MX2015003299A - Sistema de bombeo y vaporizacion para aplicaciones mejoradas de recuperacion de petroleo. - Google Patents

Sistema de bombeo y vaporizacion para aplicaciones mejoradas de recuperacion de petroleo.

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Joseph Naumovitz
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Abstract

Un líquido criógeno tal como nitrógeno líquido o dióxido de carbono líquido se bombea mediante una bomba de alta presión a un vaporizador en donde el líquido se vuelve gas. El gas a presión más alta se enfría por un intercambiador de refrigerante y puede alimentarse a una unidad de operación en el sitio tal como una operación mejorada de recuperación de petróleo. El intercambiador de refrigerante se encuentra en una relación de intercambio térmico con un motor de combustión el cual proporciona potencia a una bomba hidráulica la cual alimenta fluido hidráulico para accionar la bomba de alta presión.

Description

SISTEMA DE BOMBEO Y VAPORIZACION PARA APLICACIONES MEJORADAS DE RECUPERACIÓN DE PETRÓLEO REFERENCIA CRUZADA A LAS SOLICITUDES RELACIONADAS
[0001] La presente solicitud reclama prioridad de la solicitud provisional de los Estados Unidos número de serie 61/702,310 presentada el 18 de septiembre del 2012.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
[0002] El desarrollo de proyectos mejorados de recuperación de petróleo es complejo por lo que requiere que la metodología se diseñe para cada depósito de petróleo específico. Para mejorar el éxito de estos proyectos, a menudo es necesario conducir pruebas de inyección piloto para medir la capacidad de inyección del pozo, barrido y conformación del área, anulación de gravedad, pruebas de viscosidad y pérdida de control de movilidad. Las condiciones del depósito de petróleo ayudarán a determinar si el dióxido de carbono o nitrógeno es el fluido adecuado para la recuperación mejorada de petróleo (EOR).
[0003] El dióxido de carbono o nitrógeno que es necesario para EOR debe suministrarse a presiones más altas y requiere sistemas de bombeo y vaporización. Típicamente esos sistemas de bombeo y vaporización son sistemas separados de manera que un sistema proporciona dióxido de carbono a alta presión y un segundo sistema proporciona nitrógeno a alta presión. Sin embargo,muchos de los usos requeridos de estos gases es por menos de un año y cada equipo de sistema requiere una inversión de capital significativa.
[0004] La presente invención es capaz de superar esta limitación utilizando un sistema que puede bombear y vaporizar cualquiera de nitrógeno liquido o dióxido de carbono liquido a su estado gaseoso a una ubicación donde un operador tiene necesidad de cualquiera de estos gases tal como para operaciones mejoradas de recuperación de petróleo.
COMPENDIO DE LA INVENCIÓN
[0005] La invención proporciona un sistema para proporcionar un gas seleccionado del grupo que consiste de nitrógeno y dióxido de carbono para su uso en operaciones mejoradas de recuperación de petróleo que comprenden una fuente de gas y un contenedor de almacenamiento para el gas, utilizando una bomba intercambiable, y un sistema vaporizador simple (no intercambiable) capaz de proporcionar cualquier gas a una presión y temperatura de distribución especificada.
[0006] La invención opera para proporcionar un gas a alta presión a un usuario final para uso en operaciones mejoradas de recuperación de petróleo. La invención inicia con dióxido de carbono liquido y/o nitrógeno, utilizando una bomba configurada para aumentar la presión de suministro y dirigir el liquido a un vaporizador ventilador de aire. El dióxido de carbono liquido o nitrógeno típicamente se extrae de un tanque de almacenamiento por la bomba. El vaporizador de aire de dióxido de carbono y/o nitrógeno vaporizará el líquido y proporcionará gas de presión más alta a la ubicación en donde el usuario final puede emplear el gas de presión más alta en operaciones mejoradas de recuperación de petróleo o simplemente se alimenta a una unidad de almacenamiento. Los componentes del sistema se conectan de forma fluida por la tubería adecuada.
[0007] La invención en parte utiliza equipo que puede utilizarse para más de un tipo de criógeno líquido y forma vaporizada del mismo sin tener que hacer cambios en sus configuraciones en todo o sustancialmente todo en caso de que se utilice un criógeno líquido diferente. Así por ejemplo, un operador puede desear que el dióxido de carbono se emplee en una operación mejorada de recuperación de petróleo primero y seguida por la adición de nitrógeno después de un período de tiempo. La presente invención puede proporcionar ambos sin que el operador del sistema de provisionamiento de gas haga nada o ningún cambio sustancial en las configuraciones del vaporizador e intercambiador de refrigerante.
[0008] En una modalidad de la invención, se describe un método para producir un gas para su uso en una operación mejorada de recuperación de petróleo que comprende las etapas: a) Alimentar un criógeno líquido a una bomba; b) Alimentar el criógeno líquido desde la bomba a un vaporizador por lo que el criógeno liquido se vaporiza para formar un gas y en donde el vaporizador es capaz de vaporizar un criógeno liquido diferente sin nada o ningún ajuste sustancial en sus configuraciones; c) Alimentar el gas a un intercambiador de refrigerante, en donde el intercambiador de refrigerante es capaz de enfriar un gas diferente sin nada o ningún ajuste sustancial en sus configuraciones; y d) Alimentar al gas en la operación mejorada de recuperación de petróleo.
[0009] El criógeno liquido que puede vaporizarse se selecciona del grupo que consiste de nitrógeno y dióxido de carbono y también puede consistir de una mezcla de nitrógeno y dióxido de carbono.
[0010]La bomba típicamente es unabomba de alta presión que es capaz de presurizar el criógeno líquido a una presión de aproximadamente 100 a 500 psia. La bomba puede ayudarse por un refuerzo entre la fuente del criógeno líquido y la bomba.
[0011] El criógeno líquido se alimenta a un vaporizador en donde la presión aumenta de 1400 a 5000 psia y el criógeno líquido se vuelve un gas.
[0012] El vaporizador dirige el gas a un intercambiador de refrigerante en donde el gas de alta presión se alimenta a una operación tal como operaciones mejoradas de recuperación de petróleo o de almacenamiento para otros usos en el sitio. El intercambiador de refrigerante se encuentra en una relación de intercambio térmico con un motor de combustión el cual se impulsa por un hidrocarburo tal como combustible diésel o gas natural. El motor de combustión proporcionará refrigerante de motor caliente al intercambiador de refrigerante mientras el intercambiador de refrigerante proporciona refrigerante de motor frío al motor de combustión lo que permite una operación eficaz del motor de combustión.
[0013] El motor de combustión se utiliza para proporcionar potencia a una bomba hidráulica la cual retirará el fluido desde un depósito de fluido hidráulico y lo dirigirá a impulsores hidráulicos.Los impulsores hidráulicos convierten la energía de presión del fluido hidráulico en energía mecánica. Esta energía mecánica se transmite a la bomba de refuerzo, la bomba de alta presión y el ventilador vaporizador.
[0014] En una modalidad alternativa de la invención, se describe un método para proporcionar gas a alta presión a una operación mejorada de recuperación de petróleo que comprende las etapas: a) Alimentar criógeno líquido a una bomba; b) Alimentar el criógeno líquido desde la bomba a un vaporizador por lo que el criógeno líquido se vaporiza para formar un gas y en donde el vaporizador es capaz de vaporizar un criógeno liquido diferente sin nada o ningún ajuste sustancial en sus configuraciones; c) Alimentar el gas a un intercambiador de refrigerante, en donde el intercambiador de refrigerante es capaz de enfriar un gas diferente sin nada o ningún ajuste sustancial en sus configuraciones; y d) Alimentar el gas a la operación mejorada de recuperación de petróleo.
[0015] Para los propósitos de la presente invención, la frase "en donde el vaporizador es capaz de vaporizar un criógeno liquido diferente sin nada o ningún ajuste sustancial en sus configuraciones" significa que el vaporizador que se utiliza para vaporizar un criógeno liquido a gas se puede utilizar para vaporizar un segundo, criógeno liquido diferente a gas sin nada o ningún cambio sustancial en sus configuraciones bajo las cuales se vaporiza un criógeno liquido.
[0016] Para los propósitos de la presente invención, la frase "en donde el intercambiador de refrigerante es capaz de enfriar un criógeno liquido diferente sin nada o ningún ajuste sustancial a sus configuraciones" significa que el intercambiador de refrigerante que se utiliza para enfriar un gas puede utilizarse para enfriar un segundo, gas diferente sin nada o ningún cambio sustancial hecho a sus configuraciones bajo la cuales enfria un gas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
[0017] la FIGURA 1 es un diagrama esquemático del sistema configurado para proporcionar gas de nitrógeno a alta presión de acuerdo con la invención.
[0018] la FIGURA 2 es un diagrama esquemático del sistema configurado para proporcionar dióxido carbono supercritico de acuerdo a la invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
[0019] Regresando a la FIGURA 1, se muestra un diagrama esquemático de la invención para presurización y vaporización de nitrógeno liquido para su uso en operaciones mejoradas de recuperación de petróleo. El nitrógeno liquido se alimenta a través de la linea 1 a un tanque A de almacenamiento de liquido. El tanque A de almacenamiento puede ser capaz de almacenar cualquiera de nitrógeno liquido o dióxido de carbono liquido los cuales típicamente se almacenan en dos temperaturas diferentes: el nitrógeno líquido en elmargen de - 320 a -270 °F (-196 a -168°C) y el dióxido de carbono liquido en el margen de - 85 a -45 ° F (-65 a -43 ° C). Dependiendo de la aplicación, el tanque A de almacenamiento consiste de un solo tanque o una serie de tanques separados que se multiplican juntos para formar un suministro de nitrógeno líquido común. El tanque A de almacenamiento es capaz de controlar la presión en el tanque al ventilar a través de la línea 2 cualquier gas presente en el tanque de almacenamiento. Un sistema de acumulación de presión se incluye para vaporizar una porción de líquido para mantener la presión durante las operaciones. El tanque A de almacenamiento puede ser cualquier tanque de almacenamiento que se utilice para almacenar materiales criogénicos líquidos.
[0020] Una bomba B de refuerzo recibirá una alimentación de nitrógeno líquido a través de la línea 3 desde el tanque A de almacenamiento.El nitrógeno líquido se alimentará a una presión entre 100 a 500 psia a través de la línea 4 hacia un sistema C de bomba oscilante de alta presión. Este sistema de bomba se acciona por un impulsor D hidráulico. Este impulsor es común para ambos modos de bombeo de nitrógeno y dióxido de carbono. El nitrógeno líquido a alta presión se alimentará a través de la línea 5 a una presión de entre 1400 y 5000 psia al vaporizador E de aire de nitrógeno y el intercambiador F de refrigerante de nitrógeno.El vaporizador E de aire de nitrógeno y el intercambiador F de refrigerante vaporizarán ese nitrógeno líquido y producen un gas en el margen de presión de 1400 a 5000 psia y en el margen de temperatura de (4 a 27°C) 40 a 80°F. El nitrógeno gaseoso resultante se alimenta a través de la línea 6 directamente a una operación mejorada de recuperación de petróleo en donde puede utilizarse en operaciones en el fondo de la perforación. Alternativamente, el nitrógeno gaseoso puede alimentarse a una unidad de almacenamiento (no mostrada) para su uso posterior en una operación mejorada de recuperación de petróleo.
[0021] El sistema de bombeo y vaporización se acciona por un motor de combustión G que puede accionarse con cualquiera de diésel o gas natural.Un refrigerante de motor se utiliza para transferir calor a través de la línea 7 al intercambiador F de refrigerante. El refrigerante de motor del intercambiador F de refrigerante se alimenta al motor G de combustión a través de la linea 8.
[0022] Las bombas y ventiladores vaporizadores se accionan pormedio de un fluido hidráulico de la siguiente manera. Un fluido hidráulico se alimenta a través de la línea 9 desde el depósito L de fluido hidráulico hasta la bomba H hidráulica. La línea 10 proporciona fluido hidráulico presurizado al controlador K hidráulico y a través de líneas 10A y 10B a los impulsores I y J hidráulicos respectivamente. El fluido hidráulico a baja presión regresa al depósito L de fluido hidráulico a través de las líneas 10C 11 y 12.
[0023] La FIGURA 2 proporciona un diagrama esquemático de la invención que se configura para presurizar y vaporizar el bióxido de carbono líquido para su uso en operaciones mejoradas de recuperación de petróleo. Las mismas designaciones de número y letra se emplean en la Figura 2 como se emplean en la Figura 1 con la excepción de que el dióxido de carbono se emplea en el proceso de la invención en la Figura 2 mientras que el nitrógeno se emplea en la Figura 1.
[0024] Para servicio de dióxido de carbono, la bomba B de refuerzo y los cilindros C de extremo frío de la bomba de alta presión se reemplazan con materiales compatibles para bombear el dióxido de carbono líquido. El sistema opera de la misma manera que la descripción de la FIGURA 1 para producir dióxido de carbono supercrítico en el margen de presión de 1400 a 5000 psia y en el margen de temperatura de 4 a 27° (40 a 80° F).
[0025] Aunque esta invención se ha descrito con respecto a modalidades particulares de la misma, es evidente que otras formas y modificaciones numerosas de la invención serán obvias para aquellos expertos en la téenica.Las reivindicaciones anexas en esta invención deberán considerarse generalmente para cubrir todas de tales formas y modificaciones obvias las cuales se encuentran dentro del verdadero espíritu y alcance de la invención.

Claims (20)

RE IVINDICACIONES
1. Un método para producir un gas para su uso en una operación mejorada de recuperación de petróleo, caracterizado porque comprende las etapas: a) Alimentar un criógeno líquido a una bomba; b) Alimentar el criógeno liquido desde la bomba a un vaporizador por lo que el criógeno liquido se vaporiza para formar un gas y en donde el vaporizador es capaz de vaporizar un criógeno líquido diferente sin nada o ningún ajuste sustancial a sus configuraciones; c) Alimentar el gas a un intercambiador de refrigerante, en donde el intercambiador de refrigerante es capaz de enfriar un gas diferente sin nada o ningún ajuste sustancial a sus configuraciones; y d) Alimentar el gas en la operación mejorada de recuperación de petróleo.
2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el criógeno líquido se selecciona del grupo que consiste de nitrógeno, dióxido de carbono y mezclas de nitrógeno y bióxido de carbono.
3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la bomba es una bomba de alta presión.
4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el criógeno líquido se encuentra en una presión de 100 a 500 psia.
5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el criógeno liquido se vaporiza a una presión de 1400 a 5000 psia.
6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende alimentar el criógeno liquido a un reforzador antes de alimentarlo a la bomba.
7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el intercambiador de refrigerante se encuentra en una relación de intercambio térmico con un motor de combustión
8. El método de conformidad con la rei indicación 1, caracterizado porque el motor proporciona refrigerante de motor caliente al intercambiador de refrigerante y el intercambiador de refrigerante proporciona refrigerante de motor frío al motor de combustión.
9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el motor de combustión proporciona energía a una bomba hidráulica.
10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la bomba hidráulica proporciona fluido hidráulico a un impulsor hidráulico conectado a la bomba.
11. Un método para proporcionar gas a alta presión a una operación mejorada de recuperación de petróleo caracterizado porque comprende las etapas: a) Alimentar criógeno líquido a una bomba; b) Alimentar el criógeno liquido desde la bomba a un vaporizador por lo que el criógeno liquido se vaporiza para formar un gas y en donde el vaporizador es capaz de vaporizar un criógeno liquido diferente sin nada o ningún ajuste sustancial a sus configuraciones; c) Alimentar el gas a un intercambiador de refrigerante, en donde el intercambiador de refrigerante es capaz de enfriar un gas diferente sin nada o ningún ajuste sustancial a sus configuraciones; y d) Alimentar el gas en la operación mejorada de recuperación de petróleo.
12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el criógeno liquido se selecciona del grupo que consiste de nitrógeno, dióxido de carbono y mezclas de nitrógeno y bióxido de carbono.
13. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la bomba es una bomba de alta presión.
14. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el criógeno liquido se encuentra en una presión de 100 a 500 psia.
15. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el criógeno liquido se vaporiza a una presión de 1400 a 5000 psia.
16. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado además porque comprende alimentar el criógeno líquido a un reforzador antes de alimentarlo a la bomba.
17. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el intercambiador de refrigerante se encuentra en una relación de intercambio térmico con un motor de combustión
18. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el motor proporciona refrigerante de motor caliente al intercambiador de refrigerante y el intercambiador de refrigerante proporciona refrigerante de motor frío al motor de combustión.
19. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el motor de combustión proporciona potencia a una bomba hidráulica.
20. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la bomba hidráulica proporciona fluido hidráulico a un impulsor hidráulico conectado a la bomba. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un líquido criógeno tal como nitrógeno líquido o dióxido de carbono líquido se bombea mediante una bomba de alta presión a un vaporizador en donde el líquido se vuelve gas. El gas a presión más alta se enfría por un intercambiador de refrigerante y puede alimentarse a una unidad de operación en el sitio tal como una operación mejorada de recuperación de petróleo. El intercambiador de refrigerante se encuentra en una relación de intercambio térmico con un motor de combustión el cual proporciona potencia a una bomba hidráulica la cual alimenta fluido hidráulico para accionar la bomba de alta presión.
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