключения процесса гидратообразования в отсепарированный газовый поток добавляют ингибитор гидратообразования, например метанол. Для районов вечной мерзлоты температуру второго газового потока после сжатия в компрессоре турбодетандерного агрегата поддерживают на уровне ниже 0°С, для обеспечения безопасного транспорта газа до скважин и закачки газа в пласт. При этом охлаждение и обеспечение отрицательных температур потока обеспечивают в теплообменнике 6, за счет холода, вырабатываемого турбиной турбодетандерного агрегата. При обеспечении отрицательных температур закачиваемого газа не будет происходить растепление грунта около подземного трубопровода, что обеспечит безопасную эксплуатацию газопровода. Температура нагретого газового потока тоже может поддерживаться на отрицательных значениях, в случае транспорта газа в условиях вечной мерзлоты.To exclude the process of hydrate formation, an inhibitor of hydrate formation, such as methanol, is added to the separated gas stream. For permafrost areas, the temperature of the second gas stream after compression in the compressor of the turbo-expander unit is maintained at a level below 0°C to ensure safe transport of gas to wells and injection of gas into the reservoir. At the same time, cooling and ensuring negative flow temperatures are provided in the heat exchanger 6, due to the cold generated by the turbine of the turbo-expander unit. When ensuring negative temperatures of the injected gas, there will be no thawing of the soil near the underground pipeline, which will ensure the safe operation of the gas pipeline. The temperature of the heated gas flow can also be maintained at negative values in the case of gas transport in permafrost conditions.

При реализации первого и второго вариантов реализации способа закачки газа в пласт, отсепарированный газ или его часть, подаваемую в установку низкотемпературной сепарации, можно сжимать в дополнительном компрессоре.When implementing the first and second options for implementing the method of gas injection into the reservoir, the separated gas or part of it supplied to the low-temperature separation unit can be compressed in an additional compressor.

Согласно третьему варианту реализации способа закачки газа в пласт (фиг. 3) добываемый газ перAccording to the third embodiment of the method for injecting gas into the reservoir (Fig. 3), the produced gas per

- 3 043274 вой группы скважин 18 подвергают процессу отделения углеводородного конденсата 11 в сепараторе 14 с получением отсепарированного первого газового потока 19. Добываемый газ второй группы скважин 15 подвергают процессу отделения углеводородного конденсата 16 в сепараторе 17 с получением отсепарированного второго газового потока 20. Отсепарированный первый газовый поток 19 направляют в блок НТК, где отсепарированный первый газовый поток охлаждают в теплообменниках 6 с образованием жидкой фазы 12, отделяемой в сепараторе 7, а полученную газовую фазу расширяют в турбине 8 турбодетандерного агрегата с образованием газожидкостного потока. Газожидкостный поток далее поступает в сепаратор или ректификационную колонну 9, в которых получают жидкий продукт 13. Газовую фазу из сепаратора или ректификационной колонны 9 направляют для нагрева в теплообменники 6. Нагретый газовый поток 10 может быть подан в магистральный газопровод. При этом отсепарированный второй газовый поток 20 сжимают в компрессоре 4 турбодетандерного агрегата до давления не менее 100 атм и направляют в нагнетательные скважины на закачку в пласт 5.- 3 043274 the first group of wells 18 is subjected to the process of separation of hydrocarbon condensate 11 in the separator 14 to obtain a separated first gas stream 19. The produced gas of the second group of wells 15 is subjected to the process of separation of hydrocarbon condensate 16 in the separator 17 to obtain a separated second gas stream 20. stream 19 is sent to the NTC unit, where the separated first gas stream is cooled in heat exchangers 6 with the formation of a liquid phase 12 separated in the separator 7, and the resulting gas phase is expanded in the turbine 8 of the turbo-expander unit with the formation of a gas-liquid stream. The gas-liquid stream then enters the separator or distillation column 9, in which a liquid product 13 is obtained. The gas phase from the separator or distillation column 9 is sent for heating to heat exchangers 6. The heated gas stream 10 can be fed into the main gas pipeline. At the same time, the separated second gas stream 20 is compressed in the compressor 4 of the turbo-expander unit to a pressure of at least 100 atm and sent to injection wells for injection into formation 5.

При реализации первого, второго и третьего вариантов реализации способа закачки газа в пласт, направляемый в нагнетательные скважины на закачку в пласт газ можно сжимать в дополнительном компрессоре после или до компрессора турбодетандерного агрегата.When implementing the first, second and third options for implementing the method of gas injection into the reservoir, the gas directed to the injection wells for injection into the reservoir can be compressed in an additional compressor after or before the compressor of the turbo-expander unit.

Описанные три варианта реализации способа закачки газа в пласт позволяют одновременно обеспечивать подготовку товарного газа, т.е. гарантировать с помощью блока НТК необходимые показатели по точкам росы по воде и углеводородам, и одновременно извлечь дополнительные объемы конденсата из газа, закачиваемого в пласт. Первый вариант реализации способа закачки газа в пласт применим в тех случаях, когда нет дополнительных ограничений по температуре закачиваемого газа. В этом варианте газ после компрессора турбодетандерного агрегата может быть сразу подан на закачку в пласт.The described three options for implementing the method of gas injection into the reservoir allow you to simultaneously provide the preparation of commercial gas, i.e. to ensure with the help of the NTK unit the necessary indicators for dew points for water and hydrocarbons, and at the same time to extract additional volumes of condensate from the gas injected into the reservoir. The first variant of the implementation of the method of gas injection into the reservoir is applicable in cases where there are no additional restrictions on the temperature of the injected gas. In this variant, the gas after the compressor of the turbo-expander unit can be immediately supplied for injection into the formation.

Во втором варианте реализации способа закачки газа в пласт, газ, закачиваемый в пласт, также проходит обработку в блоке НТК, за счет этого обеспечивается дополнительное извлечение конденсата из газа, закачиваемого в пласт, а также происходит захолаживание газа до необходимого уровня. Второй вариант особо привлекателен для северных месторождений, находящихся в областях, имеющих вечную мерзлоту, и для которых важно, чтобы газ, транспортируемый по подземным газопроводам, имел отрицательную температуру.In the second embodiment of the method of gas injection into the reservoir, the gas injected into the reservoir is also processed in the NTC unit, due to this, additional condensate is extracted from the gas injected into the reservoir, and the gas is cooled down to the required level. The second option is especially attractive for northern fields located in areas with permafrost, and for which it is important that the gas transported through underground gas pipelines has a negative temperature.

Третий вариант реализации способа закачки газа в пласт применим для месторождений, имеющих скважины с различными устьевыми параметрами газа. Например, если на месторождении осуществляется одновременная разработка нескольких пластов, имеющих различное давление и соответственно различный состав газа. В этом случае целесообразно разделить эти скважины на две группы. И газ из скважин, имеющих более высокое содержание конденсата (более высокий газоконденсатный фактор) использовать для закачки в пласт.The third variant of the implementation of the method of gas injection into the reservoir is applicable for fields with wells with different wellhead gas parameters. For example, if the field is simultaneously developing several reservoirs with different pressure and, accordingly, different gas composition. In this case, it is advisable to divide these wells into two groups. And gas from wells with a higher condensate content (higher gas condensate factor) should be used for injection into the reservoir.

Варианты предлагаемого способа закачки газа пласт позволяют полностью отказаться от отдельных компрессоров закачки газа в пласт, и заменить их компрессором турбодетандерного агрегата. Стоимость турбодетандерного агрегата существенно (в несколько раз) ниже стоимости компрессорных агрегатов. Это обусловлено тем, что в компрессорах для компримирования природного газа используются дорогие газотурбинные приводы большой мощности. Эксплуатационные затраты на обслуживание газотурбинных приводов также существенно превышают эксплуатационные затраты на обслуживание турбодетандеров.Variants of the proposed method of gas injection into the reservoir make it possible to completely abandon individual compressors for pumping gas into the reservoir, and replace them with a compressor of a turbo-expander unit. The cost of a turbo-expander unit is significantly (several times) lower than the cost of compressor units. This is due to the fact that expensive high power gas turbine drives are used in compressors for compressing natural gas. The operating costs for servicing gas turbine drives also significantly exceed the operating costs for servicing turboexpanders.

Можно продемонстрировать использование предлагаемого изобретения на примере газоконденсатного месторождения. Газ газоконденсатных месторождений содержит кроме самого газа, также и углеводородный конденсат, представляющий ценное сырье для нефтеперерабатывающей промышленности. Стоимость конденсата существенно превышает стоимость газа, поэтому у газодобывающих предприятий есть заинтересованность в наращивании производства конденсата. Устьевое давление на скважинах газоконденсатных месторождений обычно высокое и превышает 90 атм (по крайней мере на начальных стадиях разработки месторождений). Добываемый газ, например, с давлением 90 атм, подают на установку комплексной подготовки газа, включающей в себя блок низкотемпературной конденсации (иногда называют блоком низкотемпературной сепарации НТС). Единичный расход одной технологической нитки блока НТК обычно не превышает по газу 10 миллионов стандартных кубических метров в сутки. По предлагаемому изобретению предлагается, например, обеспечить дополнительное извлечение конденсата из дополнительного объема добываемого газа порядка 6 миллионов кубометров газа в сутки. При газоконденсатном факторе 100 грамм на один стандартный кубический метр газа, дополнительное извлечение конденсата составит 600 тонн в сутки. В соответствии с первым вариантом реализации способа закачки газа в пласт (см. фиг. 1), весь объем газа 3 в объеме 16 миллионов стандартных метров кубических газа в сутки поступает в сепаратор 14, в котором происходит извлечение углеводородного конденсата 11, содержащегося в газе в жидком виде. Отсепарированный газ далее разделяется на первый газовый поток 1 и на второй газовый поток 2. Первый газовый поток поступает на вход установки НТК, где происходит захолаживание газа в теплообменниках 6 до температуры порядка -20°С. Выделившийся при охлаждении газа конденсат 12 сепарируется от газа в сепараторе 7, а газовая фаза из сепаратора 7 расширяется в турбине 8 турбодетандерного агрегата до давления 48 атм. При расширении газа в турбине происходит охIt is possible to demonstrate the use of the proposed invention on the example of a gas condensate field. The gas of gas condensate fields contains, in addition to the gas itself, also hydrocarbon condensate, which is a valuable raw material for the oil refining industry. The cost of condensate significantly exceeds the cost of gas, so gas companies are interested in increasing condensate production. Wellhead pressure in the wells of gas condensate fields is usually high and exceeds 90 atm (at least at the initial stages of field development). The produced gas, for example, with a pressure of 90 atm, is fed to a complex gas treatment unit, which includes a low-temperature condensation unit (sometimes called a low-temperature separation unit NTS). The unit consumption of one technological line of the NTC block usually does not exceed 10 million standard cubic meters per day in terms of gas. According to the invention, it is proposed, for example, to provide additional extraction of condensate from an additional volume of produced gas of the order of 6 million cubic meters of gas per day. With a gas condensate factor of 100 grams per standard cubic meter of gas, additional condensate recovery will be 600 tons per day. In accordance with the first embodiment of the method of gas injection into the reservoir (see Fig. 1), the entire volume of gas 3 in the amount of 16 million standard meters of cubic gas per day enters the separator 14, in which the extraction of hydrocarbon condensate 11 contained in the gas in liquid form. The separated gas is further divided into the first gas stream 1 and the second gas stream 2. The first gas stream enters the inlet of the NTC unit, where the gas is cooled down in heat exchangers 6 to a temperature of about -20°C. The condensate 12 released during cooling of the gas is separated from the gas in the separator 7, and the gas phase from the separator 7 is expanded in the turbine 8 of the turbo-expander unit to a pressure of 48 atm. When the gas expands in the turbine,

- 4 043274 лаждение газа до температуры ниже -40°С. Выделившийся при данном охлаждении конденсат выделяется из газа в сепараторе (или ректификационной колонне) 9. Газ из сепаратора 9 нагревается в теплообменниках 6 и подается в качестве товарного газа 10 в магистральный газопровод. При этом, второй газовый поток 2 сжимается в компрессоре 4 турбодетандерного агрегата, например, до давления 120 атм и подается на закачку в пласт 5. Использование ректификационной колонны 9, вместо сепаратора целесообразно в тех случаях, когда из газа выделяют широкую фракцию легких углеводородов, тогда в колонне происходит деметанизация и деэтанизация получаемого ШФЛУ. В этом случае поток 13 и будет представлять собой ШФЛУ.- 4 043274 Adjustment of gas to a temperature below -40°C. The condensate released during this cooling is released from the gas in the separator (or distillation column) 9. The gas from the separator 9 is heated in heat exchangers 6 and is supplied as commercial gas 10 to the main gas pipeline. At the same time, the second gas stream 2 is compressed in the compressor 4 of the turbo-expander unit, for example, to a pressure of 120 atm and is supplied for injection into the formation 5. The use of a distillation column 9 instead of a separator is advisable in cases where a wide fraction of light hydrocarbons is extracted from the gas, then in the column, demethanization and deethanization of the resulting NGL takes place. In this case, stream 13 will be NGL.

Для предотращения гидратообразования в закачиваемом в пласт газе, можно перед или после сжатия в компрессоре турбодетандерного агрегата осушить его от влаги в отдельной установке, например, основанной на использовании адсорбентов, и в частности цеолитов. Также для исключения процесса гидратообразования, можно во второй газовый поток и/или в отсепарированный газ добавляют ингибитор гидратообразования, например, метанол (в некоторых случаях возможно использование гликоля).To prevent hydrate formation in the gas injected into the reservoir, before or after compression in the compressor of the turbo-expander unit, it can be dried from moisture in a separate unit, for example, based on the use of adsorbents, and in particular zeolites. Also, to exclude the process of hydrate formation, it is possible to add an inhibitor of hydrate formation, for example, methanol (in some cases, glycol can be used) to the second gas stream and/or to the separated gas.

В описанном выше примере, в случае реализации второго варианта реализации изобретения, весь отсепарированный газ направляется на установку НТК. Установка НТК может работать при аналогичных параметрах (как и в примере варианта 1), за исключением того, что второй газовый поток отбирается внутри установки НТК, после сепаратора 7. В сепараторе 7 температура газа примерно -20°С, поэтому закачиваемый газ осушается до температуры -20°С. В компрессоре 4 турбодетандерного агрегата происходит сжатие газа и повышение температуры газа. После компрессора газ может иметь температуру -2°С, что важно при закачке в пласт в районах с вечной мерзлотой.In the example described above, in the case of the implementation of the second embodiment of the invention, all the separated gas is sent to the NTC unit. The NTK unit can operate with similar parameters (as in the example of option 1), except that the second gas stream is taken inside the NTK unit, after the separator 7. In the separator 7, the gas temperature is approximately -20°C, so the injected gas is dried to a temperature -20°C. In the compressor 4 of the turbo-expander unit, the gas is compressed and the gas temperature rises. After the compressor, the gas can have a temperature of -2°C, which is important when injected into the reservoir in areas with permafrost.

В условиях падающего пластового давления на поздних стадиях эксплуатации месторождений, целесообразно осуществлять дополнительное сжатие в дополнительном компрессоре отсепарированного газа или его части до их подачи в установку низкотемпературной сепарации. Для приведенного примера, в случае если давление добываемого газа упадет ниже 90 атм, дополнительный компрессор будет использоваться для сжатия газа до необходимого уровня в 90 атм.Under conditions of falling reservoir pressure at the later stages of field development, it is advisable to carry out additional compression in an additional compressor of the separated gas or its part before they are fed into the low-temperature separation unit. For the given example, if the pressure of the produced gas drops below 90 atm, an additional compressor will be used to compress the gas to the required level of 90 atm.

На газоконденсатных месторождениях газ могут добывать из нескольких пластов, например, на некоторых месторождениях осуществляется добыча из валанжинских и ачимовских пластов. Газ из ачимовских пластов имеет обычно более высокий газоконденсатный фактор, чем газ из валанжинских пластов. Поэтому, например, газ из скважин, осуществляющих добычу газа из ачимовских пластов может быть подан на закачку в пласт, а газ из валанжинских пластов можно направлять после обработки в блоке НТК в магистральный газопровод. Однако в случаях, когда на установке НТК извлекают широкую фракцию легких углеводородов, целесообразнее в блок НТК подавать более жирный (содержащий больше целевых фракций тяжелее пропана) ачимовский газ.In gas condensate fields, gas can be produced from several reservoirs, for example, in some fields, production is carried out from the Valanginian and Achimov reservoirs. The gas from the Achimov reservoirs usually has a higher gas condensate factor than the gas from the Valanginian reservoirs. Therefore, for example, gas from wells producing gas from the Achimov reservoirs can be injected into the reservoir, and gas from the Valanginian reservoirs can be sent after treatment in the NTK block to the main gas pipeline. However, in cases where a wide fraction of light hydrocarbons is recovered at the NTK unit, it is more expedient to supply the fatter (containing more target fractions heavier than propane) Achimov gas to the NTK unit.

При реализации первого, второго и третьего вариантов реализации способа закачки газа в пласт, направляемый в нагнетательные скважины на закачку в пласт газ можно сжимать в дополнительном компрессоре после или до компрессора турбодетандерного агрегата. Процесс сжатия газа в дополнительном компрессоре необходим в тех случаях, когда давление газа после компрессора турбодетандерного агрегата недостаточно для подачи газа в пласт. В описанном примере, например, можно сжимать газ в дополнительном компрессоре со 120 атм до 200 атм, и уже газ с давлением 200 атм подавать в пласт.When implementing the first, second and third options for implementing the method of gas injection into the reservoir, the gas directed to the injection wells for injection into the reservoir can be compressed in an additional compressor after or before the compressor of the turbo-expander unit. The process of compressing gas in an additional compressor is necessary in cases where the gas pressure after the compressor of the turbo-expander unit is not enough to supply gas to the reservoir. In the described example, for example, it is possible to compress the gas in an additional compressor from 120 atm to 200 atm, and then supply gas with a pressure of 200 atm into the reservoir.

Во всех представленных вариантах реализации способа закачки газа в пласт теплообменники 6 представляют собой, как рекуперативные теплообменники газ-газ, так и теплообменники газ-жидкость, в которых охлаждение газа осуществляется за счет жидкости. В качестве такой жидкости могут быть использованы, например, потоки 12 и 13. Для охлаждения газа в некоторых случаях в теплообменниках 6 может использоваться также хладагент, или любая испаряющаяся при нагреве жидкость, образующаяся в любом технологическом аппарате.In all the presented embodiments of the method of gas injection into the reservoir, the heat exchangers 6 are both recuperative gas-gas heat exchangers and gas-liquid heat exchangers, in which gas is cooled by liquid. As such a liquid, for example, streams 12 and 13 can be used. In some cases, heat exchangers 6 can also use a refrigerant or any liquid evaporating during heating, which is formed in any technological apparatus, to cool the gas.

Потоки 12 и 13 могут быть поданы в установку стабилизации конденсата, для получения товарного стабильного конденсата.Streams 12 and 13 can be fed into the condensate stabilization unit to obtain a commercial stable condensate.

Claims

1. A method for injecting gas into a reservoir, which includes the process of separating hydrocarbon condensate from produced gas to obtain separated gas, separating the separated gas into two gas streams, processing the first gas stream in a low-temperature condensation unit, in which the first gas stream is cooled in heat exchangers to form the liquid phase separated in the separator, and the resulting gas phase is expanded in the turbine of the turbo expander unit, characterized in that the second gas flow is compressed in the compressor of the turbo expander unit to a pressure of at least 100 atm and sent to injection wells for injection into the formation.

2. The method according to claim 1, characterized in that the second gas stream before or after compression in the compressor of the turbo-expander unit is dried from moisture.

3. A method for injecting gas into a reservoir, which includes the process of separating hydrocarbon condensate from produced gas to obtain separated gas, processing the separated gas in a low-temperature condensation unit, in which the separated gas is cooled in heat exchangers with

- 5 043274 by the formation of a liquid phase separated in the separator, and the resulting gas phase is divided into two gas streams, the first gas stream is expanded in the turbine of the turbo expander unit, characterized in that the second gas stream is compressed in the compressor of the turbo expander unit to a pressure of at least

100 atm and sent to injection wells for injection into the reservoir.

4. The method according to claims 1 and 3, characterized in that, in order to exclude the process of hydrate formation, a hydrate formation inhibitor is added to the second gas stream and/or to the separated gas stream.

5. The method according to claim 3, characterized in that the temperature of the second gas stream after compression in the compressor of the turbo-expander unit is maintained at a level below 0°C.

6. The method according to claims 1 and 3, characterized in that the separated gas or part of it supplied to the low-temperature separation unit is compressed in an additional compressor.

7. A method for injecting gas into a reservoir, which includes the processes of separating hydrocarbon condensate from the produced gas of the first group of wells and from the produced gas of the second group of wells, obtaining a separated first gas stream of the first group of wells and a separated second gas stream of the second group of wells, processing the separated first gas stream of the first group of wells in a low-temperature condensation unit, in which the separated first gas stream of the first group of wells is cooled in heat exchangers with the formation of a liquid phase separated in separators, and the resulting gas phase is expanded in the turbine of the turbo-expander unit, characterized in that the separated second gas stream of the second groups of wells are compressed in the compressor of the turbo-expander unit to a pressure of at least 100 atm and sent to injection wells for injection into the formation.

8. The method according to claims 1, 3, 7, characterized in that the gas sent to the injection wells for injection into the formation is compressed in an additional compressor after or before the compressor of the turbo-expander unit.