RU2246000C2 - Oil deposits extraction complex - Google Patents
Oil deposits extraction complex Download PDFInfo
- Publication number
- RU2246000C2 RU2246000C2 RU2003109972/03A RU2003109972A RU2246000C2 RU 2246000 C2 RU2246000 C2 RU 2246000C2 RU 2003109972/03 A RU2003109972/03 A RU 2003109972/03A RU 2003109972 A RU2003109972 A RU 2003109972A RU 2246000 C2 RU2246000 C2 RU 2246000C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oil
- boiling liquid
- pressure
- foam
- liquid
- Prior art date
Links
Landscapes
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к разработке нефтяных месторождений, в частности к комплексам воздействия паром на пласт, содержащий высоковязкую нефть.The invention relates to the development of oil fields, in particular to complexes of steam exposure to a formation containing highly viscous oil.
Известны комплексы разработки залежей нефти путем закачки теплоносителя (горячей воды или пара) в пласт. Термические методы воздействия на нефтяные пласты. Справочное пособие “Недра”, 1995 г., с.82,The known complexes for the development of oil deposits by pumping coolant (hot water or steam) into the reservoir. Thermal methods of influence on oil reservoirs. Reference manual "bowels", 1995, p.82,
Известен комплекс закачки пара по колонне теплоизолированных насосно-компрессорных труб, в котором выше кровли разрабатываемого пласта устанавливают термостойкий пакер. Комплекс обеспечивает снижение потерь тепла, защиту обсадной колонны от перепада температур. Для воздействия на пласт используют парогенераторы с различными параметрами. Бурже Ж., Сурио П., Комбарну М.: Термические методы повышения нефтеотдачи пластов. Пер. с франц. М.: Недра, 1988 г., с.193.A known complex of steam injection through a column of insulated tubing, in which a heat-resistant packer is installed above the roof of the developed formation. The complex provides reduction of heat loss, protection of the casing from temperature differences. Steam generators with various parameters are used to act on the formation. Bourget J., Surio P., Combarnu M .: Thermal methods of enhanced oil recovery. Per. with french M .: Nedra, 1988, p. 193.
Известен комплекс разработки залежей нефти, содержащий нагнетательный и заборный трубопроводы, колонну насосно-компрессорных теплоизолированных труб, парогенератор. Патент Российской Федерации №2187630, МПК: Е 21 В 43/24, 2002 г., Бюл. №23 (прототип).A well-known complex of development of oil deposits containing injection and intake pipelines, a string of tubing insulated pipes, a steam generator. Patent of the Russian Federation No. 2187630, IPC: Е 21 В 43/24, 2002, Bull. No. 23 (prototype).
Недостатком известных комплексов разработки залежей нефти является низкий охват процессом воздействия по разрезу залежи. В большинстве случаев пар поступает, в основном, в верхнюю часть пласта за счет гравитационных сил, гидростатическое давление столба жидкости и нефти не используется.A disadvantage of the known complexes for the development of oil deposits is the low coverage of the impact process along the section of the reservoir. In most cases, steam flows mainly into the upper part of the reservoir due to gravitational forces; the hydrostatic pressure of the liquid and oil column is not used.
Данное изобретение устраняет недостатки аналогов и прототипа.This invention eliminates the disadvantages of analogues and prototype.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности использования гравитационного истечения нефти и ее гидродинамического истечения за счет паросилового воздействия на пласт, содержащий высоковязкую нефть.The technical result of the invention is to increase the efficiency of using gravitational oil outflow and its hydrodynamic outflow due to steam-force impact on the reservoir containing highly viscous oil.
Технический результат достигается тем, что в комплексе разработки залежей нефти, содержащем заборный и напорный трубопроводы, колонну насосно-компрессорных термоизолированных труб, парогенератор, парогенератор выполнен в виде системы подачи легкокипящей жидкости, содержащей термоизолированный напорный трубопровод с редукционным узлом для регулирования количества и давления легкокипящей жидкости и форсункой для диспергирования легкокипящей жидкости на мельчайшие капли и создания пены из смеси пузырьков пара легкокипящей жидкости и нефти из пласта, компрессор для подъема пены, холодильный агрегат для перевода пара легкокипящей жидкости в жидкое состояние, при этом заборный трубопровод расположен коаксиально снаружи напорного трубопровода, выход заборного трубопровода соединен со входом сепаратора, а выход сепаратора - со входом холодильного агрегата.The technical result is achieved by the fact that in the complex of development of oil deposits containing intake and pressure pipelines, a tubing string of thermally insulated pipes, a steam generator, a steam generator is made in the form of a low-boiling liquid supply system containing a thermally insulated pressure pipeline with a pressure reducing unit for regulating the amount and pressure of low-boiling liquid and a nozzle for dispersing the boiling liquid into tiny drops and creating foam from a mixture of vapor bubbles of the boiling liquid and oil from the reservoir, a compressor for lifting the foam, a refrigeration unit for converting low-boiling liquid vapor to a liquid state, while the intake pipe is coaxially located outside the pressure pipe, the output of the intake pipe is connected to the inlet of the separator, and the output of the separator to the inlet of the refrigeration unit.
Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже схематично представлен комплекс добычи нефти из скважин, содержащий заборный трубопровод 1, откачной насос 2, компрессор 3, холодильный агрегат 4, напорный теплоизолированный трубопровод 5, редукционный узел 6, форсунку 7, сепаратор 8, соединительный трубопровод 9 и стартовое устройство 10.The invention is illustrated in the drawing. The drawing schematically shows a complex of oil production from wells, containing an intake pipe 1, a pump 2, a compressor 3, a refrigeration unit 4, a heat-insulated pressure pipe 5, a pressure reducing unit 6, a nozzle 7, a separator 8, a connecting pipe 9 and a starting device 10.
Комплекс добычи нефти работает следующим образом. В скважину по теплоизолированному напорному трубопроводу 5 с редукционным узлом 6 и форсункой 7 на конце через форсунку 7 подают на дно скважины легкокипящую жидкость: жидкий аммиак или диоксид углерода. Жидкий аммиак или диоксид углерода подают под давлением, достаточным для диспергирования поданной жидкости в форсунке 7 на мельчайшие капли, и создания пены из нефти и пузырьков легкокипящей жидкости. Далее полученная таким образом пена поднимается вверх по скважине под действием внешнего компрессора (на чертеже не показан), а также под действием давления насыщенных паров кипящей жидкости. Пары жидкости отделяют сепаратором 8 и подают в холодильный агрегат 4, в котором их переводят в жидкое состояние и повторно возвращают на дно скважины. Количество и рабочее давление легкокипящей жидкости регулируют редукционным узлом 7 для оптимизации процесса в конкретных условиях эксплуатации.The oil production complex works as follows. A low-boiling liquid: liquid ammonia or carbon dioxide is fed to the bottom of the well through a heat-insulated pressure pipe 5 with a pressure reducing unit 6 and a nozzle 7 at the end through a nozzle 7. Liquid ammonia or carbon dioxide is supplied under a pressure sufficient to disperse the supplied liquid in the nozzle 7 into the smallest drops and create a foam from oil and bubbles of low boiling liquid. Further, the foam thus obtained rises up the well under the action of an external compressor (not shown in the drawing), as well as under the action of the saturated vapor pressure of the boiling liquid. The vapor of the liquid is separated by a separator 8 and served in the refrigeration unit 4, in which they are transferred into a liquid state and re-returned to the bottom of the well. The quantity and working pressure of low-boiling liquid are regulated by a reduction unit 7 to optimize the process in specific operating conditions.
Попадая на дно скважины, легкокипящая жидкость, проходя форсунку 7, разбивается на мельчайшие капли (диспергируется) и испаряется, образуя пузырьковую пенящуюся смесь. Плотность этой пены ρ п может снижаться до величины, в 3-10 раз меньшей плотности чистой нефти. Поэтому при давлении пласта, внешних компрессоров и давлении насыщенных паров, равных, например, 10 атм, пена поднимается на высоту 300-1000 м. Это обеспечивает ее дальнейшую эвакуацию из скважины.Once at the bottom of the well, a low-boiling liquid passing through the nozzle 7 breaks into tiny drops (disperses) and evaporates, forming a bubbly foaming mixture. The density of this foam ρ p can be reduced to a value 3-10 times lower than the density of pure oil. Therefore, with the pressure of the reservoir, external compressors and saturated vapor pressure equal to, for example, 10 atm, the foam rises to a height of 300-1000 m. This ensures its further evacuation from the well.
Под действием сил гравитации или принудительно повышенном давлении в нефтяном пласте нефть в скважине поднимается до некоторого уровня Н над дном скважины, покрывая форсунку 7. В форсунку 7 через редукционный узел 6 подают по напорному термоизолированному трубопроводу 5 из холодильного агрегата 4 легкокипящую жидкость. Попадая в форсунку 7, она распыляется, испаряется и, смешиваясь с нефтью, превращается в пену, плотность которой ρ п во много раз ниже плотности нефти. Образующаяся пена по закону Архимеда и под действием сил гравитации поднимается по сборному трубопроводу вверх до нового уровня Н1, который определяется из соотношения:Under the influence of gravitational forces or forced pressure in the oil reservoir, the oil in the well rises to a certain level H above the bottom of the well, covering nozzle 7. Into nozzle 7, a low-boiling liquid is supplied through pressure-controlled thermally insulated pipe 5 from the refrigeration unit 4 through the pressure-reducing piping 5. Once in nozzle 7, it is sprayed, vaporized and, mixed with oil, turns into foam, whose density ρ p is many times lower than the density of oil. The resulting foam according to the law of Archimedes and under the influence of gravity rises through the collection pipe up to a new level of H 1 , which is determined from the ratio:
Н1=Н· (1+ρ нефтэн/ρ пены).H 1 = H · (1 + ρ neften / ρ foam ).
Нефть из поднявшейся пены выбирается насосом 2, а пар отделяется сепаратором 8 и возвращается по соединительному трубопроводу 9 в холодильный агрегат 4. Запуск всей системы в действие производят стартовым устройством 10 с источником питания.Oil from the rising foam is selected by pump 2, and the steam is separated by a separator 8 and returned via the connecting pipe 9 to the refrigeration unit 4. The entire system is put into operation by a starting device 10 with a power source.
Используя в качестве легкокипящей жидкости аммиак (у которого температура кипения Ткип=-33° С (240К), при давлении 1 атм, теплота парообразования r=1500 кДж/кг), при испарении 1 кг аммиака происходит рождение пузырьков общим объемом 1,73 м3. При смешении этого объема с 1 м3 нефти образуется пена объемом 2,73 м3 массой 103 кг и плотностью пены ρ п=370 кг/ м3.Using as low-boiling liquid ammonia (whose boiling point bp = -33 ° C (240K) at 1 atm, the heat of vaporization of r = 1500 kJ / kg), 1 kg of the evaporation of ammonia is born bubbles totaling 1.73 m 3 . When this volume is mixed with 1 m 3 of oil, a foam is formed with a volume of 2.73 m 3 weighing 10 3 kg and a foam density ρ p = 370 kg / m 3 .
При избыточном давлении, равным 10 атм, эта пена поднимается до уровня 300 м. Если избыточное давление мало, то дополнительный перепад давления в скважине из-за давления насыщенных паров становится решающим. Для аммиака давление насыщенных паров при температуре +20÷ 30° С составляет 10-15 атм соответственно. Поэтому высота подъема пены будет определяться именно давлением насыщенных паров.At an overpressure of 10 atm, this foam rises to a level of 300 m. If the overpressure is low, then the additional pressure drop in the well due to saturated vapor pressure becomes crucial. For ammonia, the vapor pressure at a temperature of + 20 ÷ 30 ° C is 10-15 atm, respectively. Therefore, the height of the foam will be determined precisely by the pressure of saturated vapor.
Для расчета конкретной системы откачки нефти из скважины глубиной 1 км будем считать, что в пене объем пузырьков в 10 раз больше, чем объем нефти. Тогда плотность пены ρ п будет в 10 раз меньше плотности нефти ρ н. Для определенности возьмем ρ н=800 кг/м3, а ρ п=80 кг/м3. Если принять давление насыщенных паров аммиака Р=8· 105 Па (8 атм), то пена заполнит полностью скважину глубиной 1 км.To calculate a specific system for pumping oil from a well 1 km deep, we assume that the volume of bubbles in the foam is 10 times greater than the volume of oil. Then the foam density ρ p will be 10 times lower than the density of oil ρ n . For definiteness, we take ρ n = 800 kg / m 3 and ρ p = 80 kg / m 3 . If we take the pressure of saturated vapors of ammonia P = 8 · 10 5 Pa (8 atm), then the foam will completely fill the well with a depth of 1 km.
Для наглядности удобно принять площадь поперечного сечения скважины S=0,1 м2, а скорость истечения пены из скважины vп=1 м/с,For clarity, it is convenient to take the cross-sectional area of the well S = 0.1 m 2 , and the foam outflow velocity v p = 1 m / s,
За 1 секунду из скважины будет выходить газ объемом Vг=0,1 м3 и нефть объемом Vн=0,01 м3 или массой Мн=8 кг. Если принять, что плотность насыщенных паров аммиака при нормальных условиях ρ ам=0,6 кг/м3, то масса вышедшего газа составит величину Мам=0,06 кг. Для создания непрерывного процесса откачки нефти с производительностью П=8 кг/с необходимо закачивать именно такое количество жидкого аммиака с помощью холодильного агрегата, то есть 0,06 кг/с. Для конденсации паров необходимо их охладить, отобрав теплоту конденсации в количестве: Qхол=rам· Мам=1,5 (МДж/кг)· 0,06 (кг)=90 (кДж) в секунду. Здесь rам - удельная теплота парообразования аммиака.In 1 second, gas with a volume of V g = 0.1 m 3 and oil with a volume of V n = 0.01 m 3 or a mass of M n = 8 kg will leave the well. If we assume that the density of saturated vapors of ammonia under normal conditions is ρ am = 0.6 kg / m 3 , then the mass of the released gas will be M am = 0.06 kg. To create a continuous process of pumping oil with a capacity of P = 8 kg / s, it is necessary to pump just such an amount of liquid ammonia using a refrigeration unit, that is, 0.06 kg / s. To condense the vapors, it is necessary to cool them by taking the heat of condensation in the amount of: Q chol = r am · M am = 1.5 (MJ / kg) · 0.06 (kg) = 90 (kJ) per second. Here r am is the specific heat of vaporization of ammonia.
Следует отметить, что испарение аммиака в скважине приводит к некоторому охлаждению нефти. Однако это охлаждение относительно невелико. Теплоемкость нефти составляет величину 2 кДж/кг· К, соответственно 8 кг нефти передают теплоту аммиаку 16 кДж/К. Поскольку аммиак отбирает от нефти ~ 100 кДЖ/с, то охлаждение нефти происходит на Δ Т=6° С. Приведенные оценки носят приблизительный характер. Необходимо учитывать изменение объема и количества пузырьков по глубине скважины из-за изменения гидростатического и газодинамического давлений. В частности, при изменении давления от 1 атм на поверхности слоя нефти до 10 атм на дне скважины (толщина слоя нефти) объем пузырьков уменьшается в 10 раз. Поэтому усредненное значение объема пузырьков по всей толщине слоя составит 0,5-0,6 от максимального значения. В результате этого подъем пены составит не 1000 м, а 500-600 м, при рассмотрении только статического режима без учета появления новых пузырьков, их перемещения и работы сил газодинамического давления паров внутри пузырьков при подъеме. Кроме того, пласт может давать нефть в количестве больше или меньше 8 кг, которое принято в оценке. Поэтому объем пузырьков и количество подаваемой рабочей среды необходимо менять за счет редуцированной подачи аммиака в скважину.It should be noted that the evaporation of ammonia in the well leads to some cooling of the oil. However, this cooling is relatively small. The heat capacity of oil is 2 kJ / kg · K, respectively 8 kg of oil transfer heat to ammonia 16 kJ / K. Since ammonia takes ~ 100 kJ / s from oil, the oil is cooled at Δ Т = 6 ° С. The above estimates are approximate. It is necessary to take into account the change in the volume and number of bubbles along the depth of the well due to changes in hydrostatic and gas-dynamic pressures. In particular, when the pressure changes from 1 atm on the surface of the oil layer to 10 atm at the bottom of the well (oil layer thickness), the volume of bubbles decreases by 10 times. Therefore, the average value of the volume of bubbles over the entire thickness of the layer will be 0.5-0.6 of the maximum value. As a result, the rise of the foam will not be 1000 m, but 500-600 m, when considering only the static regime without taking into account the appearance of new bubbles, their movement and the work of the gas-dynamic vapor pressure inside the bubbles when rising. In addition, the reservoir can produce oil in an amount of more or less than 8 kg, which is accepted in the assessment. Therefore, the volume of bubbles and the amount of supplied working medium must be changed due to the reduced supply of ammonia into the well.
Второй пример добычи нефти основан на использовании в качестве рабочей жидкости диоксида углерода. Он привлекателен тем, что у СО2 давление насыщенных паров при температуре 20-30° С достигает величины 40-50 атм. Это позволяет добывать особо вязкую нефть с любых глубин. Однако сделанные выше замечания о влиянии гидростатического давления, а также необходимость более глубокого охлаждения рабочей жидкости (Ткип=-76° С) требует расчетов возможности его практического использования для конкретных месторождений.The second example of oil production is based on the use of carbon dioxide as a working fluid. It is attractive because in CO 2 the vapor pressure at a temperature of 20-30 ° C reaches a value of 40-50 atm. This allows the production of highly viscous oil from any depth. However, the above remarks on the effect of hydrostatic pressure, as well as the need for deeper cooling of the working fluid (T boil = -76 ° C) require calculations of the possibility of its practical use for specific fields.
Наиболее важным моментом является физическая основа добычи нефти в данном комплексе. Как только пузырек объемом V0 родился в жидкости (нефти), на него действует выталкивающая сила Архимеда: F=V0· (ρ нефти-ρ пара)· g, где g - ускорение свободного падения. Наличие этой силы, вызванной действием силы гравитации, позволяет создать пену по всей глубине скважины. Работа этой силы с учетом работы паров рабочей жидкости при расширении, в конечном итоге, направлена на увеличение разности между давлением окружающих нефтяных пластов и давлением на дне скважины. По закону сообщающихся сосудов нефть постоянно заполняет межтрубное пространство напорного 5 и заборного трубопроводов 1.The most important point is the physical basis of oil production in this complex. As soon as a bubble of volume V 0 was born in a liquid (oil), the buoyancy force of Archimedes acts on it: F = V 0 · (ρ of oil is ρ of vapor ) · g, where g is the acceleration of gravity. The presence of this force, caused by the action of the force of gravity, allows you to create foam throughout the depth of the well. The work of this force, taking into account the work of the working fluid vapor during expansion, is ultimately aimed at increasing the difference between the pressure of the surrounding oil reservoirs and the pressure at the bottom of the well. According to the law of communicating vessels, oil constantly fills the annulus of pressure 5 and intake pipelines 1.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003109972/03A RU2246000C2 (en) | 2003-04-08 | 2003-04-08 | Oil deposits extraction complex |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003109972/03A RU2246000C2 (en) | 2003-04-08 | 2003-04-08 | Oil deposits extraction complex |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003109972A RU2003109972A (en) | 2004-11-20 |
RU2246000C2 true RU2246000C2 (en) | 2005-02-10 |
Family
ID=35209007
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003109972/03A RU2246000C2 (en) | 2003-04-08 | 2003-04-08 | Oil deposits extraction complex |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2246000C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2618798C2 (en) * | 2012-06-05 | 2017-05-11 | Налко Компани | In situ extraction from oil-bearing sand by ammonia |
-
2003
- 2003-04-08 RU RU2003109972/03A patent/RU2246000C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2618798C2 (en) * | 2012-06-05 | 2017-05-11 | Налко Компани | In situ extraction from oil-bearing sand by ammonia |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5547021A (en) | Method and apparatus for fluid production from a wellbore | |
US5404937A (en) | Method of and apparatus for producing power from solar ponds | |
US6073448A (en) | Method and apparatus for steam generation from isothermal geothermal reservoirs | |
US3636706A (en) | Heat-to-power conversion method and apparatus | |
US7582269B2 (en) | Thermally autogenous subsurface chemical reactor and method | |
CA2729218C (en) | Processes of recovering reserves with steam and carbon dioxide injection | |
US4512155A (en) | Flowing geothermal wells and heat recovery systems | |
US4091623A (en) | Geothermal actuated method of producing fresh water and electric power | |
RU2246000C2 (en) | Oil deposits extraction complex | |
CN210033395U (en) | Single horizontal well gravity oil drainage exploitation device using underground steam generation | |
JPH07286760A (en) | Heat pipe type geothermal heat extractor | |
CA2662988C (en) | A method and system for removing liquid from a gas well | |
RU2245999C2 (en) | Gravitational steam-power oil extraction method | |
CA2732710A1 (en) | Deep steam injection systems and methods | |
US4132077A (en) | Process and apparatus for obtaining useful energy from a body of liquid at moderate temperature | |
US9403694B2 (en) | System for processing brines | |
US2828821A (en) | Oil well apparatus | |
US3284137A (en) | Solution mining using subsurface burner | |
US2240176A (en) | Refrigeration | |
CN114427385A (en) | Gas lift oil production gas injection pressure system and method for reducing gas lift oil production gas injection pressure | |
US1554444A (en) | System for the recovery of mineral oils | |
US3288214A (en) | Water/steam injection in secondary recovery | |
RU2310743C1 (en) | Method for thermal oil reservoir treatment | |
SU1200072A1 (en) | Pressure pulsation damper | |
CN216244956U (en) | Device for extracting medium-deep geothermal energy by circulating carbon dioxide phase change |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060409 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20080210 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090409 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20111027 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140409 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160420 |
|
RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20160704 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210409 |